Start-Stop süsteemid. See töötab?
Üks aastaid tuntud viise kütusekulu vähendamiseks on mootor välja lülitada isegi auto lühikeseks peatumiseks. Kaasaegsetes autodes vastutavad selle ülesande eest Start-Stop süsteemid.
55. aastatel Saksamaal 0,35 kW mootoriga Audi LS-i veojõukatsetes selgus, et kütusekulu tühikäigul on 1,87 cm5. XNUMX./s ja XNUMX alguses vt XNUMX. Need andmed näitasid, et mootori seiskamisega enam kui XNUMX sekundit välja lülitamine säästab kütust.
Umbes samal ajal tegid sarnaseid katseid ka teised autotootjad. Võimalus vähendada kütusekulu, peatades mootori ka väga lühikese seiskamise korral ja uuesti käivitades, on viinud juhtseadmete väljatöötamiseni, mis teostavad neid toiminguid automaatselt. Esimene oli ilmselt Toyota, mis seitsmekümnendatel kasutas Crown mudelis elektroonikaseadet, mis lülitas mootori seisma jäädes kauemaks kui 1,5 sekundiks. Tokyo liiklusummikutes tehtud katsed näitasid kütusekulu vähenemist 10%. Sarnaselt toimivat süsteemi katsetati Fiat Regatal ja 1. Formel E Volkswagen Polol. Viimati nimetatud autos asuv seade võimaldas juhil sõltuvalt kiirusest, mootori temperatuurist ja käigukangi asendist mootori seisata või lihtsalt automaatselt. Mootor käivitati uuesti sisselülitatud starteriga, kui juht vajutas allavajutatud siduripedaaliga gaasipedaali ja oli sisse lülitatud 2. või 5. käik. Kui sõiduki kiirus langes alla XNUMX km/h, lülitas süsteem mootori välja, sulgedes tühikäigukanali. Kui mootor oli külm, blokeeris temperatuuriandur mootori väljalülitamise, et vähendada starteri kulumist, sest sooja mootori käivitamiseks kulub palju vähem aega kui külmal. Lisaks lülitas juhtimissüsteem aku koormuse vähendamiseks auto parkimisel välja tagumise akna soojenduse.
Teekatsed on näidanud kütusekulu vähenemist ebasoodsates sõidutingimustes kuni 10%. 10% vähenes ka vingugaasi emissioon. Veidi üle 2 protsendi. seevastu on suurenenud lämmastikoksiidide ja ligi 5 süsivesiniku sisaldus heitgaasides. Huvitaval kombel ei olnud süsteemil negatiivset mõju starteri vastupidavusele.
Kaasaegsed start-stop süsteemid
Kaasaegsed start-stopp-süsteemid seisavad automaatselt mootori seismisel (teatud tingimustel) ja käivitavad selle uuesti niipea, kui juht vajutab automaatkäigukastiga sõidukil siduripedaali või vabastab piduripedaali. See vähendab kütusekulu ja süsinikdioksiidi heitkoguseid, kuid ainult linnaliikluses. Start-Stop süsteemi kasutamine eeldab, et teatud sõidukiosad, nagu starter või aku, peavad kauem vastu ja kaitsma teisi sagedase mootori seiskamise tagajärgede eest.
Start-Stop süsteemid on varustatud enam-vähem keerukate energiajuhtimissüsteemidega. Nende põhiülesanneteks on akude laetuse kontrollimine, andmesiini vastuvõtjate seadistamine, voolutarbimise vähendamine ja hetkel optimaalse laadimispinge saamine. Seda kõike selleks, et vältida aku liiga sügavat tühjenemist ja tagada mootori käivitamine igal ajal. Pidevalt aku seisukorda hinnates jälgib süsteemikontroller selle temperatuuri, pinget, voolutugevust ja tööaega. Need parameetrid määravad hetkelise käivitusvõimsuse ja praeguse laadimisoleku. Kui süsteem tuvastab aku madala taseme, vähendab see lubatud vastuvõtjate arvu vastavalt programmeeritud väljalülitusjärjekorrale.
Start-Stop süsteemid võivad olla valikuliselt varustatud pidurdusenergia taastamisega.
Start Stop süsteemidega sõidukid kasutavad EFB või AGM akusid. EFB tüüpi akudel on erinevalt klassikalistest positiivsed plaadid, mis on kaetud polüesterkattega, mis suurendab plaatide aktiivmassi vastupidavust sagedastele tühjenemistele ja kõrgetele voolulaengutele. AGM akudel seevastu on plaatide vahel klaaskiud, mis neelab täielikult elektrolüüdi. Sellest kahjusid praktiliselt pole. Seda tüüpi aku klemmidel on võimalik saada veidi kõrgem pinge. Samuti on nad vastupidavamad nn sügavale tühjenemisele.
Kas see kahjustab mootorit?
Mitu aastakümmet tagasi usuti, et iga mootori käivitamine suurendab selle läbisõitu mitmesaja kilomeetri võrra. Kui see nii oleks, siis ainult linnaliikluses sõitval autol töötav Start-Stop süsteem pidanuks väga kiiresti mootori lõpuni viimistlema. Tõenäoliselt ei meeldi mootoritele kõige rohkem sisse- ja väljalülitamine. Arvestada tuleb aga tehnika arenguga, näiteks määrdeainete vallas. Lisaks nõuab Start-Stop süsteem erinevate süsteemide, eelkõige mootori tõhusat kaitset sagedaste seiskamiste tagajärgede eest. See kehtib muu hulgas turboülelaaduri täiendava sundmäärimise tagamiseks
Starter Start-Stop süsteemis
Enamikus kasutatavates start-stop süsteemides käivitatakse mootor traditsioonilise starteri abil. Tänu oluliselt suurenenud operatsioonide arvule on see aga suurendanud vastupidavust. Starter on võimsam ja varustatud kulumiskindlamate harjadega. Sidurimehhanismil on ümber kujundatud ühesuunaline sidur ja käigul on korrigeeritud hambakuju. Selle tulemuseks on vaiksem starteri töö, mis on mootori sagedase käivitamise korral oluline sõidumugavuse tagamiseks.
Pööratav generaator
Sellise seadme nimega StARS (Starter Alternator Reversible System) töötas Valeo välja Start-Stop süsteemide jaoks. Süsteem põhineb pöörataval elektrimasinal, mis ühendab endas starteri ja generaatori funktsioonid. Klassikalise generaatori asemel saate hõlpsasti paigaldada pöördgeneraatori.
Seade tagab väga sujuva käivituse. Võrreldes tavapärase starteriga pole siin ühendamisprotsessi. Käivitamisel tuleb pööratava generaatori, mis sel hetkel muutub elektrimootoriks, staatori mähis vahelduvpingega ja rootori mähis alalispingega. Vahelduvpinge saamiseks pardaakult on vaja kasutada nn inverterit. Lisaks ei tohiks staatori mähiseid pingestabilisaatori ja dioodsildade kaudu vahelduvpingega varustada. Selleks ajaks tuleb pingeregulaator ja dioodisillad staatori mähistest lahti ühendada. Käivitamise hetkel muutub pööratav generaator elektrimootoriks võimsusega 2 - 2,5 kW, mis arendab pöördemomenti 40 Nm. See võimaldab mootorit käivitada 350-400 ms jooksul.
Niipea kui mootor käivitub, lakkab inverteri vahelduvpinge voolamast, pöörduv generaator muutub taas generaatoriks, mille dioodid on ühendatud staatori mähistega ja pingeregulaator, mis varustab sõiduki elektrisüsteemi alalispingega.
Mõnede lahenduste puhul on mootor lisaks pöördgeneraatorile varustatud ka traditsioonilise starteriga, mida kasutatakse pärast pikka passiivsust esmakordsel käivitamisel.
Energia akumulaator
Start-Stop süsteemi mõnes lahenduses on lisaks tüüpilisele akule ka nn. energia akumulaator. Selle ülesanne on koguda elektrit, et hõlbustada mootori esimest käivitamist ja uuesti käivitamist režiimis "Start-Stop". See koosneb kahest järjestikku ühendatud kondensaatorist, mille võimsus on mitusada faradi. Tühjenemise hetkel on see võimeline toetama mitmesaja amprise vooluga käivitussüsteemi.
Töötingimused
Start-Stop süsteemi töö on võimalik vaid mitmel erineval tingimusel. Esiteks peab akus olema piisavalt energiat mootori taaskäivitamiseks. Lisaks sh. sõiduki kiirus esimesest käivitamisest peab ületama teatud väärtust (näiteks 10 km/h). Auto kahe järjestikuse peatumise vaheline aeg on pikem kui programmi poolt määratud miinimum. Kütuse, generaatori ja aku temperatuurid on määratud vahemikus. Peatuste arv ei ületanud viimasel sõiduminutil limiiti. Mootor on optimaalsel töötemperatuuril.
Need on vaid mõned nõuded, mis peavad olema süsteemi töötamiseks täidetud.
