За какво служи системата старт-стоп

В опит да се понижи консумацията на гориво и вредните емисии в атмосферата, производителите на автомобили постоянно предлагат иновативни технологии проектирани за подобряване работата на двигателя и свързаните с него устройства. Едно от най-успешните технологични решения е системата старт-стоп, която спира мотора при спиране за кратко, например, в задръствания или на светофар. Статията ни е за това как тя работи, предимствата и недостатъците ѝ.

История на технологията

Първите опити да се създаде система, която контролира работата на двигателя и предотвратява работата на празни обороти, са направени през 70-те години от Toyota. Седанът Toyota Crown е бил оборудван с устройство, което спира двигателя след 1.5 секунди празни обороти.

По-късно, през първата половина на 80-те, сходни технологии са използвани в автомобила Audi 100 и Volkswagen Santana. Двигателя е трябвало да се спира и включва ръчно чрез натискането на бутон. За Fiat Regata ES е било предложено същото решение, но за повторното включване на двигателя е било достатъчно да се натисне педала на газта. След известно време, към тези автомобили се присъединяват Opel Ascona, Volkswagen Lupo и Audi A2.

Към днешна дата, повечето известни марки оборудват автомобилите си със Старт-стоп система. Сред тях са Peugeot, Citroën, Smart, Volvo, Land Rover, Volkswagen, SEAT, Nissan, Fiat, Bentley, BMW, Ford, Chevrolet, Hyundai, Honda, Jaguar, Kia, Mazda, Toyota и други.

Работен принцип и видове

Всеки производител на автомобили предлага свой собствен метод на автоматично спиране и включване на двигателя. Най-известни са технологиите разработени от следните компании:

• Bosch. Тяхната система е кръстена Stop&Start. Това е една от най-простите и най-надеждни системи. Позволява да се намали съдържанието на вредни вещества в изгорелите газове с 8%, а консумацията на гориво – с 15%. Можете да я намерите при Audi, BMW, Volkswagen, Fiat, както и в автомобилите на други марки. Тя изисква по-мощен стартер, който може да издържа на многократни включвания на двигателя. Системата се контролира от електронния контролен модул на двигателя. Нейната работата се базира на данните от следните датчици: датчик за скоростта на автомобила, сензори за положението на педала на съединителя и този за спирачките, сензора за положението на коляновия вал, датчика за заряд на акумулатора, както и други.

Когато открие, че колата е спряна, системата автоматично спира двигателя. Когато педала на съединителя се натисне при автомобилите с ръчна скоростна кутия, или педала на спирачката се освободи при автомобилите с автоматична скоростна кутия, двигателя се включва. В по-късните поколения на системата, с цел по-голяма икономичност, двигателя може да се изключва и по време на шофиране, но само след като контролния модул даде съответната команда след определяне скоростта на колата, дали се извършва маневра, дали пътя има наклон и т.н.

• Kia Motors. Системата е известна като ISG (Idle Stop&Go). Тя е разработена на същия принцип като Stop&Start на Bosch, но, освен спирането и включването на двигателя, тя управлява и алтернатора. При ускорение, системата го откача и всичкото натоварване се прехвърля към акумулатора. Когато се намалява, алтернатора се активира отново и зарежда акумулатора. Този подход води до значително пестене на гориво – около 6% в комбиниран цикъл и до 15% при шофиране в града.
• Valeo. Нарича се STARS (Starter Alternator Reversible System). Системата се използва в автомобили на Citroën, Mercedes-Benz и други. Тя позволява да се намали консумацията на гориво с около 10%. Тя има свой собствен контролен модул. Системата използва обратим алтернатор, който комбинира функциите на стартер и алтернатор. Благодарение на специалния задвижващ ремък и проектирания за целта обтегач, устройството може да предава усилието в една от две посоки, според ситуацията: веднъж за палене на двигателя, веднъж за зареждане на акумулатора. Основното предимство на този подход е високата скорост на реакция: нужно е два пъти по-малко време за палене на двигателя, отколкото при обикновен стартер. Освен това, спирачната енергия се използва ефикасно.
• Mazda. Тя се нарича SISS (Smart Idle Stop System) или i-Stop. Съвместима е само с автоматични трансмисии и бензинови двигатели с директен инжекцион. Позволява пестене на гориво до 9%. Многократното палене на двигателя се предоставя чрез силово инжектиране на гориво в цилндрите и запалване на горивната смес. За тази це, при спиране буталата се поставят в най-удобното положение за бърз старт. Стартера се използва само като спомагателен източник на енергия.

Предимства и недостатъци

Задръствания на пътищата са един от основните проблеми на модерните големи градове. Според последните проучвания от американската компания INRIX Roadway Analytics, проведени през 2017, жителите на Москва прекарват 91 часа в задръствания, хората в лондон – 73 часа, в Париж – 65 часа, Истанбул – 59 часа, Цюрих – 54 часа, Мюнхен – 49 часа, Осло – 47. А това е само в рамките на 240 работни дни, без уикендите. Шофирането в задръствания значително повишава консумацията на гориво и колкото повече гориво се изгаря, толкова са повече вредните вещества в атмосферата.

Решението на тези проблеми е основната задача на Start-stop. Чрез спирането на двигателя, когато не е нужно да работи, системата значително допринася за пестенето на гориво.

Използването на тази система има едно неоспоримо предимство. Чрез намаляването до минимум на часовете празни обороти и добавянето на допълнително натоварване върху двигателя при ниски обороти, тя допринася за оптимална производителност на катализатора, удължавайки живота му и също така предотвратява формирането на въглеродни отлагания върху запалителните свещи. При дизеловите двигатели тя забавя формирането на отлагания върху EGR клапана, понижава консумацията на урея, допринася за по-ефикасното възстановяването на филтъра за твърди частици

Обаче, системата Start-stop има някои недостатъци също. Тя изисква по-мощно оборудване, по-конкретно, стартер и акумулатор. Тези устройства са около два пъти по-скъпи от обикновените. Освен това, многократното палене на двигателя повишава натоварването върху лагерите на коляновия вал. В интервю за британското списание Autocar, Герхард Арнолд, ръководител на един от департаментите на Federal Mogul, е отбелязал, че обикновеният двигател може лесно да издържи на повече от 50 000 включвания и спирания. Обаче, със старт-стоп системата, броя цикли може да надвиши 500 000. В този случай, стандартните лагери се износват много лошо още след 100 000 старта.

Друг досаден фактор е забавянето в паленето. Въпреки факта, че то е незначително (за системите с подсилен стартер – 0.8 секунду, а с обратим алтернатор – 0.4 секунди, с настройка на директен горивен инжекцион – 0.35 секунди), пак създава неудобство при шофирането за много хора.

Допълнително, функционирането на системaта е възможно само, ако определени условия се покриват.

10 нужни условия, за да се включи Старт-стоп функцията

1. Предния капак и вратата на шофьора са затворени.
2. Шофьора е сложил предпазния си колан.
3. Скоростта на колата е поне 4 км/ч.
4. Двигателя е достатъчно загрял.,
5. Оборотите на двигателя не превишават скоростта на празни обороти.
6. Отоплението на прозорците е изключено.
7. Вътрешната температура не се различава с повече от 8 градуса от настроената стойност. Това важи за студения сезон.
8. Заряда на акумулатора не е под стойностите посочени за системата. Например, за ISG тя е 75%.
9. Алтернатора е напълно функционален.
10. Ъгъла на волана е незначителен.

Заключение

Усилията на много компании в момента са насочени към подобряване на старт-стоп системата. Например, британската компания Millers вече е представила моторни масла, които понижават триенето в частите на двигателя и износването им с 50%. Според Мартин Ман, техническият директор на компанията, този и други сходни продукти трябва да спомогнат за активното развитие на старт-стоп технологиите. Други производители работят върху създаването на по-здрави лагери. Докато инженерите на Bosch, Valeo, Denso и много други производители на работят върху намаляване времето за стартиране на двигателя.

Въпреки факта, че системата все още има недостатъци, а икономията която предоставя – спрямо разходите за оборудването – може да изглежда незначителна за някои хора, тази технология, според експертите, има ярко бъдеще. В крайна сметка, всичките ползи, които носи за околната среда са неоспорими.