自由翱翔
2015-07-25卫东
卫东
我们在驾校学车时,教练非常严肃地告诫每位学员:“行驶中严禁脱挡滑行,下坡时严禁熄火滑行!”但随着汽车技术的发展,这谆谆教诲却正在变成无稽之谈。
工程师们为了进一步挖掘传统汽车的节能减排潜力,不得不进一步精打细算。在新欧洲驾驶循环工况(NEDC)下,起/停系统可以减少5%的油耗,当我们在考虑如何减少真实驾驶情况下的燃油消耗时,一个基本的起/停系统仍然是一个高性价比的选择。而对起/停系统的进一步拓展便是在一些驾驶工况下关闭发动机,且断开发动机和传动系统的连接,让车辆在无驱动力的情况下自由翱翔。
让车辆在不需要发动机驱动力时就尽可能让发动机熄灭,即使在行驶中也是如此,于是在汽车术语中就又出现了一种驾驶模式——滑行模式(Coasting Mode),有些专家又进一步将滑行模式分成了混合动力车电机驱动的“主动滑行”与无驱动力的“被动滑行”。
奥迪真是像人们所说的在消费者心目中早已成为了汽车技术的代名词吗?真像奥迪所宣扬的“突破科技 启迪未来”吗?起码从起/停技术和滑行技术的开发上就可窥一斑。
当驾驶新一代奥迪A7时,你会发现一个现象,当遇到红灯,踩下制动踏板,并且车速低于7km/h时,发动机便立刻熄灭了。不过,在变速器运动模式或手动模式时起/停系统不会工作。这新一代起/停系统的工作比上一代提前了,不再等到车辆完全停止再熄灭发动机,比上一代起/停系统又迈出了一小步。
在2012年奥迪规划未来动力时便认为传统发动机还会应用很多年,TDI和TFSI还是奥迪的支柱,不过针对节能减排技术的改进还是刻不容缓的。他们的想法之一便是关闭发动机,并让车辆滑行更长的距离以达到节能减排,即采用断开发动机的自由滑行模式。尤其针对于匹配双离合变速器S tronic的车型,如Q3与A3等,所以A3 Sportback便具有了滑行功能(free-wheeling function)。滑行模式比传统的发动机断油模式更节省燃油,特别是对于有预见性的长距离减速行驶时。奥迪预计,当车辆实现48V电力系统时,滑行模式将会实现得更加轻松和普遍。对于A6、A8、Q5混合动力车型来说,当驾驶员释放加速踏板时,车辆也将在没有发动机动力的情况下滑行,发动机自行熄灭。
就在2015年日内瓦车展上,奥迪发布了第二代运动旗舰车型R8,新一代V10中置发动机带来了使人透不过来气的效果,449kW发动机使其从静止加速至100km/h只有3.2s,最高车速达到330km/h。新R8除了具有可变排量COD (cylinder on demand)技术外,还有带滑行模式的起/停系统,燃油节省了10%。7挡S tronic双离合变速器除了良好的操控性外,同时具有了滑行模式,当车速超过55km/h,驾驶员抬起加速踏板时,两个离合器都会打开,车辆进入滑行模式,可以肯定会节省不少燃油。
早在2012年12月于国内上市的新BMW混合动力7系上就有了滑行功能,新BMW混合动力7系的ECO PRO节能模式就带有惯性滑行模式,以确保最有效地收集和利用所有可用能量。ECO PRO节能模式扩展功能包括全新惯性滑行模式,当车辆在50 ~160km/h车速下超速运转时(抬起油门踏板),能够自动断开与内燃机的连接,发动机完全关闭,使车辆以零排放的方式滑行。在惯性滑行模式中,由于没有发动机制动效果,新BMW 7系轿车的减速度很低,但可以实现最低耗油量。惯性滑行功能可以通过多功能组合仪表和中央控制显示屏明确显示,也可以在需要时关闭。在今年发布的BMW 2系跑车上,作为BMW高效动力技术的一部分,自动起/停功能已经成为MT和AT车型的标准配置。而对于AT车型,匹配的8挡Steptronic的车辆在 ECO PRO经济模式下,便可实现滑行功能(coasting function)。在BMW旗下,对于匹配8挡Steptronic的车型来说就都具有了滑行功能,如去年上市的X4、新X3等车型。
2013年4月,新一代Panamera在上海国际车展全球首发,其中Panamera S E-Hybrid则配备了8挡Tiptronic S自动变速器,从而为其他高效功能的进一步开发创造了条件,也就是这款并联式重混合动力车还提供了高速中的“航行”功能,即在发动机关闭情况下依靠电能进行自由航行,这就是主动滑行了。
大部分Panamera车型配备了经过扩展的起/停功能,现在可以更早地关闭发动机,让车辆逐渐航行至停止,从而节省更多燃油。配备7挡保时捷双离合器变速器PDK(Porsche Doppel kupplung)的车型也提供了航行功能,可让离合器在超越传动时断开,防止由于发动机制动导致的减速,此时发动机怠速运转。以通过这种车辆自由航行的方式,可以充分地利用车辆的惯性,从而获得更大的续航里程。该功能可显著提高燃油经济性,尤其是在高速公路上行驶时。例如,想把车速从80km/h降至60km/h驶离高速路时,只要提前松开油门踏板,PDK会自动脱开当前挡位,车辆随即开始空挡航行。只要踩下油门踏板或制动踏板,变速器将迅速地重新挂入合适挡位。在下坡时,航行功能也会起到很好的节能减排作用。
就在2014年底在国内上市的新Cayenne,也诠释了保时捷“Intelligent Performance”的理念,完美地兼顾了高性能与日常实用性,以及创新设计与多功能性,这其中就包括了“航行”功能。新款Cayenne采用了经过优化的带航行功能8挡 Tiptronic S变速器,进一步开发的自动起/停功能升级版大大地降低了耗油量,进一步提升了燃油效率。
以前试驾电动车,并没有感觉到很强的滑行功能,在驾驶腾势时体验到了。在腾势上,只要快速释放加速踏板,就相当于平常的减速制动,电机回收能量的减速效果相当明显,能将车速线性地衰减到10km/h。此时不用你踩油门,腾势会自动启动滑行功能,以10km/h以下车速缓慢前行,直到踩下制动踏板。
2007年博世起/停系统在欧洲宝马的车型上实现大批量应用。目前,在欧洲50%以上的新车都安装了起/停系统。“起/停系统在中国发展迅速源于其高效节油,可靠性强、应用简便的优点,非常适合于中国城市交通。”博世起动机和发电机事业部中国区总裁孙国忠先生介绍,“中国的汽车市场正处于高速发展的阶段,同时也带来了一系列能源和环境问题,起/停系统作为一种先进的汽车技术,低碳环保、节能减排,可促进汽车行业的可持续发展” 。
为了进一步降低车辆油耗和CO2排放,博世工程师致力于延长发动机的熄火时间,相继推出了高级版和滑行版起/停系统。高级版起/停系统在车辆低速如遇到红灯时(≤20km/ h),发动机自动熄火,交通灯一变绿,司机踩油门,发动机迅速重新起动,车辆继续前进。滑行版起/停系统当车辆在高速公路上行进时(≤120km/h),如发现前方车辆行驶缓慢,司机随即松开油门,变速器自动切换到空挡,发动机自动熄火,车辆在惯性下前进;司机一踩油门,发动机立即重新起动。滑行版起/停系统可进一步降低10%的油耗和排放。高级版和滑行版起/停系统都具备了同步起动功能——起动机在发动机转速降低时与发动机飞轮啮合,司机一松开刹车踏板,发动机就可以迅速、安静、自动起动。同时在滑行时,车辆处于零油耗、零排放、无噪音、低阻力、仅靠车辆惯性前进的滑行模式,用户可以尽享安静、舒适的驾乘体验。如今,得益于双离合变速器系统,一些车辆已有“轻量版”滑行功能。
博世的测试表明:30%的发动机运转是不必要的,这意味着车辆在行驶过程中大约三分之一的时间都可采用滑行方式。尽管这些阶段并未被欧洲新行驶循环(NEDC)计算在内,但在实际交通中,滑行功能可以减少10%的油耗。博世董事会的成员鲁尔夫·布兰德博士表示:“起/停系统的滑行功能经济实用,且可适配所有类型的内燃机,可大幅减少油耗。” 在德国,2012年的新车销量大约是300万辆。统计数据显示,每辆车每年平均行驶里程大约是11500km。如果每辆新车都装备带有滑行功能的起/停系统,能减少CO2排放10g/km,每年的CO2排放量将减少3万多吨。
舍弗勒对于滑行的研究也是很深入。对于匹配传统自动变速器的车辆,舍弗勒在变速器壳体液力变矩器开发了新形式的起动电机,不但马达体积更小,发动机重新起动的速度也更快。舍弗勒还开发了带解耦的张紧器安装在起动机/发电机皮带上,实现了发动机的快速起动。舍弗勒还有一种发动机起动的方法是,汽油发动机在凸轮轴相位调节器的帮助下,发动机曲轴停止在重新起动的最佳位置,所以可以无声起动。如今,舍弗勒已经将滑行系统安装在了一辆雨燕试验车上,让人们真实地体验滑行系统的实效。
舍弗勒在一款手动挡雨燕概念车上不但实现了新一代更人性化的起/停系统,还实现了匹配手动变速器车辆的滑行功能。舍弗勒的新一代起/停系统操作上更便捷,当停车后发动机便停止了运转,即使你的脚从制动踏板上挪开,发动机依然静止。当操作挡把,或踩下加速踏板时,发动机又立即起动了,根本没有延误起步的步伐。它最大的好处是再也不用狠踩制动踏板来满足发动机熄火的必要条件。舍弗勒的这套系统采用了带解耦式张紧器的12V皮带式起动机/发电机。
这款试验车对起停的解读还不仅仅到此为止。这辆雨燕虽然配置了手动5挡变速器,可已经没有了离合器踏板,实现了半自动换挡,直接挂挡、踩加速踏板便可驶出停车位了。电子离合器管理机构会自动进行离合器切换操作,这对于手动挡车型来说确实是一大福音,用不多的成本便可换来自动挡车型的驾驶体验。当行驶中抬起加速踏板后片刻,就会发现发动机转速表指针回到了零位,而且车速衰减得很缓慢,显然发动机已经断开,车辆是在惯性作用下以无驱动力自由滑行,对于节省燃料来说肯定是很有帮助。这就是未来要普及的“被动滑行”功能。
每位驾驶员都会从带滑行功能的起/停系统这个新技术中获益,环境也将得到有效改善——带滑行功能的起/停系统可有效降低油耗,减少CO2的排放量。