Старт-Стоп системи. Работи?

Един от начините за намаляване на разхода на гориво, познат от много години, е да изключите двигателя дори при кратко спиране на автомобила. В съвременните автомобили за тази задача отговарят системите Start-Stop.

При изпит за шофиране, проведен в Германия през 55 г. на Audi LS с двигател 0,35 kW, беше установено, че разходът на гориво на празен ход е 1,87 cm5. XNUMX./s и в началото на XNUMX вижте XNUMX. Тези данни показаха, че изключването на двигателя със спиране за повече от XNUMX секунди спестява гориво.

Приблизително по същото време подобни тестове бяха проведени и от други производители на автомобили. Възможността за намаляване на разхода на гориво чрез спиране на двигателя дори при много кратко спиране и рестартирането му доведе до разработването на устройства за управление, които извършват тези действия автоматично. Първата вероятно беше Toyota, която през седемдесетте използва електронно устройство в модела Crown, което изключваше двигателя при спиране за повече от 1,5 секунди. Тестовете в задръствания в Токио показаха 10% намаление на разхода на гориво. Подобно функционираща система беше тествана във Fiat Regata и 1-ви Formel E Volkswagen Polo. Устройство в последната кола позволява на водача да спре двигателя или просто автоматично, в зависимост от скоростта, температурата на двигателя и позицията на скоростния лост. Двигателят се рестартира с включен стартер, когато водачът натисне педала на газта с натиснат педал на съединителя и е включена 2-ра или 5-та предавка. Когато скоростта на автомобила падне под XNUMX km/h, системата изключи двигателя, затваряйки канала на празен ход. Ако двигателят е бил студен, температурният сензор блокира спирането на двигателя, за да намали износването на стартера, тъй като на топъл двигател отнема много по-малко време за стартиране от студения. В допълнение, системата за управление, за да намали натоварването на акумулатора, изключи отопляемото задно стъкло, когато автомобилът беше паркиран.

Пътните тестове показват намаление на разхода на гориво с до 10% при неблагоприятни условия на шофиране. Емисиите на въглероден окис също са намалели с 10%. Малко повече от 2 процента. от друга страна се е увеличило съдържанието на азотни оксиди и почти 5 въглеводороди в отработените газове. Интересното е, че нямаше отрицателен ефект от системата върху издръжливостта на стартера.

Модерни старт-стоп системи

Съвременните старт-стоп системи автоматично изключват двигателя при паркиране (при определени условия) и го рестартират веднага щом водачът натисне педала на съединителя или отпусне педала на спирачката в автомобил с автоматична трансмисия. Това намалява разхода на гориво и въглеродните емисии, но само в градския трафик. Използването на системата Start-Stop изисква определени компоненти на превозното средство, като стартер или акумулатор, да издържат по-дълго и да предпазват други от ефектите на честото спиране на двигателя.

Системите Start-Stop са оборудвани с повече или по-малко сложни системи за управление на енергията. Основните им задачи включват проверка на състоянието на заряда на батериите, конфигуриране на приемниците на шината за данни, намаляване на консумацията на енергия и получаване на оптимално зарядно напрежение в момента. Всичко това, за да се избегне твърде дълбоко разреждане на акумулатора и да се гарантира, че двигателят може да бъде стартиран по всяко време. Чрез непрекъсната оценка на състоянието на батерията, системният контролер следи нейната температура, напрежение, ток и време на работа. Тези параметри определят моментната стартова мощност и текущото състояние на заряд. Ако системата открие ниско ниво на батерията, тя намалява броя на активираните приемници в съответствие с програмираната поръчка за изключване.

Системите Start-Stop могат да бъдат оборудвани по избор с рекуперация на спирачна енергия.

Превозните средства със системи Start Stop използват EFB или AGM батерии. Батериите от типа EFB, за разлика от класическите, имат положителни плочи, покрити с полиестерно покритие, което повишава устойчивостта на активната маса на пластините към чести разряди и висок ток. AGM батериите, от друга страна, имат стъклени влакна между плочите, които напълно абсорбират електролита. На практика няма загуби от това. На клемите на този тип акумулатор може да се получи малко по-високо напрежение. Освен това са по-устойчиви на така нареченото дълбоко разреждане.

Вреди ли на двигателя?

Преди няколко десетилетия се смяташе, че всяко стартиране на двигателя увеличава пробега му с няколкостотин километра. Ако това беше така, тогава системата Start-Stop, която работи в автомобил, който се движи само в градски трафик, би трябвало да завърши двигателя много бързо. Двигателите вероятно не харесват най-много включване и изключване. Трябва обаче да се вземе предвид техническият напредък, например в областта на смазочните материали. Освен това системата Start-Stop изисква ефективна защита на различни системи, преди всичко на двигателя, от последствията от чести изключвания. Това се отнася, наред с други неща, за да се осигури допълнително принудително смазване на турбокомпресора

Стартер в системата Start-Stop

В повечето системи старт-стоп, които се използват, двигателят се стартира с традиционен стартер. Въпреки това, поради значително увеличения брой операции, той има повишена издръжливост. Стартерът е по-мощен и оборудван с по-устойчиви на износване четки. Механизмът на съединителя е с преработен еднопосочен съединител, а предавката е с коригирана форма на зъбите. Това води до по-тиха работа на стартера, което е важно за комфорта при шофиране при чести стартирания на двигателя. 

Реверсивен генератор

Такова устройство, наречено StARS (Starter Alternator Reversible System) е разработено от Valeo за системи Start-Stop. Системата е базирана на реверсивна електрическа машина, която съчетава функциите на стартер и алтернатор. Вместо класически генератор, можете лесно да инсталирате реверсивен генератор.

Устройството осигурява много плавен старт. В сравнение с конвенционалния стартер тук няма процес на свързване. При стартиране намотката на статора на реверсивния алтернатор, който в този момент се превръща в електродвигател, трябва да бъде захранен с променливо напрежение, а намотката на ротора - с постоянно напрежение. Получаването на AC напрежение от бордовата батерия изисква използването на така наречения инвертор. Освен това намотките на статора не трябва да се захранват с променливо напрежение чрез стабилизатор на напрежението и диодни мостове. Регулаторът на напрежението и диодните мостове трябва да бъдат изключени от намотките на статора за това време. В момента на стартиране реверсивният генератор се превръща в електродвигател с мощност 2 - 2,5 kW, развиващ въртящ момент от 40 Nm. Това ви позволява да стартирате двигателя в рамките на 350-400 ms.

Веднага след като двигателят стартира, променливотоковото напрежение от инвертора спира да тече, реверсивният генератор отново се превръща в алтернатор с диоди, свързани към намотките на статора и регулатор на напрежението за подаване на постоянно напрежение към електрическата система на автомобила.

В някои решения, освен реверсивния генератор, двигателят е оборудван и с традиционен стартер, който се използва за първо стартиране след дълъг период на бездействие.

Енергиен акумулатор

В някои решения на системата Start-Stop освен типична батерия има и т.нар. акумулатор на енергия. Неговата задача е да натрупва електричество, за да улесни първото стартиране на двигателя и повторно стартиране в режим "Старт-Стоп". Състои се от два последователно свързани кондензатора с капацитет от няколкостотин фарада. В момента на разреждане той е в състояние да поддържа стартова система с ток от няколкостотин ампера.

Условия на работа

Работата на системата Start-Stop е възможна само при редица различни условия. На първо място, трябва да има достатъчно енергия в батерията, за да рестартирате двигателя. Освен това, вкл. скоростта на превозното средство от първото стартиране трябва да надвишава определена стойност (например 10 km/h). Времето между две последователни спирания на автомобила е по-голямо от минималното зададено от програмата. Температурите на горивото, алтернатора и акумулатора са в посочения диапазон. Броят на спиранията не надвишава ограничението в последната минута на шофиране. Двигателят е с оптимална работна температура.

Това са само част от изискванията, които трябва да бъдат изпълнени, за да работи системата.