Sistemas Start-Stop. ¿Funciona?
Una de las formas de reducir el consumo de combustible, conocida desde hace muchos años, es apagar el motor incluso durante una breve parada del automóvil. En los automóviles modernos, los sistemas Start-Stop se encargan de esta tarea.
En una prueba de conducción realizada en Alemania en la década de 55 en un Audi LS con motor de 0,35 kW, se constató que el consumo de combustible al ralentí es de 1,87 cm5. XNUMX./s, y a principios de XNUMX, ver XNUMX. Estos datos mostraron que apagar el motor con una parada durante más de XNUMX segundos ahorra combustible.
Aproximadamente al mismo tiempo, otros fabricantes de automóviles llevaron a cabo pruebas similares. La capacidad de reducir el consumo de combustible deteniendo el motor incluso en una parada muy breve y volviéndolo a encender ha llevado al desarrollo de dispositivos de control que realizan estas acciones automáticamente. El primero fue probablemente Toyota, que en los años setenta utilizó en el modelo Crown un dispositivo electrónico que apagaba el motor en parada durante más de 1,5 segundos. Las pruebas en los atascos de tráfico de Tokio mostraron una reducción del 10 % en el consumo de combustible. Se probó un sistema de funcionamiento similar en un Fiat Regata y un Volkswagen Polo 1st Formel E. Un dispositivo en este último automóvil permitía al conductor detener el motor, o simplemente automáticamente, según la velocidad, la temperatura del motor y la posición de la palanca de cambios. El motor se volvió a arrancar con el motor de arranque conectado cuando el conductor presionó el pedal del acelerador con el pedal del embrague presionado y la 2da o 5ta marcha estaba engranada. Cuando la velocidad del vehículo cayó por debajo de XNUMX km/h, el sistema apagó el motor y cerró el canal inactivo. Si el motor estaba frío, el sensor de temperatura bloqueaba la parada del motor para reducir el desgaste del motor de arranque, porque un motor caliente tarda mucho menos en arrancar que uno frío. Además, el sistema de control, para reducir la carga de la batería, apagó la ventana trasera térmica cuando el automóvil estaba estacionado.
Las pruebas en carretera han demostrado una reducción del consumo de combustible de hasta un 10 % en condiciones de conducción adversas. Las emisiones de monóxido de carbono también disminuyeron en un 10%. Un poco más del 2 por ciento. por otro lado, se ha incrementado el contenido de óxidos de nitrógeno y casi 5 hidrocarburos en los gases de escape. Curiosamente, no hubo ningún efecto negativo del sistema sobre la durabilidad del motor de arranque.
Modernos sistemas start-stop
Los modernos sistemas start-stop apagan automáticamente el motor cuando está estacionado (bajo ciertas condiciones) y lo reinician tan pronto como el conductor presiona el pedal del embrague o suelta el pedal del freno en un vehículo de transmisión automática. Esto reduce el consumo de combustible y las emisiones de carbono, pero solo en el tráfico urbano. El uso del sistema Start-Stop requiere que ciertos componentes del vehículo, como el motor de arranque o la batería, duren más y protejan a otros de los efectos de las frecuentes paradas del motor.
Los sistemas Start-Stop están equipados con sistemas de gestión de energía más o menos sofisticados. Sus principales tareas incluyen comprobar el estado de carga de las baterías, configurar los receptores en el bus de datos, reducir el consumo de energía y obtener la tensión de carga óptima en el momento. Todo esto con el fin de evitar una descarga demasiado profunda de la batería y garantizar que el motor pueda arrancar en cualquier momento. Al evaluar constantemente la condición de la batería, el controlador del sistema monitorea su temperatura, voltaje, corriente y tiempo de operación. Estos parámetros determinan la potencia de arranque instantánea y el estado de carga actual. Si el sistema detecta un nivel de batería bajo, reduce el número de receptores habilitados de acuerdo con el orden de apagado programado.
Los sistemas Start-Stop pueden equiparse opcionalmente con recuperación de energía de frenado.
Los vehículos con sistemas Start Stop utilizan baterías EFB o AGM. Las baterías del tipo EFB, a diferencia de las clásicas, tienen placas positivas recubiertas con una capa de poliéster, lo que aumenta la resistencia de la masa activa de las placas a descargas frecuentes y cargas de alta corriente. Las baterías AGM, por otro lado, tienen fibra de vidrio entre las placas, que absorbe completamente el electrolito. Prácticamente no hay pérdidas por ello. Se puede obtener un voltaje ligeramente mayor en los terminales de este tipo de batería. También son más resistentes a la llamada descarga profunda.
¿Hace daño al motor?
Hace varias décadas, se creía que cada arranque del motor aumenta su kilometraje en varios cientos de kilómetros. Si este fuera el caso, entonces el sistema Start-Stop, que funciona en un automóvil que solo conduce en el tráfico de la ciudad, tendría que terminar el motor muy rápidamente. Mantenerse encendido y apagado probablemente no sea lo que más les gusta a los motores. Sin embargo, se debe tener en cuenta el progreso técnico, por ejemplo en el campo de los lubricantes. Además, el sistema Start-Stop requiere una protección eficaz de varios sistemas, principalmente el motor, de las consecuencias de las paradas frecuentes. Esto se aplica, entre otras cosas, para garantizar una lubricación forzada adicional del turbocompresor.
Arrancador en sistema Start-Stop
En la mayoría de los sistemas start-stop en uso, el motor se pone en marcha con un arrancador tradicional. Sin embargo, debido al número significativamente mayor de operaciones, ha aumentado la durabilidad. El motor de arranque es más potente y está equipado con escobillas más resistentes al desgaste. El mecanismo de embrague tiene un embrague unidireccional rediseñado y el engranaje tiene una forma de diente corregida. Esto da como resultado un funcionamiento del motor de arranque más silencioso, lo cual es importante para la comodidad de conducción durante los frecuentes arranques del motor.
Generador reversible
Valeo desarrolló un dispositivo de este tipo llamado StARS (Starter Alternator Reversible System) para los sistemas Start-Stop. El sistema se basa en una máquina eléctrica reversible, que combina las funciones de un motor de arranque y un alternador. En lugar de un generador clásico, puede instalar fácilmente un generador reversible.
El dispositivo proporciona un comienzo muy suave. En comparación con un arrancador convencional, aquí no hay proceso de conexión. Al arrancar, el devanado del estator del alternador reversible, que en este momento se convierte en un motor eléctrico, debe ser alimentado con tensión alterna, y el devanado del rotor con tensión continua. Obtener voltaje de CA de la batería integrada requiere el uso de un llamado inversor. Además, los devanados del estator no deben alimentarse con tensión alterna a través de un estabilizador de tensión y puentes de diodos. El regulador de voltaje y los puentes de diodos deben desconectarse de los devanados del estator durante este tiempo. En el momento de la puesta en marcha, el generador reversible se convierte en motor eléctrico con una potencia de 2 - 2,5 kW, desarrollando un par de 40 Nm. Esto le permite arrancar el motor dentro de 350-400 ms.
Tan pronto como el motor arranca, el voltaje de CA del inversor deja de fluir, el generador reversible se convierte nuevamente en un alternador con diodos conectados a los devanados del estator y un regulador de voltaje para suministrar voltaje de CC al sistema eléctrico del vehículo.
En algunas soluciones, además del generador reversible, el motor también está equipado con un arrancador tradicional, que se utiliza para el primer arranque después de un largo período de inactividad.
Acumulador de energía
En algunas soluciones del sistema Start-Stop, además de una batería típica, también existe el llamado. acumulador de energia Su tarea es acumular electricidad para facilitar el primer arranque del motor y volver a arrancar en el modo "Start-Stop". Consiste en dos capacitores conectados en serie con una capacidad de varios cientos de faradios. En el momento de la descarga, es capaz de soportar un sistema de arranque con una corriente de varios cientos de amperios.
Condiciones de funcionamiento
El funcionamiento del sistema Start-Stop solo es posible en una serie de condiciones diferentes. En primer lugar, debe haber suficiente energía en la batería para volver a arrancar el motor. Además, incluye la velocidad del vehículo desde el primer arranque debe superar un cierto valor (por ejemplo, 10 km/h). El tiempo entre dos paradas sucesivas del coche es superior al mínimo establecido por el programa. Las temperaturas del combustible, el alternador y la batería están dentro del rango especificado. El número de paradas no superó el límite en el último minuto de conducción. El motor está a la temperatura óptima de funcionamiento.
Estos son solo algunos de los requisitos que se deben cumplir para que el sistema funcione.
