Motor - Start a stop

Otázka, proč má motor běžet a spalovat palivo i v případě, že automobil na krátkou chvíli zastaví, přišla v sedmdesátých letech, kdy do života automobilistů poprvé zasáhla větší ropná krize. Nyní máme zařízení Start/Stop připraveno do sériové výroby, automobilky je nabízejí ve vybraných modelech. Klesá tak nejen spotřeba, ale i škodlivé emise.

V zemích západní Evropy se už v sedmdesátých letech několik šikovných odvážlivců pustilo do vývoje přídavného zařízení, jež by při zastavení vozu motor vypnulo a při rozjezdu znovu spustilo, ale než došlo k jeho realizaci, bylo pro krizi. Nezapomněli snad jen u Volkswagenu. V roce 1993 přišli s vozem VW Golf Ecomatic, který měl kromě automatizované převodovky také zařízení Start/Stop. Při tehdejším exkluzivním testu Golfu Ecomatic jsme však zjistili, že zařízení zdaleka nesplnilo veškeré nároky na funkci; motorový prostor byl plný oleje a funkce samotná patřila spíš k atrakcím pro zvídavé. Automobil VW Golf Ecomatic byl také urychleně stažen z prodeje.

Otázka spotřeby a exhalací opět nabyla na významu v novém tisíciletí, a tak systémy s různým označením, z nichž je asi pro nás Start/Stop nejsrozumitelnější, se do nových vozů stěhují až s neuvěřitelnou rychlostí. V loňském roce byl systém Start/Stop součástí asi 5 % nových vozů prodaných v Evropě, podle předpovědi by jich měla být do roku 2012 minimálně polovina ze všech nových. V principu pracuje Start/Stop tak, že jakmile rychlost vozu klesne pod určité minimum (bývá to asi 8 km/h), řidič zařadí neutrál a brzdí, dojde k vypnutí motoru, a ten se následně při povolení brzdového pedálu opět spouští. Jiná varianta spuštění motoru je po vypnutí spojky pro zařazení rychlosti. Různé malé odchylky jsou hlavně v tom, jak byla tato funkce vyřešena. Pro všechny společně ale platí úspora paliva, byť jednotliví výrobci se v této hodnotě někdy docela výrazně liší. Vezmeme-li měření podle normy hodnotící tři obvyklé jízdní režimy, pak to bývá v rozmezí 5 až 9 %, avšak velice populární jsou údaje týkající se pouze městského provozu, v němž se slibovaná úspora pohybuje kolem 15 %.

Používá se několik druhů systémů Start/Stop, z nichž nejméně náročné se jeví takové provedení, jež vychází v převážné části z komponentů, které jsou již ve voze k dispozici. Tím jsou samozřejmě ovlivněny i náklady. Výrobcem je například společnost Bosch, která jich během zhruba dvou let dodala automobilkám už kolem 800 tisíc. Její systém vychází ze spouštěče, jenž má výrazně zvýšenou životnost a jeho silnější elektromotor se sníženou hlučností vytváří předpoklady pro bezpečné, rychlé a tiché spouštění motoru. Systém Bosch využívá i vlastní řídicí jednotku, obsahující software pro analýzu všech dat souvisejících s vypínáním a zapínáním motoru (např. zařazení neutrálu, otáčky kol, poloha klikového hřídele, poloha ovládacích pedálů, aktuální stav nabití akumulátoru), přičemž se v této sestavě uplatňuje alternátor s vyšší účinností. Bosch dodává tento systém Start/Stop pro automobily BMW, Mini, Kia a nejnověji Fiat.

Jinou alternativou je provedení spojující funkci spouštěče a generátoru elektrické energie (alternátoru) do jednoho systému, poháněného speciálním drážkovým řemenem. Velké nároky jsou v tomto případě kladeny na řemenový převod, jenž pohání alternátor, ale v obráceném chodu ve funkci spouštěče musí účinně přenést točivý moment naopak směrem k motoru. Společnost Valeo, která s tímto systémem StARS přišla, zaručuje u použitého řemenu minimálně 600 tisíc spouštěcích cyklů, což vyžaduje vyspělý systém optimální regulace napnutí řemenu podle jeho zatížení. Spouštěč/generátor je umístěn většinou tam, kde byl původní alternátor; uspoří se prostor dříve využívaný pro samostatný spouštěč motoru. Velkou výhodou je kromě jednoduššího principu také rychlá reakce. Tento systém využívá například Citroën, General Motors, Mercedes-Benz (třída A/B), Smart apod. Prostřednictvím zařízení StARS je možné vytvořit mikrohybridní pohon, kdy elektromotor v případě potřeby krátkodobě napomáhá spalovacímu motoru a při brzdění ve funkci generátoru přeměňuje kinetickou energii na elektrickou a dobíjí akumulátory. A to už jsme u další možnosti, pro funkci Start/Stop lze využít spouštěč/generátor ve formě úzkého disku (např. DynaStart), umístěného na hřídeli mezi motorem a převodovkou, či integrovaného v setrvačníku. Ve funkci spouštěče se dostává spalovací motor extrémně rychle na volnoběžné otáčky (udává se něco přes 0,3 s), pracuje téměř bezhlučně a při zpomalování vozu si poradí s energetickou přeměnou. Takže u této varianty odpadá jak ozubený věnec s pastorkem, tak řemen. Vyšším výkonem lze vytvořit jednotku pro plnohodnotný hybrid, tedy s možností samostatného elektrického pohonu.

K novinkám v řešení Start/Stop patří varianta Toyoty, která se nedávno objevila v menších typech (Yaris, iQ, Urban Cruiser) a dostala pastorek spouštěče v trvalém záběru do ozubeného věnce setrvačníku, odděleného od klikového hřídele volnoběžkou. Spouštění motoru je rychlejší, systém méně hlučný. Je to princip známý jako volnoběžka u jízdního kola. Zajímavá je také verze Mazdy, připravená pro zážehové motory s přímým vstřikem benzinu. V tomto systému SISS se pro opětovné spuštění motoru využívá vstřik benzinu a jeho následné zažehnutí zapalovací svíčkou. Motor naskočí přímo působením expanze plynů, přičemž výhodou je rychlejší a tišší start i další snížení spotřeby. Pro rozběhnutí motoru tímto způsobem je třeba mj. sledovat natočení klikového hřídele, aby vstřik pro zažehnutí směsi proběhl u válce s optimální polohou pístu. Motor se do volnoběžných otáček dostane bez prodlevy asi za 0,35 s (u klasického systému Start/Stop je to 0,7 s). Pro dosažení po všech stránkách optimálního spuštění se na začátku této fáze využívá externí spouštěč, určený pro krátkodobou výpomoc tlaku plynů aktivního válce. Systém SISS je připraven pro zahájení sériové výroby ještě letos.


Zdroj: Automobil 09/09
Autor: Pavel Biskup

Fotogalerie