浅谈汽车发动机启停系统的现状与发展

王一峰

摘要：随着汽车民众普及度的攀升，私家车成为每个家庭的必须之物，与之而来的便是汽车排放量对于环境污染的思考和控制。为了最大限度地遏制大批量私家车对于环境污染的影响，相关汽车研究人员从汽车发动机的思考以及可科研角度给出了减少汽车污染排放的相关解释和实践。本文从汽车发动机启停系统的概念、原理结构、形成背景、发展历程、发展现状及其未来的发展趋势几大方面入手，希望可以为全球汽车行业的低碳发展给出相应的建议和意见。

关键词：汽车;启停系统;低碳;环保

中图分类号：S219.031                                  文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）08-0169-02

1  汽车发动机启停系统的概念及原理结构

1.1 汽车发动机启停系统的概念

相关学者表示：“在城市交通中，由于红绿灯的限制以及道路拥堵，使怠速工况下在汽车行驶过程中占有很大的比例。一般来说，汽车在怠速情况下不仅浪费燃料，而且会造成尾气排放”。这种大范围的、高强度的尾气排放极大的污染着人们的生活环境，已成为国家乃至世界尤为关注的话题之一，为此，世界各国对汽车燃油消耗以及尾气排放方面的规定日益严格，面对各方压力，汽车发动机启停系统走进了人们的视野[1]。汽车发动机启停系统（STOP&START）[2]简称STT，是一套以降低非必要燃油消耗，节约汽车燃能、动能的自动控制发动机启动、熄火的系统。相对于新燃料应用，制动能量回收等复杂的节能科技，STT具有技术可靠、实用性强的优势，是一种微混节能技术。一般来说，在汽车启停必要化的汽车大环境下，掌握STT的新增部件、运行条件和维修方法对于汽车维修来非常重要。这种系统主要适用于大城市不断停车、启车的用车情况，同时迎合了节能减排、低碳出行的汽车发展大环境，既保护环境，净化污染，还包括了降低消费者用车成本的双向影响作用。

1.2 汽车发动机启停系统的原理结构

结合前文分析可知，汽车发动机启停系统主要服务于驾驶者在频繁的停车、启车期间，其目标是在怠速行驶的过程中回收动能，减少汽车燃油的消耗。总结汽车发动机启停系统的原理结构大致为，在车辆内部安置用于启停控制的起动机和电池。这种做法的初衷是，回收非必要的燃油能量，其系统的运作机制为，汽车在处于刹车驻挡的状态下，系统自动检测“启停”条件。即：①发动机在并未挂档的前提下空转。②车乱转速传感显示数据为0。③车内启停系统电池能量足以进行相应的控制。当以上3个条件均具备，汽车发动机启停系统便会作出反应，并停止发动机的转动。而当驾驶员将空挡摘除，离合器正常作用之后，“启停系统”则会中止“停”状态，而进入车辆快速启动环节。目前汽车发动机启停系统的技术方案有三种：第一种为分离式的启动机和发动机系统方案;第二种是集成式的启动机和发动机系统方案;第三种是马自达的技术方案。以上三种方案由于技术组成的不同，其相对应的系统作用能效也不尽相同。

随着汽车发动机启停系统概念的提出，越来越多的汽车研发人才以及汽车爱好者开始对该技术的创新发展提供了源源不断的想法和建议，这使得汽车发动机启停系统在高效的蓄电池技术和相应的发动机管理程序的支持下，克服了低温以及恶劣环境的运行困难，只需短暂的预热过程便可激活，极大的促进了该项技术的发展和成熟。但这一系统并不是全然不存在运行制约的，以长城汽车某SUV车型为例，该车型采用了基于48V P0+P4构型的新型动力系统，但其在整车行驶过程中存在着发动机的频繁启停，若控制不当不但会增加燃油消耗，还会降低乘员以及驾驶员的舒适性，故发动机启停控制技术水平高低直接制约整车性能[3]。一般来说，启停系统进入工作状态是不能以牺牲车辆其他系统正常工作为代价的，比如在蓄电池电量低于限定值、车辆空调系统在进行除雾工作、刹车系统内压力下降到某一点之下、车辆出现向前或者向后“溜车”等情况时，启停系统不会熄灭发动机，如果发动机熄火后也会毫无延迟地重新启动。

由此可知，汽车发动机启停系统的初衷在于降低汽车燃耗，降低车用成本，但也不乏系统控制不当所造成的诸如增加燃耗，降低驾驶体验的负面影响，同时影响着驾驶员的驾驶操作体验，从整体的使用情况来看利弊共生，有必要从减少系统运行局限的角度入手，最大限度的提升汽车发动机启停系统的稳定性。基于此，相关学者分析指出，变速器空挡位置作为启停功能控制策略的信号输入，其信号输出准确与否直接关系到整车启停功能的稳定性。

结合前文分析，我们不难发现，由于技术产生时间较短，于汽车生产投入使用的时间不长，汽车发动机启停系统在具体的实践过程中还存在诸多的问题，在一定程度上影响着该项技术在汽车发展领域中的作用，且不利于其长期稳定的发展。因此有必要在系统研发和投入使用的过程中多发考虑，科学探讨，以保證其系统燃油消耗控制稳定的最大化，进而推动现代汽车产业的进步发展。

2  汽车发动机启停系统的产生及发展历程

2.1 汽车发动机启停系统的产生

从时间上来看，汽车发动机启停系统于上世纪七十世纪开始悄然兴起，并经过了一次次的探索和研究正式投入到汽车生产之中，追溯汽车发动机启停系统形成原因大致可以归纳如下：首先，随着汽车保有量的逐年增加，现代都市交通拥堵，红绿灯繁多，环境日益恶化，石油日益枯竭，为了从根本上降低汽车燃油排放对空气以及环境污染的影响，一种以节能、降排为核心的汽车启停技术及制动能量回收技术逐渐被人们所重视。其次，在全球贸易的时代背景下，跨国竞争势头劲起，国产车、合资车以及外资车的汽车市场份额占有的竞争局势逐渐形成，想要最大限度的抢占市场份额，赢得市场红利，有必要从车辆动能、车辆的节能水平、车辆的驾驶体验等方面入手，切实的提升自身产品的市场竞争力。基于此，各国汽车研发、生产、销售的企业多方寻求卖点，以“节能减排”为切入点，致力于生产消费者“开得起”，符合国家发展要求的“汽车”。

综上两点原因，均在一定程度上推动了汽车发动机启停系统的产生，至此，有关于汽车发动机启停系统的相关技术以及相关研究应运而生，并逐渐被应用于汽车生产等领域。

2.2 汽车发动机启停系统的发展历程

相关研究人员表示，汽车发动机启停系统概念初步形成在上世纪三十年代，但正式研究并投入实践的实践大约在上世纪七十年代。回顾汽车发动机启停系统的发展历程。其雏形的演化和架构为丰田轿车上的一次类似的技术实验，具体的实验过程是，车辆短时间停火之后，发动机切断燃油供给。该次实验可谓开创了汽车发动机启停系统技术研究的先河，促使了该理念在汽车领域的兴起和发展。而汽车发动机启停系统开始在汽车上普及应用的时间约为2006年，至此之后，包括日系、德系、法系车在内的汽车发动机启停系统逐渐发展、成熟。如1970年丰田皇冠汽车的燃油电子控制装置。1980年的大众汽车第二代Polo;1994年第三代大众高尔夫汽车;1992年的奥迪A2等汽车发动机启停系统的应用以及2006年法国PSA集团的雪铁龙公司开发名为“start-stop”的怠速熄火系统等[4]。

综上所述，汽车发动机启停系统自产生初期到发展、成熟的阶段，经历了漫长的实验和研究，被广泛的应用于各国车型之中，成为现代汽车发展中必不可少的一环。且可以明显的感觉到其于现代汽车的进步发展所起到的贡献。

3  汽车发动机启停系统的现状与发展分析

3.1 汽车发动机启停系统的现状

目前国内外市场上众多车型均已搭载了发动机启停系统，其中，欧洲车装备自动启停技术的车型较多，如奥迪（从A1到A8L、Q3/Q5/Q7）、奔驰（E级、S级等）、宝马（1系到7系、X1/X3）、沃尔沃（几乎全系新车）、保时捷（几乎全系新车）等。国产车投入汽车发动机启停系统应用的品牌大约包括：长安、荣威、广汽传祺、观致等。

据外媒报道，福特汽车计划在2017年实现旗下70%的车型配备自动启停系统。目前我国汽车的生产和销售正保持着高速增长的势头。更有研究学者表示，未来一段时间，汽车发动机启停系统的应用势必会成为主流，并预估：“2019年中国车市年销量规模将达到3000万辆“，其中约百分之三十的汽车将配有汽车发动机启停系统[5]。

基于当前国内外各品牌汽车于汽车发动机启停系统的运用现状，我们了解到，目前汽车发动机启停系统的功能受众越来越多元化、丰富化，并逐渐成为汽车销售的一大卖点。为此，作为汽车的研发者以及设计者，应进一步加大对该系统的认识和研究，致力于发现该系统于汽车驾驶所起到的能动作用，并深刻了解现阶段该系统所存在的不足之处，进而做到查漏补缺，最大限度的实现该系统的功能价值。

3.2 汽车发动机启停系统的未来发展分析

结合前文分析可知，汽车发动机启停系统是时代发展的必然产物，集合了优势发展以及局限运行于一体，一方面，该项系统于汽车发展的作用在于：节约能耗，降低出行成本;另一方面，该项系统的组成原理相对独立，且随着汽车发动机的频繁启停，部分学者针对该技术对于汽车发动机的磨损问题提出了质疑，但随着技术以及实践理论的不断成熟，汽车发动机启停系统的耐久性、可靠性均得到了保障，这种质疑对该系统于汽车行业现实发展推动大局来说无伤大雅。未来该项系统在汽车发展领域的应用道路只会越走越宽，并逐渐成为汽车研发和生产的主流。基于此，中国的汽车产业也会跟随这一发展趋势，并且随着自动启停系统本身技术的逐步完善，人们保护环境和珍惜能源的意识不断加强，它必将会为我国的节能减排工作乃到环境的优化做出更大的贡献[6]。与此同时，随着该项技术在汽车领域的日益普及化，与之相对应的汽车维修、系统配套工业生产等项目势必会提上日程，为新时代的汽车产业创造更加新颖的就业契机。为此，相关人员应在完善汽车发动机启停系统技术的同时，提升适应型的汽车设计、生产、维护、维修的机制，确保该系统发展的时代适应性，进而从本质上提升汽车产业的发展质量。

4  结论

综上所述，汽车发动机启停系统于时代需求而生，经过不断的进化和发展逐渐应用于各国汽车品牌之中，成为新时期汽车节燃、控制驾驶成本的主力之一。本文从汽车发动机启动系统的概念、原理、发展现状、未来发展前景等角度出发，深刻探究了该系统对汽车减排以及对环境保护的现实作用。希望通过本研究进一步推动国内乃至世界汽车的未来发展。

参考文献：

[1]孙涛.启停系统控制及系统应用[J].汽车实用技术，2017（006）：129-130，149.

[2]肖嘯.混合动力汽车发动机启停控制机理与方法[D].燕山大学，2018.

[3]徐杰.汽车发动机智能启停系统技术研究[J].农业装备与车辆工程，2019（6）.

[4]陈洁婧，张晔平，李育.基于发动机启停的控制方法及其系统，2015.

[5]王明明，刘新波，董彦文，等.发动机启停系统及发动机启停控制方法，2017.

[6]毛雅风.启停发动机电控系统的研究与开发[D].武汉理工大学，2013.

[7]王道勇，赵学智，上官文斌，等.发动机启停时动力总成悬置系统的设计方法研究[J].振动与冲击，2018，37（08）：146-150.

[8]金善科，吕青林.从专利角度浅谈汽车发动机启停系统的现状与发展[J].汽车工业研究，2017（7）：13-17.