Start-Stopp-systemer. Det fungerer?

En av måtene å redusere drivstofforbruket på, kjent i mange år, er å slå av motoren under selv en kort stopp av bilen. I moderne biler er det Start-Stop-systemer som er ansvarlige for denne oppgaven.

I en førerprøve utført i Tyskland på 55-tallet på en Audi LS med 0,35 kW motor, ble det funnet at drivstofforbruket på tomgang er 1,87 cm5. XNUMX./s, og på begynnelsen av XNUMX, se XNUMX. Disse dataene viste at å slå av motoren med stopp i mer enn XNUMX sekunder sparer drivstoff.

Omtrent samtidig ble lignende tester utført av andre bilprodusenter. Evnen til å redusere drivstofforbruket ved å stoppe motoren selv ved et veldig kort stopp og starte den på nytt har ført til utviklingen av kontrollenheter som utfører disse handlingene automatisk. Den første var trolig Toyota, som på syttitallet brukte en elektronisk enhet i Crown-modellen som slo av motoren ved stopp i mer enn 1,5 sekunder. Tester i trafikkork i Tokyo viste 10 % reduksjon i drivstofforbruk. Et lignende fungerende system ble testet i en Fiat Regata og en 1st Formel E Volkswagen Polo. En enhet i sistnevnte bil tillot sjåføren å stoppe motoren, eller bare automatisk, avhengig av hastighet, motortemperatur og girspakposisjon. Motoren ble startet på nytt med starteren slått på da sjåføren tråkket ned gasspedalen med clutchpedalen trykket inn og 2. eller 5. gir ble lagt inn. Da kjøretøyets hastighet falt under XNUMX km/t, slo systemet av motoren og lukket tomgangskanalen. Hvis motoren var kald, blokkerte temperatursensoren motorstansen for å redusere slitasjen på starteren, fordi en varm motor tar mye kortere tid å starte enn en kald. I tillegg skrudde kontrollsystemet, for å redusere belastningen på batteriet, av den oppvarmede bakruten når bilen ble parkert.

Veitester har vist en reduksjon i drivstofforbruk på opptil 10 % under ugunstige kjøreforhold. Utslipp av karbonmonoksid gikk også ned med 10 %. Litt mer enn 2 prosent. på den annen side har innholdet av nitrogenoksider og nesten 5 hydrokarboner i avgassene økt. Interessant nok var det ingen negativ effekt av systemet på holdbarheten til starteren.

Moderne start-stopp-systemer

Moderne start-stopp-systemer slår automatisk av motoren når den er parkert (under visse forhold) og starter den på nytt så snart føreren trykker på clutchpedalen eller slipper bremsepedalen i et kjøretøy med automatgir. Dette reduserer drivstofforbruk og karbonutslipp, men kun i bytrafikk. Bruk av Start-Stop-systemet krever at visse kjøretøykomponenter, som starteren eller batteriet, varer lenger og beskytter andre mot virkningene av hyppige motorstans.

Start-Stop-systemer er utstyrt med mer eller mindre sofistikerte energistyringssystemer. Hovedoppgavene deres inkluderer å sjekke ladetilstanden til batteriene, konfigurere mottakere på databussen, redusere strømforbruket og oppnå optimal ladespenning for øyeblikket. Alt dette for å unngå for dyp utlading av batteriet og for å sikre at motoren kan startes når som helst. Ved å kontinuerlig evaluere tilstanden til batteriet, overvåker systemkontrolleren dets temperatur, spenning, strøm og driftstid. Disse parameterne bestemmer den øyeblikkelige starteffekten og gjeldende ladetilstand. Hvis systemet oppdager et lavt batterinivå, reduserer det antallet aktiverte mottakere i henhold til den programmerte avstengningsrekkefølgen.

Start-Stop-systemer kan som tillegg utstyres med gjenvinning av bremseenergi.

Kjøretøy med Start Stop-systemer bruker EFB- eller AGM-batterier. Batterier av EFB-typen har, i motsetning til de klassiske, positive plater belagt med et polyesterbelegg, som øker motstanden til den aktive massen til platene mot hyppige utladninger og høye strømladninger. AGM-batterier har derimot glassfiber mellom platene, som absorberer elektrolytten fullstendig. Det er praktisk talt ingen tap av det. En litt høyere spenning kan oppnås ved terminalene til denne typen batteri. De er også mer motstandsdyktige mot den såkalte dype utladningen.

Skader det motoren?

For flere tiår siden ble det antatt at hver motorstart øker kjørelengden med flere hundre kilometer. Hvis dette var tilfelle, så ville Start-Stop-systemet, som fungerer i en bil som kun kjører i bytrafikk, måtte gjøre ferdig motoren veldig raskt. Å holde på og av er nok ikke det motorene liker best. Det må imidlertid tas hensyn til tekniske fremskritt, for eksempel innen smøremidler. I tillegg krever Start-Stop-systemet effektiv beskyttelse av ulike systemer, først og fremst motoren, mot konsekvensene av hyppige driftsstanser. Dette gjelder blant annet for å gi ekstra tvangssmøring av turboladeren

Starter i Start-Stop system

I de fleste start-stopp-systemer som er i bruk, startes motoren med en tradisjonell starter. På grunn av det betydelig økte antallet operasjoner har det imidlertid økt holdbarheten. Starteren er kraftigere og utstyrt med mer slitesterke børster. Clutchmekanismen har en redesignet enveis clutch og giret har en korrigert tannform. Dette resulterer i roligere starterdrift, noe som er viktig for kjørekomforten ved hyppige motorstarter. 

Reversibel generator

En slik enhet kalt StARS (Starter Alternator Reversible System) ble utviklet av Valeo for Start-Stop-systemer. Systemet er basert på en reversibel elektrisk maskin, som kombinerer funksjonene til en starter og en dynamo. I stedet for en klassisk generator, kan du enkelt installere en reversibel generator.

Enheten gir en veldig jevn start. Sammenlignet med en vanlig starter er det ingen tilkoblingsprosess her. Ved start må statorviklingen til den reversible dynamoen, som på dette tidspunktet blir en elektrisk motor, forsynes med vekselspenning, og rotorviklingen med likespenning. Å få AC-spenning fra innebygd batteri krever bruk av en såkalt inverter. I tillegg skal ikke statorviklingene forsynes med vekselspenning gjennom en spenningsstabilisator og diodebroer. Spenningsregulatoren og diodebroene må kobles fra statorviklingene for denne tiden. Ved oppstart blir den reversible generatoren en elektrisk motor med en effekt på 2 - 2,5 kW, og utvikler et dreiemoment på 40 Nm. Dette lar deg starte motoren innen 350-400 ms.

Så snart motoren starter, slutter AC-spenningen fra omformeren å strømme, den reversible generatoren blir igjen en dynamo med dioder koblet til statorviklingene og en spenningsregulator for å levere likespenning til kjøretøyets elektriske system.

I noen løsninger er motoren i tillegg til den reversible generatoren også utstyrt med en tradisjonell starter, som brukes til første start etter lang tids inaktivitet.

Energiakkumulator

I noen løsninger av Start-Stop systemet er det i tillegg til et typisk batteri også en såkalt. energiakkumulator. Dens oppgave er å akkumulere strøm for å lette den første motorstart og omstart i "Start-Stop"-modus. Den består av to kondensatorer koblet i serie med en kapasitet på flere hundre farad. I utladningsøyeblikket er den i stand til å støtte et startsystem med en strøm på flere hundre ampere.

Driftsforhold

Driften av Start-Stop-systemet er kun mulig under en rekke forskjellige forhold. Først og fremst må det være nok energi i batteriet til å starte motoren på nytt. I tillegg, inkl. kjøretøyets hastighet fra første start må overstige en viss verdi (for eksempel 10 km/t). Tiden mellom to påfølgende stopp av bilen er større enn minimum som er satt av programmet. Drivstoff-, dynamo- og batteritemperaturer er innenfor det angitte området. Antall stopp overskred ikke grensen i siste kjøreminutt. Motoren har optimal driftstemperatur.

Dette er bare noen av kravene som må oppfylles for at systemet skal fungere.