Start-Stop sistēmas. Tas strādā?

Viens no jau daudzus gadus zināmiem veidiem, kā samazināt degvielas patēriņu, ir izslēgt dzinēju pat īsas automašīnas apstāšanās laikā. Mūsdienu automašīnās par šo uzdevumu ir atbildīgas Start-Stop sistēmas.

55. gados Vācijā veiktajā braukšanas eksāmenā ar Audi LS ar 0,35 kW dzinēju tika konstatēts, ka degvielas patēriņš tukšgaitā ir 1,87 cm5. XNUMX./s un XNUMX sākumā skatiet XNUMX. Šie dati parādīja, ka, izslēdzot dzinēju ar apstāšanos ilgāk par XNUMX sekundēm, tiek ietaupīta degviela.

Aptuveni tajā pašā laikā līdzīgus testus veica arī citi autoražotāji. Iespēja samazināt degvielas patēriņu, apturot dzinēju pat ļoti īsas apstāšanās gadījumā un iedarbinot to no jauna, ir novedusi pie vadības ierīču izstrādes, kas šīs darbības veic automātiski. Pirmā, iespējams, bija Toyota, kas septiņdesmitajos gados Crown modelī izmantoja elektronisku ierīci, kas, apstājoties ilgāk par 1,5 sekundēm, izslēdza dzinēju. Testi Tokijas sastrēgumos uzrādīja degvielas patēriņa samazinājumu par 10%. Līdzīgi funkcionējoša sistēma tika pārbaudīta automašīnās Fiat Regata un 1. Formel E Volkswagen Polo. Pēdējā automašīnā esošā ierīce ļāva vadītājam apturēt dzinēju vai vienkārši automātiski, atkarībā no ātruma, motora temperatūras un pārnesumu sviras stāvokļa. Dzinējs tika restartēts ar ieslēgtu starteri, kad vadītājs nospieda akseleratora pedāli ar nospiestu sajūga pedāli un tika ieslēgts 2. vai 5. pārnesums. Kad transportlīdzekļa ātrums nokritās zem XNUMX km/h, sistēma izslēdza dzinēju, aizverot tukšgaitas kanālu. Ja dzinējs bija auksts, temperatūras sensors bloķēja dzinēja izslēgšanu, lai samazinātu startera nodilumu, jo silta dzinēja iedarbināšana prasa daudz mazāk laika nekā aukstam. Turklāt vadības sistēma, lai samazinātu akumulatora slodzi, izslēdza aizmugurējā stikla apsildi, kad automašīna bija novietota stāvvietā.

Ceļu testi uzrādījuši degvielas patēriņa samazināšanos līdz pat 10% nelabvēlīgos braukšanas apstākļos. Arī oglekļa monoksīda emisijas samazinājušās par 10%. Nedaudz vairāk par 2 procentiem. savukārt izplūdes gāzēs ir pieaudzis slāpekļa oksīdu un gandrīz 5 ogļūdeņražu saturs. Interesanti, ka sistēma negatīvi neietekmēja startera izturību.

Mūsdienīgas start-stop sistēmas

Mūsdienīgās start-stop sistēmas automātiski izslēdz dzinēju stāvēšanai (noteiktos apstākļos) un iedarbina to no jauna, tiklīdz vadītājs nospiež sajūga pedāli vai atlaiž bremžu pedāli automašīnā ar automātisko pārnesumkārbu. Tas samazina degvielas patēriņu un oglekļa emisijas, bet tikai pilsētas satiksmē. Start-Stop sistēmas izmantošanai ir nepieciešams, lai noteiktas transportlīdzekļa sastāvdaļas, piemēram, starteris vai akumulators, kalpotu ilgāk un aizsargātu citus no biežas dzinēja izslēgšanas sekām.

Start-Stop sistēmas ir aprīkotas ar vairāk vai mazāk izsmalcinātām enerģijas pārvaldības sistēmām. To galvenie uzdevumi ir akumulatoru uzlādes stāvokļa pārbaude, uztvērēju konfigurēšana datu kopnē, enerģijas patēriņa samazināšana un šobrīd optimālā uzlādes sprieguma iegūšana. Tas viss, lai izvairītos no pārāk dziļas akumulatora izlādes un nodrošinātu dzinēja iedarbināšanu jebkurā laikā. Pastāvīgi izvērtējot akumulatora stāvokli, sistēmas kontrolleris uzrauga tā temperatūru, spriegumu, strāvu un darbības laiku. Šie parametri nosaka momentāno palaišanas jaudu un pašreizējo uzlādes stāvokli. Ja sistēma konstatē zemu akumulatora uzlādes līmeni, tā samazina iespējoto uztvērēju skaitu atbilstoši ieprogrammētajai izslēgšanas secībai.

Start-Stop sistēmas pēc izvēles var būt aprīkotas ar bremzēšanas enerģijas atgūšanu.

Automašīnās ar Start Stop sistēmu tiek izmantoti EFB vai AGM akumulatori. EFB tipa akumulatoriem, atšķirībā no klasiskajiem, ir pozitīvās plāksnes, kas pārklātas ar poliestera pārklājumu, kas palielina plākšņu aktīvās masas izturību pret biežu izlādi un lielu strāvas lādiņu. Savukārt AGM akumulatoriem starp plāksnēm ir stikla šķiedra, kas pilnībā absorbē elektrolītu. Zaudējumu no tā praktiski nav. Šāda veida akumulatora spailēm var iegūt nedaudz lielāku spriegumu. Tie ir arī izturīgāki pret tā saukto dziļo izlādi.

Vai tas kaitē dzinējam?

Pirms vairākām desmitgadēm tika uzskatīts, ka katrs dzinēja iedarbinājums palielina tā nobraukumu par vairākiem simtiem kilometru. Ja tas tā būtu, tad Start-Stop sistēmai, kas darbojas automašīnā, kas brauc tikai pilsētas satiksmē, dzinējs būtu jāpabeidz ļoti ātri. Iedarbināšana un izslēgšana, iespējams, nav tas, kas vislabāk patīk dzinējiem. Taču jāņem vērā tehnikas progress, piemēram, smērvielu jomā. Turklāt Start-Stop sistēmai ir nepieciešama dažādu sistēmu, galvenokārt dzinēja, efektīva aizsardzība pret biežu izslēgšanas sekām. Tas cita starpā attiecas uz turbokompresora papildu piespiedu eļļošanu

Starteris Start-Stop sistēmā

Lielākajā daļā izmantoto start-stop sistēmu dzinējs tiek iedarbināts, izmantojot tradicionālo starteri. Taču, pateicoties ievērojami palielinātajam operāciju skaitam, tas ir palielinājis izturību. Starteris ir jaudīgāks un aprīkots ar nodilumizturīgākām sukām. Sajūga mehānismam ir pārveidots vienvirziena sajūgs un zobratam ir koriģēta zoba forma. Tas nodrošina klusāku startera darbību, kas ir svarīgi braukšanas komfortam biežas dzinēja iedarbināšanas laikā. 

Reversīvs ģenerators

Šādu ierīci ar nosaukumu StARS (Starter Alternator Reversible System) Valeo izstrādāja Start-Stop sistēmām. Sistēmas pamatā ir reversīva elektriskā mašīna, kas apvieno startera un ģeneratora funkcijas. Klasiskā ģeneratora vietā jūs varat viegli uzstādīt reverso ģeneratoru.

Ierīce nodrošina ļoti vienmērīgu palaišanu. Salīdzinot ar parasto starteri, šeit nav savienojuma procesa. Iedarbinot, reversīvā ģeneratora statora tinums, kas šobrīd kļūst par elektromotoru, ir jāpiegādā ar maiņspriegumu, bet rotora tinums ar līdzspriegumu. Lai iegūtu maiņstrāvas spriegumu no borta akumulatora, ir jāizmanto tā sauktais invertors. Turklāt statora tinumus nedrīkst apgādāt ar maiņspriegumu, izmantojot sprieguma stabilizatoru un diožu tiltus. Uz šo laiku sprieguma regulators un diodes tilti ir jāatvieno no statora tinumiem. Iedarbināšanas brīdī reversīvais ģenerators kļūst par elektromotoru ar jaudu 2 - 2,5 kW, attīstot 40 Nm griezes momentu. Tas ļauj iedarbināt dzinēju 350-400 ms laikā.

Tiklīdz dzinējs tiek iedarbināts, maiņstrāvas spriegums no invertora pārstāj plūst, reversīvais ģenerators atkal kļūst par ģeneratoru ar diodēm, kas savienotas ar statora tinumiem, un sprieguma regulatoru, kas nodrošina līdzstrāvas spriegumu transportlīdzekļa elektrosistēmai.

Atsevišķos risinājumos papildus reversīvajam ģeneratoram dzinējs ir aprīkots arī ar tradicionālo starteri, kas tiek izmantots pirmajam startam pēc ilgstošas ​​dīkstāves.

Enerģijas akumulators

Dažos Start-Stop sistēmas risinājumos papildus tipiskajam akumulatoram ir arī t.s. enerģijas akumulators. Tās uzdevums ir uzkrāt elektroenerģiju, lai atvieglotu pirmo dzinēja iedarbināšanu un atkārtotu iedarbināšanu režīmā "Start-Stop". Tas sastāv no diviem virknē savienotiem kondensatoriem ar jaudu vairākus simtus faradu. Izlādes brīdī tas spēj atbalstīt palaišanas sistēmu ar vairāku simtu ampēru strāvu.

Darbības apstākļi

Start-Stop sistēmas darbība ir iespējama tikai vairākos dažādos apstākļos. Pirmkārt, akumulatorā ir jābūt pietiekami daudz enerģijas, lai restartētu dzinēju. Turklāt, t.sk. transportlīdzekļa ātrumam no pirmā iedarbināšanas ir jāpārsniedz noteikta vērtība (piemēram, 10 km/h). Laiks starp divām secīgām automašīnas apstāšanās reizēm ir lielāks par programmas noteikto minimumu. Degvielas, ģeneratora un akumulatora temperatūra ir norādītajā diapazonā. Pieturu skaits nepārsniedza limitu pēdējā braukšanas minūtē. Dzinējs ir optimālā darba temperatūrā.

Šīs ir tikai dažas no prasībām, kas jāizpilda, lai sistēma darbotos.