Az Automatikus Start-Stop Rendszer Működése és Technológiai Háttere
Az automatikus Start-Stop rendszer egy környezetbarát műszaki innováció, amely jelentősen hozzájárul az üzemanyag-fogyasztás és a károsanyag-kibocsátás csökkentéséhez. A modern autók egyik legismertebb kényelmi és környezetvédelmi funkciója a Start-Stop rendszer, amely megálláskor automatikusan leállítja a motort, majd a fék vagy kuplung felengedésére újraindítja. Az autógyárak ezeket a rendszereket az Európai Gazdasági Közösség (akkori) 1992-től meghatározott gépjárművek maximális károsanyag kibocsátási normái, az EURO-normák miatt fejlesztették ki.
Működési elv
A start-stop rendszer ötlete egyszerű: Ha a motor rövid időre leáll, például közlekedési lámpánál várakozás közben, csökken az üzemanyag-fogyasztás és a károsanyag-kibocsátás. A rendszer segít az üzemanyag-fogyasztás és a CO2-kibocsátás csökkentésében azáltal, hogy amikor a motor alapjáraton jár - például közlekedési lámpánál -, leállítja a motort. Így az automatikus start-stop rendszer segít az üzemanyag-megtakarításban és az éghajlat védelmében.
A start-stop rendszer úgy működik, hogy már néhány másodperces állás esetén leállítja a motort, amit persze az automatikus újraindítás követ. A gyakorlatban úgy néz ki a stop-start rendszer működése, hogy amikor nincsen szükség a motorra, akkor leállítja azt. Például a piros lámpához érve, vagy dugóban állva a motornak nem kell üzemelnie, de amikor a vezető kinyomja a kuplungot és újra sebességbe teszi a váltót, vagy automata váltós autók esetében felengedi a féket, akkor ismét szükség van rá.
Hogyan működnek az automatikus start-stop rendszerek?
A start-stop rendszer érzékeli, ha az autó áll, és az érzékelők alapján egy sor más tényezőt határoz meg a jármű üzemmódjáról. Ha a vezető megállt egy közlekedési lámpánál, és a sebességváltót üresbe állítja, a start-stop rendszer leállítja a motort. Egyes újabb modelleknél a motor le is kapcsol, ha a sebesség egy bizonyos érték alá csökken. Az indítás megvalósul, ha hozzáérünk a kuplungpedálhoz, vagy - automata váltós jármű esetében - kezdjük felengedni a fékpedált.
Az automata vagy duplakuplungos sebességváltóval rendelkező járműveknél az automatikus start-stop rendszer csak a fék működtetésére reagál. Ha a járművet álló helyzetbe fékezi, és a vezető lába a fékpedálon marad, az automatikus start-stop rendszer leállítja a motort. A fék felengedésekor az automata rendszer újraindítja a motort.
Bár a motor, és így az összes rendszer elsődleges áramforrása le van kapcsolva, az összes elektromos fogyasztó és segédberendezés továbbra is áramellátást kap. Ezt a jármű akkumulátora biztosítja.
Érzékelők szerepe
Az automatikus start-stop rendszert érzékelők vezérlik. A rendszer a vezetési állapotról különböző érzékelőktől kapja az információkat. A sebességfokozat érzékelő, a kerékfordulatszám szenzor és a főtengely jeladó információt szolgáltat arról, hogy az autó mozog-e vagy áll. A motorvezérlő koordinálja a start-stop folyamatokat, és összehangolja azokat a motorvezérlő rendszerrel. Az elektronikus akkumulátor-érzékelő (EBS) adatokat közöl a töltöttségi állapotról, a feszültségről és az akkumulátor hőmérsékletéről.
A rendszer természetesen egy sor paramétert figyelembe vesz a működése során. Például, ha még nem kellően meleg a motor, akkor általában nem aktiválódik, ahogyan akkor sem, ha az akkufeszültség alacsony és esetleg nehézségekbe ütközne az újraindítás. Sok autó kijelzi a műszerfalon, ha a Start-Stop inaktív, és indoklást is adhat (például “Start-Stop nem elérhető - akkumulátor töltése”).
A Start-Stop Rendszer Alkatrészei és Követelményei
A start-stop sok indítása igénybe veszi az akkumulátort, az indítómotort, de a motor szerkezeti részeit is. A hagyományos autókhoz képest tehát extrém igénybevételnek van kitéve az akkumulátor, ezért a start-stop rendszerű autókban különleges akkumulátort találunk, olyat, amit nem tesz tönkre egy fél órás út alatti 15-20 alkalommal való motorindítás. Vannak bizonyos üzemállapotok, amikor pedig nem szabad a motort leállítani, mert az olajnyomás, olajkeringetés és a vízkeringetés megszűnik, probléma lehet.
Akkumulátorok és generátorok
Az egy dolog, hogy emiatt erősített indítómotort (indítómotor-generátort) és nagyobb teljesítményű (esetleg kiegészítő) akkumulátort alkalmaznak. Általában az akkumulátor nagyobb kapacitású, mert a városi energiamérleg a sok indítás és töltés nélküli állás miatt könnyen negatívba fordul. Ezt csak nagyobb kapacitású akkumulátor bírja, amelyhez viszont erősebb generátor kell. Mivel a fedélzeti hálózat feszültsége minden egyes motorindításkor rövid időre lecsökken, a fontos eszközök és elektronikus asszisztensek megfelelő működésének biztosításához kompenzációra szükség.
Start/stop automatikával felszerelt járművek esetében alapvetően két különböző akkumulátortechnológiát alkalmaznak.
Akkumulátor Típusok:
| Akkumulátor Típus | Jellemzők | Alkalmazás |
|---|---|---|
| AGM (Absorbed Glass Mat) | Az ólomlemezek közé üvegszálgyapotot tesznek, ami maradéktalanul felissza a savat. Így az akkumulátorban eltűnik a folyékony elektrolit, és a lemezek közt az üvegszálgyapot megakadályozza, hogy az ólommassza leváljon, illetve a lemezek egymáshoz érjenek. Nagy hatékonysággal képes felvenni a rekuperáció útján kapott energiát. | Start-stop technológiával, energia-visszanyerő (rekuperációs) rendszerrel, valamint egyéb üzemanyag-takarékos rendszerekkel is rendelkező járművekhez. |
| EFB (Enhanced Flooded Battery) | Üvegszállal megerősített, folyadékos akkumulátort jelent. | Csak a belépő szintű automatikus start-stop rendszerrel ellátott autókhoz. |
Tény, hogy a hagyományos akkumulátorokhoz képest jelentős árkülönbözet mutatkozik. A magas ár hozzájárul ahhoz, hogy ezeket az akkumulátorokat egyelőre csak a felsőkategóriás akkumulátorgyárak készítik (Banner, Varta, Bosch, Exide) amely gyártóknak az alap akkumulátorai is meglehetősen drágák.
Indítómotor
Annak érdekében, hogy az önindító ellenálljon a megnövekedett indítási számmal járó igénybevételeknek, és ne kopjon el idő előtt, az önindítóegység különösen nagy igénybevételnek kitett alkatrészeit megerősítik és hosszú élettartamra tervezik. Ez vonatkozik a csapágyakra, a hajtóműre és az önindító bekapcsolási mechanizmusára.
Motor kenési rendszere és hőháztartása
A start-stop rendszer működése több szempontból is károsíthatja a motor alkatrészeit. A belsőégésű motorok kenési rendszere nem zárt rendszer. Járó motornál már alapjárati fordulaton folyamatosan jelen van az alapjárati olajnyomás, mely hőmérséklet függő, de típustól függően 1,4-2 bar üzemmeleg motornál jó esetben. Amint a motor megáll, a főtengely által (általában) meghajtott olajszivattyú működése is abbamarad. Tehát amint megállt az olajszivattyú, az olajnyomás is leesik. Amikor a motor újraindul, a csapágyak és a főtengely-csap felületén azonnal jelentős nyomás keletkezik, a főtengely elfordul, meghajtja az olajszivattyút, ami elkezdi szállítani a motorolajat, ez viszont időbe telik. Hiába van olajfilm a csapok és a csapágyak között, könnyű belátni, hogy a csapágyak élettartamára nézve kedvezőtlen hatással van a sok újraindítás. Minél többször áll le és indul újra adott kilométer alatt a motor, a káros jelenség annál inkább fokozódik.
A start-stopra felkészített és méretezett motor jól bírja a megállást-újraindulást, de akármilyen motor hamar tönkremenne. Ezért sokkal erősebb, ellenállóbb és jobb kenési tulajdonságokkal rendelkező csapágyakat alkalmaznak a gyártók, amelyek speciális vas-oxid-polimer rétegüknek köszönhetően jobban bírják a megnövekedett igénybevételt. Alkalmazásukkal 50%-kal alacsonyabb belső súrlódást sikerült elérni, ami által már képesek kiszolgálni a stop-start rendszerrel ellátott motor igényeit is a teljes élettartama során. A másik fontos pillér az idő előtti kopás elleni harcban a modern, a korábbinál nagyobb védelmet nyújtó, jobb kopásállóságot biztosító és szélsőséges körülmények között is hatékonyabban működő motorolajok használata. A motor olajrendszere olyan, hogy a nyomást a pumpa nyomóoldaláról egy kicsit tartja a rendszer, így ahogy a olajszivattyú megfordul, szinte azonnal felépül a nyomás. Ezekhez a motorokhoz a nyomóoldali olajszűrő is általában visszafolyásgátlós szűrőt igényel, ezért a start-stop rendszer utólagos beépítése szinte lehetetlen, illetve nem gazdaságos.
A motorban keringő hűtőközeg és motorolaj feladata az égés és a súrlódások során keletkező hő elvezetése. Ha a motor áll, ezek a létfontosságú folyadékok sem keringenek tovább, a hőelvezetés megszűnik. Ez főleg a modern turbós erőforrások esetén jelenthet problémát, ahol az olajozás megszűnésével nem kap hűtést a sok száz fokra hevült feltöltő sem. Szerencsére erre is van megoldás, a stop-start rendszerrel szerelt autókban igyekeznek elektromos vízpumpát alkalmazni, amely a motor leállása után is keringeti a hűtővizet, hogy ismét az optimális szintre kerüljenek a hőmérsékleti értékek. A turbós motorok leállítás előtt valóban igényelnek hűtést, azonban a városi forgalomban nem jellemző, hogy a turbó olyan szinten felhevül, ami hűtést igényel leállítás előtt.
Rekuperációs és Automatikus Start-Stop Rendszerek
A rekuperáció, vagyis a fékezési energia visszanyerése során elektromos energia keletkezik, amint a jármű fékez, és a motor tolóerő üzemmódba kapcsol. A rekuperációval ellátott autókban a generátor a visszanyert energiát visszatáplálja az akkumulátorba, hogy azt a későbbi leállítási fázisban a kényelmi funkciók működtetésére használja. Ennek a hatékony technológiának és egy nagy teljesítményű AGM akkumulátornak a használatával nagyobb üzemanyag-megtakarítás érhető el, és a kibocsátás tovább csökkenthető, mint az egyszerű start-stop rendszerekkel.
Az általános hatékonyság további növelése érdekében egyes járművekben az általában állandóan működő (és a motor energiáját fogyasztó) generátort a gyorsítási fázisokban leválasztják a rendszerről. Így a motor teljes teljesítménye rendelkezésre áll a gyorsításhoz, és a motor különösen hatékonyan tud dolgozni. Ebben a fázisban az összes elektromos funkciót az akkumulátor táplálja - ami ismét rámutat a jármű energiagazdálkodási rendszeréhez illeszkedő, nagy teljesítményű akkumulátor fontosságára a modern fedélzeti rendszerek esetében.
Ismerd meg a regeneratív fékezést!
A Start-Stop Rendszer Kikapcsolása és Beállításai
Azon autósok, akik nem kívánják kihasználni a rendszert, egy külön gomb segítségével (rosszabb esetben a menüből) ma még kikapcsolhatják azt. A berendezés kikapcsolását a műszerfalon egy piktogram jelzi, a start-stop ábra áthúzva, ami rendszerint egy A-betű. A Vitara start-stop rendszere a kormány mellett balra található A OFF feliratú gombbal kapcsolható ki. A start-stop rendszereknek mindig van egy kiiktató kapcsolójuk.
Ha a várakozás csak egy-két másodperc, és várhatóan fél órán belül százszor megismétlődik, tényleg nem érdemes kínozni a motort és járulékos berendezéseit. Ekkor a rendszert ki kell kapcsolni. Legjobb kikapcsolni, ha csak néhány kilométerre használom az autót, pláne télen, pláne dugóban araszolva, amikor lehetetlen visszatölteni az indítgatások energiakivételét. A motor számára ugyanis a legkritikusabb üzemmód a hidegindítás, és mivel a dízelmotor sokkal lassabban éri el az üzemi hőfokot, mint a benzines, ezért különösen javallt, hogy öt perces útra ne használjuk a rendszert, lehetőleg a dízelautót sem.
Bármilyen javítás, karbantartás előtt vagy a gépkocsi elhagyásakor mindig kapcsolja ki a gyújtást és teljesen húzza be a rögzítőféket. Ennek elmulasztása személyi sérülést vagy halált okozhat, ha a motor automatikusan újra beindul.
A Start-Stop Rendszer Előnyei és Hátrányai
Az uniós előírás értelmében 2020-tól a CO2-kibocsátás nem lehet több 95 g/km-nél. Ebből kifolyólag az Európában gyártott autók nagy részét start/stop automatikával vagy alternatív hajtásrendszerrel szerelik fel. Összességében elmondható tehát, hogy a stop-start rendszerek segítenek a fogyasztás és vele együtt a károsanyag-kibocsátás csökkentésében.
Előnyök
- Alacsonyabb károsanyag kibocsátás.
- Fogyasztás csökkentés.
- Költség csökkentés anélkül, hogy a vezetési stílusunk megváltozna.
- Ezzel a technológiával a CO2- kibocsátás 3 - 8%-kal csökkenthető.
- Elérhető megtakarítás: Forgalmi helyzettől függően, elsősorban személygépkocsival való városi közlekedés esetén 100 km-enként akár 0,8 l üzemanyaggal kevesebbre lehet szükség!
Hátrányok
- Egyes típusoknál a rendszer tétovasága és lassú reakcióideje.
- További aggodalomra szolgáltat okot az a tény, hogy a rendszer működéséhez erősebb (egyúttal drágább) akkumulátorra van szükség. Egy akkucsere során szintén könnyen elmegy az a pénz, amit a rendszer korábban az üzemanyag-megtakarítással elért a tulajdonosa számára.
- A start-stop sok indítása igénybe veszi az akkumulátort, az indítómotort, de a motor szerkezeti részeit is.
- A motor és váltótartó bakok szintén megsínylik az ezernyi újraindítást.
- Érdemes azonban kiemelni, hogy azok az alkatrészek, amik részt vesznek a leállítási és újraindítási folyamatokban, szintén jóval nagyobb terhelésnek vannak kitéve (Akkumulátor, indítómotor, stb…), ezáltal bonyolultabb, drágább, környezetszennyezőbb az előállításuk, nagyobb a súlyuk, és ha tönkremennek drágább a pótlásuk.
A Start-Stop Rendszer Története
Nem hinnénk el, de a Volkswagen alkalmazta először 1983-ban a Polo Formel E változatán. Ez a takarékosságra kiélezett modell nem csak nagyobb sűrítésű motorjában és hosszú váltójában különbözött a sima modellektől, volt benne egy ősi start-stop rendszer, amely bizonyos alapjárati idő után leállította a motort. Az újraindítás a kuplung benyomásával és váltókar megmozdításával automatikusan megvalósult. A motor egyéb szerkezeti részeiben nem különbözött, még az indítómotor sem volt erősebb. Nem is állította le gyakran az autót a rendszer, ellentétben pár mai autóval.
Már a '70-es évektől léteztek olyan modellek (elsőként a Toyota Crown, 1974-ben), amelyekben egy könnyen elérhető kapcsolóval a piros lámpánál vagy a vasúti átjáró előtt egy ujjmozdulattal, kényelmesen le lehetett állítani majd újra lehetett indítani a motort. Ma a start-stop rendszerek számos autóban alapfelszerelésként vagy extraként majdnem mindenhol jelen vannak. Csak elvükben azonosak az őssel, számos változtatást és elektronikus ellenőrző rendszert kellett beépíteni, hogy működésük megbízható legyen.
Gyakran Ismételt Kérdések (GYIK)
- Az autó BMS computerét akkumulátor csere után kell-e kódolni?
A válasz: lehet, de nem kötelező. Mindegyik Start-Stop akkumulátoron van egy BEM kód, amit fel lehet tölteni a BMS rendszerbe. Vagyis meg lehet mondani az autónak, hogy új akkumulátort kaptál, töröld a hibakódokat. De mi történik akkor, ha nem tesszük meg? A BMS azonnal felismeri, hogy új akkumulátor került beépítésre és annak megfelelően kezdi tölteni, használni azt.
- Az önindító-, az akkumulátor-, illetve a turbós BoosterJet motorok élettartamát megrövidíti-e a start-stop rendszer használata?
Ilyen problémák tudtunkkal egyáltalán nem jellemzőek a Vitarákra, még a több százezer kilométert futott példányok esetén sem. Összességében elmondható tehát, hogy a stop-start rendszerek segítenek a fogyasztás és vele együtt a károsanyag-kibocsátás csökkentésében úgy, hogy közben várhatóan nem csökkentik a modern motorok élettartamát.