Start-Stopp-Systeme. Es klappt?
Eine seit vielen Jahren bekannte Möglichkeit, den Kraftstoffverbrauch zu senken, besteht darin, den Motor auch bei einem kurzen Stopp des Fahrzeugs abzustellen. In modernen Autos übernehmen Start-Stopp-Systeme diese Aufgabe.
Bei Traktionstests, die in den 55er Jahren in Deutschland an einem Audi LS mit einem 0,35-kW-Motor durchgeführt wurden, wurde festgestellt, dass der Kraftstoffverbrauch im Leerlauf 1,87 cm5 beträgt. XNUMX./s, und zu Beginn von XNUMX, siehe XNUMX. Diese Daten zeigten, dass das Abstellen des Motors bei einem Stopp von mehr als XNUMX Sekunden Kraftstoff spart.
Etwa zur gleichen Zeit wurden ähnliche Tests von anderen Automobilherstellern durchgeführt. Die Möglichkeit, den Kraftstoffverbrauch zu senken, indem der Motor auch bei einem sehr kurzen Stopp gestoppt und dann wieder gestartet wird, hat zur Entwicklung von Steuergeräten geführt, die diese Aktionen automatisch durchführen. Der erste war wahrscheinlich Toyota, der in den Siebzigern im Crown-Modell ein elektronisches Gerät einsetzte, das den Motor bei einem Stopp für mehr als 1,5 Sekunden abstellte. Tests im Stau in Tokio zeigten eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs um 10 %. Ein ähnlich funktionierendes System wurde in einem Fiat Regata und einem 1st Formel E Volkswagen Polo getestet. Eine Vorrichtung im letztgenannten Wagen ermöglichte es dem Fahrer, den Motor je nach Geschwindigkeit, Motortemperatur und Schalthebelposition automatisch oder automatisch abzustellen. Der Motor wurde bei eingeschaltetem Anlasser neu gestartet, wenn der Fahrer bei gedrücktem Kupplungspedal das Gaspedal betätigte und der 2. oder 5. Gang eingelegt war. Als die Fahrzeuggeschwindigkeit unter XNUMX km/h sank, schaltete das System den Motor ab und schloss den Leerlaufkanal. Bei kaltem Motor blockierte der Temperatursensor die Motorabschaltung, um den Verschleiß des Anlassers zu verringern, da ein warmer Motor viel weniger Zeit zum Starten benötigt als ein kalter. Darüber hinaus schaltete das Steuerungssystem zur Entlastung der Batterie die Heckscheibenheizung ab, wenn das Auto geparkt war.
Straßentests haben gezeigt, dass der Kraftstoffverbrauch bei ungünstigen Fahrbedingungen um bis zu 10 % sinkt. Auch die Kohlenmonoxid-Emissionen gingen um 10 % zurück. Etwas mehr als 2 Prozent. Andererseits ist der Gehalt an Stickoxiden und fast 5 Kohlenwasserstoffen in den Abgasen gestiegen. Interessanterweise hatte das System keinen negativen Einfluss auf die Haltbarkeit des Anlassers.
Moderne Start-Stopp-Systeme
Moderne Start-Stopp-Systeme schalten den Motor beim Parken (unter bestimmten Bedingungen) automatisch ab und starten ihn wieder, sobald der Fahrer das Kupplungspedal betätigt oder bei einem Fahrzeug mit Automatikgetriebe das Bremspedal loslässt. Dies reduziert den Kraftstoffverbrauch und den COXNUMX-Ausstoß, allerdings nur im Stadtverkehr. Die Verwendung des Start-Stopp-Systems erfordert, dass bestimmte Fahrzeugkomponenten, wie z. B. der Anlasser oder die Batterie, länger halten und andere vor den Auswirkungen häufiger Motorabschaltungen schützen.
Start-Stopp-Systeme sind mit mehr oder weniger ausgefeilten Energiemanagementsystemen ausgestattet. Zu ihren Hauptaufgaben gehört es, den Ladezustand der Batterien zu prüfen, die Empfänger am Kommunikationsbus zu konfigurieren, den Stromverbrauch zu reduzieren und die aktuell optimale Ladespannung zu erhalten. All dies, um eine zu tiefe Entladung der Batterie zu vermeiden und sicherzustellen, dass der Motor jederzeit gestartet werden kann. Durch die ständige Auswertung des Zustands der Batterie überwacht der Systemcontroller deren Temperatur, Spannung, Strom und Betriebszeit. Diese Parameter bestimmen die momentane Startleistung und den aktuellen Ladezustand. Wenn das System einen niedrigen Batteriestand erkennt, reduziert es die Anzahl der aktivierten Empfänger entsprechend der programmierten Abschaltreihenfolge.
Start-Stopp-Systeme können optional mit Bremsenergierückgewinnung ausgestattet werden.
Fahrzeuge mit Start-Stopp-Systemen verwenden EFB- oder AGM-Batterien. Batterien vom Typ EFB verfügen im Gegensatz zu den klassischen über positive Platten, die mit einer Polyesterbeschichtung versehen sind, was die Widerstandsfähigkeit der aktiven Masse der Platten gegenüber häufigen Entladungen und Hochstromladungen erhöht. AGM-Batterien hingegen verfügen über Glasfasern zwischen den Platten, die den Elektrolyten vollständig aufsaugen. Es entstehen praktisch keine Verluste. An den Anschlüssen dieses Batterietyps kann eine etwas höhere Spannung erreicht werden. Sie sind auch resistenter gegen die sogenannte Tiefentladung.
Schadet es dem Motor?
Vor einigen Jahrzehnten glaubte man, dass jeder Motorstart die Laufleistung um einige hundert Kilometer erhöht. Wenn dies der Fall wäre, müsste das Start-Stopp-System, das in einem Auto funktioniert, das nur im Stadtverkehr fährt, den Motor sehr schnell zum Erliegen bringen. Das Ein- und Ausschalten ist wahrscheinlich nicht das, was Motoren am liebsten mögen. Allerdings muss der technische Fortschritt berücksichtigt werden, beispielsweise im Bereich der Schmierstoffe. Darüber hinaus erfordert das Start-Stopp-System einen wirksamen Schutz verschiedener Systeme, vor allem des Motors, vor den Folgen häufiger Abschaltungen. Dies gilt unter anderem, um eine zusätzliche Zwangsschmierung des Turboladers sicherzustellen
Anlasser im Start-Stopp-System
Bei den meisten verwendeten Start-Stopp-Systemen wird der Motor mit einem herkömmlichen Anlasser gestartet. Aufgrund der deutlich erhöhten Anzahl an Betätigungen weist es jedoch eine erhöhte Haltbarkeit auf. Der Anlasser ist leistungsstärker und mit verschleißfesteren Bürsten ausgestattet. Der Kupplungsmechanismus verfügt über eine neu gestaltete Freilaufkupplung und das Zahnrad hat eine korrigierte Zahnform. Dies führt zu einem leiseren Anlasserbetrieb, was für den Fahrkomfort bei häufigen Motorstarts wichtig ist.
Reversibler Generator
Ein solches Gerät namens StARS (Starter Alternator Reversible System) wurde von Valeo für Start-Stopp-Systeme entwickelt. Das System basiert auf einer reversiblen elektrischen Maschine, die die Funktionen eines Starters und eines Generators vereint. Anstelle eines klassischen Generators können Sie problemlos einen reversiblen Generator installieren.
Das Gerät bietet einen sehr sanften Start. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Starter entfällt hier der Anschlussvorgang. Beim Start muss die Statorwicklung des Umkehrgenerators, der zu diesem Zeitpunkt zum Elektromotor wird, mit Wechselspannung und die Rotorwicklung mit Gleichspannung versorgt werden. Wechselspannung aus der Bordbatterie zu bekommen, erfordert den Einsatz eines sogenannten Wechselrichters. Außerdem sollten die Statorwicklungen nicht über einen Spannungsstabilisator und Diodenbrücken mit Wechselspannung versorgt werden. Der Spannungsregler und die Diodenbrücken müssen für diese Zeit von den Statorwicklungen getrennt werden. Im Moment des Starts wird der reversible Generator zu einem Elektromotor mit einer Leistung von 2 - 2,5 kW, der ein Drehmoment von 40 Nm entwickelt. Dadurch können Sie den Motor innerhalb von 350-400 ms starten.
Sobald der Motor startet, hört die Wechselspannung vom Wechselrichter auf zu fließen, der reversible Generator wird wieder zu einem Wechselstromgenerator mit an die Statorwicklungen angeschlossenen Dioden und einem Spannungsregler, der das elektrische System des Fahrzeugs mit Gleichspannung versorgt.
Bei einigen Lösungen ist der Motor zusätzlich zum reversiblen Generator auch mit einem herkömmlichen Anlasser ausgestattet, der für den ersten Start nach längerer Inaktivität verwendet wird.
Energiespeicher
Bei einigen Lösungen des Start-Stopp-Systems gibt es neben einer typischen Batterie auch eine sogenannte. Energiespeicher. Seine Aufgabe besteht darin, Elektrizität zu speichern, um den ersten Motorstart und den Neustart im „Start-Stopp“-Modus zu erleichtern. Es besteht aus zwei in Reihe geschalteten Kondensatoren mit einer Kapazität von mehreren hundert Farad. Im Moment der Entladung ist es in der Lage, ein Startsystem mit einem Strom von mehreren hundert Ampere zu unterstützen.
Условия эксплуатации
Der Betrieb des Start-Stopp-Systems ist nur unter verschiedenen Bedingungen möglich. Zunächst muss genügend Energie in der Batterie vorhanden sein, um den Motor neu zu starten. Zusätzlich inkl. Die Fahrzeuggeschwindigkeit muss beim ersten Start einen bestimmten Wert überschreiten (z. B. 10 km/h). Die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stopps der Kabine ist größer als der vom Programm festgelegte Mindestwert. Die Temperaturen von Kraftstoff, Lichtmaschine und Batterie liegen im angegebenen Bereich. Die Anzahl der Stopps hat in der letzten Fahrminute das Limit nicht überschritten. Der Motor hat die optimale Betriebstemperatur.
Dies sind nur einige der Voraussetzungen, die erfüllt sein müssen, damit das System funktioniert.
