0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Автоматическая остановка и запуск двигателя

Устройство и принцип работы системы «старт-стоп»

В крупных городах дорожные заторы стали частью обыденной жизни автомобилистов. Пока автомобиль стоит в пробке, двигатель продолжает работать на холостом ходу и потреблять топливо. Чтобы снизить расход и уменьшить выброс вредных веществ, автомобильные разработчики создали новую систему «старт-стоп». Производители в один голос говорят о пользе данной функции. На деле система имеет немало недостатков.

  1. История появления системы «старт-стоп»
  2. Принцип работы устройства
  3. Устройство механизма «старт-стоп»
  4. «Старт-стоп» с рекуперацией
  5. Слабые стороны разработки

Принцип и особенности работы

В недалеком прошлом систему «старт-стоп» устанавливали только на машины с гибридными силовыми установками. Сейчас ситуация выглядит совершенно иначе. В модельном ряду практически всех автоконцернов есть автомобили, которые оснащены такой опцией.

Конструкция комплекса включает специальный механизм, выполняющий многократное включение силового агрегата, а также электронный управляющий элемент.

Автопроизводители внедряют разные технологии запуска двигателя:

  • стартер с особой конфигурацией;
  • стартер-генератор (реверсивный-стартер);
  • метод непосредственной подачи топлива в цилиндры, где она возгорается.

Разрабатывая технологию «старт-стоп», инженеры руководствовались тремя целями:

  • минимизация расхода горючего;
  • повышение экологической безопасности машины путем минимизации выбросов в окружающую среду;
  • снижение уровня шума, который производят транспортные средства.

В ходе многочисленных исследований инженерам удалось разработать технологию автоматического отключения мотора при отсутствии нагрузок. При этом срабатывание комплекса происходит практически мгновенно, сразу после соответствующих действий водителя.

В некоторых ситуациях, если необходимо временно отключить автоматическую функцию Start/Stop , следует нажать на эту кнопку.

При отключении функции в комбинированном приборе гаснут символы Start/Stop и лампа в кнопке.

Функция Start/Stop отключена до тех пор, пока не активируется вновь этой кнопкой или до следующего запуска двигателя ключом.

Работа системы Start-Stop на практике

Система не должна запускаться-отключаться, когда автомобиль не достиг минимальной скорости (около 10-20 км/ч), аккумулятор слишком разряжен, кондиционер работает в режиме сушки окон, водитель не закрыл дверь или не пристегнул ремни безопасности, а также при включенном дизеле. Процесс регенерации фильтра DPF. Двигатель снова включается нажатием на педаль, но в некоторых ситуациях система может запустить его автоматически.

Это происходит, когда:

  • уровень заряда батареи упадет до минимального уровня;
  • автомобиль стоит слишком долго с выключенным двигателем (около 3 минут);
  • водитель неоднократно нажимал на педаль тормоза (в системе наблюдалось падение давления) или перемещал колеса;
  • температура повысилась выше предполагаемого уровня в кондиционере;
  • машина автоматически катится по склону.

В некоторых ситуациях система может дать команду водителю запустить двигатель с помощью ключа. Это происходит, когда водитель снимает ремень безопасности, оставляет дверь открытой или поднимает капот.

Остановка по требованию: зачем нужны системы старт-стоп?

Но потом инженеры пошли еще дальше. Максимальную экономию они увидели в. выключении двигателя. Ведь на практике около трети из всего времени мотор работает в режиме холостого хода — например, при «тянучках» в городских пробках или остановках на светофоре. При этом он не производит никакой полезной работы, но загрязняет окружающую среду и бесполезно потребляет горючее. Именно поэтому несколько десятилетий назад опытные водители «советской» эпохи нередко глушили мотор при остановках, чтобы сэкономить бензин. В наше время подобную функцию выполняет специальная система старт-стоп, которой оснащаются многие современные автомобили.

Немного истории

В середине семидесятых годов ХХ века японская компания Toyota установила на модель Crown специальное устройство, которое отключало двигатель через полторы секунды после его работы на холостом ходу. По результатам испытаний в Токио экономия топлива благодаря такой системе достигала 10%.

Первым серийным автомобилем с системой «старт-стоп» стал Volkswagen Polo Formel E образца 1983 года. Специальный таймер глушил двигатель через две секунды работы на «холостых», а для повторного запуска мотора нужно было качнуть рычаг коробки передач влево. Последующее развитие этой системы нашло практическое применение на немецких машинах.

Читать еще:  Двигатель ваз 2101 дергается причины

В 1993 году Volkswagen предложил покупателям специальную модификацию «гольфа» третьего поколения с системой старт-стоп (Schwungnutzautomatic, сокращенно SNA). Она глушила 1,9-литровый турбодизель мощностью 64 л.с. при остановке на светофоре длительностью более 5 с. При включении первой либо задней передачи двигатель тут же запускался. Благодаря сервоприводу сцепления при езде накатом оно также автоматически выключалось, что снижало сопротивление качению. Для обеспечения нормального управления автомобилем при неработающем моторе гидроусилитель руля дополнили электронасосом. Однако такой «Экоматик» оказался слишком сложным и дорогим, а по эффективности уступал дизелю нового поколения.

В общем, еще двадцать лет назад подобные системы казались экзотикой не только потребителям, но и многим производителям автомобилей. Однако чуть позже они поняли, что отключение двигателя приводит к реальной экономии топлива, а также позволяет снижать паспортные выбросы углекислоты, что важно в большинстве европейских стран.

На фото: Volkswagen Polo Formel E

Именно поэтому в 2006 году французская компания Citroёn начала оснащать системой «Stop and Start» свои модели С2 и С3, причем она применила специальную технологию — интегрированный стартер-генератор (ISG), выполняющий функции обоих устройств.

В рамках новой программы Efficient Dynamics подобной системой начали оснащаться автомобили BMW и MINI. И не только они — функцией старт-стоп сегодня оснащены многие модели Toyota, Volkswagen, Mazda, Mercedes. А по прогнозам, через несколько лет количество автомобилей с такой системой увеличится с нынешних 10% до 50%! То есть старт-стопом будет оснащена каждая вторая новая машина.

Такие разные схемы

Система старт-стоп на разных автомобилях устроена неодинаково, хотя для водителя принцип её работы не отличается: достаточно остановиться, чтобы мотор выключился и нажать на педаль сцепления (механика) или педаль тормоза (автомат), чтобы он быстро завелся.

Первый вариант — усиленный стартер и специальный аккумулятор, позволяющие выдерживать большое количество запусков (до 150 000 циклов). Программа управления «зашита» в штатный блок управления двигателем и работает согласно полученным от датчиков данным по оборотам двигателя, положению педали тормоза или сцепления, состоянию АКБ и т.д.

Во втором варианте используется специальное устройство — стартер-генератор с отдельным блоком управления. Конструкция ротора позволяет не только вращаться ему от привода коленчатого вала, но и, наоборот, проворачивать мотор в режиме пуска. Это сложное технически устройство работает бесшумно и позволяет завести двигатель быстрее, чем с помощью стартера традиционной конструкции. Эта схема может быть также дополнена специальным конденсатором, который накапливает энергию при отпущенной педали газа путём её рекуперации.

На фото: Citroёn С2 и С3

Компания Mazda реализовала третью систему — SISS (Smart Idle Stop System). Она не требует наличия специальных узлов или блоков, поскольку штатный ЭБУ двигателя останавливает коленчатый вал в положении, способствующем легкому запуску. Когда водитель отпускает педаль тормоза, в цилиндр, находящийся на такте рабочего хода, подаются топливо и искра, благодаря чему он быстро заводится.

Классический свинцовый аккумулятор традиционной конструкции не сможет долго выдерживать десятки (если не сотни) пусков двигателя в день. Именно поэтому на машинах с системой старт-стоп в большинстве случаев применяют более совершенные батареи, изготовленные по технологии технологии AGM (Absorbent Glass Mat, «поглощающее стекловолокно»). Они имеют низкий саморазряд (всего на 15—20% за год простоя), не требуют какого-либо обслуживания, не боятся глубоких разрядов и способны быстро и отдавать, и принимать большое количество энергии. Благодаря особенностям конструкции AGM-батарея не деградирует при частых циклах разрядов-зарядов и способна прослужить примерно вчетверо дольше обычной АКБ. Но и стоимость усиленного аккумулятора заметно выше, поэтому использовать его на обычных автомобилях экономически нецелесообразно.

Особенности работы

Чтобы система старт-стоп заработала, необходимо выполнение ряда условий. К примеру, скорость движения должна превышать 4 км/ч, водитель должен быть пристёгнут, а водительская дверь — закрыта. Система также не будет работать в случае, если обороты вращения коленчатого вала не соответствуют уровню холостого хода, работают обогревы стёкол, зеркал, сидений, в случае неисправности генератора или разряженности аккумуляторной батареи, а также при активации «внедорожных» режимов трансмиссии. Еще система не будет глушить непрогретый мотор, а также не активируется при температурах ниже +4С и выше +35С. Это значит, что в наших условиях зимой и летом она будет регулярно бездействовать.

Читать еще:  Что характеризует скольжение в асинхронном двигателе

Есть ли экономия?

Водитель может отключить систему принудительно, нажав на кнопку. При этом автомобиль будет вести себя точно так же, как любой другой – мотор будет работать постоянно, однако при последующем запуске система вновь активируется. Такой алгоритм раздражает некоторых водителей, которые хотели бы отключить «глушилку» вовсе.

Запуск двигателя после остановки происходит быстро — в зависимости от особенностей реализации конкретной схемы, он занимает примерно 400-500 мс. Экономия же может достичь от 2% до 10%, но она зависит от множества факторов — температуры окружающей среды, стиля езды, плотности потока, нагрузки на бортовую сеть, количества включенных энергопотребителей и т.д.

Нужно помнить, что «теоретические» цифры экономии топлива получены при испытаниях автомобиля по так называемому европейскому ездовому циклу NEDC (New European Driving Cycle), действующему с 2000 года. При этом тестовый заезд проводится на стенде — имитируется езда на беговых барабанах. Это занимает 780 секунд, за которые машина успевает тронуться и остановиться 12 раз, а скорость движения не превышает 50 км/ч. Вторая часть испытаний — имитация загородной езды длительностью 400 секунд.

На практике использование системы старт-стоп позволяет сэкономить примерно 0,5-0,8 л топлива на 100 километров пробега. Цифра, казалось бы, небольшая, но в случае постоянной работы системы за среднестатистические 15 000 км водитель сможет сэкономить только благодаря этой функции 75-180 литров топлива!

Правда, бесплатных пирожных не бывает. За возможность экономии нужно заплатить, причем такая система практически не предлагается в качестве отдельной опции — она «включена» в стоимость определенной модификации, а на других её нельзя дозаказать вовсе. В любом случае, усиленные стартер и АКБ, а также генератор специальной конструкции обойдутся потребителю в несколько десятков тысяч дополнительных рублей. Причем не только при покупке машины — в случае замены той же аккумуляторной батареи она будет дороже стандартного ОЕМ-аккумулятора примерно на 30-40%.

Система старт-стоп будет эффективно работать в случае, если автомобиль движется по полупустому городу и останавливается на светофорах, либо долго стоит в пробке. Если же движение, хоть и вяло, но происходит (так называемые заторы-«тянучки»), это экономия топлива от работы системы будет небольшой. Чем короче остановка, тем меньше практической пользы от постоянных включений-выключений двигателя. Работа системы также во многом зависит от количества включенных потребителей, ведь при этом вся нагрузка ложится на аккумуляторную батарею, а при разрядке до определённого уровня двигатель вынужденно заведется.

Чтобы увеличить эффект от применения системы старт-стоп, конструкторы используют рекуперацию: полученная при торможении или работе мотора без нагрузки (на холостых оборотах) энергия преобразуется в электричество, аккумулирующееся в конденсаторе. Благодаря этому повышается степень заряженности АКБ, которая впоследствии может питать электрические потребители без генератора.

Старт-стоп на ходу

Компания Bosch работает над новым поколением системы старт-стоп. Её главное отличие будет в том, что она сможет глушить двигатель при движении накатом. Умная электроника будет анализировать уклон дороги и если он окажется достаточным для того, чтобы автомобиль продолжил движение без снижения скорости, мотор будет отключен. Как и ранее, для последующего пуска двигателя водителю будет достаточно дотронуться до педали газа. При этом конструктивно разработка близка к серийным системам (например, микрогибридам Valeo) и отличается от них только более «продвинутым» программным обеспечением и несколькими дополнительными датчиками, в то время как основная техника все та же – стартер-генератор, усиленная батарея и блок управления.

Читать еще:  Чем запрессовать подушку двигателя

Гидравлическая альтернатива

Для сегмента тяжелого коммерческого транспорта, на долю которого приходится порядка 30 % вредных выбросов, предназначена разработка компании «Poclain Hydraulics» — гидравлическая система «CleanStart». Главным компонентом «CleanStart» является лёгкий и компактный гидромотор-стартёр, который можно установить непосредственно на коленчатом валу и тем самым свести к минимуму механические потери. Свойства, присущие гидростатическому приводу (момент в данном случае достигает 800 Н∙м), позволяют запускать тяжёлые двигатели объёмом до 16 литров практически мгновенно (время пуска составляет 0,4 секунды) без шума и вибрации. Поэтому данная разработка особенно заинтересовала производители автобусов, силовой агрегат которых можно выключать не только в ожидании разрешающего сигнала светофора, но и во время посадки и высадки пассажиров на остановке. Здесь система старт-стоп даёт ещё больше преимуществ, чем в сегменте легкового транспорта.

Контур системы «CleanStart» помимо гидромотора мощностью 15 кВт включает ещё несколько элементов: насос (может использоваться существующий гидронасос, питающий различные виды вспомогательного оборудования), управляющий клапан, гидравлический аккумулятор [2] и бак. Пока работает насос, электромагнитный клапан направляет часть потока рабочей жидкости в гидроаккумулятор, где масло через разделительную мембрану сжимает газообразный азот. Запасённая таким образом энергия без потерь на различные преобразования сохраняется для последующего старта. Разрядом управляет пропорциональный клапан, причем мощности хватает не на один, а на несколько пусков, общий же ресурс системы составляет порядка 4 млн. циклов. Важно и то, что гидроаккумулятор позволяет производить быстрые циклы заряда и разряда, не требует обслуживания и по сравнению с химическими источниками энергии имеет более высокую удельную мощность. Но если говорить о системе «CleanStart» в целом, то она всё же уступает своим конкурентам по массогабаритным характеристикам — снаряжённая масса транспортного средства при оснащении гидростартёром увеличивается примерно на 40 кг, однако для автобуса или грузовика это не слишком большое увеличение массы.

По данным разработчика, у автобуса, оснащённого системой «CleanStart», в условиях городского цикла (12 остановок продолжительностью 15 секунд на дистанции 7 км) расход топлива сокращается более чем на 10 %. Учитывая, что оборудование может монтироваться не только на новые, но и на находящиеся в эксплуатации транспортные средства, эту систему можно считать серьёзным резервом для улучшения экологии.

Модуль автозапуска, отдельный от системы охраны.

На необорудованный сигнализацией автомобиль может быть установлен модуль автозапуска, с теми же функциями. Он также может заводить мотор с пульта или самостоятельно: по температуре окружающего воздуха, падению напряжения, временным интервалам. Отдельный элемент проще, он надежен, не отличается сложностью для понимания.

Установка такого приспособления не нуждаются в согласовании с устройством охраны и позволяет осуществлять действия:

  1. Запрограммировать старт на любое время суток, например, за 15 минут до выезда. При этом к моменту посадки владельца за руль будет прогрет и двигатель и салон.
  2. Прогревать дозволено по часовым интервалам от 30 минут, с заданной продолжительностью, которую, как и часовые промежутки, выставляют по погоде, до 20 минут, что очень важно холодной зимой.
  3. Заводить машину с дальности до полутора километров, в зависимости от модели и количества преград для прохождения радиоволн, с программируемой продолжительностью прогрева.

Удаленно завести с помощью мобильного приложения смартфона возможно:

  1. по программируемому с телефона будильнику;
  2. по смс или звонку на встроенный GSM-приемник;
  3. выбрав соответствующую схему по временным интервалам или по температуре окружающего воздуха.
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector