Принцип работы системы старт стоп на автомобилях ауди, тигуан, ситроен

Автопроизводители всеми силами стараются повысить экономичность двигателей своих машин. Один из способов уменьшить аппетит силового агрегата – система старт-стоп. Коротко говоря, задача этой системы – экономить горючее и снизить объем вредных выбросов, путем уменьшения времени работы мотора на холостом ходу.

По подсчетам инженеров, двигатель автомобиля до 30 % времени работает вхолостую за счет стояния в пробках и на светофорах. Принцип работы системы старт-стоп заключается в том, что мотор выключается при остановке машины и вновь запускается при нажатии педали сцепления, если трансмиссия механическая или при отпускании педали тормоза в случае с «автоматом».

Вплоть до последнего времени система старт-стоп применялась только на машинах с гибридным силовым агрегатом. В настоящее же время тенденция изменилась. Все больше производителей начинают устанавливать ее на автомобили с классическими двигателями внутреннего сгорания, как бензиновыми, так и дизельными. Согласно прогнозам экспертов, к 2015 году данной системой будет оснащаться половина всех выпускаемых легковых авто в мире.

Немного предыстории возникновения системы старт-стоп

Родиной системы старт-стоп является Япония. Впервые о возможности выключать двигатель во время простоя автомобиля, заговорили инженеры фирмы Тойота в середине 70-х годов прошлого века. В результате, люксовая версия Toyota Crown была оснащена устройством, выключавшем мотор после полуторасекундного простоя. Замеры показали, что расход топлива сократился на 10 %.

Спустя десять лет европейские производители также начали устанавливать подобную систему на некоторые свои модели. Пионерами стали Фольксваген Поло и Фиат Регата ЕС. Намного позже, в конце девяностых, системой старт-стоп стали оснащать машины Ауди, в частности, Ауди А2 3L (индекс 3L указывал на расход топлива – 3 литра на 100 км).

В двухтысячные годы опыт «первопроходцев» стали перенимать и другие европейские производители, такие как Ситроен, BMW, Mini, Renault. К настоящему времени почти все марки имеют данную систему в своем арсенале.

Как работает система старт-стоп

Конструктивно система старт-стоп состоит из двух элементов: устройства, обеспечивающего многократный запуск мотора и системы управления.
Многократный запуск двигателя реализуется одним из следующих способов:

установкой усиленного стартера;
установкой реверсивного генератора (стартер-генератора);
впрыском горючего в цилиндры и воспламенением рабочей смеси.

Наиболее простая и надежная конструкция получилась у фирмы Bosch. Именно ее название Stop&Start System и стало впоследствии нарицательным. Устанавливается она на автомобили BMW и Ауди. В среднем уровень вредных выбросов и расход горючего у автомобилей снижается на 8 %.

Основным узлом Bosch является специальный стартер с увеличенным сроком службы, рассчитанный на многократные частые пуски двигателя. Механизм привода стартера имеет низкий уровень шума, благодаря чему запуск мотора происходит незаметно.

На систему управления возлагаются функции запуска и остановки двигателя, контроля уровня заряда (разряда) аккумуляторной батареи. Последняя предназначена для отключения системы старт-стоп при разряде аккумулятора.

Система управления состоит из ряда входных датчиков, исполнительных устройств и блока управления. В числе входных датчиков можно назвать датчик оборотов коленвала, датчик положения педали тормоза (сцепления), датчик уровня заряда аккумулятора и куча других датчиков, входящих в состав системы управления двигателем.

Собственного блока управления данная версия системы старт-стоп не имеет, поэтому все управляющие функции исполняет ЭБУ двигателем, посредством специализированного программного обеспечения.

К исполнительным устройствам относятся устройства вспомогательных систем силового агрегата – форсунки, катушки зажигания и стартер.

В целом система Bosch практически не имеет собственных уникальных элементов, вместо этого применяются уже имеющиеся датчики и устройства. Именно благодаря этому, производитель достиг высокой надежности и долговечности.

Условия для работы системы старт-стоп

Чтобы не допустить отключения мотора, когда это не требуется, инженеры привязывают ее работу к нескольким условиям, причем разные производители задают разные наборы параметров. Старт-стоп не работает, когда двигатель не прогрет из-за того, что обороты коленчатого вала в это время выше холостых. Также старт-стоп не будет задействована, если включен обогрев зеркал, стекол или сидений, неисправен генератор или разряжен аккумулятор, автомобиль остановился после выключения заднего хода или колеса повернуты на большой угол (два последних условия не позволяют системе глушить мотор при маневрировании на парковке). Помимо этого, система активизируется только тогда, когда скорость машины превысит 4 км/ч, при этом должна быть закрыта водительская дверь, а сам водитель пристегнут ремнем безопасности.

Производитель может задать и дополнительные условия работы системы. К примеру, одним из таких может быть температура окружающего воздуха. В 2010 году в немецком журнале Auto Motor und Sport были опубликованы испытания шести автомобилей: Ауди А4, Фольксваген Пассат, Форд Мондео, Опель Инсигния, Мерседес С-класс и БМВ 3 серии. Все машины с дизельными силовыми агрегатами. Ауди, БМВ и Фольксваген были оснащены системой старт-стоп.

Автомобилям предстояло проехать 200 км по зимним дорогам. В результате на Ауди и БМВ система сработала несколько раз, тогда как на БМВ не было ни одного срабатывания. Отсюда напрашивается вывод, что минусовая температура также является ограничивающим фактором.

Схема работы системы старт-стоп на автомобилях Ауди

Работает данная система следующим образом. Когда автомобиль останавливается, обороты двигателя падают до холостых, датчик частоты вращения коленвала подает соответствующий сигнал, и ЭБУ останавливает мотор. Все включенные электропотребители (фары, кондиционер и пр.) продолжают работать от аккумуляторной батареи. Когда водитель выжимает педаль сцепления или отпускает тормоз, в зависимости от типа трансмиссии, блок управления получает сигнал от датчика и возобновляет работу двигателя. Затем цикл повторяется.

Как видно, в автомобиле Ауди, оснащенном системой старт-стоп, аккумуляторная батарея испытывает повышенные нагрузки и изнашивается намного быстрее, чем в таких же машинах, у которых данной системы нет. Чтобы система фирмы Bosch не сыграла с водителем злую шутку, блок управления непрерывно контролирует уровень заряда батареи. Если напряжение на ее клеммах падает ниже определенного порога, система автоматически отключается. Когда заряд восстановится, после длительной поездки или при помощи зарядного устройства, система самостоятельно возобновляет работу. При желании водитель может отключить ее принудительно, нажав кнопку на панели управления.

Подобным образом работает система Idle Stop&Go на автомобилях КИА. В отличие от Ауди, генератор в корейских машинах при больших нагрузках на мотор отключается для снижения расхода топлива, а при торможениях включается и заряжает аккумуляторную батарею. Когда уровень заряда последней падает до 75 %, система отключается. Еще одним отличием КИА от Ауди является то, что система отключается при включении кондиционера.

Система с реверсивным генератором

Система под названием STARS (Starter Alternator Reversible System) выпускается фирмой Valeo. Применяется она на автомобилях Ситроен и Мерседес.

Основным ее элементом является реверсивный генератор – электромашина переменного тока, которая работает и как генератор, и как стартер – в зависимости от условий. Для правильной работы ему необходим особый ремень с обратимым натяжителем, позволяющий передавать усилие как вперед, так и назад.

Реверсивный генератор не создает шума при работе и включается вдвое быстрее обычного стартера (0,4 секунды). В отличие от системы, применяемой на автомобилях Ауди, у STARS имеется собственный блок управления, взаимодействующий с блоком управления двигателем. Принцип работы и набор входных датчиков аналогичен предыдущему варианту.

Дальнейшим развитием STARS является использование системы рекуперативного торможения. Рекуперацией тормозной энергии удается дополнительно снизить потребление горючего.

Система с впрыском и воспламенением горючей смеси

Данная система под названием SISS (Smart Idle Stop System) разработана компанией Мазда и применяется на бензиновых двигателях с непосредственным впрыском. Принцип ее работы следующий.

Когда мотор выключается, поршни останавливаются в строго определенных положениях, наиболее выгодных для последующего запуска силового агрегата. После отпускания педали тормоза, бензин впрыскивается цилиндры, подается разряд на свечи зажигания, и рабочая смесь воспламеняется. Дополнительно на короткое время включается стартер. SISS применяется только на автомобилях с автоматической трансмиссией.

Нарекания к системе старт-стоп со стороны пользователей

Многие автовладельцы, особенно те, у кого машины с турбомоторами, недовольны тем, как работает система старт-стоп. Например, на Тигуане, все силовые агрегаты которого имеют наддув, ее предпочитают отключать, чтобы продлить жизнь турбине. При этом сама компания Фольксваген утверждает, что работа данной системы рассчитана и на то, что мотор оснащен турбонаддувом, и на том же самом Тигуане срок службы турбины из-за периодических отключений двигателя не становится меньше.

Также многие отмечают, что мотор слишком заметно возобновляет свою работу, слышен звук и ощущаются вибрации. Последнее, с чем трудно поспорить, на европейских автомобилях сильно страдает аккумуляторная батарея, особенно при езде в пробках. Разумеется, систему можно отключить, но делать это каждый раз не очень удобно.