Az Automatikus Start-Stop Rendszer: Működés, Előnyök és Hátrányok
Az automatikus Start-Stop rendszerek az elmúlt években váltak általánossá a modern autókban, jelentősen hozzájárulva a környezetvédelemhez és az üzemanyag-hatékonysághoz. De mi is pontosan ez a technológia, hogyan működik, és milyen hatással van az autókra és környezetünkre?
Bevezetés: Mi az automatikus Start-Stop és célja?
Az automatikus Start-Stop rendszer, mint környezetet segítő műszaki innováció, egyszerű ötleten alapul: ha a motor rövid időre leáll, például közlekedési lámpánál várakozás közben, csökken az üzemanyag-fogyasztás és a károsanyag-kibocsátás. Így az automatikus start-stop rendszer segít az üzemanyag-megtakarításban és az éghajlat védelmében.
Ezzel a technológiával a CO2- kibocsátás 3 - 8%-kal csökkenthető. A környezetre gyakorolt előnyök és a jobb hatékonyság miatt az automatikus indítórendszerek gyorsan elterjedtek minden járműosztályban. Tekintettel a gépjárművek szennyezőanyag-kibocsátására vonatkozó szigorúbb EU előírásokra, a gépjárműgyártók is egyre gyakrabban alkalmaznak intelligens start-stop rendszereket a kínálatukban.
A technológia lényege, hogy leállítja az autó motorját a jármű teljes megállása után, ezzel is csökkentve az üresjárat idejét. Célja az üzemanyag-felhasználás és az ezzel együtt járó káros környezeti hatások csökkentése. Az autóipar célja az üzemanyag-felhasználás és ezáltal a károsanyag-kibocsátás további csökkentése. 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. A start-stop rendszer szintén nem szükséges a belső égésű motorok normál működéséhez. Egyszerűen az autógyárak azt fejlesztették ki, hogy amíg az autó áll, addig ne legyen a motor se járjon, ezáltal csökkentve a károsanyag-kibocsátást, valamint a fogyasztást.
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.
Hogyan működik a Start-Stop parkolás?
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.
Amint a tengelykapcsolót működtetik, az automatikus start-stop rendszer újraindítja a motort. 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.
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.
Az automatikus Start-Stop rendszert vezérlő érzékelők
Az automatikus start-stop 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 Start-Stop rendszer működési feltételei
A motor automatikus leállításához és beindításához meghatározott feltételeknek kell teljesülniük. Az alábbi táblázat összefoglalja a legfontosabb működési elveket manuális (M) és automata (A) váltóval szerelt járművek esetében:
| Folyamat | Váltó típus | Feltételek |
|---|---|---|
| Motor automatikus leállítása | M | Nyomja be a tengelykapcsolót, helyezze üres állásba a sebességváltó kart, majd engedje fel a tengelykapcsoló-pedált. |
| A | Állítsa meg az autót a lábfékkel, majd tartsa a lábát a fékpedálon. | |
| Motor automatikus beindítása | M | A sebességváltó kar üres állásában: Nyomja be a tengelykapcsoló pedált vagy nyomja meg a gázpedált. Kapcsoljon a megfelelő sebességfokozatba és vezessen. |
| A | Engedje fel a lábának nyomását a lábféken, vagy tartsa fenn a nyomást a lábfékpedálon, és nyomja be a gázpedált. | |
| M + A | Lejtőn is rendelkezésre áll: Engedje fel a lábféket, és hagyja elindulni az autót - a motor automatikusan beindul, amikor a sebesség meghaladja a normál séta gyorsaságát. |
A Start-Stop rendszer előnyei
A Start-Stop rendszer előnyei vitán felül állnak, hiszen a különböző fogyasztási tesztek és a való életben szerzett tapasztalatok is megmutatták, hogy a stop-start rendszerekkel szerelt autók valóban képesek üzemanyagot megtakarítani. Logikus, hogy a leállított motor kevesebb üzemanyagot kér, mint az alapjáraton ketyegő. Az elgondolás tehát megállja a helyét, a technológia környezet- és pénztárcabaráttá teszi az ezzel szerelt gépjárműveket.
Forgalmi helyzettől függően, elsősorban személygépkocsival való városi közlekedés esetén 100 km-enként akár 0,8 l üzemanyaggal kevesebbre lehet szükség!
A Start-Stop rendszer hátrányai és aggodalmak
Sokan aggódnak, hogy a start-stop sok indítása igénybe veszi az akkumulátort, az indítómotort, de a motor szerkezeti részeit is. A számítások szerint egy stop-start rendszer nélküli autó 50 000 indítás-leállás cikluson megy keresztül élettartama alatt, míg a stop-start rendszerrel szerelt gépjárművekben legalább 500 000 ilyen ciklus zajlik le. Ez tízszeres terhelést jelent.
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. Egy, a rendszerbe beépített olajszivattyú hozza létre a kívánt olajnyomást. Innen a kenőanyag (olaj) furatokon és csöveken keresztül jut el a megfelelő kenési helyekre.
Amint a motor megáll, a főtengely által meghajtott olajszivattyú működése is abbamarad. Tehát amint megállt az olajszivattyú, az olajnyomás is leesik, hiszen a hajtókarcsapágy, a nyugvócsapágyak, a vezérműtengely csapágyai pereménél az olaj ki tud áramlani. Ezért az olajnyomás ilyenfajta léte-nemléte indításkor a többi alkatrészre szintén plusz terhelést jelent (vezérműlánc, vezérműtengely, fogaskerekek, stb…). 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.
Fiat Punto hibaelhárítás Start-Stop
A közvélekedéssel ellentétben nincs a rendszerben nyomástartó szelep. Valóban vannak irányszelepek, ezeknek azonban az a feladatuk, hogy az olaj visszaáramlását megakadályozzák, ellenben nyomást nem tartanak.
A start-stop rendszer működése például a turbóra kifejezetten káros lehet. Különösen abban az esetben tudja a rendszer "kivégezni" a turbót, ha autópálya tempó, vagy egy előzés után félreállunk, megállunk egy lámpánál és a motor megáll. Ilyenkor a turbó még magas hőmérsékletű (a motorolaj a turbónál hűtőközegként is működik), a turbina még vígan pörög a tehetetlenségénél fogva akár több tízezres percenkénti fordulaton, az olajnyomás pedig hirtelen megszűnik vagy lecsökken. Minél többször áll le és indul újra adott kilométer alatt a motor, a káros jelenség annál inkább fokozódik.
A start-stop rendszer negatív műszaki hatásait a kocsi tulajdonosa csak több 100 000 kilométer múlva fogja érzékelni és nem fogja tudni, hogy a rendszer működése hozzájárult az autó motorjának elpusztulásához. 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 (akkumulátor, indítómotor stb.), szintén jóval nagyobb terhelésnek vannak kitéve, ezáltal bonyolultabb, drágább, környezetszennyezőbb az előállításuk, nagyobb a súlyuk, és ha tönkremennek, drágább a pótlásuk. További aggodalomra szolgáltat okot az a tény, hogy a rendszer működéséhez erősebb (egyúttal drágább) akkumulátorra van szükség.
Kétségtelenül a legnagyobb igénybevételnek kitett alkatrészek egy motorban a súrlódó felületeknél vannak. Ilyen például a főtengely, a vezérműtengely és a különböző csapágyak. A beindítások során a korábban említett „szárazon járás” jelensége történik, ami egy modern, stop-starttal felszerelt jármű esetében nagyon sokszor előfordul. 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.
Revealing The Truth About Auto Start Stop: 3 Myths Busted!
Mérnöki megoldások a problémákra
Adódik a kérdés, hogy vajon a mérnökök és motorkonstruktőrök gondoltak-e a megnövekedett igénybevételekre vagy kezdjünk el inkább aggódni? Először is 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. Az utóbbi évtizedben látványos fejlődésen mentek keresztül a kenőanyagok. 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.
Mivel a fedélzeti hálózat feszültsége minden egyes motorindításkor rövid időre lecsökken, a fontos eszközök és elektronikus asszisztensek megfelelő működésének biztosításához kompenzációra van szükség. Léteznek rendszerek, amik egy második, elektromos olajszivattyúval igyekszenek a problémát megoldani.
Akkumulátor technológiák Start-Stop rendszerekhez és Rekuperáció
A start-stop rendszerek magasabb követelményeket támasztanak az autóakkumulátorokkal szemben. Nagyobb teljesítményre és ciklusállóságra van szükség. Új akkumulátor-generációk innovatív technológiákhoz. Míg a hagyományos akkumulátorok még az automatikus start-stop rendszerrel rendelkező járművekben is elérik határaikat, az AGM technológiájú akkumulátorokat kifejezetten olyan járművekhez tervezték, amelyek nemcsak start-stop technológiával, hanem energia-visszanyerő (rekuperációs) rendszerrel, valamint egyéb üzemanyag-takarékos rendszerekkel is rendelkeznek.
Két fő akkumulátor típusa van a Start-Stop rendszerekhez:
- AGM (Absorbed Glass Mat): Üvegszálban felitatott elektrolitot tartalmaz, ami megakadályozza az ólommassza leválását. Az AGM technológiával ellátott akkumulátor nagy hatékonysággal képes felvenni a rekuperáció útján kapott energiát.
- EFB (Enhanced Flooded Battery): Továbbfejlesztett elárasztott akkumulátor, üvegszállal megerősített folyadékos akkumulátort jelent. Ezzel szemben az EFB technológiával ellátott akkumulátorokat csak a belépő szintű automatikus start-stop rendszerrel ellátott autókhoz tervezték.
Tény, hogy a hagyományos akkumulátorokhoz képest jelentős árkülönbözet mutatkozik. Az első start-stop rendszerek az adott autógyártótól függően kb. +3 Celsius-fokos környezeti hőmérsékletig működtek. Az új start-stop technológiák már körülbelül -5 és -10 Celsius-fok közötti hőmérsékletig működnek.
Rekuperáció - hogyan keletkezik villamos energia a fékezési energiából
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.
Mikor nem működik a Start-Stop rendszer?
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. Egyszerű ötlet, mégis rengeteg esetben tapasztalják az autósok, hogy a rendszer nem működik - vagy csak időszakosan aktiválódik.
A legtöbb autógyártó csak akkor engedi, hogy a Start-Stop rendszer leállítsa a motort, ha az üzemi körülmények ideálisak. A rendszer természetesen egy sor paramétert figyelembe vesz a működése során. Gyakori jelenség például, hogy a rendszer csak rövid utak után nem működik, mert az akkumulátor még nem töltődött vissza eléggé. 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”). Bizonyos berendezések működése átmenetileg korlátozódhat, mint például a klímavezérlő rendszer ventilátor-fordulatszáma vagy az audiorendszer szélsőségesen magas hangereje.
Tehát úgy próbáljuk ki a kocsit, hogy a motor már meleg, a klíma lehetőleg ki legyen kapcsolva, túl sok elektromos fogyasztó ne működjön egyidejűleg. Csak ezután induljunk el az autóval, és mintha megállnánk a piros lámpánál, váltót toljuk üresbe, és engedjük fel a tengelykapcsoló pedált. (Fontos tudni, ha valaki mindig egyesbe kapcsolva várja a zöldet, annak soha nem fog működni a start-stop.) Automata váltónál folyamatosan nyomni kell a féket, hogy stabilan álljon az autó. Ha a fentiek szerint járunk el, a start-stopnak rendesen le kell állítania a motort.
A Start-Stop rendszer kikapcsolása
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. Az Start/Stop funkció automatikusan aktiválódik a motor kulccsal történő beindításakor. A járművezető számára ezt a funkció szimbólumának világítása jelzi a kombinált műszerfalon és a be/kikapcsoló gomb lámpájának világítása. Bizonyos helyzetekben tanácsos lehet az Start/Stop funkció ideiglenes kikapcsolása - ez a gomb megnyomásával hajtható végre. A funkció kikapcsolását a kombinált műszerfal Start/Stop szimbólumának és a be-/kikapcsoló gomb lámpájának kikapcsolása jelzi.
Különböző gyártók Start-Stop rendszerei
Szinte mindegyik gépjárműgyártónak megvan a saját módszere a motor start/stop automatikájához:
- Bosch Stop & Start: Ez a megbízható rendszer már évek óta millió alkalommal bevált. A VW konszern (Audi, Porsche, Seat, Skoda, VW...), a BMW, az FCA Fiat Chrysler Automobiles (Alfa Romeo, Fiat, Lancia, Maserati, Chrysler, Dodge, Jeep, RAM...) és még sok más személygépkocsi-gyártó használja a gépjárműmodelljeiben. Erősebb indítóakkumulátort igényel, amely többszöri indításra is képes. A rendszert a fölé rendelt motorvezérlő egység irányítja, és számos érzékelő befolyásolja, mint például az akkuérzékelő, fékpedál-érzékelő, sebességérzékelő, kuplungpedál-érzékelő, forgattyústengelyállás-érzékelő. Amikor a jármű megáll, a rendszer automatikusan leállítja a motort. Kézi sebességváltóval felszerelt járműveknél a kuplungpedál lenyomásakor, automata sebességváltóval felszerelt járműveknél pedig a fékpedál felengedésekor indul el a motor. Korszerűbb változatokban a motor menet közben is leállítható, de csak akkor, ha a motorvezérlő egység az autó sebességének felmérését követően kiadja erre a parancsot.
- Kia Motors ISG (Idle Stop & Go): Azonos elven működik, mint a Bosch rendszere, ez azonban a generátort is vezérli, és leállítja a motort.
- Mazda SISS (Smart Idle Stop System), jelenleg i-STOP: Itt a motor ismételt indításáról a hengerekbe történő üzemanyag-befecskendezés kikényszerítése, valamint az üzemanyag-levegő keverék begyújtása gondoskodik. Ennek megvalósításához a motorvezérlő fékezéskor a legkedvezőbb, középső állásba állítja a dugattyúkat, hogy a gépkocsival gyorsan újra el lehessen indulni. Az indítóakkumulátor csak kiegészítő energiaforrásként működik. Az i-STOP különlegessége: az SISS rendszerhez képest újdonság, hogy az indítási folyamatot a legelső fázisban elektromos indítómotor támogatja.
- Valeo i-StARS (Integrated Starter Alternator Reversible System): A PSA-csoport (Citroën, DS, Peugeot), a Mercedes-Benz és más gépjárműgyártók is használják. Saját vezérlőegységgel és váltakozó áramú generátorral van felszerelve, amely ötvözi az indítóakkumulátor és a generátor funkcióit.