發(fā)動機自動啟停功能的油耗測試及節(jié)油分析

張玉泉

摘要：汽車油耗的高低會受到許多因素的影響，如汽車制造技術(shù)、氣候條件、道路狀況、駕駛技術(shù)以及交通流量的變化等。對于發(fā)動機自動啟停技術(shù)，在不同路況、不同車流量條件下發(fā)揮的作用不同，對油耗的影響結(jié)果也就不同。本論文通過建立多種交通狀況模型、汽車工況模型，并進行實地的油耗數(shù)據(jù)測量，通過對油耗數(shù)據(jù)的分析，量化自動啟停技術(shù)對油耗的影響，并給出合理的使用建議，對于車輛能源的節(jié)約及環(huán)保性能的改善有重要意義。

Abstract： The level of automobile fuel consumption will be affected by many factors， such as automobile manufacturing technology， climate conditions， road conditions， driving technology and the change of traffic flow. For the engine automatic start stop technology， the effect on fuel consumption is different under different road conditions and traffic flow conditions. In this paper， through the establishment of a variety of traffic model， vehicle operating mode model， and field fuel consumption data measurement， through the analysis of fuel consumption data， quantify the impact of automatic start stop technology on fuel consumption， and give reasonable use suggestions， which is of great significance for vehicle energy saving and environmental performance improvement.

關(guān)鍵詞：自動啟停;節(jié)油效果;油耗分析

Key words： automatic start and stop;fuel saving effect;fuel consumption analysis

1? 背景

近年來由于傳統(tǒng)能源的大量使用所導(dǎo)致的地球氣候極端、傳統(tǒng)能源的有限開發(fā)和生活環(huán)境污染等問題，成為當(dāng)今人類社會迫切需要解決的焦點問題，而汽車的大量使用普及使得這幾個問題日趨嚴(yán)重。近年來，在世界各國越來越重視節(jié)能環(huán)保，不斷研究各種方案技術(shù)進行節(jié)能減排，各國針對汽車排放與油耗的法規(guī)也都越來越嚴(yán)格。近年來我國汽車產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了快速發(fā)展，中國汽車保有量與美國相當(dāng)，已達到2.6億量，同時由于我國之前城市道路規(guī)劃建設(shè)的相對滯后，使得我國許多城市的交通狀況變得越來越擁堵，尤其在上下班高峰期和節(jié)假日等，極易出現(xiàn)長時間、高強度的堵車。大量的汽車在遇到堵車或者等紅燈時，汽車發(fā)動機會怠速運行，一直運行的后果便會產(chǎn)生一些不必要的燃油消耗，同時也會對環(huán)境造成更多的污染。

發(fā)動機自動啟停技術(shù)是一種能夠根據(jù)道路路況和汽車行駛狀況，可以自動控制發(fā)動機啟動和停止的系統(tǒng)。當(dāng)汽車遇到長時間堵車或是紅燈等處于停駛狀態(tài)時，發(fā)動機啟停系統(tǒng)能夠自動停止運行;當(dāng)車輛需要再次啟動行駛時，發(fā)動機自動啟停系統(tǒng)能夠自動啟動發(fā)動機運轉(zhuǎn)，既能保障車輛行駛，也不會影響駕駛員駕駛的習(xí)慣。在發(fā)動機停止轉(zhuǎn)動的時間段不會消耗燃油，因此面對擁堵的城市路況，降低油耗的最直接方式，就是在車輛停止前進的時候讓發(fā)動機也停下來。

2? 研究測試

搭載了發(fā)動機自動啟停系統(tǒng)的車輛在城市行駛時，因不同的道路路況所造成的發(fā)動機怠速時間占到整體車輛出行時間的比例，會影響到節(jié)油效果以及汽車蓄電池的技術(shù)狀況，本文針對以上問題進行研究分析。

為了分析發(fā)動機自動啟停系統(tǒng)真實情況的節(jié)能減排效果，本研究選取了國內(nèi)幾個典型的城市進行采樣數(shù)據(jù)，選擇7：00到09：00和17：00到19：00兩個典型時間段，得出國內(nèi)主要城市行駛工況數(shù)據(jù)對比，如表1所示。

在國內(nèi)外也有一些對搭載有發(fā)動機自動啟停功能的車輛進行燃油消耗量和污染物排放的測試。德國博世公司通過實驗，帶有發(fā)動機自動啟停系統(tǒng)的汽車，理論上來說使用啟停功能后平均節(jié)油率為8-15%左右。中國汽車技術(shù)研究中心也進行過類似的測試，得出的結(jié)論是節(jié)油率可以平均達到7-27%。

發(fā)動機自動啟停系統(tǒng)使用設(shè)計的最初意圖是為了降低油耗節(jié)能環(huán)保，在理論環(huán)境下它也確實可以達到這個目標(biāo)。但是在目前我國汽車保養(yǎng)量較大、交通狀況較復(fù)雜、道路路況不良的情況下，如若是嚴(yán)重的堵車，車輛走走停停，頻繁的啟停發(fā)動機也會引起其他附加的不良影響，勢必會給蓄電池和起動機增加負(fù)擔(dān)。同時也由于發(fā)動機突然地停止工作，或是停止工作的時間較長，會造成燃燒室內(nèi)溫度的突然降低，還沒有燃燒的石蠟、碳氫化合物、膠質(zhì)等物質(zhì)便會凝結(jié)并附著在氣缸內(nèi)壁，使得發(fā)動機產(chǎn)生更多積碳，進而引起的后果就是發(fā)動機油耗變高，降低了汽車動力。因此，有必要在實際的不同道路路況下，行駛車輛進行測試，并分析在道路路況良好、道路路況階段性擁堵和連續(xù)長時間的擁堵路段等各種不同情況下，汽車自動啟停的使用狀態(tài)和油耗之間的關(guān)系。

3? 研究過程

本項目研究在不同路況情況下，等待時間長短不同的情況油耗測試分析，目的為了得到一個測試規(guī)律，可以為駕駛?cè)藛T啟用或關(guān)閉發(fā)動機自動啟停提供參考依據(jù)，即在什么情況下駕駛?cè)藛T可將自動啟停功能關(guān)閉，這樣更有利于減小油耗而不會起反作用。

測試行程預(yù)設(shè)城市環(huán)線、高速公路以及城市主干道聯(lián)絡(luò)線（連續(xù)信號燈路段），以模擬我們真實用車環(huán)境。建立油耗測算模型，利用儀器進行實車油耗測量，通過對大量采集數(shù)據(jù)的處理分析，評價汽車自動啟停技術(shù)的合理使用及其影響因素。本文以河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院東、西校區(qū)之間城市快速路及主干路為測試路線，線路全長21km，包含紅綠燈13個。選取周一至周五工作日的7：30上班高峰時間作為測試開始時間段。測試包含怠速啟停功能開啟和關(guān)閉狀態(tài)下的對照實驗。

實驗數(shù)據(jù)如表2所示。

通過對比數(shù)據(jù)分析，對所有數(shù)據(jù)進行均值分析，平均節(jié)油率為7.51%。其中對比怠速啟停時間超過20分鐘的數(shù)據(jù)，節(jié)油率為14.29%，怠速啟停時間小于10分鐘的數(shù)據(jù)，節(jié)油率為0。初步分析結(jié)果顯示，節(jié)油效果和怠速時間長短有關(guān)系。在相同路段上，怠速時間不超過10分鐘時，節(jié)油效果不明顯。怠速時間超過10分鐘后，怠速時間越長，啟停功能節(jié)油效果越好。

為進一步驗證結(jié)論，對實驗數(shù)據(jù)進行分組對照分析。將實驗數(shù)據(jù)分為怠速啟停時間低于12分30秒和高于12分30秒兩組。通過數(shù)據(jù)分析，在怠速啟停時間低于12分30秒的時間時，平均節(jié)油率為3.14%，考慮到數(shù)據(jù)誤差，節(jié)油效果不明顯。怠速啟停時間高于12分30秒的時間時，平均節(jié)油率為9.95%，進一步驗證了實驗的有效性。

4? 結(jié)論

搭載發(fā)動機自動啟停系統(tǒng)的車輛，主要適用于城市交通中，在等待交通信號燈或是堵車時，在行駛途中臨時停車時會自動熄火，發(fā)動機暫時停止運轉(zhuǎn)，用以減少怠速時產(chǎn)生的燃油消耗并降低排放。當(dāng)需要繼續(xù)前進時，系統(tǒng)會自動重啟發(fā)動機。主要期望是能夠盡量降低發(fā)動機怠速空轉(zhuǎn)時間，以減少不必要的燃油消耗，降低排放提高燃油經(jīng)濟性。

本文主要研究了在國內(nèi)外發(fā)動機自動啟停系統(tǒng)燃油消耗量和污染物排放的測試基礎(chǔ)上，針對不同路況、不同交通車流量情況下，測試配有汽車自動啟停技術(shù)車輛的油耗，從而研究分析頻繁啟動對發(fā)動機是否會產(chǎn)生不必要的損耗、增加更多的油耗，何種情況下會降低油耗，何種情況下自動啟停技術(shù)不利于降低油耗，最終對汽車自動啟停技術(shù)提出合理使用建議。

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