_(cropped).jpg/1280px-2019_Perodua_Myvi_1.5_AV_(83)_(cropped).jpg)
Система старт-стоп транспортного средства или система стоп-старт (также известная как S&S , микрогибрид или микрогибридный электромобиль ( μHEV )) [1] автоматически выключает и перезапускает двигатель внутреннего сгорания , чтобы сократить время, которое двигатель проводит на холостом ходу , тем самым снижая расход топлива и выбросы . Это наиболее выгодно для транспортных средств, которые проводят значительное количество времени в ожидании на светофоре или часто останавливаются в пробках . Технология старт-стоп может стать более распространенной с более строгими государственными нормами экономии топлива и выбросов . [2] Эта функция присутствует в гибридных электромобилях, но также появилась в транспортных средствах, в которых отсутствует гибридная электрическая силовая установка . Для неэлектрических транспортных средств экономия топлива от этой технологии обычно составляет от 3 до 10%, потенциально до 12%. [3] В Соединенных Штатах, по данным Министерства энергетики , холостой ход приводит к потере более 6 миллиардов галлонов США (23 миллиарда литров; 5,0 миллиардов имперских галлонов) топлива в год. [4]
В автомобиле с механической коробкой передач функция «стоп-старт» активируется путем остановки автомобиля, переключения передачи на нейтраль и отпускания сцепления. Двигатель не остановится, если автомобиль движется, даже если выполнены вышеупомянутые шаги (это справедливо не для всех автомобилей). Двигатель перезапускается, когда сцепление нажимается до выбора передачи для движения автомобиля. Двигатель также может перезапуститься, если есть потребность в мощности, например, от системы кондиционирования воздуха .
Так как автомобильные аксессуары, такие как компрессоры и водяные насосы, как правило, были разработаны для работы на ремне привода двигателя, эти системы должны быть перепроектированы для правильной работы при выключенном двигателе. Обычно для питания этих устройств используется электродвигатель. В автомобилях, где компрессор кондиционера все еще работает от приводного ремня, некоторые водители включают кондиционер в качестве импровизированного способа отключить систему «старт-стоп». В Mazda 3 для питания кондиционера и других аксессуаров используется суперконденсатор как часть системы i-ELOOP; кондиционер и вентиляторы значительно снижаются до минимальных настроек, когда двигатель выключен. При максимальных настройках кондиционера и вентилятора суперконденсатор будет опустошен за пять секунд, и двигатель автоматически включится. [5] [6] [7]
Эта технология также использовалась на скутерах Honda на азиатских рынках в течение последнего десятилетия. [8] Модель Honda PCX 125 cc была выпущена в 2010 году с этой технологией для европейского рынка, хотя ее североамериканская модель не оснащена ею. [9]
Технология Start-Stop была впервые внедрена в Европе из-за различий в регулировании: 25 процентов Нового европейского ездового цикла (NEDC) тратится на холостой ход, [10] в то время как только 11 процентов теста Агентства по охране окружающей среды США (EPA) тратятся на холостой ход. Активация Start-Stop зависит от конкретных действий водителя, а также от условий эксплуатации. Двигатель должен достичь надлежащей температуры, чтобы обеспечить адекватное выключение каталитического нейтрализатора и надлежащую смазку для легкого перезапуска.
В автомобиле с механической коробкой передач выключение двигателя обычно происходит при торможении до полной остановки, переключении коробки передач в нейтральное положение и отпускании сцепления. Автомобили с автоматической коробкой передач выключаются при торможении до полной остановки; выключение активируется нажатием педали ножного тормоза, когда автомобиль останавливается. Если автомобиль изначально замедляется вручную с помощью автоматической коробки передач, а окончательная остановка достигается с помощью ручного тормоза, двигатель не выключится.
Система должна быть реализована в сочетании с модификациями и усилениями многих компонентов автомобиля, чтобы усилить долговечность двигателя и электрической системы и долгосрочную износостойкость, поскольку дополнительные циклы остановки и запуска увеличивают нагрузку на эти системы. Чтобы достичь аналогичного уровня долговечности , комфорта и пользовательского опыта, как у старых автомобилей без системы, производитель автомобиля может включить любое из следующих усовершенствований в промышленный дизайн автомобиля :
Выбросы угарного газа и дефицит топлива/нефтяной кризис 1970-х годов подтолкнули автопроизводителей к поиску решений для снижения потребления газа. Первым автомобилем, использовавшим автоматический переключатель вкл/выкл, был шестицилиндровый Toyota Crown в 1974 году [13] [14] , и уже заявлял об экономии газа в 10% в пробках. В 1980-х годах Fiat Regata "ES" с системой City-matic [15] [16] и Volkswagen Polo "Formel E" [ требуется цитата ] также использовали подобные устройства. Volkswagen Group также внедрила его в Golf Ecomatic в 1994 году и в Volkswagen Lupo "3L" и Audi A2 "3L" в 1999 году. Хотя эти ранние реализации были сочтены многими водителями довольно смущающими, а высокая цена не принесла этим автомобилям большого коммерческого успеха, и Volkswagen Lupo, и Audi A2 (в их "3-литровом" рычаге) были более эффективными, чем любой серийный автомобиль, доступный в США на момент их выпуска. [17]
Начиная с введения европейского стандарта выбросов Евро 5, все больше и больше транспортных средств оснащаются системой «старт-стоп», независимо от уровня цен, [18], поскольку сокращение холостого хода также снижает выбросы транспортных средств CO2 , являющиеся основной причиной глобального потепления. [19]
Производители продолжали совершенствовать систему. В 2010 году Valeo заявила, что ее второе поколение Start-Stop появится в том же году. [20] Это новое поколение будет называться «i-StARS». Система Valeo включена в Citroën , Land Rover , Peugeot , Smart и Volvo , в то время как система Bosch включена в Fiat , Nissan , SEAT и Volkswagen , с различными вариантами моторизации, включая Essence и Diesel. Bosch разработала систему для автоматических автомобилей. [21]
Система Mazda Smart Idle Stop System (SISS) использует запуск сгорания вместо электрического запуска. Определяя положение поршней в цилиндрах, двигатель останавливается в конфигурации, которая позволяет производить немедленный запуск с помощью сгорания. Mazda заявляет о более тихом и быстром перезапуске двигателя в течение 0,35 секунд. [22] [23]
Система Kia ISG EcoDynamics использует компоненты Bosch , Valeo и Varta . [24]
Некоторые автобусы Alexander Dennis Enviro200 MMC и Enviro400 MMC оснащены системами «стоп-старт», которые останавливают двигатель на остановках. [25] [26]
Технология Stop-Start впервые была установлена на Bentley в 2016 году на модели Bentayga . Система Bentley останавливает двигатель, когда автомобиль останавливается или движется медленно. [27]
BMW включает технологию во многие свои автомобили и линейку MINI 2008 года как часть своего бренда Efficient Dynamics. BMW была заинтересована в способах снижения паразитных потерь в двигателях, поэтому компания сделала шаг вперед в этой технологии. Вместо использования интегрированного стартер-генератора (ISG) BMW использовала усовершенствованный стартер, который является обычным стартером, разработанным Robert Bosch GmbH , который может выдерживать увеличенное количество запусков двигателя в автомобиле с системой «стоп-старт».
BMW разработала систему таким образом, что генератор переменного тока не активируется большую часть времени. Это означает, что электрические компоненты в автомобиле обычно работают от аккумулятора . Когда аккумулятор необходимо зарядить или при замедлении или торможении, генератор переменного тока активируется для подзарядки аккумулятора ( рекуперативное торможение ). Поскольку эта батарея испытывает совершенно иные характеристики нагрузки, чем обычная автомобильная батарея, BMW вместо этого использовала тип абсорбирующего стекломата (AGM).
Из-за использования рекуперативного торможения некоторые стали называть этот тип системы микрогибридом , что на ступень ниже мягкой гибридной системы, где ISG может использоваться для помощи двигателю или даже для управления транспортным средством.
Citroën представил более совершенную систему в своих моделях C2 и C3 к 2006 году, названную «Stop and Start». Реализация Citroën объединяет автоматизированную коробку передач SensoDrive и управляемый электроникой реверсивный генератор [28] или интегрированный стартер-генератор (ISG). ISG, также известный как «интегрированный стартер-генератор», объединяет роль стартера и генератора в одном блоке; производители включают Valeo [29] и Denso . [30]
FCA представила систему, разработанную Robert Bosch GmbH, в конце 2008 года в Fiat 500. [31] Начиная с сентября 2009 года, Alfa Romeo также представила эту систему в своей серии Alfa Romeo Mito, использующей бензиновые двигатели MultiAir объемом 1,4 л с турбонаддувом от Fiat Powertrain Technologies (FPT) . [32]
В конце 2010 года Ford объявил, что его система старт-стоп, уже используемая в его гибридах, а также в нескольких основных моделях в Европе, будет представлена в Северной Америке с моделями 2012 года, изначально с 4-цилиндровыми двигателями, а затем распространилась на V6 и V8. В конце концов, система стала доступна во всех автомобилях Ford. [33]
В 2013 году компания объявила, что технология «старт-стоп» будет внедрена во второе поколение моделей Ford Fusion , и впервые встроила системы «старт-стоп» в модель Ford F150 2015 года в качестве стандартной функции, а не опции. [34] Ранее только версия 2,7-литрового турбированного двигателя V-6 имела функцию «стоп-старт», для которой требовалась более надежная (и дорогая) батарея с абсорбирующим стекломатом (AGM), которая могла бы лучше справляться с постоянным циклированием и более интенсивным потреблением энергии от аксессуаров автомобиля при выключенном двигателе. [35]
В 2008 году компания General Motors выпустила гибридную модель Chevrolet Tahoe с двухрежимной технологией AHS2 , которая сочетает в себе технологию «старт-стоп» с рекуперативным торможением и режимом электромобиля в определенных условиях при скорости до 45 км/ч.
В 2012 году компания General Motors выпустила модель Chevrolet Malibu Eco с технологией eAssist , которая сочетает в себе технологию «старт-стоп» с рекуперативным торможением и электрическим усилителем в определенных условиях. [36]
В 2014 году компания General Motors объявила, что Chevrolet Impala и Malibu будут оснащены системой «старт-стоп» (не eAssist) во всех моделях.
Компания Honda уже более десяти лет использует функцию «старт-стоп» посредством своей мягкой гибридной системы IMA в моделях Insight первого поколения на внутреннем рынке Японии с 1999 года [ необходима ссылка ] и совсем недавно в Civic Hybrid .
Хотя Kia Rio и Rio5 используют тот же новый четырехцилиндровый двигатель с непосредственным впрыском объемом 1,6 л, что и его двоюродный брат Hyundai Accent/Verna (также недавно модернизированный для 2012 года), Hyundai не упомянул эту функцию в своей линейке Accent. [37] Hyundai 1.4 с механической коробкой передач имеет систему ISG (Intelligent Stop & Go) (в Израиле).
Система Intelligent Eco Stop/Start от Jaguar впервые была установлена на моделях XF [38] и XJ в 2011 году, а затем распространилась и на остальную часть модельного ряда.
Модернизированные Kia Rio и Rio5 (хэтчбек) 2012 года, дебютировавшие на Нью-Йоркском автосалоне 2011 года, были анонсированы с функцией Intelligent Stop and Go (ISG) или технологией «стоп-старт». [39]
Kia утверждает, что сочетание непосредственного впрыска топлива и системы «стоп-старт» обеспечит расход топлива в 30 миль на галлон при движении по городу и 40 миль на галлон на шоссе как с 6-ступенчатой механической, так и с автоматической коробкой передач.
В 2008 году Land Rover оснастил свой Freelander системой Stop/Start, которая могла сократить расход топлива и выбросы до 10%. [40] С 2016 года все модели Land Rover и Range Rover оснащаются интеллектуальной системой Eco Stop/Start .
Mahindras были первыми в Индии, кто запустил в мае 2000 года систему Micro Hybrid на базе Stop-Start. Она включала в себя отечественные технологии и первую в своем роде разработку компонентов, таких как датчики нейтрали и педали сцепления на основе датчика Холла , а позднее и совместное предприятие с Bosch для автомобилей с системой Common Rail .
Система i-Stop, первая система Mazda start stop, определяет, какой поршень находится в лучшем положении для быстрого перезапуска, который находится в фазе такта сгорания, когда воздух и топливо находятся в цилиндре, готовые к воспламенению. Смесь в этом цилиндре воспламеняется свечой зажигания, заставляя этот поршень опускаться, и с помощью стартера обеспечивается почти мгновенный перезапуск двигателя за 0,35 секунды. [41]
В 2011 году Mazda анонсировала i-ELOOP, систему, которая использует генератор переменного напряжения для преобразования кинетической энергии в электрическую во время замедления. Энергия, хранящаяся в двухслойном конденсаторе , используется для подачи питания, необходимого для электрических систем автомобиля. При использовании в сочетании с системой старт-стоп Mazda i-Stop, компания заявляет об экономии топлива до 10%. [42]
Nissan использует бренд S-Hybrid (стилизованный заглавными буквами как «S-HYBRID») для своей микрогибридной системы. Система S-Hybrid полностью находится в моторном отсеке и не требует тяговой батареи. Автомобили с системой S-Hybrid оснащены двигателем Energy Control (ECO), который служит генератором переменного тока и стартером бензинового двигателя. Эти автомобили также оснащены дополнительной «вспомогательной батареей», расположенной в моторном отсеке для питания электрических аксессуаров автомобиля, когда бензиновый двигатель выключен, вместо использования постоянно работающего генератора. Когда водитель отпускает дроссельную заслонку или тормозит, двигатель ECO приводится в действие как генератор переменного тока для поддержания заряда «вспомогательной батареи». Помимо использования для перезапуска двигателя, двигатель ECO также прикладывает крутящий момент 50 Н·м (5,1 кг·м; 37 фунт·фут) в течение одной секунды к коленчатому валу при трогании с места, обеспечивая небольшую помощь электродвигателя. [43]
В 2010 году Opel представила систему Start/stop в своих моделях EcoFLEX . Система используется с бензиновыми двигателями Family 0 , Ecotec и MGE , а также дизельными двигателями MultiJet , Circle L и Family B.
Perodua впервые представила систему старт/стоп в 2016 году, которая называется «Eco idle» в Bezza . Изначально она была ограничена только топовым вариантом Advance. Впоследствии более новые модели, такие как Myvi , Aruz , Ativa и Alza, начали оснащаться этой системой в качестве стандартной, даже в базовых моделях.
Renault внедрила эту технологию во все свои европейские модели в 2010 году.
В 2009 году модель 750 на базе Rover 75 компании Roewe была оснащена системой «стоп-старт» в стандартной комплектации с гибридным двигателем 1,8 Rover K-серии . [ требуется ссылка ]
Функция «старт-стоп» была установлена на втором поколении 9-5 в 2009 году. Кнопка управления системой располагалась рядом с рычагом переключения передач, как ключи зажигания старых SAAB. [44]
Многие автомобили Subaru оснащены автоматической системой «стоп-старт». Впервые она была представлена в 2011 году на моделях Impreza и Crosstrek .
Система старт-стоп Suzuki называется EASS (Engine Auto Start Stop). [45]
Некоторые автопроизводители, такие как Suzuki, имеют одну дополнительную небольшую литий-ионную батарею 12 В внутри автомобиля. [46] Система продается как «SHVS Mild Hybrid System» (интеллектуальный гибридный автомобиль Suzuki) и доступна в качестве опции в Ignis, Swift, Baleno на нескольких рынках.
Tata Motors представила эту систему на своем LCV Tata Ace . [47]
В 1974 году компания Toyota продемонстрировала прототип своего шестицилиндрового автомобиля Toyota Crown , оснащенного автоматическим переключателем включения/выключения [13] [14] , заявив, что он обеспечивает 10-процентную экономию топлива в пробках.
Совсем недавно, с 2009 года, Toyota продавала автомобили с системой «старт-стоп» на двигателях внутреннего сгорания, а с 1997 года — в гибридной линейке Prius. [48] И Toyota , и Mazda представили технологию «стоп-стоп», доступную также за пределами Японии, в некоторых своих автомобилях 2009 модельного года.
Volkswagen начал использовать системы «старт-стоп» с Polo Formel E с SSA около 1983 года, после предварительного ознакомления с системой на исследовательском автомобиле Auto 2000 1981 года. [49] Позже LUPO 3L, а после этого в Polo, Golf и Passat BlueMotion , которые также включают улучшения веса и аэродинамики. Теперь система является обычным явлением в модельном ряду Volkswagen, устанавливается на все автомобили с пакетом Bluemotion Technology, хотя некоторые другие модели также имеют эту технологию. Для Lupo 3L с автоматизированной механической коробкой передач и сцеплением двигатель останавливается через четыре секунды после того, как автомобиль останавливается, когда нога водителя находится на педали тормоза. Никаких других действий не требуется. Снятие ноги с педали тормоза инициирует запуск двигателя, и автомобиль можно трогаться с места. Рычаг переключения передач остается в положении Drive D все время. То же самое относится к Audi A2 1.2TDi, который практически идентичен механически.
Volvo представила свою технологию «старт-стоп» в 2009 году под брендом DRIVe. [50]
Mitsubishi Motors представила эту систему в 1999 году под своим брендом AS&G (Auto Stop & Go) на своем кей-каре Mitsubishi Pistachio . [51] Mitsubishi продвигает технологию AS&G в своих моделях под брендом ClearTec на европейском рынке с 2008 года. Система AS&G также доступна на Mitsubishi Colt (ЕС), который поступил в продажу в Европе в 2008 году. С 2010 года эта система также используется в Mitsubishi ASX (ЕС). В 2015 году AS&G была добавлена в Mitsubishi Eclipse Cross .
Гибридные/электрические вспомогательные автомобили практически не испытывают задержек в мощности с момента остановки благодаря мгновенной доступности мощности от аккумулятора к электродвигателям. Бензиновые и микрогибридные автомобили, с другой стороны, обычно испытывают небольшие задержки (хотя и доли секунды).
В феврале 2001 года Национальное управление безопасности дорожного движения США (NHTSA) подняло вопросы о негибридных транспортных средствах Honda, оборудованных трансмиссиями «Idle Stop» этой компании, из-за опасений по поводу «внезапного рывка вперед транспортного средства при автоматическом перезапуске» — а не «постепенного медленного движения вперед, характерного для современных конструкций трансмиссий». [52] [53]
Распространенное заблуждение о системах «стоп-стоп» заключается в том, что длительное использование может вызвать дополнительный износ из-за отсутствия масляной смазки. Для полувкладышей подшипников коленчатого вала и подшипников большой головки это может привести к частому высокоскоростному вращательному движению до того, как установится гидродинамическая пленка. Во время этой фазы граничной смазки может возникнуть контакт металла с металлом между поверхностью коленчатого вала и поверхностью скольжения подшипника. Это не было проблемой, пока количество перезапусков двигателя составляло то, что обычно считалось нормальной величиной. Однако в автомобиле с системой «старт-стоп» этот эффект может потребовать новых технологических решений для предотвращения преждевременного износа подшипников, в зависимости от цикла вождения. Следовательно, будущие двигатели для систем «старт-стоп» должны быть рассчитаны на 250 000–300 000 запусков. Традиционные вкладыши подшипников с алюминиевой или медной облицовкой показывают сильный износ всего лишь после 100 000 циклов. [54] [ самостоятельно опубликованный источник? ]
Некоторые реализации не используют стартер, [ требуется ссылка ] устраняя проблемы износа стартера. Mazda i-stop, используемый в линейке Mazda3/Axela (в Европе и JDM ), использует сгорание для помощи стартеру, определяя положение поршня в цилиндре. Они заявляют о более тихом и быстром перезапуске двигателя в течение 0,35 секунды. [55]
Некоторые производители автомобилей, такие как Suzuki, имеют внутри автомобиля одну литий-ионную батарею. [46]
Многие потребители транспортных средств выразили разочарование тем, что они воспринимают как правительственное перенапряжение, неудобство и раздражение в отношении обязательной функции автоматического останова-запуска. Кроме того, кнопка автоматического останова-запуска по умолчанию устанавливается в положение «вкл.» каждый раз при запуске транспортного средства, вместо того чтобы устанавливаться в положение «выкл.», что позволило бы потребителю выбирать, активировать ли функцию. В настоящее время Агентство по охране окружающей среды (EPA) предлагает поощрения за рейтинг расхода топлива производителям автомобилей, которые гарантируют, что их системы автоматического останова-запуска по умолчанию устанавливаются в положение «вкл.». Если система «не фиксируется» (т. е. не остается выключенной после выключения автомобиля), EPA рассчитывает показатели экономии топлива только при включенной системе. Если производитель автомобиля допускает постоянное отключение системы, то EPA проверяет экономию топлива как при включенной, так и при выключенной системе, а затем усредняет два показателя экономии топлива. Поскольку это среднее значение всегда будет ниже, чем экономия при включенной системе, производители автомобилей решают снова включать ее при повторном запуске транспортного средства. [56] [ самостоятельно опубликованный источник? ] В результате, чтобы отключить функцию автоматического останова-запуска, водители транспортных средств вынуждены как правительством, так и производителями автомобилей нажимать кнопку автоматического останова-запуска каждый раз, когда они заводят автомобиль. Это неудобство заставляет многих потребителей либо мириться с необходимостью нажимать кнопку каждый раз, когда они заводят свой автомобиль, либо искать обходные пути на вторичном рынке, либо вообще избегать моделей транспортных средств с этой функцией. [57] [ самоопубликованный источник? ]
Согласно наблюдениям Лаборатории глобального мониторинга NOAA, в 2021 году на долю углекислого газа приходилось около двух третей общего нагревающего воздействия всех парниковых газов, производимых человеком.
