Start-Stop System – Hệ thống Khởi động – Dừng

Chức năng Start-Stop

Hệ thống dừng-khởi động sẽ tự động tắt động cơ nếu xe đứng yên, ở trạng thái trung gian và bàn đạp ly hợp được nhả ra. Động cơ khởi động lại khi nhấn ly hợp. Trên xe có hộp số tự động, động cơ sẽ tự động tắt ngay khi xe dừng lại và nhấn phanh. Việc khởi động lại diễn ra ngay khi nhả bàn đạp phanh. Hệ thống dừng-khởi động sẽ chỉ hoạt động bình thường nếu đáp ứng một số điều kiện nhất định. Nó không hoạt động ví dụ:

• Nếu nhiệt độ môi trường giảm xuống dưới hoặc tăng trên một giá trị nhất định
• Nếu mức điện ắc quy quá thấp
• Nếu nhiệt độ bên trong chưa đạt đến giá trị cài đặt

Trên xe hộp số sàn, tính năng dừng-khởi động được kích hoạt bằng cách dừng xe, chuyển số về số 0 và nhả ly hợp. Động cơ sẽ không dừng nếu ô tô đang chuyển động, ngay cả khi bạn làm theo các bước nói trên (điều này không đúng với tất cả các ô tô). Động cơ khởi động lại khi nhấn ly hợp trước khi chọn số để di chuyển xe. Động cơ cũng có thể khởi động lại nếu có nhu cầu sử dụng điện từ hệ thống điều hòa không khí chẳng hạn.

Vì các phụ kiện ô tô như máy nén và máy bơm nước thường được thiết kế để chạy trên dây đai phụ kiện trên động cơ nên các hệ thống đó phải được thiết kế lại để hoạt động bình thường khi động cơ tắt. Thông thường, một động cơ điện được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị này. Trên những phương tiện mà máy nén AC vẫn chạy từ dây đai truyền động, một số người lái xe bật AC như một cách ngẫu hứng để vô hiệu hóa tính năng dừng khởi động. Trên Mazda 3, siêu tụ điện được sử dụng để cấp nguồn cho AC và các phụ kiện khác như một phần của i-ELOOP, AC và quạt được hạ thấp đáng kể/đến mức cài đặt tối thiểu khi tắt động cơ. Với AC/quạt lạnh ở cài đặt tối đa, siêu tụ điện sẽ cạn kiệt sau 5 giây và động cơ sẽ tự động bật.

Các thành phần của hệ thống Start-Stop

Bộ điều khiển động cơ có bộ điều phối dừng-khởi động tích hợp và cảm biến ắc quy là những thành phần chính của hệ thống quản lý năng lượng, hệ thống này cũng bao gồm ắc quy chịu chu kỳ sâu có công nghệ EFB hoặc AGM và bộ chuyển đổi DC/DC.

Mức điện áp trong hệ thống điện của xe giảm xuống trong thời gian ngắn khi khởi động bộ khởi động. Điều này có thể làm suy giảm chức năng của các thiết bị điện tử – ví dụ: mất khả năng thu sóng vô tuyến hoặc mất khả năng điều hướng. Bộ chuyển đổi DC/DC ngăn chặn tình trạng mất tiện nghi này bằng cách ổn định điện áp hệ thống điện của xe khi khởi động động cơ.

Cảm biến ắc quy điện tử EBS phát hiện các giá trị vận hành đặc trưng như dòng điện, điện áp và nhiệt độ. Các giá trị được đánh giá trực tiếp tại cực ắc quy. Cảm biến sử dụng các giá trị đo được để theo dõi dung lượng của ắc quy và xác định khả năng đầu vào và đầu ra năng lượng.

Động cơ khởi động Start-Stop được tối ưu hóa các thành phần để đảm bảo khởi động liên tục những vẫn an toàn và đáng tin cậy.

Với thông tin nhận được từ các cảm biến, hệ thống điều khiển có thể tối ưu hóa hoạt động khởi động. Cảm biến vị trí N cho biết xe có đang vào số hay không, trong khi cảm biến tốc độ bánh xe đo xem xe có thực sự dừng lại hay không. Hoạt động của động cơ được báo hiệu tương ứng bởi cảm biến trục khuỷu.

Máy phát điện hiệu suất cao tạo ra năng lượng điện dư thừa để cung cấp cho hệ thống điện của xe ngay cả ở dải tốc độ thấp và ngay sau khi khởi động xe. Kết hợp với ắc quy mạnh mẽ, chúng làm tăng tính khả dụng của chức năng dừng-khởi động.

Hệ thống Start-Stop hoạt động như thế nào?

Khi bạn đang lái xe và dừng lại, ô tô sẽ phát hiện ra sự thiếu chuyển động nhờ các cảm biến. Sau đó, nếu nó cũng phát hiện thấy bàn đạp phanh được nhấn hoặc ly hợp bị nhấn/xe bị cắt số, ECU sẽ cắt nhiên liệu và dừng đánh lửa để tắt động cơ.

Khi bạn tiếp tục di chuyển, việc nhả bàn đạp phanh, nhấn ly hợp hoặc nhấn ga sẽ gửi tín hiệu đến xe để khởi động lại và bạn tiếp tục hành trình của mình mà không cần phải nhấn bất kỳ nút nào hoặc vặn bất kỳ phím nào.

Quá trình này hoàn toàn tự động và người dùng có thể quyết định tắt hệ thống – thường thông qua nút có chữ ‘A\\\\\\\\\\\\\’ với hình mũi tên quay theo chiều kim đồng hồ trên đó.

Các thiết bị điện tử đủ tinh vi để biết không tắt xe nếu mức ắc quy yếu (nhờ các cảm biến ắc quy), bởi vì khởi động xe cần nhiều điện và cả khi bật điều hòa vì điều này đòi hỏi động cơ phải quay để hoạt động. .

Động cơ khởi động thông thường là một động cơ mạnh mẽ tác động lên bánh đà của ô tô – khi vặn chìa khóa, động cơ khởi động sẽ quay một bánh răng vành lớn trên bánh đà thông qua một bánh răng trụ. Khi động cơ khởi động xong, bánh răng động cơ khởi động sẽ tự động ngắt khỏi vành răng bánh đà.

Bởi vì Stop-Start phải thực hiện trước các hành động của bạn nên có một số hệ thống mới hơn được gọi là ‘tandem solenoid\\\\\\\\\\\\\’ (điện từ song song). Trong các thiết lập thông thường (một điện từ đơn), bạn có thể thấy mình trong tình huống dừng lại, sau đó ngay khi ô tô cắt nhiên liệu mà bạn muốn kéo đi – nhưng động cơ vẫn quay.

Nếu bạn đã từng thử khởi động ô tô khi đang chạy, bạn sẽ phát hiện ra rằng nó tạo ra âm thanh lạo xạo khủng khiếp khi bánh răng khởi động cố gắng ăn khớp với vành răng bánh đà đang quay nhanh.

Kết quả là hệ thống Stop-Start điện từ đơn có thể tạm dừng quá trình khởi động và ngăn động cơ khởi động cho đến khi nó dừng hoàn toàn – điều này không lý tưởng vì xe không khởi động ‘theo yêu cầu\\\\\\\\\\\\\’ mà khởi động muộn hơn một chút.

Tandem solenoid hoạt động bằng cách quay bánh răng khởi động để đồng bộ hóa nó với bánh đà, sau đó bộ điện từ thứ hai ăn khớp với vành răng một cách liền mạch.

Ngoài ra còn có một số hệ thống không yêu cầu kích hoạt động cơ khởi động mà khởi động xe bằng lực nén – khởi động xe một cách hiệu quả khi xe đứng yên. Nhiên liệu được bơm vào buồng đốt làm piston đi xuống và bắt đầu quá trình cháy.

Hệ thống Start-Stop có làm mài mòn nhanh động cơ?

Khi nói đến độ bền và tuổi thọ cao, tất cả các cơ sở liên quan đến bản thân bộ khởi động đều phải được bảo đảm, nhưng số chu kỳ dừng-khởi động cao hơn sẽ dẫn đến độ mài mòn động cơ tăng lên trừ khi thực hiện các bước để ngăn chặn điều đó. Do đó, các nhà sản xuất ô tô và nhà cung cấp linh kiện đã thực hiện nhiều bước để đảm bảo độ mài mòn của động cơ do hệ thống start-stop ở mức tối thiểu.

Thứ nhất, công nghệ sẽ chỉ phát huy tác dụng khi động cơ đã đạt đến nhiệt độ vận hành và sẽ tắt và khởi động lại động cơ nếu nhiệt độ động cơ và dầu giảm đột ngột. Việc tích tụ muội than và mài mòn turbo được giảm thiểu nhờ các tính năng quản lý động cơ phức tạp. Động cơ cũng sẽ ngăn dầu quay trở lại bể chứa, nghĩa là có rất nhiều bộ phận chuyển động được phủ dầu trong quá trình khởi động lại.

Gerhard Arnold, người chịu trách nhiệm thiết kế vòng bi tại nhà sản xuất linh kiện ô tô Federal Mogul, cho biết: “Một chiếc ô tô bình thường không có chức năng dừng-khởi động tự động có thể phải trải qua tới 50.000 lần dừng-khởi động trong suốt vòng đời của nó”.

“Nhưng với tính năng tự động dừng-khởi động được kích hoạt mỗi khi xe dừng lại, con số này tăng lên đáng kể, có lẽ lên tới 500.000 chu kỳ dừng-khởi động trong suốt vòng đời của động cơ.”

Đó thực sự là một bước nhảy vọt của số lần khởi động và đặt ra những thách thức lớn đối với độ bền và tuổi thọ của ổ trục động cơ.

Lấy ví dụ một bộ phận cơ bản của động cơ là trục khuỷu, nó được gối lên các ổ trục (bạc đỡ) được bôi trơn bằng dầu. Khi trục khuỷu quay, cổ trục khuỷu và bạc đỡ thực sự tiếp xúc thông qua màng dầu bôi trơn (tức nó không tiếp xúc trực tiếp với nhau), do đó giúp bảo vệ và tránh mài mòn ổ trục, cổ trục.

Khi động cơ dừng, màng dầu này bị phá vỡ, do đó tiếp xúc giữa ổ trục và cổ trục là trực tiếp kim loại – kim loại. Khi khởi động, sự tiếp xúc này gây ra mài mòn đáng kể. Do đó, khi động cơ có số lần khởi động nhiều thì nguy cơ mài mòn, hỏng học động cơ càng cao.