先啰嗦两句:
不久之前,我们的浙江站上架了一台顶配的2018款马自达阿特兹。我无意中发现了它所配备的i-ELOOP技术简直就是屌炸天的存在,并挖坑立帖竖牌坊,要给大家解析下这个技术。却不料,当我开拔杭州准备一展身手之时,这台顶配阿特兹被客户爸爸捷足先登,这番填坑行动眼看就要夭折……
幸好,上海站的同事及时给我收了一台2017款的阿特兹——收车组的同事也是很好学的,这几周一直在广撒网。
但不幸的是,这帮人功课没做足,2017款次顶配阿特兹不带i-ELOOP,所以我们正式版的填坑作业还要再等等。今天这篇文章让我们来聊聊同样被我挖坑过、同样以字母i开头的“i-Stop”启停技术:
关于启停技术的简介,大家可以看我们之前的帖子:
启停系统真的鸡肋么?
我们决定真刀真枪一探究竟
简而言之,世上启停技术分为三大类:
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起动马达驱动式,以博世为代表;
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皮带驱动式(BSG),以法雷奥为代表;
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马自达i-Stop式;
其实i-Stop的结构和普通的起动马达驱动式启停系统没有什么区别,都只是创驰蓝天发动机+起动马达而已,马自达的皮带或发电机并没有拖动曲轴的能力。
【你看着按钮的成色,多么秀色可餐】
但是从使用体验上来说,马自达的i-Stop比起博世研发的传统启停系统更加柔和。它的表现和理论上最柔顺的BSG比起来,并不差劲。
硬件一样而效果不一样,唯一的解释只能是“软件不一样”。
马自达所做的仅仅是在启停系统的控制算法中,加入了一些小细节:
“创驰蓝天发动机在停机时,活塞并不处于上止点或下止点。
”
为什么这么做?我们不妨来分析一下。
首先,奉上曲轴受力图一张:
不妨对曲轴进行受力分析,看看曲轴旋转的力矩和哪些因素有关:
由此可知,如果活塞恰好停在了上止点——因为创驰蓝天是4缸机,所以必然有同样多的活塞停在了下止点——连杆和曲轴曲柄方向重叠,燃烧产生的力并不会转化为曲轴旋转的力矩。
就好比你直上直下的推小车,力气再大,小车都不会挪一下。但如果力的方向变化一下(突破自锁角即可),小车就可以被推动。
如果是在发动机运行时,
因为飞轮、曲轴等零部件的本身惯性,
这个“死局”往往一下子就突破了。
(图源:nicholasbottiglieri.wordpress.com)
但如果在启动一瞬间,因为发动机零部件都没有运动,一旦活塞处于上、下止点时,点火能量是无法让曲轴旋转起来的。即便是有较小的夹角,旋转曲轴的力矩可能也比较小。所以在正常的启动车辆、启停系统工作时,发动机都需要起动马达辅助,用电机带动曲轴旋转。
说了这么多,其实讲的都是正常车辆的正常情况。之所以聊这些,是因为我们要重新审视一个小白级问题:
为什么不在启动一瞬间喷点油,用燃烧的力量驱动发动机旋转?
通过上述的公式、分析,我们知道这招如果可行,前提条件必须是活塞不能停留在上下止点,最好越远越好(即冲程中段位置)。
此外,因为没有吸气冲程,空气流速低,所以燃烧室内的新鲜空气数量不多。又因为没有压缩冲程和点火提前角,燃烧效率和燃烧速度都不理想。所以喷入的燃油能爆发出来的力量其实不太够。而产生的排放和消耗的能源又显得特别不理想。
马自达的工程师在标新立异搞i-Stop时,其实就是这么考虑的,而且把负面因素都考虑到了:
在启停系统激活,车辆马上停机时,创驰蓝天发动机通过曲轴位置传感器找到合适的停机点,通过关闭节气门,让活塞停留下非上、下止点位置。
当需要再次启动发动机时,ECU会先喷射一些燃油进入燃烧室,然后火花塞点火。利用燃烧混合气的燃烧膨胀的作用力,推动活塞,从而驱动曲轴旋转。
然而,曲轴位置传感器和曲轴信号盘精度不太高,又为了降低控制成本,马自达不(mei)需(ban)要(fa)将活塞停留在冲程中段位置(大约60°曲轴转角区间内)。也就是说,难免还是有力大无穷却只能勉强推动曲轴旋转的情况。也同样因为控制精度问题,i-Stop没办法在坡道>8°的地方使用。