Zaostrzające się normy emisyjne w Europie sprawiły, że producenci pojazdów wprowadzają rozmaite rozwiązania i sytemu redukujące zużycie paliwa lub zmniejszające emisję spalin. Niemal wszystkie nowe samochody wyposażone są w system automatycznie wyłączający silnik, gdy jego praca jest niepotrzebna czyli Auto Start-Stop, Eco Start Stop lub Stop & Go. Gdy w motoryzacji pojawił się ten system, wielu fachowców sceptycznie go oceniało. Czy słusznie?
Co to jest system Auto Start Stop lub Eco Start Stop?
Auto Start-Stop lub Eco Start-Stop to system, który automatycznie wyłącza silnik, kiedy pojazd zatrzyma się na światłach lub w korku, i ponownie uruchomi silnik, gdy kierowca będzie chciał ruszyć. Jego zadaniem jest zmniejszenie zużycia paliwa (wg producentów zmniejsza zużycie paliwa od 8 do 15%), a co za tym idzie zmniejszenie emisji spalin do atmosfery w czasie jazdy po mieście. Auto Start Stop stosuje się zarówno w pojazdach z manualną jak i z automatyczną skrzynią biegów.
Generalnie pracę systemu "Auto Start-Stop" można podzielić na trzy fazy:
1 - Po zatrzymaniu pojazdu, gdzie po chwili kierowca zamiar kontynuować dalej jazdę np. przed światłami, podczas jazdy w korku lub przed przejazdem kolejowym system "start-stop" wyłącza tymczasowo silnik;
2 - W trakcie oczekiwania na kontynuowanie jazdy (np. oczekiwanie na zmianę świateł lub podniesienia zapór, itp.) system "start-stop" dostarcza/podtrzymuje zasilanie elektryczne do oświetlenia zewnętrznego, do systemów wyposażenia kabiny(np. audio, nawigacja, sterowanie temperaturą w pojeździe), a także do systemów bezpieczeństwa (np. system poduszek powietrznych).
3- Możliwość kontynuowania jazdy (np. zmiana świateł, podniesienie zapór, itp.), system "start-stop" uruchamia silnik.
Jak działa system w praktyce?
Z reguły w większości pojazdów system aktywuje się po włączeniu zapłonu i uruchomieniu silnika, a uruchamia się, gdy wszystkie warunki do jego uruchomienia są spełnione (o tym w dalszej części artykułu).
Uruchomienie systemu różni się w zależności od zastosowanej skrzyni biegów, i tak:
W przypadku manualnej skrzyni biegów, wyłączenie silnika następuje po ustawieniu dźwigni zmiany biegów w położeniu neutralnym (luz) i puszczeniu pedału sprzęgła. Wciśnięcie pedału sprzęgła powoduje uruchomienie silnika.
W przypadku automatycznej skrzyni biegów, wyłączenie silnika następuje po silnym naciśnięciu pedału hamulca, a po zmniejszeniu siły nacisku na pedał hamulca silnik się uruchamia.
System można deaktywować za pomocą specjalnego przycisku. Jednak aktywuje się po ponownym włączeniu zapłonu i uruchomieniu silnika.
Warunki automatycznego wyłączenia/włączenia silnika:
Nowi użytkownicy systemu start-stop nie zawsze wiedzą, czy system ten działa poprawnie. W zależności od założeń konstrukcyjnych inżynierów danej marki warunki mogą się różnić pomiędzy markami, a nawet modelami danej marki. Ale podstawowe warunki przeważnie są takie same u wszystkich producentów.
Warunki automatycznego wyłączania silnika:
- system Auto Start-Stop/ ECO Start-Stop jest włączony;
- silnik musi osiągnąć temperaturę roboczą;
- poziom naładowania i napięcie akumulatora (lub akumulatorów)jest wystarczające;
- temperatura w kabinie jest osiągnięta w określonym zakresie (zarówno, gdy działa ogrzewanie jak i klimatyzacja);
- nie jest włączona diagnostyka silnika;
- temperatura zewnętrzna i ciśnienie atmosferyczne mieści się w zakresie zdefiniowanym do pracy systemu;
- zamknięta maska silnika;
- nie została uruchomiona funkcja dynamicznego/pasywnego dopalenia filtra DPF/FAP w dieslach, lub GPF w silnikach benzynowych;
- prędkość obrotowa silnika mieści się w zakresie zdefiniowanym do pracy systemu;
inne w zależności od marki:
- zapięty pas kierowcy;
- przy włączonej klimatyzacji system nie rozpoznaje zaparowanej szyby;
- zbiornik paliwa jest odpowiedni napełniony;
- odpowiedni skład spalin;
- zamknięte drzwi pojazdu;
Jeżeli któryś z powyższych warunków nie jest spełniony system nie wyłączy automatycznie silnika.
Czasami mimo postoju pojazdu system "start-stop" może uruchomić silnik, ponieważ co najmniej jeden z poniższych warunków tego wymaga.
Warunki automatycznego włączania silnika:
- poziom naładowania i napięcia akumulatora jest za niski;
- temperatura wewnątrz pojazdu jest poza zdefiniowanym zakresem;
- pojazd zaczął się toczyć;
- działanie układu hamulcowego wymaga pracy silnika;
Budowa systemu Auto Start-Stop
W zależności od producenta systemy start-stop mogą nieznacznie się różnić. Generalnie systemy start-stop możemy rozgraniczyć na takie które odzyskują napięcie podczas hamowania i bez odzyskiwania napięcia podczas hamowania. Na podstawie sytemu produkowanego przez firmę BOSCH omówimy poszczególne podzespoły wchodzące w skład systemu start-stop:
- Sterownik silnika ECM(PCM), z dodatkowym złączami do dodatkowych czujników np.BMS(Battery Monitoring System) w skrócie czujnika akumulatora, oraz z oprogramowaniem obsługującym system "start-stop";
- Konwerter DC/DC12 - stabilizuje napięcie podczas wyłączenia i włączenia silnika, zapewniając stały dopływ napięcia do szeregu odbiorników takich jak np. radio i nawigacja;
- Akumulator 12V wykonany w technologii AGM lub EFB, przystosowany do większej ilości cykli pracy;
- Czujnik akumulatora (BMS - Battery Monitoring System) - informuje sterownik o stanie naładowania akumulatora;
- Czujnik prędkości pojazdu, ten sam który wysyła informacje do systemów bezpieczeństwa ABS/ASR/ESP;
- Aktywny czujnik obrotów i położenia wału korbowego silnika;
- Czujnik biegu neutralnego - wysyła informacje do ECM o tym czy bieg jest włączony;
- Czujnik różnicy ciśnień we wspomaganiu hamulców;
- Rozrusznik przystosowany do systemu start-stop - ze wzmocnionym łożyskowaniem i mechanizmami zazębiającymi, lepszą przekładnią planetarną i lepszym komutatorem;
- Alternator o zwiększonej sprawności, generujący więcej energii przy niższych obrotach silnika (może być wyposażony w funkcje odzyskiwania energii podczas hamowania).
Czasami w niektórych samochodach w systemie "start-stop" stosuje się dwa akumulatory: 1 główny (do rozruchu silnika), i 2 pomocniczy do zasilania odbiorników np. radia i nawigacji, itp.
System Start-Stop - awarie, usterki, wpływ na żywotność innych podzespołów
System Start-Stop, a trwałość silnika i innych podzespołów.
Wielu zastanawia się jaki wpływ na trwałość silnika i jego podzespołów ma działanie systemu start-stop?
Wg producentów nie ma powodów do obaw. Newralgiczne podzespoły takie jak rozrusznik, alternator są wzmocnione, podobnie jest z akumulatorem typu AGM lub EFB.
Co z silnikiem? Wiadomo, że silnik najbardziej zużywa się podczas rozruchu. W sprawnie działającym systemie auto start-stop podczas jazdy po mieście silnik w krótkim czasie wyłączany i uruchamiany jest wielokrotnie. Po wyłączeniu silnika spada ciśnienie w układzie smarowania, a także wzrasta temperatura. Po ponownym uruchomieniu silnika ruchome elementy silnika narażone są na podwyższone tarcie, w podwyższonej temperaturze. Aby zniwelować to zjawisko producenci zaczęli stosować w układach smarowania zawory zwrotne lub takie zawory umieszczone są w filtrach oleju - zapobiega to cofaniu się oleju po wyłączeniu silnika. Ponad to obowiązkowe stało się stosowanie najwyższej jakości olejów syntetycznych, które często zawierają modyfikatory tarcia chroniące silnik przed chwilowym brakiem smarowania.
Co z turbosprężarką? Wcześniej producenci zalecali, aby po dynamicznej jeździe nie wyłączać od razu silnika, tylko przed jego zgaszeniem odczekać kilkadziesiąt sekund, aby schłodzić turbosprężarkę. System Start-Stop wyłącza silnik w ułamku sekundy. I w tym przypadku wprowadzono zmiany konstrukcyjne. Zastosowano dodatkowy układ chłodzenia turbosprężarki, niezależny od pracy silnika. A także ważny jest zastosowany olej silnikowy.
Awarie systemu Auto Start-Stop Biorąc pod uwagę powyższe informacje o działaniu systemu start-stop, gdy się nie uruchamia, nie zawsze to świadczy o jego usterce. Jednak jeżeli przez dłuższy czas nie uruchamia się system start-stop, możemy przypuszczać, że co najmniej jeden z podzespołów wchodzących w skład systemu uległ awarii. Najczęstszymi przyczynami nie działania systemu auto start stop są:
- spadek pojemności akumulatora (na skutek niewłaściwej eksploatacji, wieku lub usterki innego podzespołu);
- wewnętrzna usterka modułu rozdziału i sterowania napięciem;
- błąd programowy modułu sterującego;
Pozostałe przyczyny awarii
- usterki innych podzespołów powiązanych pośrednio z systemem start-stop, np czujniki lub inne systemy;
Bazując na moim kilkunastoletnim doświadczeniu, nie zauważyłem, aby w samochodach nowych i powiedzmy 3-7 letnich z systemem start-stop awarii ulegały rozruszniki i alternatory w stosunku do samochodów bez tego systemu. W okresie gwarancji i po, najczęstszą przyczyną nie działania systemu Start-Stop były niesprawne akumulatory oraz błędy programowe samych sterowników. Rzadziej awariom ulegały moduły sterujące.
System Start-Stop - oszczędności czy koszty?
Oszczędności nie potwierdzone w testach. Wiele niezależnych światowych magazynów motoryzacyjnych przeprowadziło szereg testów sprawdzających oszczędności jakie można uzyskać dzięki systemowi Start-Stop. Wyniki sięgały od 3 do 7 % zaoszczędzonego paliwa, czyli o wiele mniej niż podają producenci.
Zróbmy małe obliczenia:
Weźmy uwagę średni roczny przebieg przeciętnego samochodu w Polsce: 15000km;
Przyjmijmy, że średnie zużycie paliwa przeciętnego pojazdu wynosi około 8 litrów / 100km;
Biorąc pod uwagę powyższe parametry, pojazd zużyje około 1200 litrów paliwa na rok.
Załóżmy, że 75% tego średniego przebiegu to cykl miejski, czyli około 900 litrów zostało zużyte w cyklu miejskim;
Wg niezależnych testów magazynów motoryzacyjnych, maksymalne osiągnięte oszczędności przez system Start-Stop to 7%, czyli około 63 litrów paliwa na rok.
Przy cenie paliwa około 5zł/litr, roczna oszczędność kosztów paliwa to około 315 zł - dużo czy mało? - niech każdy sobie sam odpowie na to pytanie.
Redukcja dwutlenku węgla (CO2) dzięki systemowi Start-Stop
Emisja CO2 z litra paliwa uzależniona jest od rodzaju paliwa.
1 litr oleju napędowego podczas spalania emituje 2,6 kg dwutlenku węgla;
1 litr benzyny podczas spalania emituje około 2,3 kg dwutlenku węgla;
1 litr LPG podczas spalania emituje około 1,7 kg dwutlenku węgla;
Biorąc pod uwagę wcześniej wyliczone oszczędności paliwa systemu Start-Stop w cyklu miejskim i ilość emitowanego dwutlenku węgla przy spalaniu litra paliwa możemy wyliczyć, że dzięki systemowi Start-Stop rocznie zredukujemy:
63 x 2,6 kg = 164kg CO2 z silnika wysokoprężnego (Diesla);
63 x 2,6 kg = 145kg CO2 benzynowego;
63 x 1,7 kg = 107kg CO2 zasilanego LPG
Biorąc pod uwagę 1 pojazd, być może to nie wiele. Ale biorąc pod uwagę tysiące samochodów, które dzięki systemowi Start-Stop zredukują zużycie paliwa nawet o 3%, to redukcja emisji dwutlenku węgla i innych zanieczyszczeń będzie znaczna.
Koszty części zamiennych w samochodach z systemem Start-Stop jak na razie są około 2 razy większe w stosunku do części samochodów bez systemu Start-Stop.
Weźmy pod uwagę najczęściej wymienianą część (którą teoretycznie możemy wymienić sami) czyli akumulator, powiedzmy 12V 800A - renomowanego producenta;
Akumulator AGM 12V 80AH 800A - cena około 650 zł, tego samego producenta zwykły akumulator 12V 95AH 800A to koszt około 350 zł
Wspomniałem, że akumulator możemy teoretycznie wymienić sami, ponieważ w nowych samochodach, a przynajmniej w samochodach z systemem Start-Stop, czujnik monitorowania akumulatora przy wymianie akumulatora powinien być zresetowany lub skonfigurowany najczęściej przy pomocy serwisowego komputera diagnostycznego danej marki. Warto jeszcze dodać, że nowy akumulator przed jego montażem powinien być w pełni naładowany, aby dobrze skonfigurować czujnik stanu akumulatora. Jeżeli po wymianie akumulatora nie będzie zresetowany/ skonfigurowany czujnik stanu akumulatora, lub czujnik stanu akumulatora zostanie skonfigurowany przy nie w pełni naładowanym akumulatorze, to czujnik monitorowania akumulatora nie będzie działał właściwie, przez co system Start-Stop nie będzie działał, lub ładowanie akumulatora będzie niewłaściwe. Jeżeli do systemu Start-Stop zamontujemy zwykły akumulator, musimy się liczyć z faktem iż szybko ulegnie on uszkodzeniu.
Podsumowanie
Do niedawna system Start-Stop dostępny był jako dodatkowa opcja, a obecnie staje się standardowym wyposażeniem. Czy tego chcemy, czy nie wcześniej czy później będziemy musieli się do niego przyzwyczaić i go zaakceptować mimo swoich wad. Jak przy każdej nowości na początku koszty są większe, a z czasem stają się do zaakceptowania. Producenci analizują przyczyny usterkowości poszczególnych części, które ulegają szybszemu zużyciu w wyniku pracy systemu Start-Stop, i z czasem wprowadzają odpowiednie modyfikacje, aby zapobiec awariom. Czy system przynosi oszczędność? To zależy od sposobu i warunków eksploatacji. Jeżeli samochód w większości eksploatowany jest w cyklu miejski, to jakieś tam oszczędności będą. Natomiast, gdy pojazd większości przebiegów robi na trasie, oszczędności praktycznie nie będzie. Dzięki wzmocnionym częściom, żywotność części zbliżona jest do żywotności części z pojazdów bez systemu Start-Stop.
W przypadku awarii ważny jest dobór właściwych części, oczywiści części muszą być dedykowane do systemu Start-Stop.
Dla tych, którym się nie podoba praca systemu Start-Stop jest opcja jednorazowego wyłączenia systemu do czasu ponownego włączenia zapłonu. Po wyłączeniu i ponownym włączeniu zapłonu system ponownie się aktywuje.
