Start-Stop sistemos. Tai veikia?

Vienas iš daug metų žinomų degalų sąnaudų mažinimo būdų – net trumpam sustojus automobiliui, išjungti variklį. Šiuolaikiniuose automobiliuose už šią užduotį atsakingos „Start-Stop“ sistemos.

55-aisiais Vokietijoje atlikto vairavimo egzamino metu su Audi LS su 0,35 kW varikliu nustatyta, kad degalų sąnaudos tuščiąja eiga yra 1,87 cm5. XNUMX./s, o XNUMX pradžioje žr. XNUMX. Šie duomenys parodė, kad išjungus variklį sustojus ilgiau nei XNUMX sekundėms, sutaupoma degalų.

Maždaug tuo pačiu metu panašius bandymus atliko ir kiti automobilių gamintojai. Galimybė sumažinti degalų sąnaudas sustabdant variklį net ir labai trumpam sustojus ir jį užvedus iš naujo paskatino sukurti valdymo įrenginius, kurie šiuos veiksmus atlieka automatiškai. Pirmoji tikriausiai buvo „Toyota“, kuri aštuntajame dešimtmetyje „Crown“ modelyje naudojo elektroninį įrenginį, kuris sustojus ilgiau nei 1,5 sekundės išjungdavo variklį. Tokijo transporto spūstyse atlikti bandymai parodė, kad degalų sąnaudos sumažėjo 10 proc. Panašiai veikianti sistema buvo išbandyta „Fiat Regata“ ir „1st Formel E Volkswagen Polo“. Pastarajame automobilyje esantis įrenginys leido vairuotojui sustabdyti variklį arba tiesiog automatiškai, priklausomai nuo greičio, variklio temperatūros ir pavarų svirties padėties. Variklis buvo užvestas iš naujo su įjungtu starteriu, kai vairuotojas nuspaudęs sankabos pedalą nuspaudė akceleratoriaus pedalą ir buvo įjungta 2 arba 5 pavara. Kai transporto priemonės greitis nukrito žemiau XNUMX km/h, sistema išjungė variklį, uždarydama tuščiosios eigos kanalą. Jei variklis buvo šaltas, temperatūros jutiklis blokavo variklio išjungimą, kad sumažintų starterio susidėvėjimą, nes šiltam varikliui užvesti reikia daug trumpiau nei šalto. Be to, valdymo sistema, siekdama sumažinti akumuliatoriaus apkrovą, išjungė šildomą galinį stiklą, kai automobilis stovėjo.

Bandymai kelyje parodė, kad nepalankiomis vairavimo sąlygomis degalų sąnaudos sumažėjo iki 10%. Anglies monoksido emisija taip pat sumažėjo 10 proc. Šiek tiek daugiau nei 2 proc. kita vertus, išmetamosiose dujose padidėjo azoto oksidų ir beveik 5 angliavandenilių kiekis. Įdomu tai, kad neigiamo sistemos poveikio starterio patvarumui nebuvo.

Šiuolaikinės start-stop sistemos

Šiuolaikinės start-stop sistemos automatiškai išjungia variklį sustojus (tam tikromis sąlygomis) ir vėl jį paleidžia, kai tik vairuotojas nuspaudžia sankabos pedalą arba atleidžia stabdžių pedalą automobilyje su automatine pavarų dėže. Tai sumažina degalų sąnaudas ir anglies dvideginio išmetimą, tačiau tik miesto eisme. Norint naudoti „Start-Stop“ sistemą, tam tikri automobilio komponentai, tokie kaip starteris ar akumuliatorius, turi ilgiau tarnauti ir apsaugoti kitus nuo dažno variklio išjungimo padarinių.

„Start-Stop“ sistemose įdiegtos daugiau ar mažiau sudėtingos energijos valdymo sistemos. Pagrindinės jų užduotys – tikrinti akumuliatorių įkrovimo būseną, sukonfigūruoti imtuvus duomenų magistralėje, sumažinti energijos sąnaudas ir gauti optimalią įkrovimo įtampą šiuo metu. Visa tai siekiant išvengti per gilaus akumuliatoriaus išsikrovimo ir užtikrinti, kad variklį būtų galima užvesti bet kuriuo metu. Nuolat vertindamas akumuliatoriaus būklę, sistemos valdiklis stebi jo temperatūrą, įtampą, srovę ir veikimo laiką. Šie parametrai nustato momentinę paleidimo galią ir esamą įkrovimo būseną. Jei sistema nustato žemą baterijos lygį, ji sumažina įjungtų imtuvų skaičių pagal užprogramuotą išjungimo tvarką.

Pasirinktinai „Start-Stop“ sistemose gali būti įrengta stabdymo energijos atgavimo funkcija.

Transporto priemonėse su Start Stop sistemomis naudojami EFB arba AGM akumuliatoriai. EFB tipo baterijos, skirtingai nei klasikinės, turi teigiamas plokštes, padengtas poliesterio danga, kuri padidina plokščių aktyviosios masės atsparumą dažniems iškrovimams ir didelėms srovės įkrovoms. Kita vertus, AGM akumuliatoriuose tarp plokščių yra stiklo pluoštas, kuris visiškai sugeria elektrolitą. Nuostolių iš to praktiškai nėra. Šio tipo akumuliatoriaus gnybtuose galima gauti šiek tiek didesnę įtampą. Jie taip pat atsparesni vadinamajam giliajam iškrovimui.

Ar tai kenkia varikliui?

Prieš kelis dešimtmečius buvo manoma, kad kiekvienas variklio užvedimas padidina jo rida keliais šimtais kilometrų. Jei taip būtų, tuomet tik miesto eisme važiuojančiame automobilyje veikianti Start-Stop sistema turėtų labai greitai baigti variklį. Tikriausiai varikliai nemėgsta išjungti ir išjungti. Tačiau reikia atsižvelgti į technikos pažangą, pavyzdžiui, tepalų srityje. Be to, „Start-Stop“ sistema reikalauja veiksmingos įvairių sistemų, pirmiausia variklio, apsaugos nuo dažno išjungimo pasekmių. Tai, be kita ko, taikoma siekiant užtikrinti papildomą priverstinį turbokompresoriaus sutepimą

Starteris Start-Stop sistemoje

Daugumoje naudojamų start-stop sistemų variklis užvedamas naudojant tradicinį starterį. Tačiau dėl žymiai padidėjusio operacijų skaičiaus jis padidino patvarumą. Starteris yra galingesnis ir aprūpintas labiau nusidėvėjimui atspariais šepečiais. Sankabos mechanizmas turi pertvarkytą vienpusę sankabą, o pavara – pakoreguotą danties formą. Dėl to starteris veikia tyliau, o tai svarbu vairavimo patogumui dažnai užvedant variklį. 

Reversinis generatorius

Tokį įrenginį, pavadintą StARS (Starter Alternator Reversible System), Valeo sukūrė Start-Stop sistemoms. Sistema paremta reversine elektrine mašina, kuri apjungia starterio ir generatoriaus funkcijas. Vietoj klasikinio generatoriaus galite lengvai sumontuoti reversinį generatorių.

Prietaisas užtikrina labai sklandų paleidimą. Palyginti su įprastu starteriu, čia nėra ryšio proceso. Paleidžiant reversinio generatoriaus, kuris šiuo metu tampa elektros varikliu, statoriaus apvija turi būti maitinama kintamąja įtampa, o rotoriaus apvija - nuolatine. Norint gauti kintamosios srovės įtampą iš borto akumuliatoriaus, reikia naudoti vadinamąjį keitiklį. Be to, statoriaus apvijos neturėtų būti tiekiamos kintamąja įtampa per įtampos stabilizatorių ir diodų tiltelius. Tam laikui nuo statoriaus apvijų reikia atjungti įtampos reguliatorių ir diodų tiltelius. Paleidimo momentu reversinis generatorius tampa 2 - 2,5 kW galios elektros varikliu, išvystančiu 40 Nm sukimo momentą. Tai leidžia užvesti variklį per 350–400 ms.

Vos užvedus variklį, kintamosios srovės įtampa iš inverterio nustoja tekėti, reversinis generatorius vėl tampa generatoriumi su diodais, prijungtais prie statoriaus apvijų ir įtampos reguliatoriumi, tiekiančiu nuolatinę įtampą į transporto priemonės elektros sistemą.

Kai kuriuose sprendimuose, be reversinio generatoriaus, variklyje sumontuotas ir tradicinis starteris, kuris naudojamas pirmą kartą po ilgo neveiklumo.

Energijos akumuliatorius

Kai kuriuose „Start-Stop“ sistemos sprendimuose, be tipinio akumuliatoriaus, yra ir vadinamasis. energijos akumuliatorius. Jo užduotis – kaupti elektros energiją, kad būtų lengviau pirmą kartą užvesti variklį ir vėl užvesti „Start-Stop“ režimu. Jį sudaro du nuosekliai sujungti kondensatoriai, kurių talpa yra keli šimtai faradų. Iškrovimo metu jis gali palaikyti paleidimo sistemą kelių šimtų amperų srove.

naudojimo sąlygos

„Start-Stop“ sistemos veikimas įmanomas tik esant kelioms skirtingoms sąlygoms. Visų pirma, akumuliatoriuje turi būti pakankamai energijos, kad būtų galima iš naujo užvesti variklį. Be to, įsk. automobilio greitis nuo pirmo užvedimo turi viršyti tam tikrą reikšmę (pvz., 10 km/h). Laikas tarp dviejų nuoseklių automobilio sustojimų yra didesnis nei programoje nustatytas minimumas. Degalų, kintamosios srovės generatoriaus ir akumuliatoriaus temperatūros yra nurodytose ribose. Sustojimų skaičius neviršijo limito paskutinę vairavimo minutę. Variklis yra optimalios darbinės temperatūros.

Tai tik dalis reikalavimų, kuriuos reikia įvykdyti, kad sistema veiktų.