מערכות Start-Stop. זה עובד?

אחת הדרכים לצמצם את צריכת הדלק, הידועה מזה שנים רבות, היא לכבות את המנוע אפילו בעצירה קצרה של המכונית. במכוניות מודרניות, מערכות Start-Stop אחראיות למשימה זו.

במבחן נהיגה שנערך בגרמניה בשנות ה-55 באודי LS עם מנוע 0,35 קילוואט, נמצא כי צריכת הדלק בסרק עומדת על 1,87 סמ"ק. 5./s, ובתחילת XNUMX, ראה XNUMX. נתונים אלה הראו כי כיבוי המנוע עם עצירה למשך יותר מ-XNUMX שניות חוסך בדלק.

בערך באותו זמן בוצעו בדיקות דומות על ידי יצרניות רכב אחרות. היכולת להפחית את צריכת הדלק על ידי עצירת המנוע גם בעצירה קצרה מאוד והתנעה מחדש הביאה לפיתוח מכשירי בקרה המבצעים את הפעולות הללו באופן אוטומטי. הראשונה הייתה כנראה טויוטה, שבשנות השבעים השתמשה במכשיר אלקטרוני מדגם קראון שכיבה את המנוע בעצירה למשך יותר מ-1,5 שניות. בדיקות בפקקים בטוקיו הראו ירידה של 10% בצריכת הדלק. מערכת מתפקדת באופן דומה נבחנה בפיאט רגטה ובפורמל E פולקסווגן פולו 1. מכשיר במכונית האחרונה איפשר לנהג לעצור את המנוע, או פשוט אוטומטית, בהתאם למהירות, טמפרטורת המנוע ומיקום ידית ההילוכים. המנוע הופעל מחדש כאשר המתנע הופעל כאשר הנהג לחץ על דוושת ההאצה כאשר דוושת המצמד לחוץ וההילוך השני או החמישי הופעל. כאשר מהירות הרכב ירדה מתחת ל-2 קמ"ש, המערכת כיבתה את המנוע, וסגרה את ערוץ הסרק. אם המנוע היה קר, חיישן הטמפרטורה חסם את כיבוי המנוע כדי להפחית את הבלאי של המתנע, מכיוון שלמנוע חם לוקח הרבה פחות זמן להתניע מאשר קר. בנוסף, מערכת הבקרה, להפחתת העומס על המצבר, כיבתה את החלון האחורי המחומם בעת חניית הרכב.

מבחני דרכים הראו ירידה בצריכת הדלק של עד 10% בתנאי נהיגה קשים. גם פליטת הפחמן החד חמצני ירדה ב-10%. קצת יותר מ-2 אחוז. מצד שני, תכולת תחמוצות החנקן וכמעט 5 פחמימנים בגזי הפליטה גדלה. מעניין לציין שלא הייתה השפעה שלילית של המערכת על עמידות המתנע.

מערכות סטארט-עצור מודרניות

מערכות התנעה-עצירה מודרניות מכבות אוטומטית את המנוע בחנייה (בתנאים מסוימים) ומתניעות אותו מחדש ברגע שהנהג לוחץ על דוושת המצמד או משחרר את דוושת הבלם ברכב תיבת הילוכים אוטומטית. זה מפחית את צריכת הדלק ואת פליטת הפחמן, אבל רק בתנועה עירונית. השימוש במערכת Start-Stop מחייב רכיבי רכב מסוימים, כגון המתנע או הסוללה, להחזיק מעמד זמן רב יותר ולהגן על אחרים מפני ההשפעות של כיבוי מנוע תכוף.

מערכות Start-Stop מצוידות במערכות ניהול אנרגיה מתוחכמות יותר או פחות. המשימות העיקריות שלהם כוללות בדיקת מצב הטעינה של הסוללות, הגדרת המקלטים באפיק הנתונים, הפחתת צריכת החשמל וקבלת מתח הטעינה האופטימלי כרגע. כל זאת על מנת למנוע פריקה עמוקה מדי של המצבר ולוודא שניתן להתניע את המנוע בכל עת. על ידי הערכה מתמדת של מצב הסוללה, בקר המערכת עוקב אחר הטמפרטורה, המתח, הזרם וזמן הפעולה שלה. פרמטרים אלה קובעים את כוח ההתנעה המיידי ואת מצב הטעינה הנוכחי. אם המערכת מזהה רמת סוללה נמוכה, היא מפחיתה את מספר המקלטים המופעלים בהתאם לסדר הכיבוי המתוכנת.

מערכות Start-Stop יכולות להיות מצוידות באופן אופציונלי עם שחזור אנרגיית בלימה.

כלי רכב עם מערכות Start Stop משתמשים בסוללות EFB או AGM. לסוללות מסוג EFB, בשונה מהקלאסיות, יש לוחות חיוביים המצופים בציפוי פוליאסטר, מה שמגביר את עמידות המסה הפעילה של הלוחות לפריקות תכופות ולטעינות זרם גבוהות. לסוללות AGM, לעומת זאת, יש סיבי זכוכית בין הלוחות, שסופגים לחלוטין את האלקטרוליט. אין כמעט הפסדים מזה. ניתן להשיג מתח מעט גבוה יותר במסופים של סוללה מסוג זה. הם גם עמידים יותר למה שנקרא פריקה עמוקה.

האם זה פוגע במנוע?

לפני כמה עשורים, האמינו שכל התנעת מנוע מגדילה את הקילומטראז' שלו בכמה מאות קילומטרים. אם זה היה המצב, אז מערכת ה-Start-Stop, שפועלת במכונית שנוסעת רק בתנועה עירונית, הייתה צריכה לסיים את המנוע מהר מאוד. שמירה על הפעלה וכיבוי היא כנראה לא מה שמנועים הכי אוהבים. עם זאת, יש לקחת בחשבון את ההתקדמות הטכנית, למשל בתחום חומרי הסיכה. בנוסף, מערכת Start-Stop דורשת הגנה יעילה על מערכות שונות, בעיקר המנוע, מהשלכות של כיבוי תכוף. זה חל, בין היתר, כדי להבטיח שימון מאולץ נוסף של מגדש הטורבו

Starter במערכת Start-Stop

ברוב מערכות התנעה-עצירה בשימוש, המנוע מופעל באמצעות מתנע מסורתי. עם זאת, בשל מספר הפעולות המוגדל באופן משמעותי, הוא הגדיל את העמידות. המתנע חזק יותר ומצויד במברשות עמידות יותר בפני שחיקה. למנגנון הקלאץ' מצמד חד כיווני מעוצב מחדש ולגיר צורת שן מתוקנת. זה מביא לפעולת המתנע שקטה יותר, שחשובה לנוחות הנסיעה בזמן התנעות תכופות של המנוע. 

גנרטור הפיך

מכשיר כזה בשם Stars (Starter Alternator Reversible System) פותח על ידי Valeo עבור מערכות Start-Stop. המערכת מבוססת על מכונה חשמלית הפיכה, המשלבת את הפונקציות של מתנע ואלטרנטור. במקום גנרטור קלאסי ניתן להתקין גנרטור הפיך בקלות.

המכשיר מספק התחלה חלקה מאוד. בהשוואה לסטרטר קונבנציונלי, אין כאן תהליך חיבור. בעת ההפעלה, יש לספק את פיתול הסטטור של האלטרנטור ההפיך, שהופך בשלב זה למנוע חשמלי, עם מתח חילופין, ולפתול הרוטור במתח ישר. קבלת מתח AC מהסוללה המשולבת דורשת שימוש במה שנקרא אינוורטר. בנוסף, אין לספק לפיתולי הסטטור מתח חילופין דרך מייצב מתח וגשרי דיודה. יש לנתק את ווסת המתח וגשרי הדיודה מפיתולי הסטטור לזמן זה. ברגע ההפעלה, הגנרטור הפיך הופך למנוע חשמלי עם הספק של 2 - 2,5 קילוואט, מפתח מומנט של 40 ננומטר. זה מאפשר לך להפעיל את המנוע בתוך 350-400 אלפיות השנייה.

ברגע שהמנוע מתניע מתח ה-AC מהאינוורטר מפסיק לזרום, הגנרטור ההפיך הופך שוב לאלטרנטור עם דיודות המחוברות לפיתולי הסטטור ווסת מתח לאספקת מתח DC למערכת החשמל של הרכב.

בחלק מהפתרונות, בנוסף לגנרטור הפיך, המנוע מצויד גם במתנע מסורתי, המשמש להתנעה ראשונה לאחר תקופה ארוכה של חוסר פעילות.

מצבר אנרגיה

בחלק מהפתרונות של מערכת Start-Stop, בנוסף לסוללה טיפוסית, יש גם מה שנקרא. מצבר אנרגיה. המשימה שלו היא לצבור חשמל כדי להקל על התנעת המנוע הראשונה והתנעה מחדש במצב "התחל-עצירה". הוא מורכב משני קבלים המחוברים בסדרה בקיבולת של כמה מאות פארד. ברגע הפריקה, הוא מסוגל לתמוך במערכת התנעה עם זרם של כמה מאות אמפר.

Условия эксплуатации

הפעלת מערכת Start-Stop אפשרית רק בכמה תנאים שונים. קודם כל, חייבת להיות מספיק אנרגיה בסוללה כדי להפעיל מחדש את המנוע. בנוסף, כולל. מהירות הרכב מההתחלה הראשונה חייבת לעלות על ערך מסוים (לדוגמה, 10 קמ"ש). הזמן בין שתי עצירות עוקבות של המכונית גדול מהמינימום שנקבע על ידי התוכנית. טמפרטורות הדלק, האלטרנטור והסוללה נמצאות בטווח שצוין. מספר העצירות לא חרג מהמגבלה בדקה האחרונה של הנהיגה. המנוע נמצא בטמפרטורת עבודה אופטימלית.

אלו הן רק חלק מהדרישות שיש לעמוד בהן כדי שהמערכת תעבוד.