Systémy Štart-Stop. Funguje to?
Jedným zo spôsobov zníženia spotreby paliva, známym už dlhé roky, je vypnutie motora aj pri krátkom zastavení auta. V moderných automobiloch sú za túto úlohu zodpovedné systémy Start-Stop.
Pri jazdnej skúške vykonanej v Nemecku v 55. rokoch na Audi LS s motorom 0,35 kW sa zistilo, že spotreba paliva na voľnobeh je 1,87 cm5. XNUMX./s a na začiatku XNUMX pozri XNUMX. Tieto údaje ukázali, že vypnutie motora so zastavením na viac ako XNUMX sekúnd šetrí palivo.
Približne v rovnakom čase vykonali podobné testy aj iné automobilky. Schopnosť znížiť spotrebu paliva zastavením motora aj pri veľmi krátkom zastavení a jeho opätovným naštartovaním viedla k vývoju riadiacich zariadení, ktoré tieto úkony vykonávajú automaticky. Prvou bola zrejme Toyota, ktorá v sedemdesiatych rokoch používala v modeli Crown elektronické zariadenie, ktoré vypínalo motor pri zastavení na viac ako 1,5 sekundy. Testy v dopravných zápchach v Tokiu ukázali 10% zníženie spotreby paliva. Podobne fungujúci systém testovali vo Fiate Regata a 1. Formel E Volkswagen Polo. Zariadenie v druhom aute umožňovalo vodičovi zastaviť motor alebo len automaticky v závislosti od rýchlosti, teploty motora a polohy radiacej páky. Motor sa znovu naštartoval so zapnutým štartérom, keď vodič pri zošliapnutom pedáli spojky stlačil plynový pedál a bol zaradený 2. alebo 5. prevodový stupeň. Keď rýchlosť vozidla klesla pod XNUMX km/h, systém vypol motor a uzavrel kanál voľnobehu. Ak bol motor studený, teplotný snímač zablokoval vypnutie motora, aby sa znížilo opotrebovanie štartéra, pretože teplému motoru trvá štartovanie oveľa kratšie ako studenému. Okrem toho riadiaci systém na zníženie zaťaženia batérie vypínal vyhrievanie zadného okna, keď bolo auto zaparkované.
Cestné testy preukázali zníženie spotreby paliva až o 10 % v nepriaznivých jazdných podmienkach. O 10 % klesli aj emisie oxidu uhoľnatého. O niečo viac ako 2 percentá. na druhej strane sa zvýšil obsah oxidov dusíka a takmer 5 uhľovodíkov vo výfukových plynoch. Zaujímavosťou je, že nedošlo k žiadnemu negatívnemu vplyvu systému na životnosť štartéra.
Moderné štart-stop systémy
Moderné systémy štart-stop automaticky vypínajú motor pri zaparkovaní (za určitých podmienok) a znovu ho naštartujú, len čo vodič stlačí spojkový pedál alebo uvoľní brzdový pedál vo vozidle s automatickou prevodovkou. To znižuje spotrebu paliva a emisie uhlíka, ale iba v mestskej premávke. Používanie systému Štart-Stop vyžaduje, aby určité komponenty vozidla, ako je štartér alebo batéria, vydržali dlhšie a chránili ostatných pred účinkami častého vypínania motora.
Systémy Start-Stop sú vybavené viac či menej sofistikovanými systémami riadenia energie. Medzi ich hlavné úlohy patrí kontrola stavu nabitia batérií, konfigurácia prijímačov na dátovej zbernici, zníženie spotreby energie a získanie aktuálneho optimálneho nabíjacieho napätia. To všetko preto, aby sa predišlo príliš hlbokému vybitiu batérie a aby bolo možné kedykoľvek naštartovať motor. Systémový ovládač neustálym vyhodnocovaním stavu batérie sleduje jej teplotu, napätie, prúd a prevádzkový čas. Tieto parametre určujú okamžitý štartovací výkon a aktuálny stav nabitia. Ak systém zistí nízku úroveň nabitia batérie, zníži počet povolených prijímačov podľa naprogramovaného poradia vypnutia.
Systémy Start-Stop môžu byť voliteľne vybavené rekuperáciou brzdnej energie.
Vozidlá so systémom Start Stop používajú batérie EFB alebo AGM. Batérie typu EFB majú na rozdiel od klasických kladné platne potiahnuté polyesterovým povlakom, ktorý zvyšuje odolnosť aktívnej hmoty platničiek proti častým výbojom a vysokým prúdovým nábojom. Na druhej strane batérie AGM majú medzi doskami sklenené vlákno, ktoré úplne absorbuje elektrolyt. Straty z nej nie sú prakticky žiadne. Na svorkách tohto typu batérie je možné získať mierne vyššie napätie. Sú tiež odolnejšie voči takzvanému hlbokému vybitiu.
Škodí to motoru?
Pred niekoľkými desaťročiami sa verilo, že každé naštartovanie motora zvýši jeho počet najazdených kilometrov o niekoľko stoviek kilometrov. Ak by to tak bolo, tak systém Start-Stop, ktorý funguje v aute, ktoré jazdí len v mestskej premávke, by musel veľmi rýchlo dorábať motor. Zapnutie a vypnutie asi nie je to, čo majú motory najradšej. Treba však brať do úvahy technický pokrok, napríklad v oblasti mazív. Systém Start-Stop navyše vyžaduje účinnú ochranu rôznych systémov, predovšetkým motora, pred následkami častého vypínania. Týka sa to okrem iného zabezpečenia dodatočného núteného mazania turbodúchadla
Štartér v systéme Start-Stop
Vo väčšine používaných systémov štart-stop sa motor štartuje pomocou tradičného štartéra. Vďaka výrazne zvýšenému počtu operácií má však zvýšenú odolnosť. Štartér je výkonnejší a vybavený kefami odolnejšími voči opotrebovaniu. Spojkový mechanizmus má prepracovanú jednosmernú spojku a ozubené koleso má korigovaný tvar zubov. Výsledkom je tichší chod štartéra, ktorý je dôležitý pre komfort jazdy pri častom štartovaní motora.
Reverzibilný generátor
Takéto zariadenie s názvom StARS (Starter Alternator Reversible System) vyvinula spoločnosť Valeo pre systémy Start-Stop. Systém je založený na reverzibilnom elektrickom stroji, ktorý kombinuje funkcie štartéra a alternátora. Namiesto klasického generátora môžete jednoducho nainštalovať reverzibilný generátor.
Zariadenie poskytuje veľmi hladký štart. V porovnaní s konvenčným štartérom tu nie je žiadny proces pripojenia. Pri štartovaní musí byť vinutie statora reverzibilného alternátora, ktorý sa v tomto čase stáva elektromotorom, napájané striedavým napätím a vinutie rotora jednosmerným napätím. Získanie striedavého napätia z palubnej batérie vyžaduje použitie takzvaného meniča. Okrem toho by vinutia statora nemali byť napájané striedavým napätím cez stabilizátor napätia a diódové mostíky. Na túto dobu je potrebné odpojiť regulátor napätia a diódové mostíky od vinutia statora. V momente rozbehu sa z reverzibilného generátora stáva elektromotor s výkonom 2 - 2,5 kW vyvíjajúci krútiaci moment 40 Nm. To vám umožní naštartovať motor do 350-400 ms.
Len čo motor naštartuje, striedavé napätie z meniča prestane tiecť, z reverzibilného generátora sa opäť stane alternátor s diódami pripojenými na vinutia statora a regulátorom napätia na dodávanie jednosmerného napätia do elektrického systému vozidla.
V niektorých riešeniach je motor okrem reverzibilného generátora vybavený aj tradičným štartérom, ktorý slúži na prvé naštartovanie po dlhšej dobe nečinnosti.
Akumulátor energie
V niektorých riešeniach systému Start-Stop sa okrem typickej batérie nachádza aj tzv. akumulátor energie. Jeho úlohou je akumulovať elektrickú energiu na uľahčenie prvého naštartovania motora a opätovného naštartovania v režime „Štart-Stop“. Pozostáva z dvoch sériovo zapojených kondenzátorov s kapacitou niekoľko stoviek farad. V momente vybitia je schopný podporovať štartovací systém s prúdom niekoľko stoviek ampérov.
Prevádzkové podmienky
Prevádzka systému Štart-Stop je možná len za niekoľkých rôznych podmienok. V prvom rade musí byť v batérii dostatok energie na opätovné spustenie motora. Okrem toho vr. rýchlosť vozidla od prvého štartu musí prekročiť určitú hodnotu (napríklad 10 km/h). Čas medzi dvoma po sebe nasledujúcimi zastávkami auta je dlhší ako minimum stanovené programom. Teploty paliva, alternátora a batérie sú v rámci špecifikovaného rozsahu. Počet zastávok v poslednej minúte jazdy neprekročil limit. Motor má optimálnu prevádzkovú teplotu.
Toto sú len niektoré z požiadaviek, ktoré musia byť splnené, aby systém fungoval.
