Система старт-стоп – как это работает?
Автомобильные пробки в крупных городах, тысячи светофоров на перекрестках и пешеходных переходах привели к тому, что автомобиль за все время эксплуатации около 30% времени работает на холостом ходу, стоя на месте. Миллионы тонн топлива сжигаются впустую, загрязняя выхлопами воздух. Как же с этим бороться?
Поиски решения данной проблемы начались еще в 70-е годы прошлого века в компании Toyota. Но полноценную и удобную систему «старт-стоп» удалось интегрировать в автомобили только в начале 2000-х годов немецкому и французскому автопрому. На данный момент практически 50% новых машин, сходящих с конвейера автопроизводителей, имеют данную систему как опцию.
Для чего нужна функция старт-стоп
Данная функция, установленная на автомобиле, необходима прежде всего для экономии топлива и уменьшения вредных выбросов в атмосферу. Ведь двигатель, во время простоя машины в пробке или на светофоре продолжает работать и выделять вредные вещества.
Во многих государствах на законодательном уровне требуется внедрение этих систем на стадии производства, чтобы соответствовать экологическим нормам Euro-4. Для автовладельцев опять же – польза, ведь эта функция позволяет сэкономить от 4 до 8 процентов топлива.
Как работает система старт-стоп
Принцип работы системы «старт-стоп» достаточно прост. Если автомобиль остановился более чем на 30 секунд при нажатой педали тормоза с автоматической коробкой передач или переведенной на нейтраль передаче механической коробки, двигатель автоматически отключается. Генератор при этом не работает, и вся бортовая сеть питается от аккумулятора.
Когда водитель убирает ногу с педали тормоза (АКПП) или нажимает педаль сцепления (механика), стартер запускает двигатель и машина едет дальше.
Данную опцию можно отключить принудительно кнопкой. Но не постоянно, а на одну поездку, так как алгоритм работы функции прописан в бортовом компьютере.
Старт-стоп с рекуперацией
Система «старт-стоп» с рекуперацией энергии является наиболее современной, но и более дорогостоящей в обслуживании.
На автомобиле вместо отдельных стартера и генератора применяется реверсивный генератор, который в момент торможения позволяет вырабатывать дополнительную энергию. Помимо рекуперации энергии реверсивный генератор выполняет функцию стартера при запуске двигателя. Вся система регулируется электронным блоком управления двигателем.
Плюсы и минусы технологии
Безусловно, каждый автолюбитель вправе выбирать, пользоваться ли такой технологией, у которой вполне достаточно как положительных, так и отрицательных свойств.
К плюсам можно смело отнести:
- Экономия топлива;
- Уменьшение вредных выбросов в атмосферу;
- Хотелось бы добавить еще чего-нибудь, но не нашлось…
Теперь перейдем к минусам функции «старт-стоп».
- Серьезная нагрузка на аккумулятор. Современные авто, оснащенные огромным числом электроники, во время включения данного режима запитаны только от АКБ. Да и количество запусков двигателя за одну поездку через город в час пик может приблизится к пятидесяти.
- Благодаря частым запускам «старт-стоп» убивает двигатель. Недаром говорят, что один запуск ДВС равнозначен 30 км пробега.
- Особенно вредна данная система для турбированных моторов. Резкая остановка двигателя увеличивают риск перегрева турбины и выхода ее из строя.
Почему лучше всего для автомобиля с технологией старт-стоп подходят AGM аккумуляторы?
Автомобили, оснащенные системой «старт-стоп» требуют и установки особой аккумуляторной батареи. Как правило, это AGM технология.
В батареях AGM между пластинами находится пористое стекловолокно, пропитанное электролитом. Всё это достаточно плотно спрессовано. Именно поэтому такие АКБ выдерживают довольно большое количество циклов «заряд-разряд», они достаточно быстро способны возобновить потраченную энергию. Срок службы этих аккумуляторов доходит до 10 лет.
Во время работы системы «старт-стоп», особенно при поездке в городском режиме, происходит многократная остановка и запуск двигателя. При этом, когда двигатель заглушен, все бортовые системы запитаны только на аккумулятор. Естественно, что обычная кислотная батарея не выдержит и полгода такого режима.
Один из пионеров «старт-стоп», концерн BMW еще с 2003 года начал комплектовать свои автомобили на сборочном конвейере аккумуляторами, произведенными по технологии AGM. Это продукция австрийского завода Banner.
Аккумулятор Banner Running Bull AGM имеет емкость 90А/ч и ток холодной прокрутки 900А. Рекомендован для использования на автомобилях с системой «старт-стоп».
Российские автопроизводители также не отстают от прогресса. Предприятие АКОМ наладило выпуск батарей AGM. Один из примеров АКБ с этой технологией –AKOM Ultimatum. Емкость 70А/ч, пусковой ток 760А.
В конце статьи хотим обратить Ваше внимание на важную деталь. Если на сборочном конвейере автомобиль комплектовался аккумулятором AGM, разработанном для системы «старт-стоп», менять его нужно точно на такой же.
Заказать подбор аккумулятора
- +375 29 211-35-42
- +375 29 111 71 48
- +375 17 369-07-78
- viber: +375 29 111-71-48
- telegram: https://t.me/akkamulikbot
- email: info@akkamulik.by
Система «старт-стоп»
В последнее время все больше производителей используют систему «старт-стоп» в своих автомобилях с целью улучшить топливную экономичность и уменьшить вредные выбросы.
Одной из основных проблем при эксплуатации таких систем является падение напряжение в бортовой сети при работе стартера.
В условиях когда автомобиль не в режиме движения, если часть электрооборудования не функционирует (внешнее освещение, обогрев и вентиляция, аудио система) это не представляет проблемы.
Но в потоке, в режиме движения такой режим неприемлем, так как влияет на безопасность.
Учитывая этот фактор большинство систем «старт-стоп» используют дополнительную подачу мощности к потребителям для исключения падения напряжения в сети в момент работы стартера.
В некоторых моделях система включает конденсатор большой емкости, который заряжается от генератора с использованием энергии ДВС, или кинетическую энергию, запасаемую во время снижения скорости или торможения автомобиля.
Следуя концепции обеспечения максимальной безопасности, большинство, если не все существующие системы «старт-стоп» не функционируют, в случае если открыта одна из дверей или капот автомобиля, или отсутствует достаточное разрежение в тормозной системе для обеспечения должного усилия при торможении.
Так как существующие системы «старт-стоп» стремительно обновляются, сейчас существует, пожалуй, столько систем сколько производителей.
Тем не менее, их можно разделить на несколько категорий:
— использующие «обычный» мотор стартера
— использующие комбинированные агрегаты мотор стартера/генератор
Также в некоторых моделях используется обычный мотор стартера для холодного пуска и работы в режиме «старт-стоп», обычно модернизированный для того чтобы выдержать напряженный режим эксплуатации.
Тем не менее, время требуемое для запуска двигателя в такой системе слишком велико, потому она не получила широкого распространения.
По причине более высокой нагрузки на аккумуляторную батарею, из-за возросшего количества пусков ее конструкция также подверглась изменению.
В системах «старт-стоп» используются батареи с большей емкостью, например, AGM-Absorbent Glass Mat батареи в которых пространство между пластинами заполнено веществом на основе стекловолокна, которое как губка, связывает электролит. AGM батареи можно располагать в любом положении. Или чуть более дешевые батареи, выполненные по технологии «EFB-enhanced flooded batteries», в которой пластины помещены в пленку из микроволокна.
Батареи EFB обладают также большей зарядной емкостью, но в отличие от AGM батарей их нельзя устанавливать в любом положении. Оба типа батарей устойчивы к глубоким разрядам, быстро восстанавливают начальную емкость.
При замене таких батарей зачастую возникает необходимость в перепрограммировании блока управления двигателем для контроля процесса выработки ресурса батареи.
На многих моделях система «старт-стоп» перестает функционировать на период до 24-х часов в процессе отсоединения или замены батареи, позволяя системе оценить параметры батареи.
Какая система используется на вашем автомобиле?
На Toyota Yaris в системе «старт-стоп» используется мотор стартера в постоянном зацеплении с зубчатым венцом маховика двигателя, зубчатый венец в свою очередь соединяется с маховиком посредством сцепления.
В этой конструкции с учетом определения ЭБУ статичного положения коленчатого вала для поджога смеси в нужном цилиндре пуск двигателя происходит мгновенно.
Отметим, что количество пусков мотора стартера записывается в системе и информация о «продолжительности жизни стартера» выводится на панель приборов автомобиля миганием контрольной лампы.
После замены мотора стартера, «счетчик» обнуляется.
В моделях концерна PSA используется обычный стартер для холодного пуска и комбинированный мотор стартер/генератор (называемый реверсивным генератором) для работы в системе «старт-стоп».
Соединенный со шкивом коленчатого вала приводным ремнем, реверсивный генератор обеспечивает бесшумный и быстрый пуск двигателя.
В отличие от обычных генераторов, в конструкции вместо диодных мостов выпрямителей используются metal–oxide–semiconductor field-effect transistors (MOSFETs) транзисторы или полевые транзисторы с изолированным затвором.
На моделях с двигателями серии “e-HDi” используется система рекуперации энергии при торможении и запуска двигателя.
Что необходимо знать при обслуживании автомобилей с системами стоп-старт
СТАРТЕРЫ И ГЕНЕРАТОРЫ
Используемые на многих современных автомобилях системы StARS (Stop start Alternator Reversible System) содержат реверсивный генератор, который замещает обычные генератор и стартер.
Реверсивный генератор обеспечивает функции генератора и стартера в одном агрегате, и позволяет преобразовывать электрическую энергию в механическую при пуске и механическую в электрическую при торможении двигателем.
StARS работает в режиме обычного генератора, зарядный ток которого как на современных моделях контролирует ЭБУ. Еще современные варианты этой системы имеют отдельный блок управления, который управляет реверсивным генератором и двигателем автомобиля.
При торможении автомобиля ЭБУ анализирует скорость автомобиля и если скорость падает ниже 9 км/ч, ЭБУ выключает двигатель.
После того как педаль тормоза отпущена, ЭБУ запускает двигатель. Реверсивный генератор выполняет в этом процессе роль стартера.
Система работает в пяти режимах:
1. Автомобиль готов к старту и ЭБУ запускает двигатель. Реверсивный генератор, получив энергию от АКБ запускает двигатель в качестве стартера.
2. В режиме движения (водитель не собирается тормозить) реверсивный генератор работает в режиме обычного генератора, преобразуя механическую энергию в электрическую и заряжая батарею питания.
3. В момент, когда скорость автомобиля снизится до 8 км\ч при торможении, блок управления системой StARS глушит двигатель.
4. После того как педаль отпущена, блок управления StARS дает команду на запуск двигателя. Энергия от батареи поступает к реверсивному генератору, и он запускает двигатель как обычный стартер.
5. Поездка закончена, и блок управления глушит двигатель.
Информация, даннные для обслуживания систем «стоп-старт»
Autodata расширила обьем базы данных по ремонту и обслуживанию автомобилей добавив техническую информацию касающуюся автомобилей оснащенных системами «старт-стоп».
Используя онлайн базу данных Autodata механики получают информацию по размещению основных элементов системы — основной батареи, дополнительной батареи, конденсатора системы, инструкции по диагностике, отсоединенную и подключению батареи, сопутствующую информацию для обслуживания систем «старт-стоп».
Autodata Online на русском языке — Autodata Online
О системах рекуперации энергии в автомобилях bmw и других
Может, это покажется странным, но автомобиль можно рассматривать как устройство для напрасного расходования энергии. Так, кпд бензиновых ДВС по оценкам экспертов составляет максимум тридцать три процента, причем часть ее теряется через систему охлаждения, часть – через систему выхлопа, а часть при торможении и разгоне, а также в пробках. Чтобы уменьшить потери, используется рекуперация энергии.
Рекуперация в автомобиле
При движении на автомобиле, особенно в условиях города, почти постоянно приходится разгоняться и тормозить. При разгоне мощность мотора тратится на увеличение скорости, а при торможении кинетическая энергия разогнавшегося авто просто теряется. Вот для того, чтобы частично ее использовать, существует система рекуперации энергии, благодаря которой осуществляется зарядка АКБ.
Наиболее простым способом это реализуется на гибридном автомобиле. При обычном режиме движения вспомогательный ДВС вращает генератор. Тяговые моторы получают от него питающее напряжение и крутят колеса. Когда машина тормозит, то генератор отключается, и уже колеса крутят тяговые моторы, а они начинают работать как генератор и вырабатывают электроэнергию, которая сохраняется аккумулятором. Вот таким образом в системе рекуперации, энергия торможения становится электроэнергией.
Подобный подход к использованию торможения возможен не только на гибридном автомобиле. Например, на многих машинах семейства bmw реализуется аналогичный способ, только несколько измененный. На некоторых моделях bmw при разгоне генератор не работает, что позволяет уменьшить нагрузку на двигатель, а также снизить потребление горючего. Когда же водитель начинает процесс торможения, то подключается генератор и начинает подзарядку АКБ.
Применение подобным образом рекуперации энергии торможения в автомобиле, для зарядки аккумуляторов, с питанием от них в дальнейшем бортовой электроники, достаточно традиционно. Как уже отмечалось, это позволяет добиться экономии топлива и повысить динамические характеристики, за счет расходования мощности двигателя исключительно на движение. Однако, это не единственный подход, который реализуют изготовители для рационального использования энергии на автомобиле в процессе торможения.
Система старт стоп с рекуперацией
Она реализована на машинах многих семейств – BMW, Audi и другие, успешно ее применяют в конструкции своих авто. Чаще всего ее назначение – экономия топлива, но зачастую при этом она работает совместно с режимом рекуперации энергии. Исследования показали, что до тридцати процентов времени, мотор работает на холостом ходу из-за остановок на светофорах, пробок и других помех движению. Вот в таких условиях применяется режим старт стоп.
Основой его является такой подход – при остановке (в пробке, на светофоре и т.д.) мотор глушится (стоп), а при необходимости начать движение запускается (старт). Все эти действия выполняет электроника, анализируя показания датчиков о режиме работы двигателя и выполняемых водителем действиях. В некоторых случаях этот процесс дополняется рекуперацией, торможение также способствует получению дополнительной зарядки АКБ.
Для того чтобы система, названная по используемому режиму старт стоп, работала успешно, необходимо наличие на машине усиленного стартера или стартер-генератора. В самом простом варианте система, принцип работы которой описан выше, позволяет экономить до восьми процентов топлива, а также снижает содержание вредных веществ в составе выхлопных газов. По оценкам специалистов, в ближайшем будущем не только машины BMW или Audi смогут работать в режиме старт стоп, но подобное станет чуть ли не обязательным для всех производителей.
Однако у ряда из них, система рекуперации энергии дополняет описанный подход. Да и не только рекуперация энергии торможения.
Управление работой генератора
Частично этот режим был затронут ранее, когда рассматривалась рекуперация на автомобилях BMW. Речь идет о том, что генератор отключается, когда машина разгоняется, что совместно с работой мотора в режиме старт стоп дает возможность снизить расход топлива. А вот при сбросе скорости подключается генератор и осуществляется зарядка АКБ.
Однако существуют условия, при которых старт стоп блокируется. Одним из них является уровень заряда аккумулятора. Когда он опускается до величины равной семидесяти пяти процентов от номинальной, то система отключается. Кроме того, водитель может принудительно отключить режим старт стоп с панели управления.
За и против подобной экономии
Стоит отметить, что не все так просто.
- Причина в том, что движение в режиме ускорение — торможение даже в городском цикле составляет малую часть от всего времени. Из-за этого рекуперация оказывается неэффективной и не обеспечивает в достаточной мере зарядку АКБ, а только вызывает усложнение машины.
- Тем не менее, на гибридных автомобилях рекуперация дает до тридцати процентов экономии энергии. В то же время надо учесть, что ведущими производителями – BMW, Audi, Kia Motors и другими, рекуперация достаточно широко внедряется в том или ином виде, в конструкции своих авто.
Очень широко рекуперация применяется на гоночных машинах, таких как Формула 1, на гибридных автомобилях, но и обычные авто, оснащенные подобными системами, позволяют более эффективно расходовать горючее и обеспечивают его экономию за счет использования энергии торможения и специальных режимов движения.
Автомобильная система старт-стоп
По данным статистики, двигатель автомобиля практически треть всего времени эксплуатации работает в холостом режиме. Во время так называемой работы впустую мотор не заставляет транспортное средство двигаться, а вот топливо потребляет. Также в такой момент происходит загрязнение атмосферы, а именно выброс отработанных газов.
В такой ситуации отличным решением является система старт-стоп, ведь ресурс двигателя не бесконечен и тратить его на холостую работу агрегата не целесообразно. Конечно же, полностью избежать работы мотора на холостом ходу не получится, но сократить такое время вполне возможно. Рассмотрим подробнее, как работает старт-стоп?
Принцип работы системы старт-стоп
Принцип работы достаточно прост и сводится к тому, что при остановке автомобиля двигатель автоматически глушится, а при необходимости двигаться дальше также автоматически запускается вновь.
Различается суть работы системы при наличии АКПП и при установленной механической коробке передач. В первом случае остановка двигателя происходит после полной остановки транспортного средства и нажатой педали тормоза. Мотор вновь начинает работать, после того как будет отпущена педаль тормоза.
При механической коробке передач двигатель автоматически глушится, после того как включается нейтральная передача и отпускается педаль сцепления. Если необходимо продолжить движение, то достаточно будет вновь нажать на педаль сцепления и мотор автоматически будет готов к эксплуатации.
Видео о системе старт-стоп:
Проблемы системы старт-стоп
Устройство старт-стоп обладает не только положительными моментами, но и имеет некоторые сложности. В связи с тем, что при использовании такого устройства существенно увеличивается количество режимов запуска, то необходимо использовать совсем иные виды стартёров, которые справятся с такой возросшей нагрузкой. Обычные стартёры в этом случае не применяют.
Также установка системы старт-стоп подразумевает использование особого вида аккумуляторных батарей, которые легко выдержат большое количество циклов «разряд-заряд». Подобные аккумуляторы оснащены пористыми сепараторами, пропитанными электролитом, которые размещены между пластинами АКБ и способны препятствовать их разрушению.
Важно отметить, что не при каждой остановке транспортного средства срабатывает автоматическое отключение двигателя. Мотор не остановит свою работу в следующих случаях:
- если двигатель ещё не прогрет, а именно охлаждающая жидкость не достигла температуры в 25 градусов;
- если включён обогрев лобового стекла, или температура воздуха в салоне ниже установленной климат-контролем на 8 градусов;
- если мотор работает не на холостом ходу;
- если существуют проблемы с генератором;
- если автомобиль остановился после движения задним ходом;
- если заряда аккумуляторной батареи недостаточно, чтобы вновь завести двигатель;
- если рулевое колесо во время маневрирования повёрнуто под большим углом.
Все перечисленные выше процессы регулируются специальными датчиками, информация с которых обрабатывается блоком управления системой.
Считается, что система старт-стоп, своими руками установленная или изначально идущая в комплектации машины, способна обеспечить экономию топлива до 10%. Однако, даже если эта цифра и завышена, то потребление автомобилем горючего в любом случае будет меньше, а вот экологическая сторона вопроса точно остаётся в выигрыше, так как выбросов в атмосферу выхлопных газов уж точно меньше.
Из недостатков устройства старт-стоп также можно отметить то, что при остановке двигателя перестаёт работать и кондиционер.
Система старт-стоп с рекуперацией
Использование рекуперации энергии при торможении нашло своё применение в системах старт-стоп. Управление автомобильным генератором в таком случае осуществляется следующим образом: при большой нагрузке на мотор транспортного средства генератор в целях экономии топлива отключается; потом он включается при торможении и выполняется подзарядка аккумулятора — осуществляется рекуперация энергии.
В случае когда заряд аккумуляторной батареи становится ниже 75%, старт-стоп с рекуперацией автоматически отключается. Можно сказать, что это особенное свойство — интеллектуальность.
Многие спросят, как отключить такое устройство. И это логичный вопрос, ведь случается, что нет надобности в отключении двигателя. Сделать это можно специальной кнопкой, которая находится прямо на приборной панели.
На видео — работа системы старт-стоп:
Подводя итоги всему вышесказанному, можно сделать вывод, что система стоп-старт позволяет несколько снизить расходы автовладельца на топливо, порой до 8–10%. Также автомобиль сохраняет окружающую среду, ведь гораздо меньше выхлопных вредных газов выбрасывается в атмосферу. Раньше лишь отдельные гибридные автомобили оснащались подобными устройствами, но сейчас всё больше производителей желают устанавливать на свою продукцию такое оборудование.
