Start-Stopp-system. Det fungerar?

Ett av sätten att minska bränsleförbrukningen, känt i många år, är att stänga av motorn även under ett kort stopp av bilen. I moderna bilar ansvarar Start-Stop-system för denna uppgift.

I ett körprov som gjordes i Tyskland på 55-talet på en Audi LS med en 0,35 kW motor fann man att bränsleförbrukningen på tomgång är 1,87 cm5. XNUMX./s, och i början av XNUMX, se XNUMX. Dessa data visade att det sparar bränsle genom att stänga av motorn med ett stopp i mer än XNUMX sekunder.

Ungefär samtidigt genomfördes liknande tester av andra biltillverkare. Möjligheten att minska bränsleförbrukningen genom att stoppa motorn även med ett mycket kort stopp och starta om den har lett till utvecklingen av styrenheter som utför dessa åtgärder automatiskt. Den första var troligen Toyota, som på sjuttiotalet använde en elektronisk anordning i Crown-modellen som stängde av motorn vid stopp i mer än 1,5 sekund. Tester i trafikstockningar i Tokyo visade en minskning av bränsleförbrukningen med 10 %. Ett liknande fungerande system testades i en Fiat Regata och en 1:a Formel E Volkswagen Polo. En anordning i den senare bilen tillät föraren att stoppa motorn, eller bara automatiskt, beroende på hastighet, motortemperatur och växelspakens läge. Motorn startade om med startmotorn påslagen när föraren tryckte på gaspedalen med kopplingspedalen nedtryckt och 2:a eller 5:e växeln var ilagd. När fordonshastigheten sjönk under XNUMX km/h stängde systemet av motorn och stängde tomgångskanalen. Om motorn var kall blockerade temperatursensorn motorns avstängning för att minska slitaget på startmotorn, eftersom en varm motor tar mycket kortare tid att starta än en kall. Dessutom stängde styrsystemet, för att minska belastningen på batteriet, av den uppvärmda bakrutan när bilen stod parkerad.

Vägtester har visat en minskning av bränsleförbrukningen med upp till 10 % under ogynnsamma körförhållanden. Kolmonoxidutsläppen minskade också med 10 %. Lite mer än 2 procent. å andra sidan har halten av kväveoxider och nästan 5 kolväten i avgaserna ökat. Intressant nog fanns det ingen negativ effekt av systemet på startmotorns hållbarhet.

Moderna start-stopp-system

Moderna start-stopp-system stänger automatiskt av motorn när den parkeras (under vissa förhållanden) och startar om den så snart föraren trycker ned kopplingspedalen eller släpper bromspedalen i ett fordon med automatväxellåda. Detta minskar bränsleförbrukningen och koldioxidutsläppen, men bara i stadstrafik. Att använda Start-Stop-systemet kräver att vissa fordonskomponenter, såsom startmotorn eller batteriet, håller längre och skyddar andra från effekterna av frekventa motoravstängningar.

Start-Stop-system är utrustade med mer eller mindre sofistikerade energiledningssystem. Deras huvudsakliga uppgifter inkluderar att kontrollera batteriernas laddningstillstånd, konfigurera mottagarna på kommunikationsbussen, minska strömförbrukningen och erhålla den optimala laddningsspänningen för tillfället. Allt detta för att undvika för djup urladdning av batteriet och för att säkerställa att motorn kan startas när som helst. Genom att ständigt utvärdera batteriets tillstånd övervakar systemstyrenheten dess temperatur, spänning, ström och drifttid. Dessa parametrar bestämmer den momentana starteffekten och det aktuella laddningstillståndet. Om systemet upptäcker en låg batterinivå, minskar det antalet aktiverade mottagare enligt den programmerade avstängningsordningen.

Start-Stop-system kan som tillval utrustas med återvinning av bromsenergi.

Fordon med Start Stop-system använder EFB- eller AGM-batterier. Batterier av EFB-typ, till skillnad från de klassiska, har positiva plattor belagda med en polyesterbeläggning, vilket ökar motståndet hos plattornas aktiva massa mot frekventa urladdningar och höga strömladdningar. AGM-batterier har däremot glasfiber mellan plattorna som helt absorberar elektrolyten. Det finns praktiskt taget inga förluster av det. En något högre spänning kan erhållas vid polerna på denna typ av batteri. De är också mer motståndskraftiga mot den så kallade djupurladdningen.

Skadar det motorn?

För flera decennier sedan trodde man att varje motorstart ökar sin körsträcka med några hundra kilometer. Om så vore fallet skulle Start-Stop-systemet, som fungerar i en bil som bara kör i stadstrafik, behöva göra klart motorn mycket snabbt. Att hålla på och av är nog inte vad motorer gillar bäst. Tekniska framsteg måste dock beaktas, till exempel inom smörjmedelsområdet. Dessutom kräver Start-Stop-systemet ett effektivt skydd av olika system, främst motorn, från konsekvenserna av frekventa avstängningar. Detta gäller bland annat för att säkerställa ytterligare tvångssmörjning av turboladdaren

Starter i Start-Stop-system

I de flesta start-stopp-system som används startas motorn med en traditionell startmotor. Men på grund av det avsevärt ökade antalet operationer har det ökat hållbarheten. Startmotorn är kraftfullare och utrustad med mer slitstarka borstar. Kopplingsmekanismen har en omdesignad envägskoppling och växeln har en korrigerad kuggform. Detta resulterar i tystare startfunktion, vilket är viktigt för körkomforten vid frekventa motorstarter. 

Vändbar generator

En sådan enhet som kallas StARS (Starter Alternator Reversible System) utvecklades av Valeo för Start-Stop-system. Systemet är baserat på en vändbar elektrisk maskin, som kombinerar funktionerna hos en startmotor och en generator. Istället för en klassisk generator kan du enkelt installera en vändbar generator.

Enheten ger en mycket mjuk start. Jämfört med en konventionell startmotor finns det ingen anslutningsprocess här. Vid start måste den reversibla generatorns statorlindning, som vid denna tidpunkt blir en elmotor, förses med växelspänning och rotorlindningen med likspänning. Att få växelspänning från det inbyggda batteriet kräver användning av en så kallad inverter. Dessutom bör statorlindningarna inte förses med växelspänning genom en spänningsstabilisator och diodbryggor. Spänningsregulatorn och diodbryggorna måste kopplas bort från statorlindningarna för denna tid. Vid uppstartsögonblicket blir den reversibla generatorn en elmotor med en effekt på 2 - 2,5 kW, som utvecklar ett vridmoment på 40 Nm. Detta gör att du kan starta motorn inom 350-400 ms.

Så fort motorn startar slutar växelströmsspänningen från växelriktaren att flyta, den reversibla generatorn blir en generator igen med dioder kopplade till statorlindningarna och en spänningsregulator för att mata likspänning till fordonets elsystem.

I vissa lösningar är motorn, förutom den reversibla generatorn, även utrustad med en traditionell startmotor, som används för första starten efter en längre period av inaktivitet.

Energiackumulator

I vissa lösningar av Start-Stop-systemet finns förutom ett typiskt batteri även ett s.k. energiackumulator. Dess uppgift är att ackumulera elektricitet för att underlätta den första motorstarten och omstarten i "Start-Stop"-läget. Den består av två seriekopplade kondensatorer med en kapacitet på flera hundra farad. I urladdningsögonblicket kan den stödja ett startsystem med en ström på flera hundra ampere.

Driftsvillkor

Driften av Start-Stop-systemet är endast möjlig under ett antal olika förhållanden. Först och främst måste det finnas tillräckligt med energi i batteriet för att starta om motorn. Dessutom inkl. fordonshastigheten från första starten måste överstiga ett visst värde (till exempel 10 km/h). Tiden mellan två på varandra följande stopp av bilen är längre än det minimum som ställts in av programmet. Bränsle-, generator- och batteritemperaturer ligger inom det specificerade intervallet. Antalet stopp överskred inte gränsen under den sista körminuten. Motorn har optimal driftstemperatur.

Detta är bara några av de krav som måste uppfyllas för att systemet ska fungera.