Системы старт-стоп. Отключить или нет?
Задача системы «старт-стоп» — выключить двигатель на стоянке и снова запустить его, когда водитель желает продолжить движение. Для чего это нужно, как это работает и работает ли это на практике?
Идее глушить двигатель при его бесполезной работе, даже при красном сигнале светофора или в пробке, несколько десятков лет. Toyota разработала такую систему в 1964 году и до середины 1,5-х испытывала ее на Crown. Электроника автоматически отключила двигатель через 10 секунды работы на холостом ходу. В тестах на улицах Токио, как сообщается, была достигнута экономия топлива в XNUMX%, что является отличным результатом, однако японская компания не вошла в число пионеров серийной сборки таких устройств.
В 1985-х годах возможность остановки двигателя на остановках появилась в Fiat Regata ES (Energy Saving) с системой Citymatic, выпускавшейся с 1987 по XNUMX год. Водитель решил выключить двигатель, имея в своем распоряжении специальную кнопку. Чтобы перезапустить двигатель, ему приходилось нажимать на педаль газа. Аналогичное решение было принято Volkswagen в XNUMX-х годах, а компания Hella, производящая автомобильное электрооборудование, решила выключать и включать двигатель с помощью кнопки в своей системе.
Первой серийной моделью с системой «старт-стоп», автоматически отключавшей двигатель в определенных ситуациях, стал Golf третьего поколения в версии Ecomatic, выпущенный на рынок осенью 1993 года. В нем использовался опыт, полученный при работе над Öko. -Прототип Golf, основанный на Golf второго поколения. Двигатель глушился не только через 5 секунд работы на холостом ходу, но и во время движения, когда водитель не нажимал на педаль газа. Повторное нажатие на педаль снова включило безнаддувный дизель. Для запуска двигателя, заглушенного на стоянке, должна была быть включена первая передача. Это было сделано без использования сцепления, потому что у Golf Ecomatic его просто не было (полуавтоматическая коробка передач).
Это не единственное техническое изменение по сравнению с базовой версией Golf. Следующими были введение электрогидравлического усилителя руля, размещение переключателя «старт-стоп» на приборной панели, установка аккумуляторной батареи большего размера и дополнительной вспомогательной батареи меньшего размера. Другими автомобилями концерна VW, оснащенными системой «старт-стоп», были Lupo 3L и Audi A2 3L 1999 года выпуска (экологичные версии с расходом топлива 3 л/100 км
Читайте также: Какими транспортными средствами можно управлять с водительскими правами категории B?
Volkswagen первым отреагировал на новые правовые нормы, вступившие в силу в Европейском Союзе с 1 января 1996 года, и вскоре этому примеру последовали и другие производители. Данное изменение регламента представляет собой новый цикл измерений NEDC (New European Driving Cycle) для проверки расхода топлива легковых автомобилей, в ходе которого двигатель работал на холостом ходу около четверти положенного времени (частые остановки и повторные запуски). Именно поэтому в Европе были разработаны первые серийные системы старт-стоп. В США ситуация была совершенно иной. В действующем в США цикле измерений местного Агентства по охране окружающей среды (EPA) лишь немногим более 10% обозначенного времени уходило на холостой ход двигателя. Поэтому его отключение не так сильно повлияет на конечный результат.
Системы старт-стоп. Но почему?
Из-за того, что преимущества использования системы «старт-стоп» производители определяют по результатам измерительного теста, возникает много разочарований в практических условиях эксплуатации автомобиля. Не всем приятно, когда доплата за систему повышения экономичности автомобиля оказывается бессмысленной тратой. «Старт-стоп» дает ощутимые преимущества в виде экономии топлива при движении автомобиля в плотном городском потоке. Если в часы пик кому-то предстоит ехать из центра города в дальний район, то дорога займет 1,5-2 часа, практически в бесконечных пробках. В таких условиях машина буквально останавливается сотни раз. Суммарное время остановов двигателей может достигать даже нескольких минут. Учитывая, что расход топлива на холостом ходу составляет, в зависимости от двигателя, от 0,5 до 1 литра в час, а автомобиль проезжает такой маршрут два раза в день, экономия топлива в месяц может достигать даже нескольких литров топлива, а в год около 120 л. В таких условиях эксплуатации система «старт-стоп» имеет смысл.
На той же машине, но проехав 1,5-2 часа в обычном городском потоке, общее время простоев составит 2-3 минуты. Экономия, составляющая 1,5-2 литра топлива в месяц и около 20 литров топлива в год, будет недостаточна для возможной переплаты за систему «старт-стоп», дополнительных работ по техническому обслуживанию или усложнения конструкции автомобиля, что может привести к поломки. В случае автомобилей, которые ездят в основном на дальние расстояния, прибыль, получаемая от выключения двигателя на остановках, еще ниже.
Практика показывает, что у бензинового автомобиля среднего класса, эксплуатируемого в среднем режиме в различных дорожных условиях, общее время остановок двигателя системой «старт-стоп» составляет около 8 минут на каждые 100 км. Это дает 0,13 литра бензина. При годовом пробеге 50 000 км экономия составит 65 л.Но практика также показывает, что результаты могут быть самыми разными в зависимости от условий эксплуатации и типа двигателя. В больших бензиновых двигателях они могут достигать целых 2 л/100 км, в малых турбодизелях – лишь сотые доли литра. Так что – если за систему “старт-стоп” приходится доплачивать, нужно тщательно проанализировать все плюсы и минусы.
Однако в настоящее время вопрос о доплате за систему «старт-стоп» и ее непосредственном сопоставлении с возможной выгодой для кармана пользователя отпадает. Это связано с тем, что «старт-стоп» перестал быть элементом дополнительного оборудования, а стал штатным компонентом конкретных версий двигателей. Поэтому при выборе варианта двигателя со штатной системой «старт-стоп» можно забыть о том, как будет эксплуатироваться автомобиль. Мы просто обречены на наличие такой системы.
Читайте также: Какими транспортными средствами можно управлять с водительскими правами категории B?
Но кроме экономических вопросов, связанных с системами «старт-стоп», есть и типичные коммунальные вопросы. В современных автомобилях стандартно перезапускать двигатель после того, как он был выключен системой, нажатием на педаль сцепления. И тут возникают проблемы, потому что в некоторых ситуациях одновременные манипуляции педалями сцепления и «газа», когда система хочет запустить двигатель, заканчиваются обездвиживанием автомобиля. При этом важно, насколько быстро система способна запустить ранее выключенный двигатель (чем раньше, тем лучше).
Хотя такие ситуации случаются не регулярно, они могут вызывать отвращение к системе «старт-стоп». Многим водителям это не нравится даже без особых причин. Автоматическое отключение двигателя их просто раздражает. Поэтому, как только садятся в машину, или при первом выключении двигателя, тянутся к кнопке деактивации системы. Группа энтузиастов этого проэкологического решения, вероятно, больше, и широкое наличие системы «старт-стоп» в стандартном оснащении делает их довольными. Однако правда в том, что за это приходится платить в цене автомобиля. Бесплатно никто ничего не дает, особенно то, что кажется простым только с технической стороны.
Системы старт-стоп. Простая функция — большие сложности
Казалось бы, включение и выключение двигателя — дело тривиальное и не требующее особых технических решений. На практике все совершенно иначе. Даже в самые простые системы, основанные на традиционном пускателе, необходимо вводить специальные системы управления энергопотреблением, которые не только контролируют уровень заряда батареи, температуру и пусковую мощность, но и снижают энергопотребление других устройств в момент пуска и управления ток соответственно зарядка аккумулятора. Сама батарея должна быть изготовлена по совершенно иной технологии, чем традиционная, чтобы быть устойчивой к быстрой и мощной разрядке, а также к сильноточной зарядке.
Система «старт-стоп» также должна получать информацию от бортовой электроники о температуре наружного воздуха, температуре масла (холодный двигатель не будет глушиться) и температуре турбокомпрессора в турбированных агрегатах. Если турбокомпрессору необходимо остыть после интенсивной езды, двигатель также не остановится. В некоторых, более продвинутых решениях, турбокомпрессор имеет независимую систему смазки, продолжающую работу даже при выключенном двигателе. Даже традиционный стартер «старт-стоп» имеет большую мощность, более прочные внутренние компоненты (например, щетки и соединительный элемент) и модифицированную шестерню (снижение шума).
В более сложных и, следовательно, более дорогих системах «старт-стоп» традиционный стартер заменяется либо электрической машиной, установленной на маховике, либо генератором переменного тока специальной конструкции. В обоих случаях мы имеем дело с устройством, которое может выступать как в качестве стартера, так и генератора, в зависимости от необходимости. Это не конец.
Электроника должна считать время между остановками двигателя и проверять, набрал ли автомобиль правильную скорость с момента запуска. В системе «старт-стоп» много мутаций. Одни совместимы с системами рекуперации энергии при торможении (рекуперация), другие используют специальные конденсаторы для накопления электроэнергии и поддержки аккумулятора при снижении его пусковой емкости. Есть и такие, в которых после остановки двигателя его поршни устанавливаются в оптимальное положение для повторного запуска. В момент запуска достаточно покачать стартер. Топливо впрыскивается форсункой только в тот цилиндр, в котором поршень готов к рабочему ходу и двигатель начинает работать очень быстро и тихо. Это то, чего больше всего хотят конструкторы при создании систем «старт-стоп» — быстрая работа и низкий уровень шума.
