Зачем нужна система старт-стоп в авто? как она работает

Какие недостатки системы стоп-старт?

Использование систем старт-стоп весьма перспективное направление, которое позволяет экономить топливо при одновременном снижении загрязнения окружающей среды. В основном система рассчитана на использование по городу где частые остановки — норма. Однако, как показывает практика, цифры экономии немого преувеличены, кроме того жители больших слишком насыщенных городов получат гораздо меньшую экономию, примерно 5%. Это связано с тем, что стоянки на светофорах и в пробках будут гораздо более длительными, а это приведет к сильному разряду аккумуляторной батареи, что в свою очередь потребует дополнительных усилий на ее заряд. А в итоге генератор будет работать в усиленном режиме, создавая нагрузку на двигатель, а это в свою очередь скажется на увеличенном расходе топлива.

Для тех, кто живет за городом и редко бывает в пробках или «тягучках», пользы от функции старт-стоп практически нет. Такую опцию можно доустановить, ее стоимость варьируется в диапазоне от $200 до $500, однако окупится такое чудо техники не раньше, чем через несколько лет.

Что происходит на практике?

О теоретических возможностях системы можно говорить часами. Это экономия топлива не только в глобальном масштабе, но и значительная экономия для владельца. Кроме того снижаются выбросы СО2. Все это создает довольно фантастический образ «Start&Stop». Однако, это дорогого стоит.

Двигатель, по своей природе не предназначен для выключения и запуска через каждые пять метров в пробке. В этом процессе участвует много компонентов. Во-первых, это аккумулятор. Для запуска двигателя требуется большое количество энергии, что обычная батарея обеспечить не в состоянии. Поэтому аккумуляторы «Start&Stop» дополнительно оснащаются датчиком EBS (Electronic Battery Sensor), задача которого – мониторинг состояния батареи и предотвращение его полного разряда. Когда количество энергии становится слишком низким, система «Старт-Стоп» не выключает двигатель, пока аккумулятор не будет снова заряжен. Батарея, в свою очередь заряжается очень быстро и соответствующим образом адаптирована для накопления и хранения большого количества энергии. Конечно же, это отразилось и на ее стоимости.

Второй важный компонент – стартер, который испытывает большие нагрузки от беспорядочных запусков. Поэтому стартер потребовал доработки для повышения прочности и выносливости его элементов.

Не стоит забывать и о генераторе, который стал так же более нагружен. В отличие от генераторов в обычных автомобилях, он работает с наибольшей эффективностью, когда убирается нога с педали газа или при торможении. При ускорении генератор не работает, а потребители получают энергию непосредственно от аккумулятора. Это сделано для того, чтобы уменьшить количество сжигаемого топлива  во время разгона транспортного средства. В случае, если уровень тока батареи слишком низкий, то генератор начинает выработку энергии независимо от того, разгоняется автомобиль или тормозит. Дополнительный ток зарядки может быть получен от интегрированной в «Start&Stop» систему рекуперации энергии при торможении.

Как это работает?

Умная электроника выполняет принудительную остановку двигателя при определенных условиях.

• Двигатель работает на холостых.
• Когда скорость движения ниже 2-х км/час.
• Трансмиссия в нейтральном положении.
• Руль не вращается.
• Педаль сцепления полностью выжата.

Выполняя маневр на месте (парковка, разворот и т. д.), система не выключит мотор, так как многие условия не будут соблюдены, к примеру, положение руля и селектора переключения передач, а также педаль тормоза, которая не будет выжата. Как только педаль тормоза возвращается в исходное положение, происходит запуск мотора. На «механике» вместо «тормоза» система реагирует на выжатое сцепление. Однако система настроена таким образом, что отключает мотор в случае открытия капота, при этом даже если вы будете выжимать педали это ничего не даст.

Великие идеи и серые будни

Попробуем обобщить эту систему и шумиху, связанную с ней. Конечно, хорошо, что большие автомобильные кампании беспокоятся о судьбе нашей планеты. Но действительно ли речь идет только о планете? Да принимаются все более жесткие нормы выбросов СО2, но стоит ли игра свеч? Многочисленные тесты, не те, что проводились производителями в лабораторных условиях, имитирующих повседневную эксплуатацию транспортных средств, а реальные показали, что экономия топлива на 100 км колеблется в пределах всего 1 литра! Превышение барьера в 2 литра пока невозможно.

А теперь посчитаем. Стоимость обычного аккумулятора «Start&Stop» около 4000-5000 рублей, а хорошего – 7000-10000 рублей. Долговечность? В среднем 2-3 года. А как влияют частые остановки и запуски на другие компоненты? Пока, автомобили, оснащенные данной современной технологией еще слишком молоды, чтобы можно было оценить уровень износа отдельных частей. Но в одном можно быть уверенным точно: «Старт-Стоп» — это, прежде всего электроника и в случае ее поломки на ремонт понадобится очень много денег.

Как устроена система стоп-старт?

Конструктивно, система представляет собой тандем, состоящий из двух подсистем: одна управляет запуском мотора, вторая — управляет его остановкой. Для полноценной и безотказной работы системы необходим мощный стартер, который сможет выдержать большое количество пусков двигателя. Стартер еще на стадии создания авто проектируется более стойким к износу и рассчитан на миллионы запусков. Кроме того, модернизации подвергаются и другие системы, например, система непосредственного впрыска топлива. Это позволяет получить дополнительную экономию топлива примерно 10%.

Усиленный стартер, как и вспомогательные элементы, контролирует автономная система управления. Последняя питается от АКБ. Управление представляет собой набор датчиков и контроллеров, а также исполнительные элементы, ну и собственно, блок управления. Контроль производится блоком управления, который получает сигналы от датчиков. Водитель имеет возможность отключить блок управления при помощи специальной кнопки. Деактивация актуальна при сильном разряде аккумулятора, который играет очень важную роль в системе стоп-старт. Именно от АКБ питаются все элементы после того, как мотор заглушен, а это большая нагрузка на батарею. Такое явление натолкнуло инженеров на мысль усовершенствовать систему старт-стоп, сделав основным исполнительным элементом реверсивный генератор.

Реверсивный старт-стоп

Использование реверсивного генератора представляет собой систему, способную работать в двух режимах: генератора и стартера. Такой генератор реверсивного типа оснащен ремнем привода и натяжителем обратной тяги, это дает возможность работать в обе стороны. То есть, когда двигатель работает — это генератор, когда заглушен, генератор превращается в стартер и заводит двигатель. Такое решение позволяет экономить дополнительные 10% топлива, к тому же имеет преимущество перед аналогами — более быстрый запуск силового агрегата. При торможении генератор заряжает АКБ, поэтому интенсивное потребление энергии при заглушенном двигателе — теперь не проблема.

Система стоп-старт — что это?

Суть системы старт-стоп до смешного примитивна и заключается она в том, что не работающий мотор — не потребляет топлива и не загрязняет атмосферу. Когда вы останавливаетесь умная электроника полностью глушит двигатель, экономя при этом топливо и, предотвращая загрязнение ОС. Как только водитель отпускает педаль тормоза и жмет на педаль «газа», двигатель моментально запускается и движение продолжается. Казалось бы, почему до этого не додумались раньше, ведь все так просто!? Однако раньше не существовало таких технологических решений и сам ДВС был намного проще. Да и к тому же в те времена, когда мотор объемом 5,0 не считался чем-то диковинным, мало кто задумывался о расходе топлива и о загрязнении атмосферы. Кроме того, все мы еще с школьной скамьи знаем о том, что мотор очень много потребляет топлива именно при запуске. Также известно то, что стартер имеет ресурс и каждый запуск приближает его поломку. Но как оказалось, не все так однозначно и за несколько десятилетий все порядком поменялось, поэтому очень много понятий и утверждений сегодня неактуальны.

Экономить, как вы понимаете, данная система позволяет именно в условиях города, где топливо расходуется нерационально. Автомобилистам подолгу приходится стоять в пробках на светофорах, пропускать пешеходов и так далее. Все эти остановки происходят с включенным мотором, вы стоите, а мотор сжигает дорогое топливо, загрязняя окружающую среду и, отравляя жизнь городским жителям.

А как же турбина?

Все правильно. Целесообразность применения системы «Старт-Стоп» на бензиновых двигателях с турбонагнетателем или в турбодизелях вызывает ожесточенные споры. Прежде всего, речь идет об эксплуатации турбины, так как от соблюдения нескольких простых правил зависит ее «долголетие». Одна из главных проблем – момент выключения двигателя. Этого нельзя делать сразу после прибытия в пункт назначения, так как надо дать время турбине остыть. Если турбированный двигатель заглушить слишком рано, тогда турбонагнетатель останется без смазки. Это вскоре может привести к повреждению турбины и опустошению бумажника владельца.

Некоторые производители не видят в этом проблемы, например Mitsubishi, и считают, что для охлаждения турбины не нужно специальных «процедур». Другие пошевелили мозгами немного больше и предложили установить специальные датчики, которые измерят температуру турбины, после чего электроника примет решение выключать двигатель или нет. Очевидно, что у любителей «подавить тапку в пол», турбина, будет разогрета до красна, и от системы «Start&Stop» не будет никакого толку. Volkswagen в автомобилях с турбомотором предлагает не отключать полностью двигатель, а лишь деактивировать половину цилиндров. Еще один вариант решения проблемы – электромаслонасос, который после выключения двигателя будет продолжать подавать масло к турбине.

История

Первые эксперименты по созданию такой системы предприняла компания Toyota в середине 1970-х годов, установив на свою люксовую модель Crown устройство, «выключающее» двигатель после 1,5-секундного простоя.

Некоторые автомобили 1980-х годов, такие как Volkswagen Polo, Formel E и Fiat Regata ES, имели в арсенале подобную систему.

Автомобиль Volkswagen Golf III 1994 года оснащался системой Ecomatic, которая тем не менее не возымела успеха.

Компания Citroën в своих автомобилях Citroën C2 и Citroën C3 2006 года ввела систему под названием Stop & Start. Она комбинировала систему роботизированной трансмиссии SensoDrive со стартером и генератором, объединённых в один блок. Применённая конструкция — ISG, также известная, как «интегрированный стартер-генератор» (англ. integrated starter-generator), сочетает в себе роль стартера и генератора в одном устройстве. Производить такой стартер-генератор стали французская компания Valeo и японская Denso.

Компании BMW и её дочернее подразделение Mini применили такую систему в 2008 году в рамках программы Efficient Dynamics. В отличие от стартер-генератора Citroën, BMW установила на свои автомобили усиленный стартер от компании Bosch, который справлялся с большим количеством пусков двигателя, и более производительный аккумулятор. Помимо этого была применена система рекуперативного торможения, благодаря которой тепловая энергия от торможения переходит в электроэнергию и подзаряжает аккумулятор.

Компания Volvo представила технологию stop/start в 2009 году на автомобилях S60 и V60 DRIVe для Европы.

В 2010 году компания Opel включила технологию Start/stop в серию автомобилей с двигателями EcoFLEX.