Start-Stop rendszerek. Működik?

Az üzemanyag-fogyasztás csökkentésének egyik sok éve ismert módja a motor leállítása akár az autó rövid megállása esetén is. A modern autókban a Start-Stop rendszerek felelősek ezért a feladatért.

Az 55-ös években Németországban egy 0,35 kW-os motorral szerelt Audi LS vezetési vizsgáján megállapították, hogy az üzemanyag-fogyasztás alapjáraton 1,87 cm5. XNUMX./s, és az XNUMX elején lásd: XNUMX. Ezek az adatok azt mutatták, hogy a motor leállítása XNUMX másodpercnél hosszabb ideig tartó leállással üzemanyagot takarít meg.

Ugyanebben az időben más autógyártók is végeztek hasonló teszteket. Az üzemanyag-fogyasztás csökkentésének lehetősége a motor leállításával és újraindításával akár nagyon rövid leállás esetén is olyan vezérlőberendezések kifejlesztéséhez vezetett, amelyek ezeket a műveleteket automatikusan végrehajtják. Az első valószínűleg a Toyota volt, amely a hetvenes években a Crown modellben egy elektronikus eszközt használt, amely több mint 1,5 másodpercre leállította a motort leálláskor. A tokiói forgalmi dugókban végzett tesztek az üzemanyag-fogyasztás 10%-os csökkenését mutatták ki. Hasonlóan működő rendszert teszteltek egy Fiat Regatában és egy 1. Formel E Volkswagen Polóban. Az utóbbi autóban található eszköz lehetővé tette a sofőr számára a motor leállítását, vagy éppen automatikusan, a sebességtől, a motor hőmérsékletétől és a váltókar helyzetétől függően. A motor bekapcsolt önindító mellett indult újra, amikor a vezető lenyomta a gázpedált a tengelykapcsoló pedállal és a 2. vagy 5. sebességfokozat kapcsolt. Amikor a jármű sebessége XNUMX km/h alá esett, a rendszer leállította a motort, és lezárta az alapjárati csatornát. Ha a motor hideg volt, a hőmérséklet-érzékelő blokkolta a motor leállítását, hogy csökkentse az önindító kopását, mivel a meleg motor beindítása sokkal kevesebb időt vesz igénybe, mint a hideg. Ezenkívül a vezérlőrendszer az akkumulátor terhelésének csökkentése érdekében kikapcsolta a hátsó ablakfűtést, amikor az autó parkolt.

A közúti tesztek azt mutatták, hogy kedvezőtlen vezetési körülmények között akár 10%-kal is csökken az üzemanyag-fogyasztás. A szén-monoxid-kibocsátás is 10%-kal csökkent. Valamivel több, mint 2 százalék. viszont a kipufogógázokban megnövekedett a nitrogén-oxidok és csaknem 5 szénhidrogén tartalma. Érdekes módon a rendszernek nem volt negatív hatása az önindító tartósságára.

Modern start-stop rendszerek

A modern start-stop rendszerek parkoláskor automatikusan leállítják a motort (bizonyos körülmények között), és újraindítják, amint a vezető lenyomja a tengelykapcsoló-pedált vagy elengedi a fékpedált automata sebességváltós járműben. Ez csökkenti az üzemanyag-fogyasztást és a szén-dioxid-kibocsátást, de csak városi forgalomban. A Start-Stop rendszer használatához a jármű bizonyos alkatrészeinek, például az önindítónak vagy az akkumulátornak hosszabb ideig kell működniük, és meg kell védeniük másokat a gyakori motorleállások hatásaitól.

A Start-Stop rendszerek többé-kevésbé kifinomult energiagazdálkodási rendszerekkel vannak felszerelve. Fő feladataik közé tartozik az akkumulátorok töltöttségi állapotának ellenőrzése, a vevők adatbuszon történő konfigurálása, az energiafogyasztás csökkentése és a pillanatnyilag optimális töltési feszültség elérése. Mindezt azért, hogy elkerüljük az akkumulátor túl mély kisülését, és hogy a motort bármikor be lehessen indítani. Az akkumulátor állapotának folyamatos értékelésével a rendszervezérlő figyeli annak hőmérsékletét, feszültségét, áramát és működési idejét. Ezek a paraméterek határozzák meg a pillanatnyi indítási teljesítményt és az aktuális töltöttségi állapotot. Ha a rendszer alacsony töltöttségi szintet észlel, a programozott leállítási sorrendnek megfelelően csökkenti az engedélyezett vevők számát.

A Start-Stop rendszerek opcionálisan felszerelhetők fékenergia-visszanyeréssel.

A Start Stop rendszerrel felszerelt járművek EFB vagy AGM akkumulátorokat használnak. Az EFB típusú akkumulátorok, ellentétben a klasszikusokkal, pozitív lemezekkel rendelkeznek, amelyek poliészter bevonattal vannak bevonva, ami növeli a lemezek aktív tömegének ellenállását a gyakori kisülésekkel és nagy áramtöltésekkel szemben. Az AGM akkumulátoroknál viszont üvegszál van a lemezek között, ami teljesen elnyeli az elektrolitot. Gyakorlatilag nincs veszteség belőle. Az ilyen típusú akkumulátorok kivezetésein valamivel magasabb feszültség érhető el. Az úgynevezett mélykisüléssel szemben is jobban ellenállnak.

Nem árt a motornak?

Néhány évtizeddel ezelőtt úgy gondolták, hogy minden motorindítás néhány száz kilométerrel növeli a futásteljesítményt. Ha ez így lenne, akkor a csak városi forgalomban közlekedő autóban működő Start-Stop rendszernek nagyon gyorsan le kellene fejeznie a motort. A be- és kikapcsolást valószínűleg nem a motorok szeretik a legjobban. A műszaki fejlődést azonban figyelembe kell venni, például a kenőanyagok terén. Ezenkívül a Start-Stop rendszer megköveteli a különféle rendszerek, elsősorban a motor hatékony védelmét a gyakori leállások következményeitől. Ez többek között a turbófeltöltő további kényszerkenésének biztosítására vonatkozik

Indító a Start-Stop rendszerekben

A legtöbb használatban lévő start-stop rendszerben a motort hagyományos indítóval indítják. A jelentősen megnövekedett műveletszám miatt azonban megnövelte a tartósságot. Az önindító erősebb, és kopásállóbb kefékkel van felszerelve. A tengelykapcsoló-mechanizmus újratervezett egyirányú tengelykapcsolót kapott, a hajtómű pedig korrigált fogformájú. Ez csendesebb indítóműködést eredményez, ami fontos a vezetési kényelem szempontjából a gyakori motorindítások során. 

Megfordítható generátor

Egy ilyen StARS (Starter Alternator Reversible System) nevű eszközt a Valeo fejlesztett ki Start-Stop rendszerekhez. A rendszer egy megfordítható elektromos gépre épül, amely egyesíti az önindító és a generátor funkcióit. A klasszikus generátor helyett egyszerűen telepíthet reverzibilis generátort.

A készülék nagyon sima indítást biztosít. A hagyományos indítóhoz képest itt nincs csatlakozási folyamat. Indításkor a megfordítható generátor állórész tekercsét, amely ekkor villanymotor lesz, váltakozó feszültséggel, a forgórész tekercsét pedig egyenfeszültséggel kell ellátni. A fedélzeti akkumulátor váltóáramának beszerzéséhez úgynevezett inverter szükséges. Ezenkívül az állórész tekercseit nem szabad váltakozó feszültséggel ellátni feszültségstabilizátoron és dióda hidakon keresztül. A feszültségszabályozót és a diódahidakat erre az időre le kell választani az állórész tekercséről. Az indítás pillanatában a reverzibilis generátor 2-2,5 kW teljesítményű villanymotorrá válik, amely 40 Nm nyomatékot fejleszt ki. Ez lehetővé teszi a motor beindítását 350-400 ms-on belül.

Amint a motor beindul, az inverterről érkező váltakozó feszültség áramlása leáll, a reverzibilis generátor ismét generátorrá válik, az állórész tekercselésére diódákkal és egy feszültségszabályozóval, amely egyenfeszültséget lát el a jármű elektromos rendszerében.

Egyes megoldásokban az irányváltó generátoron kívül hagyományos indítómotorral is fel van szerelve a motor, amelyet hosszabb tétlenség után az első indításkor használnak.

Energiaakkumulátor

A Start-Stop rendszer egyes megoldásaiban egy tipikus akkumulátor mellett ún. energiatároló. Feladata az elektromos energia felhalmozása, hogy megkönnyítse a motor első indítását és újraindítását "Start-Stop" üzemmódban. Két sorba kapcsolt, több száz farad kapacitású kondenzátorból áll. A kisülés pillanatában több száz amperes áramerősségű indítórendszert képes támogatni.

Működési feltételek

A Start-Stop rendszer működése csak számos különböző feltétel mellett lehetséges. Először is elegendő energiának kell lennie az akkumulátorban a motor újraindításához. Ezen kívül, incl. a jármű sebességének az első indítástól kezdve meg kell haladnia egy bizonyos értéket (például 10 km/h). Az autó két egymást követő megállása közötti idő nagyobb, mint a program által beállított minimum. Az üzemanyag, a generátor és az akkumulátor hőmérséklete a megadott tartományon belül van. A megállások száma a vezetés utolsó percében nem haladta meg a limitet. A motor optimális üzemi hőmérsékleten van.

Ez csak néhány azon követelmények közül, amelyeket teljesíteni kell a rendszer működéséhez.