Zakaj potrebujemo sistem Start-Stop

V prizadevanju za zmanjšanje porabe goriva in škodljivih emisij v okolje, avtomobilski proizvajalci nenehno ponujajo inovativne tehnologije, zasnovane za optimizacijo delovanja motorja in pripadajočih enot. Ena najbolj uspešnih tehnoloških rešitev je sistem Start-Stop, ki ugasne motor med kratkim ustavljanjem, na primer v prometnih zamaških ali na semaforjih. Naš članek govori o tem, kako ta sistem deluje, njegovih prednostih in slabostih.

Zgodovina tehnologije

Prvi poskusi za oblikovanje sistema, ki bi nadziral delovanje motorja in preprečil prosti tek, so bili narejeni leta 1970 pri Toyoti. Limuzina Toyota Crown je imela napravo, ki je izklopila motor ob mirovanju, ki je trajalo 1,5 sekunde.

Kasneje, v prvi polovici 1980, so podobne tehnologije implementirali pri Audi 100 in Volkswagen Santana. Motor je bilo potrebno izklopiti in vklopiti ročno, s pritiskom na gumb. Pri Fiat Regatta ES so predstavili enako rešitev, vendar je bilo za ponoven vklop motorja potrebno pritisniti na pedal za plin. Po določenem času so se tem avtomobilom pridružili še Opel Ascona, Volkswagen Lupo in Audi A2.

Danes večina dobro znanih blagovnih znamk opremlja svoje avtomobile s Start-Stop sistemom. Med njimi so Peugeot, Citroën, Smart, Volvo, Land Rover, Volkswagen, SEAT, Nissan, Fiat, Bentley, BMW, Ford, Chevrolet, Hyundai, Honda, Jaguar, Kia, Mazda, Toyota in drugi.

Način delovanja in vrste

Vsak avtomobilski proizvajalec nudi svojo lastno metodo implementacije samodejnega izklopa in vklopa motorja. Najbolj znane so tehnologije, ki so jih razvila naslednja podjetja:

• Bosch. Njihov sistem se imenuje Stop&Start. Je eden najbolj enostavnih in zanesljivih. Omogoča zmanjšanje vsebnosti škodljivih snovi v izpušnih plinih za 8 % in porabo goriva - za 15 %. Lahko jih najdete v avtomobilih blagovnih znamk Audi, BMW, Volkswagen, Fiat ter trugih. Zahteva močnejši zaganjalnik, ki lahko vzdrži številne vžige motorja. Sistem nadzira ECU motorja. Delovanje temelji na zaznavanju naslednjih bralnih elementov: senzor hitrosti vozila, pozicijski senzorji pedalov za sklopko in zavoro, senzor položaja ročične gredi, senzor polnjenja akumulatorja in drugi.

Ob zaznavanju, da se je avtomobil ustavil, sistem avtomatsko izklopi motor. Ob pritisku sklopke pri vozilih z ročnim menjalnikom ali sprostitvi zavornega pedala pri vozilih z avtomatskim menjalnikom se motor vklopi. V kasnejših generacijah sistema za doseganje večje učinkovitosti, se lahko motor izklopi tudi med vožnjo, vendar le, če ECU motorja poda ustrezen ukaz, ko oceni, kakšna je hitrost avtomobila, če morda poteka manevriranje, če je cesta pod naklonom itd.

• Kia Motors. Sistem poznamo pod imenom ISG (Idle Stop&Go). Narejen je po enakem načelu kot Stop&Start podjetja Bosch, vendar poleg izklopa in vklopa motorja nadzira tudi zaganjalnik. Med pospeševanjem, ga sistem izključi in vsa obremenitev se prenese na akumulator. Pri zaviranju se zaganjalnik ponovno aktivira in napolni akumulator. Ta pristop vodi v znatne prihranke pri porabi goriva - okoli 6 % v kombiniranem ciklu in okoli 15 % pri mestni vožnji.
• Valeo. Imenuje se STARS (Starter Alternator Reversible System). Sistem se uporablja v avtomobilih Citroën, Mercedes-Benz in drugih. Omogoča zmanjšanje porabe goriva za okoli 10 %. Ima lastno nadzorno enoto. Sistem uporablja reverzibilni alternator, ki kombinira funkciji starterja in alternatorja. Zahvaljujoč posebnemu pogonskemu jermenu in namensko oblikovanem napenjalniku, lahko naprava prenaša energijo za eno izmed dveh možnosti, ki takrat ustreza: ali vklopi motor ali polni akumulator. Glavna prednost tega pristopa je hitro odzivanje: potrebno je dvakrat manj časa za vklop motorja, kot v primeru običajnega zaganjalnika. Poleg tega se energija, ki nastaja pri zaviranju, ustrezno porabi.
• Mazda. Imenuje se SISS (Smart Idle Stop System) ali i-Stop. Združljiv je le z avtomatskim menjalnikom in bencinskimi motorji z direktnim vbrizgavanjem goriva. Omogoča prihranke goriva do 9 %. Ponavljajoči vklop motorja zagotavlja prisilen vbrizg goriva v valje in vžig mešanice zraka in goriva. V ta namen se med zaviranjem, bati postavijo v položaj, ki omogoča najhitrejši ponoven vžig. Zaganjalnik se uporabi zgolj kot pomožen vir energije.

Prednosti in slabosti

Prometni zamaški na cestah so eden glavnih težav sodobnih mest. Glede na zadnjo raziskavo ameriškega podjetja INRIX Roadway Analytics, so leta 2017 prebivalci Moskve preživeli 91 ur v prometnih zastojih, prebivalci Londona - 73 ur, Pariza - 65 ur, Istanbula - 59 ur, v Zürichu - 54 ur, v Münchnu - 49 ur in v Oslu - 47. Upoštevajoč zgolj 240 delovnih dni, brez vikendov. Vožnja v prometnih zastojih znatno poveča porabo goriva, več goriva kot izgoreva, večja je količina škodljivih snovi, ki uhajajo v ozračje.

Rešitev teh težav je glavni cilj sistema Start-Stop. Pri izklopu motorja, ko po njegovem delovanju ni potrebe, sistem znatno prispeva k učinkoviti porabi goriva.

Uporaba sistema ima še eno nedvomno prednost. Z zmanjšanjem števila ur, ko stojimo in dodatno obremenimo motor pri nizkih vrtljajih, prispeva k optimalnem delovanju katalizatorja, kar poveča njegovo življenjsko dobo; prav tako prepreči nastanek ogljikovih nanosov na vžigalnih svečkah. Pri dizelskih motorjih, upočasni oblikovanje depozitov na EGR ventilu, zmanjša porabo sečnine in prispeva k bolj učinkoviti obnovi dizelskega filtra.

Vendar ima Start-Stop sistem tudi nekatere slabosti. Zahteva bolj zmogljivo opremo, zlasti zaganjalnik in akumulator. Te naprave so dvakrat bolj drage kot običajne. Poleg tega ponavljajoči vžigi motorja povečajo obremenitev na ležaje ročične gredi. V intervjuju za britansko revijo Autocar je Gerhard Arnold, vodja oddelka podjetja Federal Mogul, opozoril, da lahko običajen motor enostavno zdrži 50 000 vklopov in izklopov. S sistemom Start-Stop lahko število ciklov naraste nad 500 000. V tem primeru pride do obrabe običajnih ležajev že pri 100 000 vžigih.

Drugi nadležni dejavnik je zakasnitev vžiga. Navkljub dejstvu, da je ta čas kratek (pri sistemih z ojačanim zaganjalnikom - 0,8 sekunde, z reverzibilnim alternatorjem - 0,4 sekunde, pri nastavljivem vbrizgu goriva - 0,35 sekunde), to še vedno mnogim predstavlja neudobje pri vožnji.

Poleg tega je delovanje sistema možno le, ko so izpolnjeni določeni pogoji.

10 pogojev za delovanje Start-Stop sistema

1. Pokrov motorja in vrata voznika sta zaprta.
2. Voznik je pripet z varnostnim pasom.
3. Hitrost avtomobila je vsaj 4 km/h.
4. Motor je dovolj segret.
5. Število vrtljajev motorja ne presega predvideno hitrost prostega teka.
6. Sistem za odmrzovanje stekel je izklopljen.
7. Notranja temperatura ne odstopa od določene vrednosti za več kot 8 stopinj. To je pomembno v hladni sezoni.
8. Akumulator ni izpraznjen pod vrednostjo, ki je prednastavljena v sistemu. Na primer, za ISG je ta vrednost 75 %.
9. Alternator je v celoti operativen.
10. Kot naklona volana je neznaten.

Zaključek

Trenutna prizadevanja velikega števila podjetij so trenutno usmerjena v izboljšanje sistema Start-Stop. Na primer, britansko podjetje Millers Oils je že predstavili motorna olja, ki zmanjšajo trenje delov motorja in njihovo obrabo za 50 %. Po mnenju Martyna Manna, tehničnega direktorja v podjetju, takšni in podobni izdelki prispevajo k aktivni promociji Start-Stop tehnologij. Drugi proizvajalci delajo na tem, da ustvarijo močnejše ležaje. Medtem pa inženirji pri Bosch, Valeo, Denso in drugi avtomobilski proizvajalci iščejo načine za skrajšanje časa, ki je potreben za ponovni vžig motorja.

Kljub temu da ima sistem še vedno pomanjkljivosti, in se povečana učinkovitost - glede na visoko ceno opreme - marsikomu zdi neznatna, ima ta tehnologija po mnenju strokovnjaku lepo prihodnost. Navsezadnje so pozitivni učinki za okolje nesporni.