Системы "Стоп-Старт"
Улучшение автомобильных двигателей внутреннего сгорания происходит постоянно. И сегодня инженеры добились уже многого. По сравнению с силовыми агрегатами середины прошлого века современные моторы стали в несколько раз экономичнее, экологически безопаснее, тише, меньше, легче и так далее. В этом списке экономичность и экологичность не зря занимают верхние позиции, ведь первое это наш карман, а второе – наше здоровье.
Не нужно иметь семь пядей во лбу, чтобы догадаться в целях экономии топлива останавливать двигатель, когда он, по сути, не используется. Однако реализовать и технически оформить эту идею удалось не так давно. Система автоматической остановки и запуска двигателя называется «Стоп-Старт». Впервые она применялась с гибридными двигателями, но постепенно перекочевала и на традиционные моторы. И сегодня уже практически все автопроизводители имеют в своем модельном ряду автомобили, оснащенные системой Стоп-Старт. По прогнозам аналитиков к 2015 году уже каждый второй автомобиль, сходящий с конвейера, будет иметь эту систему.
Известно, что работа двигателя на холостом ходу при эксплуатации автомобиля составляет около 30% моточасов. Это время складывается из периодов простоя на светофорах, нахождения в пробках, частых остановок и прочих ситуаций, складывающихся на дорогах большого города. Если бы двигатель не работал вхолостую, можно было бы сэкономить 10-15% топлива. И хотя догадка эта лежала на поверхности, воплотить ее в жизнь смогли только сегодня. Раньше для реализации системы «Стоп-Старт» не хватало адекватных технологических и технических разработок.
Работа системы «Стоп-Старт»
Наверняка многие встречали когда-то водителей, которые заглушают двигатели своих не очень новых автомобилей на светофорах, желтый сигнал которых они затем приветствуют звуком стартера. Называть это экономией, по меньшей мере глупо, потому как замена стартера и аккумулятора, которая понадобится раньше положенного срока, нивелирует всю «кажущуюся» выгоду.
Современная система «Стоп-Старт» имеет похожие цели и способы их достижения, однако также имеет и полное техническое оснащение, позволяющее водителю не переживать о стартере и не участвовать в процессе непосредственно. Система глушит двигатель при остановке автомобиля и быстро запускает его, после выключения сцепления на механике или отпуска педали тормоза на автомобилях с автоматической коробкой передач.
Система «Стоп-Старт» состоит из устройства, предназначенного для многократного запуска двигателя и системы управления. Проблема многократного запуска может быть решена по-разному. Самые популярные решения – это усиление стартера, использование стартер-генератора (реверсивный генератор), принудительный впрыск топливной смеси в цилиндры и ее зажигание.
С точки конструкторской точки зрения самой простой на сегодняшний день является система «Стоп-Старт», которую разработала компания BOSCH. Более того, именно ей принадлежат первые серьезные разработки в этом направлении. Сегодня системы «Stop&Start» от BOSCH стоят на автомобилях Аudi и BMW, и довольно успешно экономят топливо, а также снижают вредные выбросы на 8%.
Запуск двигателя в данной системе обеспечивает усиленный стартер, рассчитанный на многократные запуски и увеличенный срок эксплуатации в таком режиме. Специальный механизм привода выполняет это действие практически бесшумно.
За корректную работу системы «Стоп-Старт», в свою очередь, отвечает система управления. Она дает команды остановки и запуска двигателя, а также следит за уровнем заряда аккумулятора. Система управления состоит из специальных датчиков, блока управления и исполнительных устройств.
Специальные датчики следят за частотой вращения коленвала, за положением педали сцепления (тормоза при АКП), зарядом АКБ и системами управления мотором.
К исполнительным устройствам относится стартер, катушка зажигания и топливные форсунки (в зависимости от типа системы).
Система «Стоп-Старт» на практике функционирует следующим образом. При остановке автомобиля датчики оборотов коленчатого вала информируют систему управления об их падении до уровня холостого хода, после чего двигатель автоматически выключается. Все электроприборы, работающие в салоне, а также внешние осветительные приборы переходят на питание от АКБ. Водитель в это время ведет себя как обычно, и при желании продолжить движение выжимает сцепление, чтобы включить первую передачу. Нажатие на педаль сцепления приводит к автоматическому старту двигателя. В моделях с автоматической коробкой запуск осуществляется в начальной фазе отпуска педали тормоза. Так происходит каждый раз, при остановке автомобиля перед светофором или во время «тыкания» в пробках.
Система «Стоп-Старт» может быть принудительно отключена нажатием соответствующей кнопки на панели. Она также отключается автоматически, если уровень заряда аккумулятора падает ниже 75%. После того, как АКБ восстановит заряд, система включается снова в автоматическом режиме.
Подобным образом устроена и система Idle Stop&Go (ISG), разработки корейского концерна Kia Motors. Но отличие все же есть – в режиме работы генератора. Он отключается при высоких нагрузках на двигатель, снимая с него тем самым собственную нагрузку ради экономии топлива. Генератор включается при торможении, возобновляя зарядку АКБ.
Система ISG отключается при работе кондиционера.
На автомобилях Mercedes и Citroёn устанавливаются системы STARS разработки компании Valeo. Данные системы позволяют экономить 10% топлива, благодаря использованию реверсивного генератора. Этот генератор также выполняет и функцию стартера, скорость реакции которого всего 0,4 с, что вдвое меньше аналогичной скорости обычного стартера.
Система STARS имеет отдельный блок управления, находящийся во взаимодействии с электронным блоком управления двигателем. К примеру, у аналогичной системы BOSCH отдельного блока нет – его функция выполняется специальным программным обеспечением блока управления двигателем. Датчики в STARS используются те же, что и в других системах.
В дальнейшем для экономии топлива будет использоваться рекуперация торможения, а полученная от этого процесса энергия идти на компенсацию затрат частого включения стартера.
Концептуально от других систем Стоп-Старта отличается система SISS от компании Mazda. Многократный запуск в ней осуществляется не одним стартером, а еще и выпрыском в цилиндры топливной смеси и ее воспламенении, в результате чего двигатель получает мощный стартовый импульс. Данная система устанавливается только на модели с автоматической трансмиссией и позволяет экономить 9% горючего.
