Sistemul Stop & Start oprește în mod automat motorul termic, fără intervenția conducătorului auto, când automobilul staționează. Scopul acestui sistem este reducerea consumului de combustibil și implicit a emisiilor de CO2 (bioxid de carbon), prin oprirea motorului în fazele de mers încet în gol (ralanti). După oprire (faza Stop), repornirea motorului (faza Start) se face tot automat, când conducătorul automobilului apasă pedala de ambreiaj (la un automobil cu cutie de viteze manuală) sau când ridică piciorul de pe pedală de frână (la un automobil cu cutie de viteze automată).
- demaror (îmbunătățit)
- pompă de ulei electrică (pentru transmisia automată)
- unitate de control
- baterie de acumulatori adițională
- indicator Stop & Start pe bord
- senzori adiționali (ex. Capotă deschisă)
Pe ciclul European de omologare, în zona urbană, la un automobil echipat cu sistem Stop & Start, reducerea consumului de combustibil poate ajunge până la 8%. Cu cât traficul urban este mai des, cu atât reducerea consumului de combustibil este mai semnificativă.
- demaror (îmbunătățit)
- baterie de acumulatori adițională
De ce să nu oprim din cheie motorul la semafor?
Un sistem STOP/START este special creat pentru a nu forţa niciun alt element al maşinii. Mai exact, dacă vrem să ne facem propriul sistem de acest gen, oprind din cheie şi repornind maşina la semafor, putem avea probleme. Adică în momentul în care oprim motorul, pompa de servo nu mai merge, aşadar nu vom avea nici frana şi nici direcţie (dacă avem nevoie când stăm pe loc). Vom avea contactul scos, vom chinuii pompa de benzină la fiecare punere în contact, adică vom creşte semnificativ uzura maşinii.
Însă un sistem adevărat START/STOP remediază toate aceste neajunsuri ale opririi clasice a motorului la semafor.
Ce componente noi are o maşină cu un astfel de sistem?
O maşină cu un astfel de sistem poate fi de mai multe feluri. Cele mai cunoscute sunt însă cele de tip micro-hibrid şi cele normale, dar cărora li se opreşte motorul când iei piciorul de pe ambreiaj şi nu eşti în nicio viteză. Ce înseamnă maşina micro-hibrida? Este vorba de o maşină normală, cu motor pe combustie, în general unul ecologic, adică diesel, dar care mai are în plus o baterie specială şi un generator. Chiar dacă se cheamă micro-hibrid, o astfel de maşină nu are niciun motor electric. În schimb, bateria specială este încărcată şi susţine alte sisteme, atunci când motorul se opreşte automat în condiţiile de mai sus. Mai mult, se cheamă hibridă pentru că bateria se încarcă şi când maşina frânează, prin asa-numita energie regenerativă. O altfel de maşină cu alt sistem, poate şi cel mai cunoscut în Romania momentan, este unul mai simplu, dar cu aceeaşi trăsătură de a se opri motorul la ralanti.
Aceste maşini nu au în plus decât un starter “heavy-duty” şi un acumulator care poate înmagazina mai multă energie. Acestea nu încarcă acumulatorul atunci când maşina frânează, dar consumă mai puţin ca o maşină normală, automat poluează mai puţin. În ambele cazuri, maşinile cu astfel de sisteme de oprire automată a motorului la ralanti au de obicei pornirea la buton sau keyless-go.
Implementarea sistemului Stop & Start diferă de la constructor la constructor. Cel mai uzual sistem este cel care utilizează demarorul clasic pentru repornirea motorului. Comparativ cu un demaror clasic, demarorul pentru motoare cu sistem Stop & Start este mai robust, rezistă la mai multe cicluri de pornire. De asemenea, mecanismul de cuplare al acestuia cu coroana volantei trebuie să funcționeze și atunci când motorul termic nu este complet oprit.
Mecanismul de cuplare al demaroarele convenționale pot reporni motorul termic doar dacă acesta s-a oprit complet (turație zero). Din acest motiv nu se pretează sistemelor Stop & Start deoarece, în anumite situații, motorul termic trebuie repornit înainte să se oprească complet. Compania Denso a dezvoltat un demaror special pentru sistemele Stop & Start. Acesta, denumit Tandem Solenoid (TS) Starter (demaror cu solenoid în tandem), permite repornirea motorului termic și atunci când acesta este în faza de oprire dar nu s-a oprit complet.
Cât de repede porneşte motorul?
Starterul maşinii este unul special, la fel este şi programată aprinderea motorului, care fac ca acesta să pornească în 0,3 secunde de la apăsarea ambreiajului. Adică destul încât să bagi a 1-a să pleci la fel de repede ca şi cum ai fi avut motorul pornit.
La autoturismele cu transmisie automată, maşina se opreşte atunci când cutia este în Neutru şi porneşte odată ce este băgată în Drive, cu piciorul pe frână. Sau, la unele mai noi, atunci când maşina este în viteză, dar stă pe loc şi şoferul ţine apăsată frâna – în acest caz, motorul porneşte odată cu apăsarea acceleraţiei. Aşadar, motorul unei maşini cu sistem STOP/START porneşte ceva mai repede decât unul clasic, pentru că e ca şi cum ar fi avut contactul deja pus, iar pompa de combustibil nu mai necesită armare. Timpul de repornire al motorului termic, echipat cu un demaror TS Denso, este redus cu 1.5 secunde, comparativ cu un demaror convențional. Acest lucru este posibil datorită mecanismului de acționare care cuprinde circuite separate de control pentru mișcarea de cuplare a pinionului demarorului și acționarea efectivă a acestuia.
Demaror TS pentru sisteme Stop & Start
- coroana dințată de pe volantă
- pinionul demarorului
- solenoid pentru cuplarea pinionului cu coroana dințată a volantei
- solenoid pentru energizarea demarorului EMS – sistemul de control al motorului termic
Demaror clasic
La un demaror clasic/convențional energizarea solenoidului de cuplare a pinionului cu coroana volantei, precum și energizarea motorului electric, se realizează simultan, cu același circuitul electric de control. Din acest motiv este necesar ca motorul termic să fie oprit complet pentru a fi posibilă o repornire. Altfel
dinții pinionului nu vor putea angrena cu coroana dințată de pe volantă.
Procesul de repornire al motorului termic cu un demaror TS Denso și unul clasic
La demarorul TS mecanismul de acționare a pinionului este controlat în mod separat față de motorul electric. Astfel cuplarea pinionului se face după ce turația motorului electric s-a sincronizat cu
cea a motorului termic, nefiind necesară oprirea completă a motorului termic.
Compania Bosch a lansat primul său sistem Stop & Start în 2007. Componenta principală a sistemului este demarorul. Pe lângă partea de control aferentă, sistemul Stop & Start mai include un senzor de curent pentru baterie, un senzor de poziție (turație) bidirecțional arbore cotit și senzori/contacte la pedalele de ambreiaj și frână. Bateria de acumulatori pentru sistemele Stop & Start este specială, poate fi descărcată mai mult decât o baterie auto obișnuită și rezistă la mai multe cicluri descărcare-încărcare. Când motorul termic este oprit bateria alimentează cu energie toate sistemele electrice. Unii producători auto au optat pentru echiparea automobilelor cu o baterie de acumulatori adițională, pentru a putea face față consumului de energie electrică în timpul opririi motorului termic.
Componentele sistemului Stop & Start Bosch
- calculatorul de injecție cu sistem de control Stop & Start
- convertor DC/DC de 12V
- baterie de acumulatori (EFB, AGM) cu senzor de curent
- demaror Stop & Start
- senzor poziție neutră levier de viteze
- senzor viteză roată
- senzor poziție (turație) motor (arbore cotit)
- alternator cu funcție de recuperare a energiei în timpul frânării
Convertorul DC/DC (2) are rol de stabilizator de tensiune. Când demarorul este acționat tensiunea de la baterie scade și poate afecta funcționarea sistemelor electronice de la bord (radio, navigație GPS, etc.). Convertorul previne acest efect prin stabilizarea tensiunii de alimentare a sistemelor electrice în momentul pornirii motorului.
Senzorul de pe baterie monitorizează tensiunea, curentul și temperatura. Cu aceste informații sistemul de control Stop & Start determină starea de încărcare a bateriei și poate reporni motorul termic în cazul în care se depăşeşte o valoare minimă.
Alternatorul este de asemenea special pentru sistemul Stop & Start. Față de un alternator clasic acesta generează cu până la 60% mai multă energie electrică mai ales la turații scăzute. Scopul este de a reîncărca bateria cât mai repede cu putință pentru a permite opriri dese alte motorului termic.
Sistemul Stop & Start oprește motorul termic dacă următoarele condiții sunt îndeplinite următoarele condiţii:
- viteza automobilului este sub un anumit prag (3…5 km/h)
- maneta schimbătorului de viteze este în poziția neutră
- pedala de ambreiaj nu este apăsată (automobile cu cutie de viteze manuală)
- volanul nu este acționat (nu este nevoie de servo-asistență)
- motorul este la ralanti
Chiar dacă condițiile de mai sus sunt îndeplinite, pentru a asigura bună funcționare a tuturor sistemelor automobilului, motorul termic nu este oprit dacă:
- depresiunea în sistemul de servo-frână scade sub o anumită valoare
- tensiunea bateriei este sub un prag minim
- sistemul de climatizare cere pornirea compresorului AC
- temperatura lichidului de răcire a motorului este sub 20…50 °C
- temperatura exterioară este sub -10 °C sau peste 50 °C
În plus, pentru a nu afecta siguranța utilizării automobilului, sistemul Stop & Start se dezactivează dacă:
- capota motorului a fost ridicată
- centura de siguranță a conducătorului auto s-a decuplată
Pentru a îndeplini toate aceste funcții sistemul Stop & Start utilizează o serie de informații provenite de la senzorii montați pe automobil:
● Modulul de control al sistemului Stop & Start (calculatorul de
injecție)
● Calculatorul de control al demarorului
● Demarorul
● Tabloul de bord
● Comandă activare/dezactivare sistem Stop & Start
Senzor viteză roată
● Senzor baterie
● Contact capotă motor
Contact centură de siguranță
● Contacte început și sfârșit cursă pedală ambreiaj
● Senzor depresiune servofrână
● Contact poziție neutră levier viteze
● Comandă sistem climatizare/AC
Odată cu pornirea motorului din cheie, sistemul Stop & Start se activează. La o oprire automată a motorului, conducătorul auto este informat de activitatea sistemului cu ajutorul unui martor luminos din tabloul de bord.
Martor Stop & Start tablou de bord
Conducătorul auto, în cazul în care nu dorește să aibă activ sistemul Stop & Start are posibilitatea de a-l dezactiva prin intermediul unui buton.
Cu toate acestea, la oprirea motorului din cheie și la repornirea acestuia tot din cheie, sistemul Stop & Start va fi din nou activ.
Pentru dezactivare conducătorul auto trebuie să acționeze din nou butonul de oprire.
Sistemul Stop & Start impune câteva modificări și asupra celorlalte sisteme ale automobilului. De exemplu, în cazul automobilelor cu cutii de viteze automate, sunt necesare pompe de ulei electrice sau sisteme de acumulare a uleiului sub presiune (HÂŞ), pentru a face posibilă acționarea elementelor de cuplare.
În mediul urban, sistemul Stop & Start reduce semnificativ consumul de combustibil, mai ales în cazul opririlor foarte dese.
Emisiile de bioxid de carbon (CO2) fiind direct legate de consumul de combustibil al motorului sunt reduse în cazul unui automobil cu sistem Stop & Start.
Reducerea consumului de combustibil pe zona urbană a ciclului NEDC
Automobilele moderne combină sistemul Stop & Start cu un sistem de recuperare a energiei de frânare (prin intermediul alternatorului). Astfel, cu aceste sisteme combinate, se obține un automobil hibrid minimal (micro hibrid).
Automobile noi cu sisteme Stop & Start
Compania Bosch estimează că în jurul anului 2017, automobilele noi vor fi echipate cu sisteme Stop & Start în proporție de 90%. În momentul de față, pe piața europeană, majoritatea constructorilor auto au deja sisteme Stop & Start pe aproape toate modelele comercializate.
