Система старт-стоп та її застосування в автомобілях Subaru

Останній час для економії палива та скорочення шкідливих викидів багато автовиробників оснащують автомобілі системою старт-стоп. Очікується, що до 2022 року 55 мільйонів автомобілів, що продаються щороку, буде оснащено системами старт-стоп. У Європі, де вартість палива є суттєвою, близько 45% нових автомобілів вже оснащено системою старт-стоп. Виробники декларують зниження витрати палива при використанні цієї системи від 6% до 31%, проте багато автомобілів не довіряють таким системам, вважають їх дратівливими або побоюються зносу двигуна або поломки стартера. Існує і така думка, що ці системи - більше нав'язана законодавством марна пустушка і чергове маркетингове хитрощі автовиробників, вигідніше їм, ніж автомобілістам. Багато автовласників навіть вимикають її відразу ж, як тільки сідають у свої машини. Що ж це таке і чи справді вона допомагає заощадити?

Ідея вкрай проста: поки автомобіль стоїть у пробці або чекає на пасажирів, можна вимкнути двигун. У принципі, у затяжних пробках багато водіїв і самі вимикають двигун, але ця система робить це автоматично, навіть на світлофорах. Перші експерименти зі створення такої системи зробила компанія Toyota в середині 1970-х років, встановивши на свою модель Crown пристрій, що вимикає двигун після 1,5-секундного простою. Тестування у міському потоці Токіо показало зниження витрати палива на 10%. Перші автомобілі Subaru, оснащені системою старт-стоп (Idling Stop System) були продемонстровані в Японії в 2011 році, в Україні Subaru XV з системою старт-стоп став доступний для покупки тільки цього року.

Звичайно, робота такої системи створює підвищене навантаження на акумулятор, стартер і сам двигун. Якщо звичайний автомобіль за свійтермін служби пройде через 50 000 циклів зупинки/запуску двигуна, то автомобіль із системою старт-стоп може випробувати до 500 000 таких циклів. Це створює підвищене навантаження як на стартер з акумулятором, так і на двигун, підшипники коленвала якого стикаються з шийкою колінвала без масляної плівки при старті двигуна. Тому автомобілі з такою системою оснащуються посиленими стартерами та акумуляторами, які можуть витримати більшу кількість запусків, забезпечують більший пусковий струм, швидше заряджаються та витримують глибокі розряди, використовуються покращені олії та матеріали для підшипників колінвалу, щоб зменшити знос двигуна від частих стартів.

За принципом роботи системи старт-стоп поділяються на три основні типи :

Перший варіант такої системи мало відрізняється від звичайного автомобіля. Система стежить за рухом автомобіля та діями водія та глушить двигун через певний час після того, як автомобіль зупиняється. Коли водій відпускає гальмо педаль (або вичавлює педаль зчеплення на автомобілях з механічною коробкою передач) двигун запускається.
Другий варіант використовує суміщений стартер-генератор - пристрій, який може працювати як стартер, так і як генератор. Вперше таку систему представила компанія Citroen у 2006 році. Виробляти такий стартер-генератор стали французька компанія Valeo та японська Denso. Такий стартер-генератор працює безшумно та витрачає менший час на пуск двигуна.
Третій варіант запропонувала компанія Mazda під назвою SISS (Smart Idle Stop System). Така система вимагає впровадження спеціальних елементів, чи вузлів. Блок управління двигуном за допомогою датчика положення колінчастого валу зупиняє двигунпевному положенні, що сприяє його подальшому запуску. Коли водій відпускає педаль гальма і система визначає, що необхідно запускати двигун, паливо подається в циліндр, що знаходиться на такті робочого ходу, і спалахує іскрою від свічки запалювання, полегшуючи роботу стартера і зменшуючи час запуску. Ця система працює лише на автомобілях з автоматичною трансмісією.

Існують певні нюанси в роботі системи старт-стоп; наприклад, вона не вимикає двигун, якщо включені потужні споживачі електроенергії (кондиціонер, обігрів заднього скла тощо), при русі з невеликою швидкістю або маневруванні, при сильному розряді акумулятора, і т.д. .п.

Система старт-стоп працює тільки при швидкості руху вище 4 км/год, при цьому водійські двері повинні бути зачинені, а сам водій повинен бути пристебнутий, виробники можуть встановлювати додаткові умови. Крім того, система не включатиметься в непрогрітому автомобілі та в умовах мінусових температур, тому в нас взимку така система найчастіше не працюватиме.

На автомобілях Subaru застосовується система старт-стоп першого типу, але з певними удосконаленнями. Для системи "старт-стоп" Subaru (Idling Stop System або ISS) використовується стартер з так званими "тандемними соленоїдами". Застосування цього стартера дозволяє скоротити проміжок часу між зупинкою та запуском двигуна, а отже, і початком руху автомобіля приблизно до 0,2 секунди. Також на автомобілі Subaru із системою старт-стоп встановлені спеціально розроблені реле котушки запалювання та стартер, які повторно запускають двигун протягом всього лише 0.35 секунд після того, як водій відпустив педаль гальма. Функцію автоматичногозапуску/зупинки двигуна можна вимкнути з кнопки в салоні.

Стартер Subaru з тандемними соленоїдами був розроблений, щоб справлятися з ситуаціями, коли двигун вже зупиняється, але все ще крутиться за інерцією, і водій має намір продовжити рух. Звичайна система старт стоп у такій ситуації не може включити стартер, тому що маховик двигуна ще крутиться, а шестерня стартера – ні. В результаті може статися поломка зубів шестерні або як мінімум неприємний хрускіт. У вдосконаленій Idling Stop System Subaru для того, щоб уникнути поломки, стартер запускається ще до того, як шестерня стартера та маховик увійшли в зачеплення, при цьому перший соленоїд у «тандемі» відповідає за збудження електромотора стартера та синхронізацію швидкості його обертання з маховиком двигуна автомобіля . Другий соленоїд плавно пересуває шестерню стартера і приводить її в зачеплення із зубчастим вінцем маховика.

Система старт-стоп Subaru за допомогою тандемних соленоїдів, встановлених у стартері, діє швидше, ніж традиційна система старт-стоп. Якщо автомобільний потік починає рухатися, як тільки автомобіль зупинився, традиційній системі старт-стоп знадобиться якийсь час для того, щоб почекати, поки двигун повністю зупиниться і тільки потім вона зможе перезапустити його. Однак система старт-стоп Субару скорочує цей час очікування до 0,2 секунд, і може знову ініціювати двигун набагато швидше, підключивши спеціальний стартер безпосередньо до блоку живлення ще до того, як обертання двигуна повністю припинилося.

На автомобілях Subaru, оснащених варіатором Lineartronic CVT двигун вимикається через 0.5 секунд після того, як автомобіль зупиняється. Коли педаль гальма відпускають, двигун запускаєтьсячерез 0.35 секунд.

На Subaru Impreza з шестиступінчастою механічною трансмісією двигун також вимикається через 0.5 секунд після того, як автомобіль зупиняється, коли автомобіль на нейтралі або відпущена педаль зчеплення. Він знову запускається через 0.35 секунд після того, як вичавлюється зчеплення.

Економія палива, що досягається, з використанням цієї системи, очевидно, залежить від кількості зупинок і стартів при русі, але домашні випробування під час типового руху в годину пік у пробках показали, що двигун зупиняється на час до 20 відсотків від тривалості поїздки. За реальною економією палива можна спостерігати, використовуючи багатофункціональний дисплей, який показує загальний час поїздки, час зупинки двигуна та економію палива у мл.

Як працює система старт-стоп Subaru в реальності і чи дійсно вона дозволяє заощадити паливо?

Австралійські журналісти випробували Subaru Outback 2.5 Premium і їздили на ньому тиждень у звичайних умовах, поєднуючи міську їзду та заміські поїздки; мабуть, це досить типовий режим використання автомобіля у середнього власника.

За тиждень вони проїхали загальну відстань у 402 км, при цьому бортовий комп'ютер показав середню витрату палива за тиждень у 8.3 л/100 км (офіційні цифри витрати палива для 2.5-літрового чотирициліндрового Outback з горизонтально-опозитним двигуном становлять 7.3 л/100 км).

За цей тиждень, знову ж таки відповідно до показань бортового комп'ютера, вони стояли на місці з вимкненим системою старт-стоп двигуном у сумі 22 хвилини та 43 секунди. Насправді, як розповідають випробувачі, вони стояли на місці набагато більше, але з мотором, що працює. Не зовсім зрозуміло, чому так сталося. Щоправда, весь час буввключений кондиціонер, але обігрівач заднього скла не вмикався, і система старт-стоп не вимикалася примусово. Цікаво, що в попередньому їх досвіді, проведеному з Mazda 3, оснащеною своїм варіантом системи старт-стоп (SkyActiv) двигун взагалі жодного разу не вимкнувся за цілий тиждень міської їзди.

От результат випробувань. На те, щоб проїхати 402 км на Субару, було витрачено 48.43 літра бензину Аі-91. За середньої ціни 1.42$ за літр, це дає 68.78$. Бортовий комп'ютер показав, що заощаджено 0.603 літра палива, і мотор був заглушений на 22 хвилини 43 секунди. Це дає сумарну економію 86 центів.

Якщо екстраполювати цей експеримент на цілий рік, то це означає сумарний щорічний пробіг у 20 904 км, до речі, напрочуд близько до середньої відстані, яку проїжджає за рік «середній» австралійський автомобіліст, який, щоправда, існує лише в уяві. При витраті 8.3 л/100 км щорічна витрата палива склала б 1735 літрів, вартістю 2464 $ (припускаючи, що ціна залишається на рівні 1.42 $ на літр). Якби виявилося можливим досягти заявлених виробником цифр витрати палива в 7.3 л/100 км, цифри були б такими: 1526 літрів використаного палива вартістю 2167 $. Економія 0.603 літра палива щотижня відповідає 31.36 літрів економії, або зекономлені 44.50$. Не будемо глибоко забиратися в нудні обчислення, але 31.36 літрів – це 1.8% від 1735 року. Це набагато менше заявленої вигоди «від п'яти до семи відсотків».

Однак ці числа можуть помітно зміниться, якщо більшість поїздок відбуватимуться в місті або поблизу (і очевидно, що цей тест австралійських журналістів, як кажуть статистики, є нерепрезентативним). Але з іншого боку, запланованої економії на бензині треба протиставити більш можливізначні витрати на заміну акумулятора, що інтенсивно використовується, і більш високі витрати на запасні частини для посилених вузлів і деталей, які задовольняють умовам технології старт-стоп.

На думку журналістів журналу «За кермом» система старт-стоп, встановлена на автомобіль, економить паливо, коли авто рухається нежвавими магістралями і напівпорожніми дорогами, і іноді зупиняється на світлофорах. Якщо їздити постійно пробками система нічого не заощадить.

Крім економії необхідно враховувати ще одну важливу річ - скорочення викиду CO2, а це важливо і з кожним роком ставатиме все важливішим, навіть незважаючи на те, що воно не впливає в даний момент безпосередньо на ваш гаманець.

Критичне ставлення зрозуміле, і для деяких людей дратівливі аспекти технології старт-стоп не перекриваються заявленими перевагами. Безперечно, що технологія старт-стоп допомагає виробникам досягти більш прийнятних цифр витрати палива та викидів. А щодо того, чи дає вона реальні переваги покупцям, остаточний висновок ще не зрозумілий.