O vplivu sistema stop&start na življenjsko dobo avtomobila

DSC_2914

Kaj pravzaprav je sistem stop&start?

Sistem stop&start je nameščen v večini sodobnih vozil in v mirovanju vozila ustavi delovanje motorja. Z ustavitvijo motorja se prihrani nekaj goriva in zmanjša izpuste škodljivih snovi. Ob sprostitvi stopalke za zavoro ali pritisku stopalke za sklopko ter vklopom prestave se motor znova zažene in voznik lahko normalno spelje.

Kako deluje?

Ko so izpolnjeni določeni predpogoji kot so recimo vozilo miruje, aktivirane so zavore, vklopljen prosti tek menjalnika, sistem prekine dovod goriva, pri bencinskih motorjih pa še vžigalno iskro. Celoten proces deluje samodejno, voznik pa lahko s stikalom z veliko črko A obkroženim s puščico vklaplja ali izklaplja sistem. Mehanski princip oziroma poveza malega pogonskega zobnika zaganjalnika in gnanega zobnika na vztrajniku motorja ostaja nespremenjen. Glavna nadgradnja zaganjalnikov vezanih na sistem Start&Stop se nanaša prvenstveno na njihovo robustnejšo konstrukcijo in hitrejšo odzivnost. Tako imenovani zaganjalniki TS (Tandem Solenoid) se poslužujejo dveh fizično ločenih elektromagnetov. Prvi, šibkejši poskrbi za aksialno predproženje pogonskega zobnika zaganjalnika z namenom, da se ta, tudi ko se ta še vrti, poveže z gnanim zobnikom na vztrajniku. Drugi, močnejši elektromagnet skrbi, kot pri vsakem drugem zaganjalniku, za pogon, aktivira pa se ko sta zobnika zaganjalnika in vztrajnika že v oprijemu.

Rešitve s tovrstnimi zaganjalniki zagotavljajo večjo odzivnost, bolj zvezno delovanje in predvsem zmožnost sistema se aktivirati v redkih primerih, ko se voznik tik pred zaustavitvijo avta iz kakršnega koli razloga premisli in nakaže, da do popolne zaustavitve avta ne bo prišlo (ponovni vklop prestave, popustitev zavore in dodan plin ipd.). V takšnih primerih je namreč mehak, dovolj hiter in nezaznaven ponoven zagon “ugašajočega” motorja možen samo s tovrstnimi zaganjalniki.

Ali sistem stop&start lahko škoduje motorju?

Ko pride do vzdržljivosti je z nadgradnjo mehanike zaganjalnika načeloma že danes dobro poskrbljeno. Toda višje število zagonskih ciklov vodi do povečanja obremenjevanja motorja, a le, če niso uporabljeni vsi koraki, ki to preprečujejo. ”Običajen avtomobil brez sistema stop&start gre skozi približno 50.000 zagonskih ciklov v celotnem življenjskem obdobju. Samodejni sistem stop&start, ki se aktivira praktično vsakič, ko se vozilo ustavi, to številko bistveno poveča, morda celo na 500.000 zagonov in ugašanj v življenjski dobi avtomobila,” je dejal Gerhard Arnold, inženir za ležaje pri podjetju Federal Mogul. Gre za ogromen preskok, ki predstavlja resne izzive za vzdržljivost motorja.

Ena izmed ključnih in hkrati najtežjih komponent v motorju je glavna ali ročična gred. Ta je oporta v drsne ležaje. Ravno slednji so prvih nekaj trenutkov zagona motorja podvrženi največji nevarnosti, “zaribanju”. Tekom normalnega delovanja motorja se namreč ročična gred suče v  izredno tanki plasti olja. Ta se vzpostavi par trenutkov po zagonu s uskanjem tečaja gredi v ležaju v katerega pod tlakom doteka mazalno olje. Tako imenovano hidrodinamično mazanje deluje ves čas delovanja motorja. Z zaustavitvijo motorja se ustavi črpalka za dovod motornega olja in z njo jasno tudi dovolj mazalnega olja. Z zaustavitvijo vrtenja gredi ta izpodrine olje in vzpostavi se stik “kovina-kovina”. Prvih nekaj trenutkov zagona motorja je kritičnih, da se stik “kovina-kovina” prekine in z rotiranjem gredi ponovno vzpostavi sloj olja, ki jo loči med seboj. V teh primerih prihaja do največje obrabe ležajev. Ker pride v primeru vozil nadgrajenih s sistemom Start&Stop v življenski dobi avta tudi do 500.000 zautavitev in zagonov motorja, namesto “samo” približno 50.000-krat, so glavni ležaji v motorjih prvih bistveno bolj obremenjeni.

Ravno prava viskoznost olja

Da lahko te obremenitve vzdržijo sta zaslužni dve tehnični rešitvi. Prva so vsekakor kakovostna motorna olja. Sodobna motorna olja so pravi koktajli zapletenih kemičnih dodatkov. Vsak od njih izboljšuje neko lastnost olja, za motorje s sistemom start&stop pa so še posebej pomembni dodatki, ki zagotavljajo po eni strani dovolj visoko viskoznost olja za hitro in zanesljivo vzpostavitev mazalnega sloja olja v drsnem ležaju ob zagonu toplega motorja, po drugi strani pa še vedno dovolj nizko viskoznost v primeru hladnega motorja.

Kako rja preprečuje obrabo

Drugi element je razvoj novih materialov za izdelavo ležajev z boljšimi mazalnimi lastnostmi za preprečevanje obrabe pri zagonu. Pri podjetju Federal Mogul so razvili material z imenom Irox, ki ima oblogo iz polimera z delci železovega oksida (rje). Ugotovili so namreč, da mikroskopski delci rje močno izboljšajo drsnost podlage, saj je količnik drsnega trenja pa pri materialu Irox kar za 50 odstotkov manjši v primerjavi z običajnim ležajem iz aluminija.

Kombinacija obeh naj bi obrabo ležajev izničila, toda tehnika je razmeroma nova in le čas bo pokazal ali so imeli proizvajalci vozil prav.

Ali sistem dejansko prihrani kaj goriva?

V situacijah, kjer vozilo miruje in deluje motor v prostem teku, je pri ugasnjenem motorju prihranek le tolikšen, kolikor bi delujoč motor takrat porabil goriva. Glede na to, da je poraba sodobnih motorjev v prostem teku od približno 0,5 litra goriva (tri- in štirivaljniki) do nekaj več kot en liter goriva na uro (šest-, osem- in večvaljniki) je ta prihranek glede na v povprečju nekaj deset sekundno trajanje ugasnitve motorja razmeroma majhen. A pri tem se ne smemo omejevati samo na prihranek nekaj mililitrov goriva temveč je treba pogledati na celotno sliko s širše perspektive. Ugasnjen motor namreč ne pomeni samo prihrnek na gorivu temveč se takrat zmanjša tudi izpust škodljivih emisij, kar je dobrodošlo predvsem v urbanih okoljih, kjer je pretok prometa majhen.

Gašper Pirman, Peter Humar (Vir: Autocar. Foto: Gašper Pirman.)