Un sistema de arranque-parada de automóvil o un sistema de parada-arranque apaga y reinicia automáticamente el motor de combustión interna para reducir la cantidad de tiempo que el motor pasa al ralentí , reduciendo así el consumo de combustible y las emisiones. Esto es más ventajoso para los vehículos que pasan mucho tiempo esperando en los semáforos o se detienen con frecuencia en los atascos . La tecnología de arranque y parada puede volverse más común con regulaciones gubernamentales más estrictas sobre economía de combustible y emisiones. [1] Esta característica está presente en vehículos eléctricos híbridos , pero también ha aparecido en vehículos que carecen de un sistema de propulsión eléctrico híbrido.. Para los vehículos no eléctricos, las ganancias de ahorro de combustible de esta tecnología suelen estar en el rango del 3 al 10 por ciento, potencialmente tan alto como el 12 por ciento. [2] En los Estados Unidos, el ralentí desperdicia aproximadamente 14.8 mil millones de litros (3.9 mil millones de galones estadounidenses; 3.3 mil millones de galones imperiales) de gasolina por año. [3]
En un vehículo de transmisión manual, la parada y el arranque se activa de la siguiente manera: Detenga el automóvil y presione el embrague - mueva la palanca de cambios a punto muerto - suelte el embrague - luego el motor se para. El motor no se detendrá si el automóvil está en movimiento, incluso si se siguen los pasos antes mencionados (esto no es cierto para todos los automóviles). El motor se reinicia cuando se presiona el embrague antes de seleccionar una marcha para mover el automóvil. El motor también puede reiniciarse si hay demanda de energía, por ejemplo, del sistema de aire acondicionado .
Dado que los accesorios de automóviles como compresores y bombas de agua se han diseñado típicamente para funcionar con una correa serpentina en el motor, esos sistemas deben rediseñarse para que funcionen correctamente cuando se apaga el motor. Por lo general, se utiliza un motor eléctrico para alimentar estos dispositivos.
Esta tecnología también se ha utilizado en scooters Honda en los mercados asiáticos durante la última década. [4] Su modelo PCX de 125 cc se lanzó en 2010 para venderse en Europa con esta tecnología, aunque su modelo norteamericano no la incluye. [5]
Caracteristicas
La tecnología de arranque / parada llegó primero a Europa, debido a diferencias regulatorias. El 25 por ciento del nuevo ciclo de conducción europeo (NEDC) se gasta en ralentí. [3] En comparación, solo un estimado del 11 por ciento de la prueba de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) se gasta en inactivo. [3] La activación de arranque / parada depende de las entradas específicas del conductor, así como de las condiciones de funcionamiento. El motor debe haber alcanzado la temperatura adecuada para encender adecuadamente su convertidor catalítico y también para asegurar una lubricación adecuada y un reinicio sin esfuerzo como sea posible.
Con un automóvil con caja de cambios manual, el apagado del motor generalmente viene con el frenado hasta una parada completa, la caja de cambios en punto muerto y la liberación del embrague. Los automóviles con transmisiones automáticas se apagan al frenar hasta detenerse por completo; el apagado se activa cuando se usa el pedal del freno cuando el automóvil se detiene. Si el automóvil disminuye la velocidad inicialmente mediante el uso manual de la caja de cambios automática y la parada final es mediante el uso del freno de mano, el motor no se apagará.
Componentes mejorados
El sistema debe implementarse junto con modificaciones y refuerzos en muchos de los componentes del automóvil para reforzar la durabilidad del motor y el sistema eléctrico y la resistencia al desgaste a largo plazo, debido al aumento de las cargas que imponen los ciclos adicionales de parada y arranque. Para lograr niveles similares de durabilidad , comodidad y experiencia del usuario a los de los automóviles más antiguos sin el sistema, el fabricante del automóvil puede incluir una o más de las siguientes mejoras en el diseño industrial del automóvil :
- Los cojinetes principales del motor (cigüeñal) están recubiertos con polímeros especiales que tienen propiedades de lubricantes secos , como la poliamida . Esto ayuda a la falta de la película de aceite del motor y la lubricación hidrodinámica cuando el cigüeñal se detiene, evitando el contacto de metal con metal que de otro modo produciría un desgaste acelerado en las superficies de los cojinetes.
- La batería principal es una estera de vidrio absorbente (AGM) o una tecnología de batería inundada mejorada (EFB), [6] ambas soportan un mayor número de ciclos de carga y una mayor carga . Esto es importante porque todo el sistema eléctrico del automóvil debe ser mantenido por la batería después de que el alternador deja de generar corriente.
- El motor de arranque está reforzado y diseñado para soportar un uso continuo sin desgastarse demasiado rápido o sobrecalentarse.
- Se agrega un circuito de enfriamiento independiente junto con una bomba de agua de escorrentía eléctrica que sigue funcionando cuando se apaga la bomba mecánica principal . Esto asegura el suministro de refrigerante a los componentes del motor sensibles al calor, como los cojinetes del turbocompresor , y para mantener la temperatura de la cabina en invierno.
- Se pueden agregar sensores especiales y unidades de control del motor (ECU) para garantizar las condiciones adecuadas de funcionamiento del sistema y para mantener los parámetros entre tolerancias como una buena carga de la batería, esencial para garantizar futuros arranques.
Historia
Las emisiones de monóxido de carbono y la escasez de combustible / crisis del petróleo de la década de 1970 empujaron a los fabricantes de automóviles a encontrar soluciones para reducir el consumo de gas. El primer vehículo en usar el interruptor de encendido / apagado automático fue el Toyota Crown de seis cilindros en 1974 [7] [8] y ya reclamaba un ahorro de gasolina del 10 por ciento en el tráfico. En la década de 1980, el Fiat Regata "ES" con el sistema City-matic [9] [10] y el Volkswagen Polo "Formel E" [ cita requerida ] también utilizaron una tecnología similar. El Grupo Volkswagen también lo adoptó en el Golf Ecomatic en 1994 y en el Volkswagen Lupo "3L" y el Audi A2 "3L" en 1999. Aunque estas primeras implementaciones fueron consideradas bastante desconcertantes por muchos conductores, y los altos precios no permitieron producir estos autos. Con mucho éxito comercial, tanto el Volkswagen Lupo como el Audi A2 (en su apalancamiento de "3 litros") fueron más eficientes que cualquier automóvil de producción disponible en los EE. UU. en el momento de su lanzamiento. [11]
Desde normes Euro 5 , cada vez más vehículos incluyen este sistema, sea cual sea el nivel de precio. [12] El sistema Valeo está incluido en Citroën , Land Rover , Peugeot , Smart y Volvo , mientras que el sistema Bosch está incluido en Fiat , Nissan , SEAT y Volkswagen , con varias motorizaciones que incluyen esencia y diesel. En 2010, Valeo declaró que su segunda generación Start-Stop aparecería en el mismo año. [13] Esta nueva generación se llama "i-StARS". Bosch hizo que el sistema funcione con automóviles automáticos. [14]
El sistema de parada de ralentí inteligente de Mazda (SISS) utiliza el arranque por combustión en lugar del arranque eléctrico. Al detectar la posición de los pistones en los cilindros, el motor se detiene en una configuración que permite el arranque inmediato por combustión. Afirman que el motor se reinicia de forma más silenciosa y rápida en 0,35 segundos. [15] [16]
El sistema Kia ISG EcoDynamics utiliza componentes Bosch , Valeo y Varta . [17]
Fabricantes de automóviles
Bentley
La tecnología Stop-Start se instaló en un Bentley por primera vez en 2016 en el modelo Bentayga . El sistema de Bentley detiene el motor cuando el automóvil se detiene o se mueve lentamente. [18]
BMW
BMW está incluyendo la tecnología en muchos de sus autos y la línea MINI para 2008 como parte de su marca Efficient Dynamics. BMW se ha interesado en formas de reducir las pérdidas parasitarias en los motores, por lo que la empresa llevó la tecnología un paso más allá. En lugar de utilizar un generador de arranque integrado (ISG), BMW ha utilizado un motor de arranque mejorado que es un motor de arranque convencional, desarrollado por Robert Bosch GmbH , que puede soportar el mayor número de arranques del motor en un vehículo de arranque y parada.
BMW ha desarrollado el sistema de modo que el alternador no se active la mayor parte del tiempo. Esto significa que los componentes eléctricos del vehículo normalmente funcionan con batería . Cuando es necesario cargar la batería o al desacelerar o frenar, el alternador se activa para recargar la batería ( frenado regenerativo ). Dado que esta batería experimenta características de carga muy diferentes a las de una batería de automóvil normal, BMW utilizó en su lugar una alfombra de vidrio absorbente (AGM).
Debido al uso del frenado regenerativo , algunos han comenzado a llamar a este tipo de sistema un microhíbrido , un paso por debajo de un sistema híbrido suave donde el ISG puede usarse para ayudar al motor o incluso conducir el vehículo.
Citroën
Citroën introdujo un sistema más refinado en sus modelos C2 y C3 en 2006, llamado "Stop and Start". La implementación de Citroën combina una caja de cambios automática SensoDrive y un alternador reversible controlado electrónicamente [19] o generador de arranque integrado (ISG). Un ISG, también conocido como "alternador de arranque integrado", combina la función del motor de arranque y el alternador en una sola unidad; los fabricantes incluyen Valeo [20] y Denso . [21]
Automóviles Fiat Chrysler
FCA introdujo el sistema hecho por Robert Bosch GmbH a finales de 2008 en el Fiat 500 . [22] A partir de septiembre de 2009, Alfa Romeo también introdujo este sistema en su serie Alfa Romeo Mito utilizando motores Fiat Powertrain Technologies (FPT) 1.4 L Turbo de gasolina MultiAir . [23]
Vado
A finales de 2010, Ford anunció que su sistema start-stop, ya utilizado en sus híbridos, así como en varios modelos convencionales en Europa, se introduciría en Norteamérica con los modelos de 2012, inicialmente con motores de 4 cilindros y luego proliferando en V6 y V8. Finalmente, el sistema estará disponible en todos los vehículos Ford. [24]
En 2013, anunció que la tecnología start-stop se incorporaría a los modelos Ford Fusion de segunda generación e incorporó sistemas start-stop en el modelo Ford F150 2015 por primera vez como una característica estándar en lugar de una opción. [25] Anteriormente, solo la versión V-6 turbocargada de 2.7 litros venía con arranque y parada, lo que requiere una batería de estera de vidrio absorbente (AGM) más robusta (y costosa) que pueda manejar mejor el ciclo constante y el consumo más pesado de los accesorios del vehículo con el motor apagado. [26]
Motores generales
En 2008, General Motors lanzó su modelo Chevrolet Tahoe Hybrid con tecnología AHS2 2mode, que combina la tecnología start-stop con frenado regenerativo y modo de vehículo eléctrico en ciertas condiciones por debajo de 29MPH.
En 2012, General Motors lanzó su modelo Chevrolet Malibu Eco con tecnología eAssist , que combina la tecnología start-stop con frenado regenerativo y refuerzo eléctrico en ciertas condiciones. [27]
En 2014, General Motors anunció que Chevrolet Impala y Malibu tendrían un sistema start-stop (sin eAssist) en todos los modelos.
Honda
Honda ha estado utilizando la función start-stop durante más de una década a través de su sistema híbrido suave IMA en los modelos Insight de primera generación en el mercado nacional japonés desde 1999. [28] y más recientemente en el Civic Hybrid .
Hyundai
Si bien tanto el Kia Rio como el Rio5 comparten el mismo nuevo motor 1.6L de cuatro cilindros con inyección directa con su primo Hyundai Accent / Verna (también rediseñado recientemente para 2012), Hyundai no mencionó esta característica en su línea Accent. [29] El manual de Hyundai 1.4 tiene el sistema ISG (Intelligent Stop & Go) (en Israel).
Jaguar
El Smart Eco Stop / Start de Jaguar se instaló por primera vez en los modelos XF [30] y XJ en 2011 antes de expandirse al resto de la gama.
Kia
Los rediseñados Kia Rio 2012 y Rio5 (hatchback) que debutaron en el Auto Show de Nueva York 2011 fueron anunciados con su función Intelligent Stop and Go (ISG), o tecnología stop-start. [31]
Kia afirma que la combinación de inyección directa de combustible y arranque con parada ofrecerá 30 MPG en ciudad / 40 MPG en la carretera en transmisiones manuales y automáticas de 6 velocidades.
Land Rover
En 2008, Land Rover equipó su Freelander con Stop / Start que podía reducir el consumo de combustible y las emisiones hasta en un 10%. [32] A partir de 2016, todos los modelos Land Rover y Range Rover están equipados con Smart Eco Stop / Start .
Mahindra y Mahindra
Mahindra 's fue el primero en la India en lanzar un sistema Micro Hybrid basado en stop-start en mayo de 2000. Esto involucró tecnología local y el primer desarrollo de componentes de su tipo como sensores de pedal de embrague y neutros basados en sensores Hall , y más tarde una empresa conjunta con Bosch para vehículos basados en common rail .
Mazda
El sistema i-Stop, el primer sistema de arranque y parada de Mazda , detecta qué pistón está en la mejor posición para reiniciar más rápido, cuál es el que se encuentra en la fase de carrera de combustión, donde hay aire y combustible en el cilindro, listos para encenderse. La mezcla en este cilindro es encendida por la bujía, forzando ese pistón hacia abajo, y con la ayuda del motor de arranque, resulta en un tiempo de reinicio del motor casi instantáneo de 0.35 segundos. [33]
En 2011, Mazda anunció i-ELOOP, un sistema que utiliza un alternador de voltaje variable para convertir la energía cinética en energía eléctrica durante la desaceleración. La energía almacenada en un condensador de doble capa se utiliza para suministrar la energía que necesitan los sistemas eléctricos de los vehículos. Cuando se usa junto con el sistema de arranque y parada de Mazda, i-Stop, la compañía afirma ahorros de combustible de hasta un 10%. [34]
Nissan
Nissan usa la marca S-Hybrid (estilizada en mayúsculas como "S-HYBRID") para su sistema microhíbrido. El sistema S-Hybrid está completamente contenido dentro del compartimiento del motor y no requiere una batería de tracción. Los vehículos con el sistema S-Hybrid están equipados con un motor E nergy Control (ECO), que sirve como alternador y motor de arranque del motor de gasolina. Estos vehículos también están equipados con una "sub-batería" adicional ubicada en el compartimiento del motor para alimentar los accesorios eléctricos del vehículo cuando el motor de gasolina se ha apagado, en lugar de usar un alternador de accionamiento constante. Cuando el conductor levanta el acelerador o frena, el motor ECO se acciona como un alternador para mantener la carga de la "subbatería". Además de utilizarse para volver a arrancar el motor, el motor ECO también aplica 50 N (m (5,1 kg⋅m; 37 lb⋅ft) de torsión durante un segundo al cigüeñal cuando se aleja de una parada, lo que proporciona una pequeña cantidad de asistencia de motor eléctrico. [35]
Opel / Vauxhall
En 2010, Opel introdujo Start / Stop en sus modelos de la marca EcoFLEX . El sistema se utiliza con la familia de 0 , Ecotec y MGE gasolina y MultiJet , Circle L , y la familia B motores diesel .
Renault
Renault introdujo la tecnología en todos sus modelos europeos en 2010.
Roewe
En 2009, el Rover 75 basado en 750 de Roewe se equipó con parada y arranque de serie con el motor híbrido 1.8 Rover K-series . [36]
SAAB
En 2009, se instaló una función Start / Stop en el 9-5 de segunda generación . El botón para controlar el sistema se colocó junto a la palanca de cambios, como las antiguas llaves de encendido SAAB. [37]
SUBARU
Muchos vehículos Subaru 2020 y 2021 han sido equipados con función de arranque / parada automática.
Suzuki
Algunos fabricantes de automóviles, como Suzuki, tienen una pequeña batería adicional de iones de litio de 12 V dentro del automóvil. [38] El sistema se comercializa como "SHVS Mild Hybrid System" (vehículo híbrido inteligente de Suzuki) y está disponible como opción en Ignis, Swift, Baleno en Europa.
Tata
Tata Motors introdujo este sistema en su LCV Tata Ace . [39]
Toyota
Toyota comenzó a vender su Toyota Crown de seis cilindros equipado con el interruptor de encendido / apagado automático [7] [8] 1974, alegando un ahorro de gasolina del 10 por ciento en el tráfico.
Más recientemente, Toyota ha estado vendiendo automóviles con sistema start-stop en sus vehículos con motor de combustión interna desde 2009 y desde 1997 en su línea híbrida Prius. [40] Tanto Toyota como Mazda introdujeron la tecnología de arranque y parada, disponible también fuera de Japón, en algunos de sus vehículos modelo 2009.
Volkswagen
Volkswagen comenzó a usar sistemas de arranque y parada con el Polo Formel E con SSA alrededor de 1983, después de haber visto previamente el sistema en el auto de investigación Auto 2000 de 1981 . [41] Más tarde el LUPO 3L, y luego en el Polo, Golf y Passat BlueMotion , que también incluyen mejoras de peso y aerodinámicas. El sistema ahora es común en la gama Volkswagen, instalado en todos los vehículos con el paquete Bluemotion Technology, aunque algunos otros modelos también tienen la tecnología. Para el Lupo 3L, con una caja de cambios manual automatizada y un embrague, el motor se detiene cuatro segundos después de que el automóvil se detiene con el pie del conductor en el pedal del freno. No es necesaria ninguna otra acción. Quitar el pie del pedal del freno inicia el arranque del motor y el automóvil puede alejarse. La palanca de cambios permanece en la posición de conducción D en todo momento. Lo mismo se aplica al Audi A2 1.2TDi, que es casi idéntico mecánicamente.
Volvo
Volvo presentó su tecnología Start / Stop en 2009 bajo su marca DRIVe. [42]
Preocupaciones
Los vehículos de asistencia híbrida / eléctrica no experimentan casi ningún retraso en la potencia desde una parada, debido a la disponibilidad instantánea de potencia de la batería de tracción a los motores eléctricos. La gasolina / microhíbridos, por otro lado, generalmente experimentan ligeros retrasos (aunque sean fracciones de segundo).
En febrero de 2001, la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Carreteras (NHTSA) de EE. UU . Planteó preguntas sobre los vehículos Honda no híbridos equipados con las transmisiones 'Idle Stop' de la compañía debido a preocupaciones sobre el "repentino movimiento hacia adelante de un vehículo en un reinicio automático", en lugar de el "avance progresivo gradual que se encuentra en los diseños de transmisión actuales". [43] [44]
Mucha gente [ ¿quién? ] piensan que el uso prolongado puede inducir un desgaste adicional debido a la falta de lubricación con aceite. Para los semicascos de los cojinetes del cigüeñal y los cojinetes de cabeza de biela, esto puede traducirse en frecuentes movimientos giratorios de alta velocidad antes de que se establezca una película hidrodinámica. Durante esta fase de lubricación límite, puede ocurrir un contacto de metal con metal entre la superficie del cigüeñal y la superficie de deslizamiento del rodamiento. Esto no fue un problema, mientras que el número de reinicios del motor totalizó lo que generalmente se entendía como una magnitud normal. Sin embargo, en un vehículo con sistema start-stop este efecto puede requerir nuevas soluciones tecnológicas para evitar el desgaste prematuro de los rodamientos, dependiendo del ciclo de conducción. En consecuencia, los motores futuros para aplicaciones de arranque y parada deben diseñarse para 250.000 a 300.000 arranques. Los casquillos de cojinetes tradicionales con revestimiento de aluminio o cobre muestran un desgaste severo después de solo 100.000 ciclos. [45]
Algunas implementaciones no utilizan un motor de arranque [ cita requerida ] , lo que elimina las preocupaciones sobre el desgaste del motor de arranque. El Mazda i-stop utilizado en la línea Mazda3 / Axela (en Europa y JDM ) utiliza la combustión para ayudar al motor de arranque al detectar la posición del pistón en el cilindro. Afirman que el motor se reinicia de forma más silenciosa y rápida en 0,35 segundos. [46]
Algunos fabricantes de automóviles, como Suzuki, tienen una batería de iones de litio dentro del automóvil. [38]
Ver también
- Reducción de inactividad
- Microcoche
Referencias
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