Start-Stop sistemi. Deluje?

Eden od načinov za zmanjšanje porabe goriva, ki je znan že vrsto let, je ugasniti motor že ob kratkem postanku avtomobila. V sodobnih avtomobilih so za to nalogo odgovorni sistemi Start-Stop.

Na vozniškem izpitu, opravljenem v Nemčiji leta 55 na Audiju LS z motorjem 0,35 kW, je bilo ugotovljeno, da je poraba goriva v prostem teku 1,87 cm5. XNUMX./s in na začetku XNUMX glej XNUMX. Ti podatki so pokazali, da izklop motorja z zaustavitvijo za več kot XNUMX sekund prihrani gorivo.

Približno v istem času so podobne teste izvedli tudi drugi proizvajalci avtomobilov. Sposobnost zmanjšanja porabe goriva z zaustavitvijo motorja tudi pri zelo kratkem ustavljanju in ponovnim zagonom je privedla do razvoja krmilnih naprav, ki ta dejanja izvajajo samodejno. Prva je bila verjetno Toyota, ki je v sedemdesetih letih v modelu Crown uporabljala elektronsko napravo, ki je ob postanku ugasnila motor za več kot 1,5 sekunde. Testi v prometnih zastojih v Tokiu so pokazali 10-odstotno zmanjšanje porabe goriva. Podobno delujoč sistem je bil preizkušen v Fiat Regati in Volkswagen Polu 1. Formel E. Naprava v zadnjem avtomobilu je vozniku omogočala ustavitev motorja ali pa samo samodejno, odvisno od hitrosti, temperature motorja in položaja prestavne ročice. Motor je bil znova zagnan z vklopljenim zaganjalnikom, ko je voznik pritisnil na stopalko za plin s pritisnjeno stopalko sklopke in je bila vklopljena 2. ali 5. prestava. Ko je hitrost vozila padla pod XNUMX km/h, je sistem ugasnil motor in zaprl kanal v prostem teku. Če je bil motor hladen, je temperaturni senzor blokiral izklop motorja, da bi zmanjšal obrabo zaganjalnika, ker topel motor potrebuje veliko manj časa za zagon kot hladen. Poleg tega je nadzorni sistem, da bi zmanjšal obremenitev akumulatorja, izklopil ogrevanje zadnjega stekla, ko je bil avto parkiran.

Cestni testi so pokazali zmanjšanje porabe goriva do 10 % v neugodnih voznih razmerah. Za 10 % so se zmanjšale tudi emisije ogljikovega monoksida. Nekaj ​​več kot 2 odstotka. po drugi strani pa se je povečala vsebnost dušikovih oksidov in skoraj 5 ogljikovodikov v izpušnih plinih. Zanimivo je, da ni bilo negativnega vpliva sistema na vzdržljivost zaganjalnika.

Sodobni sistemi start-stop

Sodobni sistemi start-stop samodejno izklopijo motor, ko je parkiran (pod določenimi pogoji) in ga znova zažene, takoj ko voznik pritisne pedal sklopke ali sprosti zavorno stopalko v vozilu z avtomatskim menjalnikom. To zmanjšuje porabo goriva in emisije ogljika, vendar le v mestnem prometu. Uporaba sistema Start-Stop zahteva, da nekatere komponente vozila, kot sta zaganjalnik ali akumulator, trajajo dlje in druge ščitijo pred učinki pogostih zaustavitev motorja.

Sistemi Start-Stop so opremljeni z bolj ali manj izpopolnjenimi sistemi za upravljanje z energijo. Njihove glavne naloge vključujejo preverjanje stanja napolnjenosti baterij, konfiguriranje sprejemnikov na podatkovnem vodilu, zmanjševanje porabe energije in doseganje optimalne polnilne napetosti v tem trenutku. Vse to zato, da bi se izognili preglobokemu praznjenju akumulatorja in zagotovili, da je motor kadarkoli mogoče zagnati. Sistemski krmilnik z nenehnim ocenjevanjem stanja baterije spremlja njeno temperaturo, napetost, tok in čas delovanja. Ti parametri določajo trenutno moč zagona in trenutno stanje napolnjenosti. Če sistem zazna nizko raven baterije, zmanjša število omogočenih sprejemnikov v skladu s programiranim vrstnim redom izklopa.

Sistemi Start-Stop so lahko opcijsko opremljeni z rekuperacijo zavorne energije.

Vozila s sistemom Start Stop uporabljajo baterije EFB ali AGM. Baterije tipa EFB imajo za razliko od klasičnih pozitivne plošče, prevlečene s poliestrsko prevleko, kar poveča odpornost aktivne mase plošč na pogosta praznjenja in visokotokovne naboje. AGM baterije pa imajo med ploščami steklena vlakna, ki v celoti absorbirajo elektrolit. Iz tega skoraj ni izgub. Na sponkah te vrste akumulatorja je mogoče dobiti nekoliko višjo napetost. Prav tako so bolj odporni na tako imenovani globok izpust.

Ali škoduje motorju?

Pred nekaj desetletji je veljalo, da vsak zagon motorja poveča svojo kilometrino za nekaj sto kilometrov. Če bi bilo tako, bi moral sistem Start-Stop, ki deluje v avtomobilu, ki vozi le v mestnem prometu, zelo hitro dokončati motor. Vzdrževanje in izklop motorjem verjetno ni najbolj všeč. Vendar je treba upoštevati tehnični napredek, na primer na področju maziv. Poleg tega sistem Start-Stop zahteva učinkovito zaščito različnih sistemov, predvsem motorja, pred posledicami pogostih izklopov. To med drugim velja za zagotovitev dodatnega prisilnega mazanja turbopolnilnika

Zaganjalnik v sistemu Start-Stop

V večini uporabljenih sistemov start-stop se motor zažene s tradicionalnim zaganjalnikom. Vendar pa je zaradi občutno povečanega števila operacij povečala vzdržljivost. Zaganjalnik je močnejši in opremljen z bolj odpornimi ščetkami. Mehanizem sklopke ima prenovljeno enosmerno sklopko, zobnik pa ima popravljeno obliko zoba. Posledica tega je tišje delovanje zaganjalnika, kar je pomembno za udobje vožnje med pogostimi zagoni motorja. 

Reverzibilni generator

Takšno napravo, imenovano StARS (Starter Alternator Reversible System), je Valeo razvil za sisteme Start-Stop. Sistem temelji na reverzibilnem električnem stroju, ki združuje funkcije zaganjalnika in alternatorja. Namesto klasičnega generatorja lahko enostavno namestite reverzibilni generator.

Naprava omogoča zelo gladek zagon. V primerjavi z običajnim zaganjalnikom tukaj ni postopka povezovanja. Pri zagonu je treba statorsko navitje reverzibilnega alternatorja, ki v tem trenutku postane elektromotor, napajati z izmenično napetostjo, navitje rotorja pa z enosmerno napetostjo. Pridobivanje izmenične napetosti iz vgrajene baterije zahteva uporabo tako imenovanega pretvornika. Poleg tega se navitja statorja ne smejo napajati z izmenično napetostjo prek stabilizatorja napetosti in diodnih mostov. Regulator napetosti in diodni mostovi morajo biti za ta čas odklopljeni od navitij statorja. V trenutku zagona reverzibilni generator postane elektromotor z močjo 2 - 2,5 kW, ki razvije navor 40 Nm. To vam omogoča zagon motorja v 350-400 ms.

Takoj, ko se motor zažene, izmenična napetost iz inverterja preneha teči, reverzibilni generator spet postane alternator z diodami, priključenimi na statorska navitja, in napetostnim regulatorjem za dovajanje enosmerne napetosti v električni sistem vozila.

V nekaterih rešitvah je motor poleg reverzibilnega generatorja opremljen tudi s tradicionalnim zaganjalnikom, ki se uporablja za prvi zagon po daljšem nedelovanju.

Akumulator energije

V nekaterih rešitvah sistema Start-Stop je poleg tipične baterije tudi t.i. akumulator energije. Njegova naloga je kopičenje električne energije za lažji prvi zagon motorja in ponovni zagon v načinu "Start-Stop". Sestavljen je iz dveh zaporedno povezanih kondenzatorjev z zmogljivostjo več sto farad. V trenutku praznjenja je sposoben podpirati zagonski sistem s tokom nekaj sto amperov.

Pogoji poslovanja

Delovanje sistema Start-Stop je možno le pod več različnimi pogoji. Najprej mora biti v akumulatorju dovolj energije za ponovni zagon motorja. Poleg tega vklj. hitrost vozila od prvega zagona mora preseči določeno vrednost (na primer 10 km/h). Čas med dvema zaporednima postankoma avtomobila je večji od minimalnega, ki ga določa program. Temperature goriva, alternatorja in baterije so znotraj navedenega območja. Število postankov v zadnji minuti vožnje ni preseglo omejitve. Motor ima optimalno delovno temperaturo.

To so le nekatere od zahtev, ki morajo biti izpolnjene, da sistem deluje.