A Start-Stop Rendszer Működése és Fejlődése: Előnyök, Kihívások és Hibrid Megoldások
Megállunk a zöldre váró járműsor végén. Lenyomjuk a kuplungot, üresbe helyezzük a váltót, felengedjük a kuplungpedált, és… a motor kikapcsol. Meghibásodás? Nem, így működik a start-stop rendszer. Ez a technológia egy olyan fejlett megoldás, amely automatikusan leállítja, majd újraindítja a gépjárművek belső égésű motorját az üresjárat idejének csökkentése érdekében, ezzel mérsékelve az üzemanyag-felhasználást és a károsanyag-kibocsátást. Különösen előnyös forgalmi lámpáknál vagy dugókban történő várakozáskor.
A Start-Stop Rendszer Működési Elve
A start-stop rendszer alapvető működése egyszerű: ha a motor rövid időre leáll, például közlekedési lámpánál várakozás közben, csökken az üzemanyag-fogyasztás és a károsanyag-kibocsátás. A technológia lényege, hogy leállítja az autó motorját a jármű teljes megállása után, ezzel is csökkentve az üresjárat idejét. 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.
Működés Kézi Váltós Járművekben
Kézi váltóval szerelt autók esetén a rendszer működése a következő: amikor a jármű teljesen megáll, a kuplungpedál lenyomása és a váltó üresbe helyezése után a kuplungpedál felengedése leállítja a motort. Mozgás közben ezek a lépések nem eredményeznek motorleállást. A motor automatikusan újraindul, amikor a kuplungpedált ismét lenyomjuk, mielőtt sebességfokozatot választanánk.
Működés Automata Váltós Járművekben
Automata váltós gépjárművek esetén a start-stop rendszer szintén alkalmazható. Az automata vagy duplakuplungos sebességváltóval rendelkező járműveknél az automatikus start-stop rendszer 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 Start-Stop Funkció Hibrid Autókban
A hibrid autókban a start-stop funkció a fejlettebb elektromos vezérlésnek köszönhetően teljesen automatikusan működik, ahol a rendszer a motor leállítását és indítását a fordulatszám, teljesítményigény, akkumulátor töltöttség és más paraméterek alapján szabályozza. Ez a fejlett integráció hozzájárul a hibrid járművek hatékony üzemeltetéséhez.
Hogyan működik a Start-Stop parkolás?
Start-stop rendszer és az olajnyomás...
Miért Jelent Meg a Start-Stop Rendszer?
Nem titok, hogy ezeket a rendszereket azért vezették be, hogy globális szinten csökkentsék az fogyasztást és a kibocsátást, és, hogy az autógyártók meg tudjanak felelni a legfrissebb előírásoknak. 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. Így az automatikus start-stop rendszer segít az üzemanyag-megtakarításban és az éghajlat védelmében. Ezzel a technológiával a CO2- kibocsátás 3 - 8%-kal csökkenthető.
Aggodalmak és Mérnöki Megoldások
Az ilyen műszaki újítások ellenzői gyakran azt az érvet vetik fel, hogy a motor folyamatos elindulása és leállása bizonyára hatással van annak állapotára. Ezek a félelmek azonban túlzottak. Sokan aggódnak, hogy a start-stop sok indítása igénybe veszi az akkumulátort, az indítómotort, de a motor szerkezeti részeit is. Nos, 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 lezajlik. Ez tízszeres terhelést jelent.
A Motor Tartóssága és Kenése
Az autógyártók tökéletesen tisztában vannak azzal, hogy a motor mely autóalkatrészei vannak kitéve a használatnak, és egyszerűen erősebbé teszik őket. 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 motor számára ugyanis a legkritikusabb üzemmód a hidegindítás. A start-stopra felkészített és méretezett motor jól bírja a megállást-újraindulást, de akármilyen motor hamar tönkremenne.
A start-stop rendszer komoly kihívásokat jelent a motorolaj számára. Az olaj bizonyos körülmények között tudja leghatékonyabban ellátni feladatát, amelyeket a motor állandó ki- és bekapcsolása mellett nehéz elérni. Az olaj kedvezőtlenül nagy viszkozitásából eredő problémát kiváló minőségű alapolajokkal és viszkozitás-módosító adalékokkal oldják meg. Ennek köszönhetően magas hőmérséklet-stabilitású olajokat érünk el. Az ilyen olajak még kemény fagyok esetén is folyékonyak maradnak. A viszkozitás-módosító adalékokra meleg motornál is szükség van. Az olaj termikus lebomlásának megakadályozására antioxidánsokat használnak, amelyek megelőzik az olaj oxidációját és elöregedését. A motor gyakori leállítása miatt az olaj az olajteknőbe is lefolyik. Ha a kedvezőtlen körülmények akár néhány percig is fennmaradnak, az a kenőfilm megszűnéséhez vezethet. 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.
Turbó és Kiegészítők
Mi a helyzet a turbótöltővel? Az autógyártók erre is gondoltak. A motor működését vezérlő számítógép úgy van beprogramozva, hogy figyelemmel kísérje a motor állapotát: annak hőmérsékletét, olajnyomását, az akkumulátor töltöttségét vagy energiaigényét. Ha a motor leállítása egy adott pillanatban károkat okozhat pl. a turbinában, akkor a rendszer egyszerűen nem kapcsolja ki. Mivel a motorhoz kapcsolódó kiegészítők - mint a kompresszor vagy a vízpumpa - gyakran hosszbordás szíjjal működnek, ezeket a rendszereket áttervezik, hogy a motor leállása alatt is megfelelően ellássák feladatukat.
Akkumulátor Követelmények
Ahhoz, hogy egymás után többször leállítsuk és beindítsuk a motort, megfelelő tápfeszültségre van szükség, amelynek mindig rendelkezésre kell állnia, hogy az autó ne akadjon el az út közepén. Ezért az ezzel a rendszerrel felszerelt autók nagyobb kapacitása akkumulátorokkal rendelkeznek. Fontos, hogy ezek az akkumulátorok ellenálljanak a gyors lemerülésnek és töltésnek. A start/stop rendszerek magasabb követelményeket támasztanak az autóakkumulátorokkal szemben. Nagyobb teljesítményre és ciklusállóságra van szükség. Az elektromos probléma azért aggasztó, mert amikor leáll a motor, esetleg világít a lámpánk, szól a zene és a fűtés ventilátora is megy, merül az akkumulátor. Az automatikus indítás után a combos generátor táplálja vissza az akksit, ekkor azonban jobban fogja a motort, amely így többet fogyaszt, és jobban szennyez. Megéri? Ezen aggodalmakra válaszul a piacon két fő akkumulátortípus terjedt el:
| Akkumulátor Típus | Leírás |
|---|---|
| AGM (Absorbed Glass Mat) | Üvegszálban felitatott elektrolitot tartalmaz, ami megakadályozza az ólommassza leválását. Kifejezetten olyan járművekhez tervezték, amelyek nemcsak start-stop technológiával, hanem energia-visszanyerő (rekuperációs) rendszerrel, valamint egyéb üzemanyag-takarékos rendszerekkel is rendelkeznek. 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. Az EFB technológiával ellátott akkumulátorokat a belépő szintű automatikus start-stop rendszerrel ellátott autókhoz tervezték. |
Tény, hogy a hagyományos akkumulátorokhoz képest jelentős árkülönbözet mutatkozik. A korai rendszerek miatt alakult ki az a tévhit, hogy a start-stop rendszer károsítja a motort, vagy több üzemanyagot fogyaszt, mint amennyit megtakarít.
Mikor Nem Működik a Start-Stop Rendszer?
A start-stop rendszer érzékeli, ha az autó áll, és az érzékelők alapján egy sor más tényezőt határoz meg a jármű üzemmódjáról. A legtöbb autógyártó csak akkor engedi, hogy a Start-Stop rendszer leállítsa a motort, ha az üzemi körülmények ideálisak. Ezért előfordul, hogy bizonyos körülmények között nem működik a rendszer:
- Ha túl alacsony a motor hőmérséklete, és az olaj nem optimális körülmények között működik.
- Ha az audio-rendszerek, a légkondicionáló és más eszközök áramfelvétele olyan nagy, hogy fennáll az akkumulátor lemerülésének a veszélye.
- Ha az akkufeszültség alacsony és esetleg nehézségekbe ütközne az újraindítás.
- Ha még nem kellően meleg a motor.
- Ha a belső hőmérséklet és a klímaberendezéssel beállított célhőmérséklet között nagy az eltérés.
- Ha a motorolaj hőmérséklete extrém magas, például intenzív terhelés után.
A rendszer természetesen egy sor paramétert figyelembe vesz a működése során. Sok autó kijelzi a műszerfalon, ha a Start-Stop inaktív, és indoklást is adhat (például „Start-Stop nem elérhető - akkumulátor töltése”). A motor automatikusan újraindíthatja a motort akkor is, ha az elektromos fogyasztók többletenergiát igényelnek, vagy ha a környezeti hőmérséklet túl alacsony, és a motor már nem éri el az ideális üzemi hőmérsékletet. A dízelmotor sokkal lassabban éri el az üzemi hőfokot, mint a benzines, ezért különösen javallt, hogy öt perces útra ne használjuk a rendszert.
A Start-Stop Rendszerek Fejlődése és Gyártói Megoldások
A start-stop rendszerek a fogyasztás és a környezetszennyezés mérséklését célozzák. 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. 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. Az idők során a motorok és a start-stop rendszerek továbbfejlesztése révén egyre gazdaságosabbá vált a technológia alkalmazása.
Fiat Punto hibaelhárítás Start-Stop
A Start-Stop Rendszerek Irányító Érzékelők
Az automatikus start-stop rendszert érzékelők vezérlik. A 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. Mivel a fedélzeti hálózat feszültsége minden egyes motorindításkor rövid időre lecsökken, a fontos eszközök és elektronikus asszisztensek megfelelő működésének biztosításához kompenzációra szükség. 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.
Különböző Gyártói Megoldások
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.
- 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. A gyártó állítása szerint 100 indítás átlagos ideje 0,4 másodperc alatt van, ráadásul a motor beindulása kisebb rezonanciával és hanggal jár. A Mazda újabb i-Stop rendszere hasonló elven működik, kiegészítve egy pontosabb főtengelypozíció-azonosítással.
- Mazda i-Eloop: A Mazda válasza erre a kihívásra az i-Eloop rendszer. Motorfékezésnél a generátor 25V-os üzembe vált, és egy extrém nagy kapacitású kondenzátort kezd el tölteni. Amikor a motor áll, a fogyasztókat ez a kondi táplálja, nem az akkumulátorból szívja le. A Mazda egyébként nem csak ebben van az első között az új Skyactiv motorcsaláddal, hanem az i-Stop rendszerrel is, melynek közvetlen elődje a 2008-ban bemutatott SISS rendszer.
- 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.
Rekuperáció: Energia-visszanyerés és Start-Stop
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.
A Start-Stop Rendszer Kikapcsolása
A start-stop rendszereknek mindig van egy kiiktató kapcsolójuk. 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. Ha hatékonyak és takarékosak akarunk lenni, jobb minél előbb leállítani a motort. 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.