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作者:徐業良(2011-01-07);推薦:徐業良(2011-01-07)
附註:本文發表於汽車購買指南雜誌,2011年一月號,史丹福專欄。

停等熄火-談汽車的「停走技術」

有一天在一篇網路文章上看到這麼一個標誌,“IDLING gets YOU NOWHERE”,非常圖像化的標誌告訴您放著汽車怠速運轉只會產生一堆二氧化碳CO2,「怠速運轉您那兒都去不了」,加上一個大大的禁止符號。

同一篇文章上引述美國范登堡大學(Vanderbilt University)的研究資料,在市區行駛時平均有三分之一的時間汽車引擎是在怠速運轉的狀態,全美國因為汽車怠速產生的二氧化碳每年大約有772萬公噸(1公頃森林1年大約只可吸收36公噸二氧化碳),汽車怠速時所排放的廢氣佔全美包括工廠、汽車所有固定和移動式汙染源排放廢氣的總量1.6%

這項研究的建議是,如果車主預期怠速暫停要超過10秒鐘,便應該把引擎熄火。

讀完這篇文章我自己測試了好幾次,台灣許多紅綠燈都有計時裝置,這時便挺有用的,遇上要等幾十秒鐘的紅燈,我就先把引擎熄火,直到計時器倒數321再把引擎起動。

不過說實在,這樣一熄一發還真的挺麻煩的。引擎一熄火,空調、音響、雨刷等等耗電的設備也就同時關閉了,重新起動引擎要是手腳慢一點兒,或者引擎一次沒打著,後面車子不耐煩的喇叭聲立刻就響了起來。

Google一下兩三年前的舊新聞,也曾經有台北市議員想要提案,規定停等紅燈時馬路上大車小車一律要熄火,但是記者在馬路上隨機抽樣訪問了幾位汽車駕駛、機車騎士,每個人聽到這個點子都很反彈。新聞結尾台北市環保局只好敷衍一下市議員,說正在研商「停等熄火」方案的配套措施,會率先從台北市上萬輛的公務車做起等等,但是到現在也沒有看到哪部車等紅燈時熄火的。倒是全國許多國小都很積極支持、宣導「停等熄火」措施,希望放學時大批家長的車子在校門口排隊接小朋友,能夠把引擎熄火,保持校園空氣清新。

「停等熄火」確實是開車應有的美德,但是,手動操作真的是太麻煩了。

您知道,早就有一項汽車的「停走技術(Stop/Start Technology)」,可以自動執行停等熄火的動作,在汽車暫停下來時,像是遇到紅燈、塞車塞到定點、或開車到麥當勞得來速車道點餐等等,想要停等熄火的駕駛人不必手忙腳亂,汽車的停走系統會自動將引擎熄火,當駕駛人踩下油門,系統又自動快速重新起動引擎向前行駛。汽車的停走系統能夠讓市區少一些汽車引擎的嘈雜聲,減少二氧化碳溫室效應氣體排放,更能讓市區空氣更清淨,讓汽車更省油。

停走系統的技術其實源自現在當紅的油電混合動力汽車-市區停走交通將引擎熄火、使用電動馬達,長途行車再使用內燃機引擎-所以採用停走技術的車子也被稱作「微混合動力車(micro-hybrids)」。不過微混合動力車並沒有真正使用電力來推動車子,汽油引擎仍是驅動汽車唯一的動力源,但是傳統汽車上依靠汽油引擎經過皮帶帶動運轉的元件像是空調系統、水幫浦等等,都改由電瓶電力帶動電動馬達來驅動(所以叫作「混合動力」也沒錯),汽油引擎熄火的期間整部汽車其他功能都仍然能夠正常運作。除了降低汽車怠速造成的二氧化碳及其他廢氣排放等環保因素之外,省油是停走系統對車主最重要的誘因,微混合動力車一般來說比同排氣量的汽油引擎車省油5%~10%

停走系統主要的元件是一個整合式的起動馬達兼發電機(Integrated starter-alternator),取代了汽油引擎車原先獨立的起動馬達和發電機。這個整合式起動馬達兼發電機有兩種可能的概念,一是類似傳統汽車發電機採用皮帶驅動,另一種則是類似傳統起動馬達裝置在引擎和傳動系統之間,直接轉動引擎曲軸。駕駛人鬆開油門讓汽車滑行或者踩下剎車時,引擎的控制單元自動將引擎熄火,駕駛人踩下油門時,起動馬達/發電機使用電瓶中的電力快速發動汽油引擎。和油電混合動力汽車一樣,停走系統的起動馬達/發電機也可以將引擎的能量轉換成電力儲存在電瓶中;採用停走技術的汽車在傳統磨擦式剎車之外也經常加入「再生式剎車(regenerative brake)」的機制,在煞停汽車的過程中汽車車輪帶動發電機,將汽車車速減緩損失的動能轉換成電力儲存下來,進一步提升省油效率。

OK,這個汽車的停走系統聽起來還不錯,但似乎不像是太華麗的尖端技術。

的確,停走技術最早在1980年代便曾短暫出現過,1990年代福斯的小車GolfLupo,奧迪的小車A2也都採用過停走系統,直到目前LupoA2仍然保有量產汽車最佳省油率的紀錄,但是當時停走系統市場反應相當冷淡,沒有引起太大注意。

停走系統在概念上也許不怎麼新奇,但在工程實務上最重要的問題,是如何在汽車引擎反覆「停走」的過程中保持動力系統運作的平順度和可靠度。的確,想像如果您的汽車引擎一會兒熄火一會兒起動,可能很難平順運轉,如果引擎起動反應不夠快速,或者偶而有一兩次失誤,駕駛人開起車來可能更加提心吊膽,擔心車子隨時可能在馬路上當機。早期的停走系統就經常受到車主類似的抱怨,最後駕駛人甚至完全失去信心,乾脆直接按個鈕把停走系統整個停用。

隨著停走系統技術的進步和各國政府對汽車油耗及二氧化碳排放的標準日益嚴苛,這幾年汽車的停走技術捲土重來的趨勢。歐洲車廠對停走系統最為熱衷,2008已有大約5%的歐洲車搭載了停走系統,2012年預估這個比例將要提升到50%。法國車廠Citreon早在2006年便在其C2C3車款上裝置了由法商ValeoDenso提供的停走系統,名字就直接叫作“Stop and Start”,靠著精密的電子控制,系統平順度和可靠度都大幅提升,車主使用的信心也較早期系統提升不少。BMW則是在2008年起把旗下許多車款加入了Bosch開發的停走系統,基本技術路線是強化傳統的起動馬達,能夠在反覆停走過程中可靠、快速地啟動汽車引擎,車主接受度也相當好。

技術上有所突破之後,停走系統便被許多汽車廠認為是要滿足各國政府日益嚴苛的汽車油耗及二氧化碳排放標準,最簡單、成本最低的解決方案。停走系統大部分的元件是外加的,汽車本身的動力系統不必做太大修改,停走系統的成本大約在3001000美元,也是各車廠可接受的範圍。歐洲車廠除了CitreonBMW之外,RenaultFiatVolvo2008年開始都紛紛推出搭配停走系統的汽車;日本的豐田、馬自達車廠在其本國銷售的車款上早已安裝停走系統,2009年開始也在日本以外市場銷售停走系統的汽車,甚至以廉價車聞名的印度塔塔汽車(Tata)也推出搭配停走系統的車款。

停走系統最大的推動力,是2011年開始由福特汽車帶頭,停走系統也要正式進入美國的汽車市場,其背後主要的原因也是美國政府訂定了更嚴格的汽車油耗及二氧化碳排放標準2016年就要生效,因此每家汽車廠都開始擬定各種因應計畫,停走系統便是其中重要的部分。有一份廣為引用的市場分析報告指出,2010年底全球有300萬輛搭載停走系統的汽車,2015年將快速增加10倍,達到3400萬輛。

我一直在妄想下次換車時買一部油電混合動力車來開,但似乎不太容易如願,老婆那關就過不了。也許可以買一部裝置停走系統的微混合動力車,想像中儀表板應該非常有趣,車子停下來時,時速表歸零、引擎轉速表也歸零,等紅綠燈時心中不再煩躁,反而想著自己對地球環保的貢獻…