Ніщо так не приголомшує, як вид шосе, що перетворилося на паркування. Машини стоять впритул один до одного, повільно просуваючись вперед з болісною повільністю. Психологічний тиск відчувається миттєво. Ви спізнюєтеся на зустріч, замкнені в металевій коробці, ремінь безпеки впивається в плече. Починається клаустрофобія. Виходу немає. Доводиться чекати, поки затор розсмокчеться.
Але стрес проявляється не лише на ментальному рівні. Ваш двигун продовжує працювати.
У спекотний липневий день ви відчуваєте радіальне тепло від вихлопних труб, що оточують ваш автомобіль. Ви спалюєте бензин, нікуди не рухаючись. Робота на холостому ходу — один із найнеефективніших способів використання палива. Ви буквально викидаєте гроші на вітер.
Витрати виходять за межі вашого гаманця. Вуглекислі викиди від двигунів внутрішнього згоряння піднімаються в атмосферу. Цей зміг сприяє ефекту міського теплового острова, підвищуючи локальні температури у мегаполісах. Це подвійний штраф: фінансовий та екологічний.
Водії шукають відповіді. На тлі волатильності цін на нафту і екологічних побоювань, що ростуть, традиційний двигун внутрішнього згоряння здається застарілим. Існує рішення для кошмару пробок. Воно називається система Idle-Stop.
Механіка ефективності системи Stop-Start
Система Idle-Stop, яка часто називається системою Start-Stop, автоматично вимикає двигун, коли автомобіль зупиняється. Він перезапускається в той момент, коли ви відпускаєте гальмо або вмикаєте зчеплення. Ця технологія є основою того, що в галузі тепер називають легкими гібридами (mild hybrids).
На відміну від повних гібридів, які використовують електродвигуни для приводу коліс, легкі гібриди покладаються на двигун для руху. Електродвигун допомагає лише під час розгону або запитує допоміжні системи. Функція Idle-Stop є найпоширенішим використанням цієї архітектури легких гібридів.
Ціль проста: усунути непотрібну витрату палива в періоди простою. Коли ви чекаєте на червоне світло, двигун «спить». Паливо не спалюється. Викиди не виділяються. Коли ви готові рушити, стартер вмикається миттєво. Перехід відбувається швидко. Сучасні системи звели затримку майже непомітного рівня.
Чому традиційний холостий хід неефективний
Двигуни внутрішнього згоряння розраховані працювати за певних оборотах задля забезпечення оптимальної ефективності. Холостий хід підтримує роботу двигуна на низьких обертах без корисної роботи. Паливоповітряна суміш згоряє, але енергія втрачається через тертя та тепло.
Розглянемо цифри. Звичайний седан може споживати від 0,2 до 0,5 галона палива на годину на холостому ході. За тиждень поїздок через щільний трафік це складається у значну суму. Ви платите не лише за паливо; ви платите за знос таких компонентів, як свічки запалювання та олія, які швидше деградують в умовах неефективної роботи.
Система Idle-Stop розриває цей цикл. Відключаючи подачу палива повністю під час стоянки, вона зберігає ресурси. Вона знижує навантаження на акумулятор та стартер, хоча ці компоненти посилені, щоб витримувати збільшений цикл роботи.
Роль легких гібридів у зниженні викидів
Легкі гібриди інтегрують приводний ремінний стартер-генератор (BSG) або інтегрований стартер-генератор (ISG). Ці пристрої забезпечують перезапуск двигуна. Вони надійніші, ніж звичайні стартери. Вони також забезпечують додаткову потяг при розгоні, згладжуючи передачу потужності.
Така конструкція дозволяє двигуну частіше вимикатися і залишатися вимкненим протягом тривалих періодів. У щільному міському трафіку двигун може бути вимкнений значну частину колії. Результатом є вимірюване зниження викидів CO2.
Регулюючі органи в усьому світі посилюють стандарти паливної економічності. Автомобільні виробники впроваджують технологію Idle-Stop як економічно ефективний спосіб відповідати цим вимогам без перепроектування всієї силової установки. Це поступова зміна з кумулятивним ефектом.
Реальний вплив на паливну економічність
Економія палива варіюється в залежності від умов керування. У пробках система Idle-Stop
Як насправді працюють м’які гібриди
Ви часто чуєте про повні гібриди. Індустрія активно робить ставку на електрифікацію, і бюджети на маркетинг це відбивають. Але м’які гібриди також непомітно набирають популярності. Не дайте назві себе обдурити. Технічно вони є гібридами. Жодний електродвигун не обертає колеса. Ви, як і раніше, спалюєте бензин для створення обертального руху. Акумуляторна батарея є, але її завдання зовсім інше в порівнянні з тим, що ви бачите в Toyota Prius або Toyota RAV4 Hybrid.
Її основна функція – підтримка системи старт-стоп. Ця технологія глушить двигун, коли автомобіль стоїть на місці або рухається накатом, щоб заощадити паливо. Червоне світло світлофора? Двигун вимкнено. Бензин не витрачається. Коли спалахує зелене світло і ви натискаєте на педаль, двигун перезапускається. Це відбувається так швидко, що ви, можливо, навіть не помітите цього. Підвіска не провалюється. Кермо не стає важким. Створюється відчуття, що двигун ніколи не глухий.
Система спирається на три основні компоненти: двигун внутрішнього згоряння, електростартер-генератор та високоємну батарею. Енергія тече в обох напрямках залежно від режиму руху. Тут входить у гру рекуперативне гальмування. Воно застосовується не тільки під час руху накатом. Коли ви рухаєтеся і починаєте гальмувати колеса обертають електричний генератор. Ця обертальна енергія перетворюється на електрику. Генератор відправляє цей заряд батареї. Вона його накопичує. Пізніше, коли потрібно перезапустити, батарея подає струм через стартер. Просто. Ефективно.
Які автомобілі оснащені технологією старт-стоп?
Це не ексклюзивна технологія одного виробника. Майже кожен великий автовиробник впровадив ту чи іншу версію цієї технології у всі свої моделі. Ви знайдете її у компактних седанах, позашляховиках середнього розміру та навіть у деяких моделях зі спортивним характером. Реалізація варіюється. Деякі системи є базовими та глушать двигун тільки при повній зупинці. Інші складніші і здатні перезапустити двигун до того, як автомобіль повністю зупиниться, якщо транспортний потік повільно просувається вперед.
Подивіться сегмент компактних позашляховиків. Такі бренди, як Honda, Toyota та Ford, широко впровадили ці системи у такі моделі, як CR-V, RAV4 та Escape. Ви також зустрінете їх у популярних седанах, таких як Honda Accord, Toyota Camry та Ford Fusion. Технологія проникла й у сегмент економічних автомобілів. Nissan Versa та Hyundai Elantra часто оснащуються такими системами для відповідності суворішим нормам викидів без значної втрати потужності.
У сегменті люксових автомобілів BMW, Mercedes-Benz та Audi використовують ці системи вже багато років. Вони часто поєднуються з складнішими архітектурами м’яких гібридів, які можуть швидко допомагати двигуну при розгоні. Йдеться не просто про економію галону бензину тут і там. Це питання дотримання нормативних вимог. Міста посилюють правила викидів. Автовиробникам необхідно знижувати середні показники по всьому модельному ряду. М’які гібриди пропонують відносно недорогий шлях до відповідності цим вимогам.
“Акумуляторна батарея в м’якому гібриді, як і раніше, дуже важлива, але її головна мета – бути частиною системи старт-стоп.”
Не всі системи старт-стоп однакові. Деякі працюють ривками. Двигун може чхати під час перезапуску. Кондиціонер може тимчасово відключатися, змушуючи вас потіти у літніх пробках. Інші відпрацьовані до досконалості. Перезапуск відбувається безшумно. Клімат-контроль продовжує працювати. Різниця часто полягає в якості електростартер-генератора та системи керування батареєю. У автомобілях вищого класу зазвичай використовується досконаліша реалізація. Ви сплачуєте за цю плавність.
Прийняття споживачами
Реальність м’яких гібридів та розквіт інтелектуальних систем стоп-старт
Давайте будемо чесні із самого початку. Економія палива завдяки м’якому гібриду не зробить вас багатим. Ви не побачите показників, які забезпечують повні гібридні силові установки. Але це не означає, що технологія марна. Системи стоп-старт це справжній крок вперед для звичайних двигунів внутрішнього згоряння. Вони спрямовані на боротьбу з двома головними ворогами паливної економічності: роботою на неодруженому ходу та кошмаром пробуксовки у міському режимі «старт-стоп».
Це не нова концепція. Технологія існує багато років, та її використання нарешті набирає обертів. Ми спостерігаємо зсув від нішевих рішень до ширшого застосування на заводах великих автовиробників.
Впровадження в Європі та Японії
Більшість ранніх послідовників прийшли з Європи чи Японії. Це логічно. Щільність трафіку та високі податки на паливо у цих регіонах змусили інженерів шукати шляхи підвищення ефективності там, де в інших регіонах могли б просто не морочитися.
Візьмемо MINI Cooper. Цей компактний автомобіль, що випускається під егідою BMW Group, оснащується технологією стоп-старту з 2007 року. Це непомітна функція, яку часто не беруть до уваги покупці, орієнтовані на стиль або бренд, але її внесок накопичується з кожною тисячею миль.
За Audi пішли пізніше. До другого кварталу 2009 року німецький автовиробник впровадив системи стоп-старт у моделі A3, A4 та A5. Вони показали, що навіть покупців преміальних седанів не звільнено від вимог до ефективності.
SISS від Mazda: Займання замість прокручування
Найзначніший недавній розвиток відбувається у Mazda з моделлю Mazda3. Починаючи з кінця 2009 року, цей автомобіль представив розумнішу варіацію стандартної системи стоп-старт.
Ось проблема звичайних систем: вони покладаються на традиційний електричний стартер. Цей стартер споживає великий струм від акумулятора. Перезапуск може відчуватися млявим. Є затримка. Це вбиває безшовний досвід, на який очікують водії.
Mazda вирішила цю проблему, використовуючи згоряння для перезапуску двигуна. Вони називають цю систему Smart Idle Stop System (Інтелектуальна система стоп-старт), або SISS.
Секрет криється у прямому впорскуванні та точних даних із датчиків. Коли ви зупиняєтеся, датчики системи позиціонують поршні двигуна у певних положеннях усередині кожного циліндра. Це невипадково. Комп’ютер визначає, який циліндр повністю стиснутий і готовий до займання.
При перезапуску паливо впорскується у цей конкретний циліндр. Повітряно-паливна суміш спалахує. Двигун миттєво повертається до роботи. Жодного звуку стартера. Жодної затримки.
Цифри не брешуть
Результатом цієї механічної зміни є ефект виміру. Mazda стверджує, що їхні двигуни перезапускаються лише за 350 мілісекунд. Порівняйте це зі звичайними системами, яким потрібно приблизно вдвічі більше часу, щоб знову розкрутити колінчастий вал.
Приріст ефективності також цілком конкретний. Mazda повідомляє про зниження витрати палива на 10 відсотків у міських умовах. Це значимо для автомобіля, який не є гібридом, що підключається. Це те покращення, яке має значення, коли ви дивитеся на цінник за галон.
Це невелике покращення механіки перезапуску змінює розклад для водіїв у місті. Воно перетворює дратівливу функцію на відчутну перевагу.
Для тих, хто глибше вивчає гібридні технології та паливну економічність, ландшафт швидко змінюється. Розрив між м’якими гібридами та повними гібридами звужується з погляду досвіду водія, навіть якщо механічна складність залишається різною.
Джерела
- Абелсамід, Сем. «Паризький прев’ю: Mazda представляє нову, розумнішу систему Smart Idle Stop». AutoBlogGreen.com. 10 вересня 2008 р.
- HybridCars.com. “Гібриди з двигунами Stop-Start”.
- Корженевський, Джеремі. “Audi оголошує про впровадження технології stop/start”. AutoBlogGreen.com. 8 травня 2009 р.
- Поллард, Тім. “MINI stop-start”. CarMagazine.com. 3 вересня 2007 р.
- Річард, Майкл Грем. «Втомилися отримувати нуль миль на галон? Технологія stop/start для вас. Treehugger.com. 8 лютого 2008 р.
- Міністерство енергетики США. “Stop/Start: Огляд”.
