Συστήματα Start-Stop. Δουλεύει?

Ένας από τους τρόπους μείωσης της κατανάλωσης καυσίμου, γνωστός εδώ και πολλά χρόνια, είναι να σβήσετε τον κινητήρα κατά τη διάρκεια έστω και μιας μικρής στάσης του αυτοκινήτου. Στα σύγχρονα αυτοκίνητα, τα συστήματα Start-Stop είναι υπεύθυνα για αυτήν την εργασία.

Σε δοκιμές πρόσφυσης που πραγματοποιήθηκαν στη Γερμανία τη δεκαετία του 55 σε ένα Audi LS με κινητήρα 0,35 kW, διαπιστώθηκε ότι η κατανάλωση καυσίμου στο ρελαντί είναι 1,87 cm5. XNUMX./s, και στην αρχή του XNUMX, δείτε XNUMX. Αυτά τα δεδομένα έδειξαν ότι η απενεργοποίηση του κινητήρα με ακινητοποίηση για περισσότερα από XNUMX δευτερόλεπτα εξοικονομεί καύσιμο.

Την ίδια περίπου περίοδο, παρόμοιες δοκιμές πραγματοποιήθηκαν και από άλλους κατασκευαστές αυτοκινήτων. Η δυνατότητα μείωσης της κατανάλωσης καυσίμου σταματώντας τον κινητήρα ακόμα και σε πολύ σύντομη στάση και επανεκκινώντας τον οδήγησε στην ανάπτυξη συσκευών ελέγχου που εκτελούν αυτές τις ενέργειες αυτόματα. Η πρώτη ήταν μάλλον η Toyota, η οποία στη δεκαετία του εβδομήντα χρησιμοποιούσε μια ηλεκτρονική συσκευή στο μοντέλο Crown που έσβησε τον κινητήρα σε στάση για περισσότερο από 1,5 δευτερόλεπτο. Οι δοκιμές στο μποτιλιάρισμα του Τόκιο έδειξαν μείωση της κατανάλωσης καυσίμου κατά 10%. Ένα σύστημα παρόμοιας λειτουργίας δοκιμάστηκε σε ένα Fiat Regata και ένα 1ο Formel E Volkswagen Polo. Μια συσκευή στο τελευταίο αυτοκίνητο επέτρεπε στον οδηγό να σταματήσει τον κινητήρα ή απλώς αυτόματα, ανάλογα με την ταχύτητα, τη θερμοκρασία του κινητήρα και τη θέση του μοχλού ταχυτήτων. Ο κινητήρας επανεκκινήθηκε με τη μίζα αναμμένη όταν ο οδηγός πάτησε το πεντάλ του γκαζιού με πατημένο το πεντάλ του συμπλέκτη και είχε μπει η 2η ή η 5η ταχύτητα. Όταν η ταχύτητα του οχήματος έπεσε κάτω από XNUMX km/h, το σύστημα έσβησε τον κινητήρα, κλείνοντας το κανάλι ρελαντί. Εάν ο κινητήρας ήταν κρύος, ο αισθητήρας θερμοκρασίας εμπόδιζε το κλείσιμο του κινητήρα για να μειώσει τη φθορά στη μίζα, επειδή ένας ζεστός κινητήρας χρειάζεται πολύ λιγότερο χρόνο για να ξεκινήσει από έναν κρύο. Επιπλέον, το σύστημα ελέγχου, για να μειώσει το φορτίο της μπαταρίας, απενεργοποίησε το θερμαινόμενο πίσω παράθυρο όταν το αυτοκίνητο ήταν σταθμευμένο.

Οι δοκιμές στο δρόμο έχουν δείξει μείωση της κατανάλωσης καυσίμου έως και 10% σε αντίξοες συνθήκες οδήγησης. Οι εκπομπές μονοξειδίου του άνθρακα μειώθηκαν επίσης κατά 10%. Λίγο περισσότερο από 2 τοις εκατό. από την άλλη, η περιεκτικότητα των καυσαερίων σε οξείδια του αζώτου και σχεδόν 5 υδρογονάνθρακες έχει αυξηθεί. Είναι ενδιαφέρον ότι δεν υπήρξε αρνητική επίδραση του συστήματος στην ανθεκτικότητα της μίζας.

Σύγχρονα συστήματα start-stop

Τα σύγχρονα συστήματα start-stop σβήνουν αυτόματα τον κινητήρα όταν είναι σταθμευμένος (υπό ορισμένες συνθήκες) και τον επανεκκινούν μόλις ο οδηγός πατήσει το πεντάλ του συμπλέκτη ή αφήσει το πεντάλ του φρένου σε ένα όχημα αυτόματου κιβωτίου ταχυτήτων. Αυτό μειώνει την κατανάλωση καυσίμου και τις εκπομπές άνθρακα, αλλά μόνο στην αστική κυκλοφορία. Η χρήση του συστήματος Start-Stop απαιτεί ορισμένα εξαρτήματα του οχήματος, όπως η μίζα ή η μπαταρία, να διαρκούν περισσότερο και να προστατεύουν άλλα από τις επιπτώσεις των συχνών σβήσεων του κινητήρα.

Τα συστήματα Start-Stop είναι εξοπλισμένα με περισσότερο ή λιγότερο εξελιγμένα συστήματα διαχείρισης ενέργειας. Τα κύρια καθήκοντά τους περιλαμβάνουν τον έλεγχο της κατάστασης φόρτισης των μπαταριών, τη διαμόρφωση των δεκτών στο δίαυλο δεδομένων, τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας και την απόκτηση της βέλτιστης τάσης φόρτισης τη δεδομένη στιγμή. Όλα αυτά για να αποφευχθεί η πολύ βαθιά εκφόρτιση της μπαταρίας και να διασφαλιστεί ότι ο κινητήρας μπορεί να ξεκινήσει ανά πάσα στιγμή. Αξιολογώντας συνεχώς την κατάσταση της μπαταρίας, ο ελεγκτής συστήματος παρακολουθεί τη θερμοκρασία, την τάση, το ρεύμα και τον χρόνο λειτουργίας της. Αυτές οι παράμετροι καθορίζουν τη στιγμιαία ισχύ εκκίνησης και την τρέχουσα κατάσταση φόρτισης. Εάν το σύστημα εντοπίσει χαμηλή στάθμη μπαταρίας, μειώνει τον αριθμό των ενεργοποιημένων δεκτών σύμφωνα με την προγραμματισμένη σειρά τερματισμού λειτουργίας.

Τα συστήματα Start-Stop μπορούν προαιρετικά να εξοπλιστούν με ανάκτηση ενέργειας πέδησης.

Οχήματα με συστήματα Start Stop χρησιμοποιούν μπαταρίες EFB ή AGM. Οι μπαταρίες τύπου EFB, σε αντίθεση με τις κλασικές, έχουν θετικές πλάκες επικαλυμμένες με επίστρωση πολυεστέρα, η οποία αυξάνει την αντίσταση της ενεργού μάζας των πλακών σε συχνές εκφορτίσεις και υψηλά φορτία ρεύματος. Οι μπαταρίες AGM, από την άλλη πλευρά, έχουν ίνες γυαλιού μεταξύ των πλακών, οι οποίες απορροφούν πλήρως τον ηλεκτρολύτη. Πρακτικά δεν υπάρχουν απώλειες από αυτό. Μια ελαφρώς υψηλότερη τάση μπορεί να επιτευχθεί στους ακροδέκτες αυτού του τύπου μπαταρίας. Είναι επίσης πιο ανθεκτικά στη λεγόμενη βαθιά εκκένωση.

Κάνει κακό στον κινητήρα;

Πριν από αρκετές δεκαετίες, πίστευαν ότι κάθε εκκίνηση κινητήρα αυξάνει τα χιλιόμετρα κατά μερικές εκατοντάδες χιλιόμετρα. Εάν ίσχυε αυτό, τότε το σύστημα Start-Stop, το οποίο λειτουργεί σε ένα αυτοκίνητο που οδηγεί μόνο στην κίνηση της πόλης, θα έπρεπε να τελειώσει τον κινητήρα πολύ γρήγορα. Το να συνεχίζεις να ανοίγει και να σβήνει μάλλον δεν είναι αυτό που αρέσει περισσότερο στους κινητήρες. Ωστόσο, πρέπει να ληφθεί υπόψη η τεχνική πρόοδος, για παράδειγμα στον τομέα των λιπαντικών. Επιπλέον, το σύστημα Start-Stop απαιτεί αποτελεσματική προστασία διαφόρων συστημάτων, κυρίως του κινητήρα, από τις συνέπειες συχνών σβήσεων. Αυτό ισχύει, μεταξύ άλλων, για την εξασφάλιση πρόσθετης αναγκαστικής λίπανσης του στροβιλοσυμπιεστή

Εκκίνηση στο σύστημα Start-Stop

Στα περισσότερα συστήματα start-stop που χρησιμοποιούνται, ο κινητήρας εκκινείται με παραδοσιακή μίζα. Ωστόσο, λόγω του σημαντικά αυξημένου αριθμού λειτουργιών, έχει αυξημένη αντοχή. Η μίζα είναι πιο ισχυρή και εξοπλισμένη με πιο ανθεκτικές στη φθορά βούρτσες. Ο μηχανισμός του συμπλέκτη έχει επανασχεδιασμένο συμπλέκτη μονής κατεύθυνσης και το γρανάζι έχει διορθωμένο σχήμα δοντιού. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την πιο αθόρυβη λειτουργία της μίζας, η οποία είναι σημαντική για την οδηγική άνεση κατά τις συχνές εκκινήσεις του κινητήρα. 

Αναστρέψιμη γεννήτρια

Μια τέτοια συσκευή που ονομάζεται Stars (Starter Alternator Reversible System) αναπτύχθηκε από τη Valeo για συστήματα Start-Stop. Το σύστημα βασίζεται σε μια αναστρέψιμη ηλεκτρική μηχανή, η οποία συνδυάζει τις λειτουργίες μιας μίζας και ενός εναλλάκτη. Αντί για μια κλασική γεννήτρια, μπορείτε εύκολα να εγκαταστήσετε μια αναστρέψιμη γεννήτρια.

Η συσκευή παρέχει πολύ ομαλή εκκίνηση. Σε σύγκριση με έναν συμβατικό εκκινητή, δεν υπάρχει διαδικασία σύνδεσης εδώ. Κατά την εκκίνηση, η περιέλιξη του στάτορα του αναστρέψιμου εναλλάκτη, που αυτή τη στιγμή γίνεται ηλεκτροκινητήρας, πρέπει να τροφοδοτείται με εναλλασσόμενη τάση και η περιέλιξη του ρότορα με άμεση τάση. Η λήψη εναλλασσόμενης τάσης από την ενσωματωμένη μπαταρία απαιτεί τη χρήση ενός λεγόμενου μετατροπέα. Επιπλέον, οι περιελίξεις του στάτη δεν πρέπει να τροφοδοτούνται με εναλλασσόμενη τάση μέσω σταθεροποιητή τάσης και γεφυρών διόδου. Ο ρυθμιστής τάσης και οι γέφυρες διόδου πρέπει να αποσυνδεθούν από τις περιελίξεις του στάτη για αυτό το διάστημα. Τη στιγμή της εκκίνησης, η αναστρέψιμη γεννήτρια γίνεται ηλεκτροκινητήρας ισχύος 2 - 2,5 kW, αναπτύσσοντας ροπή 40 Nm. Αυτό σας επιτρέπει να εκκινήσετε τον κινητήρα μέσα σε 350-400 ms.

Μόλις εκκινήσει ο κινητήρας, η τάση εναλλασσόμενου ρεύματος από τον μετατροπέα σταματά να ρέει, η αναστρέψιμη γεννήτρια γίνεται ξανά εναλλάκτης με διόδους συνδεδεμένες στις περιελίξεις του στάτη και ρυθμιστή τάσης για την παροχή συνεχούς τάσης στο ηλεκτρικό σύστημα του οχήματος.

Σε ορισμένες λύσεις, εκτός από την αναστρέψιμη γεννήτρια, ο κινητήρας είναι εξοπλισμένος και με παραδοσιακή μίζα, η οποία χρησιμοποιείται για την πρώτη εκκίνηση μετά από μακρά περίοδο αδράνειας.

Συσσωρευτής ενέργειας

Σε ορισμένες λύσεις του συστήματος Start-Stop, εκτός από μια τυπική μπαταρία, υπάρχει και το λεγόμενο. συσσωρευτής ενέργειας. Το καθήκον του είναι να συσσωρεύει ηλεκτρική ενέργεια για να διευκολύνει την πρώτη εκκίνηση του κινητήρα και την επανεκκίνηση στη λειτουργία "Start-Stop". Αποτελείται από δύο πυκνωτές συνδεδεμένους σε σειρά με χωρητικότητα αρκετών εκατοντάδων φαράντ. Τη στιγμή της εκφόρτισης, είναι ικανό να υποστηρίξει ένα σύστημα εκκίνησης με ρεύμα αρκετών εκατοντάδων αμπέρ.

Συνθήκες λειτουργίας

Η λειτουργία του συστήματος Start-Stop είναι δυνατή μόνο υπό πολλές διαφορετικές συνθήκες. Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να υπάρχει αρκετή ενέργεια στην μπαταρία για να επανεκκινήσετε τον κινητήρα. Επιπλέον, συμπεριλαμβανομένου η ταχύτητα του οχήματος από την πρώτη εκκίνηση πρέπει να υπερβαίνει μια ορισμένη τιμή (για παράδειγμα, 10 km/h). Ο χρόνος μεταξύ δύο διαδοχικών στάσεων του αυτοκινήτου είναι μεγαλύτερος από τον ελάχιστο καθορισμένο από το πρόγραμμα. Οι θερμοκρασίες καυσίμου, εναλλάκτη και μπαταρίας βρίσκονται εντός του καθορισμένου εύρους. Ο αριθμός των στάσεων δεν ξεπέρασε το όριο στο τελευταίο λεπτό της οδήγησης. Ο κινητήρας βρίσκεται στη βέλτιστη θερμοκρασία λειτουργίας.

Αυτές είναι μερικές μόνο από τις απαιτήσεις που πρέπει να πληρούνται για να λειτουργήσει το σύστημα.