Система старт стоп

Как она работает?

Суть технологии «старт-стоп» заключается в остановке работы ДВС при долгом (относительно) простое автомобиля и последующем запуске при выжиме сцепления. Если авто с АКПП, ДВС запускается, когда водитель отпускает тормоз. Система объединяет в себе:

Узел, осуществляющий запуск ДВС.
Электронные элементы управления.

Что требуется для многократного пуска ДВС? Производители используют для этого:

Усиленный стартер (рассчитанный на более частый запуск мотора).
Стартер-генератор.
Технологию впрыска горючего и воспламенения смеси.

Наиболее простой и надежной на данный момент является система от «Бош». Она применяется на марках «Фольксваген», «БМВ», а также «Ауди». Технология позволяет снизить расход до 8 процентов (но реальные измерения показывают совсем другие цифры – порядка 4 процентов в обычных условиях эксплуатации).

В основе лежит усиленный стартер, рассчитанный на большее количество запусков ДВС. Механизм имеет малошумный привод. Запуск двигателя осуществляется максимально бесшумно и быстро. При этом электроника контролирует заряд АКБ. Система не будет работать, если батарея имеет низкое напряжение. Для отслеживания и корректировки всех параметров в системе имеются:

Входные датчики.
Исполнительные устройства.
Электронный блок управления (ним является прошитый штатный ЭБУ двигателя, но может быть установлен и отдельный блок).

К первым можно отнести датчики:

Педали сцепления (на АКПП – педали тормоза).
АБС (участвуют в измерении частоты вращения колес).
Коленвала.
Рычага трансмиссии (для машин с МКПП).
Состояния АКБ.

Система «Бош» не имеет собственный электронный блок (в отличие от STARS, но о ней немного позже). Узел использует ЭБУ двигателя, где прописывается соответствующее ПО. В качестве исполнительных устройств используются:

Форсунки или инжектор.
Стартер.
Катушки зажигания (на бензиновых авто).

Прекращение работы двигателя осуществляется при двух условиях:

Полная остановка машины (также есть системы, позволяющие отключить двигатель еще до остановки).
Нажатая педаль тормоза АКПП или перевод рычага МКПП в положение «нейтраль» (сцепление при этом не задействуется).

При этом учитываются такие параметры:

Частота вращения коленвала (должна быть в районе тысячи оборотов в минуту).
Уровень напряжения АКБ (если он ниже нормы, система не работает).
Температура ДВС.
Режим работы кондиционера и акустики.

Почему учитывается последний фактор? После отключения ДВС, питание на кондиционер и акустику подается от батареи.

Когда водитель нажимает на сцепление или отпускает тормоз (на МКПП и АКПП соответственно), система автоматически подает сигнал на стартер и выполняет запуск ДВС. Данный цикл повторяется при последующей остановке автомобиля.

В случае недостаточного напряжения АКБ, система не работает. Также водитель может ее принудительно отключить посредством специальной кнопки на панели.

Великие идеи и серые будни

Попробуем обобщить эту систему и шумиху, связанную с ней. Конечно, хорошо, что большие автомобильные кампании беспокоятся о судьбе нашей планеты. Но действительно ли речь идет только о планете? Да принимаются все более жесткие нормы выбросов СО2, но стоит ли игра свеч? Многочисленные тесты, не те, что проводились производителями в лабораторных условиях, имитирующих повседневную эксплуатацию транспортных средств, а реальные показали, что экономия топлива на 100 км колеблется в пределах всего 1 литра! Превышение барьера в 2 литра пока невозможно.

А теперь посчитаем. Стоимость обычного аккумулятора «Start&Stop» около 4000-5000 рублей, а хорошего – 7000-10000 рублей. Долговечность? В среднем 2-3 года. А как влияют частые остановки и запуски на другие компоненты? Пока, автомобили, оснащенные данной современной технологией еще слишком молоды, чтобы можно было оценить уровень износа отдельных частей. Но в одном можно быть уверенным точно: «Старт-Стоп» — это, прежде всего электроника и в случае ее поломки на ремонт понадобится очень много денег.

Аналоги системы

Bosch

Функция от Bosch является самой ходовой ввиду своей простоты и надежности. Ею оснащены машины BMW, Audi, Volkswagen Тигуан. На практике она дает уменьшение расхода горючего до 5% на реальных цифрах при обычной эксплуатации. В своем устройстве имеет вышеописанные элементы: стартер, датчики, исполнительные элементы и ЭБУ.

В отличие от других систем у нее нет собственного электронного блока. Связка идет с блоком силовой установки с установкой необходимого ПО. Исполнительными элементами выступают катушки зажигания, форсунки, стартер. Деактивация мотора происходит в двух случаях: полное прекращение движения и нажатие педали тормоза на автомате или включении «нейтралки» на механике.

На ее функционирование влияют следующие условия:

температура двигателя;
частота вращения коленчатого вала;
особенности работы аудио и кондиционирования.

Последнее условие имеет вес поскольку после деактивации ДВС функционирование этих систем зависит от заряда аккума. При выжатом сцеплении или нажатой педали акселератора СС направляет сигнал стартеру для запуска мотора. Все это имеет цикличный характер. Если системы кондиционирования и аудио «прожорливы», то могут понизить заряд аккумулятора до уровня, при котором мотор может попросту не завестись.

Valeo

Второй по популярности выступает Start от компании Valeo. Ею оснащены машины Мерседес-Бенц и Citroen. В ее основе запуска лежит реверсивный генератор. По заявлению производителя снижение расхода топлива достигает 9%. В отличие от предыдущей страт-стоп, она имеет свой ЭБУ, взаимодействующий с блоком силового агрегата. В остальном системы полностью идентичны.

SiSS

Еще одной СС, получившей неплохие отзывы, стала SiSS – продукт автомобильного производителя Mazda. В ее основу лег впрыск топлива и его воспламенение. Устанавливается подобная функция, в основном, на бензиновых установках, где априори наблюдается непосредственный впрыск горючего. Примечательным является то, что она рассчитывает положение для остановки поршневых, чтобы последующий запуск мотора был более оптимальным. Для снятия лишней нагрузки на ДВС при запуске в цикл задействован стартер. Единственным недостатком является то, что ставится подобная СС только на коробки автомат.

Engine Off

Модернизированные системы направлены на отключение движка еще до полного прекращения движения. Это позволяет снизить траты горючего еще сильнее. Принцип деактивации строится по следующим критериям:

скорости, с которой движется автомобиль в момент времени;
возможности маневрирования и углу наклона дорожного полотна;
скорости движения до нажатия педали акселератора.

Если эти моменты не будут соответствовать вбитым в ПО значениям, то остановка будет осуществляться, как и в стандартных версиях start-stop.

Idle StopGo

Функция Idle StopGo с рекуперацией компании KiaMotors имеет свою отличительную особенность – управление генератором автомобиля. Она отключает генератор во время повышенной нагрузки на двигатель, чтобы облегчить его функцию и снизить таким образом траты горючего. Плюс при выжатом тормозе система включает генератор для подзарядки аккума.

Как работает система Старт-стоп?

Принцип работы системы Start&Stop построен таком образом, что в случае полной остановки автомобиля на светофоре или в пробке «умная» система, руководствуясь определенными алгоритмами и данными, полученными от датчика количества вращения коленчатого вала, производит остановку двигателя. В это время питание электропотребителей (магнитола, кондиционер, и прочее…) переключается на аккумулятор. Когда выжимается педаль сцепления (или отпускается педаль тормоза в случае с АКПП) система автоматически активирует стартер, который производит мгновенный запуск двигателя. Количество цикла не ограничено и может повторяться бесконечно.

Если заряд АКБ опустится ниже установленного уровня, соответствующий датчик оповестит об этом систему, которая произведет отключение системы. Обратное включение системы Старт-стоп будет произведено после того как датчик зарядки АКБ сообщит о том, что в батарее находится достаточно мощности для полноценной работы системы. Кроме того. водитель может сам в ручном режиме произвести принудительное отключение этой системы, для этого производителем предусмотрена специальная кнопка, которая расположена на панели приборов.

Компания Kia Motors имеет свою систему Старт-стоп с аналогичной конструкцией, она называется — ISG (Idle Stop&Go). Главное отличие этой системы в умении особым образом управлять автомобильным генератором. Система ISG способна отключать генератор во время пиковых нагрузок двигателя, делается это для того чтобы снять нагрузку и сэкономить тем самым расход потребляемого топлива. И наоборот, когда водитель давит на педаль тормоза и двигатель не нуждается в мощности ISG включает генератор и подзаряжает АКБ. В случае снижения заряда аккумуляторной батареи ниже 75% уровня система выполняет самоотключение.

Еще одна не менее успешная система — STARS (Starter Alternator Reversible System) от компании Valeo, использует для экономии топлива реверсионный генератор. Этой системой оборудованы автомобили таких компаний как: Mercedes и Citroen, благодаря ей автовладельцам удается добиться более чем 10%-й экономии топлива.

Что такое реверсионный генератор? Это грубо говоря — электромашина переменного тока, способная чередовать (изменять) свою работу, выполняя в зависимости от необходимости то — функцию генератора, то — функцию стартера. Работа данного стартер-генератора построена таким образом, что он при помощи специального приводного ремня и обратимого натяжителя, может передавать усилие в двух различных направлениях. Работает реверсионный генератор тихо и обладает намного меньшим временем запуска — 0,4 секунды, для сравнения у простого стартера это время составляет — 0,8 секунды.

В отличие от «Бошовской» системы управление STARS осуществляется отдельным ЭБУ, взаимодействующим с электронным блоком управления ДВС. Все остальное — входные датчики и прочие детали практически идентичны системе Старт-стоп от компании Bosch.

Новым словом среди подобного рода систем можно считать сравнительно молодую систему, которая использует рекуперативное торможение, образуя тем самым дополнительный источник энергии, позволяющий сократить расход топлива. Заряд батареи происходит во время торможения автомобиля.

SISS (Smart Idle Stop System) — личная разработка компании Mazda, которая успешно конкурирует с остальными Старт-стоп системами. Здесь запуск двигателя осуществляется посредством впрыска топлива в цилиндры с последующим его воспламенением. Данной установкой агрегатируются преимущественно бензиновые агрегаты, в которых реализована функция непосредственного впрыска топлива.

С целью обеспечения оптимальной работы системы SISS остановка поршней в цилиндрах двигателя происходит в определенном положении, которое наиболее оптимально для последующего запуска мотора. При старте в цилиндры подается определенная часть топлива, затем происходит ее воспламенение и двигатель снова заводится. Чтобы помочь двигателю произвести запуск на короткое время в работу включается стартер. Данная технология позволяет сэкономить порядка 9% топлива, недостатком является то, что система работает исключительно с автоматическими коробками.

Также читайте:

Что такое детонация двигателя? Причины возникновения детонации (ч. 1)
Езда зимой: основные принципы зимнего вождения, советы специалистов
Что такое климат контроль? Принцип работы и основные отличия от кондиционера
Вариатор или автомат — что лучше?

О неполадках

Зимой у всех водителей возникает один вопрос: выдержит ли аккумулятор еще один холодный сезон? На батарею приходятся повышенные нагрузки — это самая частая неисправность «старт-стоп»-системы. Нередко садится заряд АКБ, и она выходит из строя. Обычный ресурс батареи рассчитан на 7 лет, но при использовании новой технологии он значительно уменьшается.

Убивает батарею неисправный стартер, генератор. Второй способен на некоторое время зарядить батарею, на полное восстановление рассчитывать не приходится. Можно оставить АКБ на сутки в сервисе. Все это меры временного характера. Кардинально решить вопрос поможет замена прибора. Производители на рынке представляют огромное количество вариантов, среди которых наибольший процент потребительского спроса составляет оборудование от Bosch или «Веста». Это приспособления с увеличенным сроком службы и большой емкостью.

Симптоматикой «умирающей» батареи является слабая работа стартерной части, затухающие индикаторы, дефицит напряжения. Подробную диагностику осуществляют спецприборы, проверяющие исправность аккумулятора под влиянием нагрузки. Все прояснит электролитное обследование: в деле участвует специальный пробник, который поднимает с днища секции электролитное вещество, диагносты оценивают его цвет. О разрушении электродов говорят темные и буроватые оттенки.

Автоэксперты рекомендуют для дорогих импортных «детищ» мирового автопрома, имеющих «старт-стоп», использовать аккумуляторы GEL и AGM. Это станет выгодной инвестицией в обслуживание недешевого «стального коня». Покупка обойдется до 6000 руб. Батареи свинцово-кислотного типа имеют непростую составляющую. Ее пластины не погружаются в электролитное вещество, их удерживают специальные сепараторы. Батарея отличается герметичностью, химическая реакция «съедает» вредные вещества, поэтому размещать его можно в салоне. Подходят аккумуляторы EFB. Размещаемые под капотом, они имеют малое внутреннее сопротивление и особый состав, благодаря которому аппарат лучше справляется с вибрациями по сравнению с предыдущим вариантом.

В процессе эксплуатации авто с системой start-stop увеличивается нагрузка на стартер. При этом применяется усиленная его версия. Поломка к этой запчасти обходится дороже, чем покупка привычной модели в два раза. Какой напрашивается вывод?

Принцип работы

Для осуществления своей функции «start-stop» имеет следующее устройство:

узел для многократного запуска мотора;
система управления.

В основе лежит стартер с повышенным ресурсом. Он оснащен модернизированным приводным механизмом, отличающимся низким уровнем шума. Благодаря ему можно говорить о стабильной и быстрой активации силового агрегата.

Остановку и запуск контролирует система управления. Она же контролирует заряд аккумулятора. Как и любая другая ЭСУ состоит из управляющего блока, исполнительных устройств и входных датчиков.

Остановка автомобиля задействует датчик частотности коленвала, который после нее подает сигнал для деактивации мотора. Функционирование элементов осуществляется на питании от аккумулятора. Когда педаль тормоза отпускают, СС включает стартер, а тот запускает двигатель. Данный алгоритм имеет цикличный характер.

Причем запуск мотора может осуществляться не только через стартер, но и при использовании реверсионного генератора, а также посредством впрыскивания горючего в цилиндры и его воспламенения. Реверсионный генератор являет собой электромашину, способную изменять свою функцию в зависимости от обстоятельств. То есть, брать на себя роль стартера или генератора.

При недостаточном заряде АКБ специальный датчик подает сигнал, и старт-стоп деактивируется. Автоматическая активация будет осуществлена после заряда аккума. СС можно отключить своими руками, при помощи специальной клавиши, расположенной на торпеде. Еще один вариант как можно отключить – программирование ЭБУ и внесение новых параметров.

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.

Турбонаддув боится этой системы как огня

Во-вторых, и это гораздо более важный фактор, у большинства современных автомобилей двигатели с турбонаддувом, это сделано также в основном во имя эффективности. Вы наверняка знаете, до каких высоких температур может разогреться турбина под нагрузкой. Ребята постарше возможно помнят, что в каждом руководстве к турбированному автомобилю всегда писалась важнейшая приписка, которая призывала водителей после интенсивной или скоростной поездки НЕ глушить сразу двигатель, а погонять его минуту-другую на холостом ходу, давая турбине остыть

Даже турботаймеры для этих целей придумали, для тех кому дорого время и важно исправное состояние автомобиля

Большинство новых турбированных автомобилей используют турбокомпрессоры на шарикоподшипниках, они имеют масляное и водяное охлаждение, что должно гарантировать уменьшение риска перегрева при резком отключении разогретой турбины или закоксовывания масляных каналов. Заметьте, что риски только уменьшаются, но никуда не уходят.

Поэтому я не совсем уверен, что Старт-Стоп системы на мощных турбированных автомобилях вроде BMW M-Серии или Mercedes-AMG это хороший вариант для того чтобы держать их моторы в рабочем состоянии на протяжении многих лет.

И еще, представляете, что будет с многотурбинными моторами, на которых очень скоро появится по две, три и даже четыре турбины и турбокомпрессора?

Система Старт-Стоп приводит к быстрому износу двигателя

И последнее, но, конечно, не в последнюю очередь, даже если у вас под капотом не турбированный ДВС, но ваш автомобиль глушит при каждой остановке мотор, вы столкнетесь с проблемой долговечности, на этот раз самого мотора. Судите сами, обычный двигатель за свою жизнь проходит примерно через 50.000- 100.000 циклов запуска, остановки. Тот мотор, который поставляется с системой Стоп-Старт, проходит через миллион/миллионы (?) этих циклов за такой же период.

Когда ДВС работает, коленчатый вал, вкладыши, шатуны и большинство других деталей с трущимися поверхностями не соприкасаются друг с другом, так как они разделены очень тонкой масляной пленкой, которая создает скольжение. Когда двигатель останавливается, большинство металлических поверхностей внутри двигателя постепенно начинают понемногу соприкасаться. Это происходит из раза в раз. При запуске, тот сверхкороткий промежуток во время которого происходит старт двигателя, появляется очень высокое трение, которое многократно увеличивает износ трущихся поверхностей мотора и снижает его срок службы.

Вместо итога: На ваш взгляд, повреждения двигателя, риски выхода из строя турбины, стартера или аккумулятора оправдывают экономию топлива в 5-10%? Как сказал один американский журналист: «… я в 99% случаев отключаю систему Start-Stop на тест-драйвах, а ведь эти машины даже не мои. Но мне все равно их жалко».

Цель изобретения Start-Stop системы

Проведенные исследования режимов движения транспортных средств показали, что до трети времени работы мотор находится на оборотах холостого хода. Это связано с движением в плотном городском трафике с частыми простоями на светофорах. Для сокращения вредных выбросов было предложено ввести автоматическое глушение и запуск силового агрегата.

Компания Toyota начала применять принудительную остановку двигателя на ряде моделей еще в середине 70-х гг.. Но массовое появление старт-стопа относится к периоду времени после 2005 года.

Система позволяет:

уменьшить расход топлива;
сократить число выбросов в атмосферу;
снизить шумность работы автомобиля во время остановок.

Как работает система

Как правило, система работает в полностью автоматическом режиме, однако у водителя есть возможность её отключить, если в ней не будет необходимости. При вышеописанных условиях, бортовая электроника прекращает подачу топлива и отключает зажигание. Современный уровень автоматизации позволяет без труда реализовать такую схему работы, поскольку современные моторы запускаются гораздо легче, нежели их предшественники, а также имеют достаточно высокую надёжность.

Сам же механизм запуска практически не изменился: стартер активизирует двигатель за счёт зацепления малой зубчатой шестерни с большой, закреплённой на маховике. Однако во многих современных моделях реализована схема «TS» или «тандемного соленоида», предполагающая плавный переход между режимами замедления и остановки, а также разгоном, для снижения износа элементов мотора. Особенности этой конструкции могут проявиться, когда водитель был намерен совершить остановку, но изменил своё решение и начал интенсивное ускорение. В этот момент система может произвести глушение двигателя, но под действием внутренней инерции маховик продолжит своё вращательное движение.

Чтобы избежать хруста и преждевременного износа зубчатой передачи, один из соленоидов активизирует стартер двигателя и обеспечит его синхронизацию с маховиком, что при разгоне позволит бесшумно и легко привести основную пару шестерен в зацепление.

Тем не менее, запуск двигателя – это сложный процесс, который приводит к дополнительным нагрузкам на все системы автомобиля, поэтому потенциальная выгода от экономии топлива может быть утрачена из-за преждевременного износа или поломки одного из важнейших механизмов, если, конечно, не принять должных конструктивных мер. По мнению Герхарда Арнольда, ответственного за разработку подшипников в компании Federal Mogul, обычный двигатель с лёгкостью выдерживает до 50 000 циклов остановки, но в случае применения системы «стоп-старт» количество циклов может превысить 500 000 за расчётный период эксплуатации автомобиля.

Это существенный рост нагрузок на все элементы, ввиду чего некоторые из них стоит рассмотреть подробнее.

Основным компонентом двигателя, а также одним из самых тяжелых элементов является коленчатый вал. Он поддерживается по мере своего вращения множеством отполированных цилиндрических вкладышей вдоль своей длины, работающих в «простых» подшипниках (без шариковых или роликовых механизмов). Это основные подшипники. Когда двигатель работает, коленчатый вал и основные опорные поверхности фактически не касаются друг друга и разделены сверхтонкой пленкой масла, подаваемой под давлением и прокачиваемой вокруг опорных поверхностей под действием вращающегося коленчатого вала. Этот процесс называется «гидродинамической смазкой», но когда двигатель останавливается, кривошип опускается на подшипник, причем две металлические поверхности входят в контакт.