De rol van het start-stopsysteem

Door middel van de constante ontwikkeling van nieuwe technologieën ter verbetering van de prestaties van de motor en andere onderdelen, gaan het verbruik van de brandstof en de uitstoot van schadelijke stoffen naar beneden. Één van de meest baanbrekende innovaties op dat vlak is de ontwikkeling van het start-stopsysteem, wat refereert aan het systeem dat ervoor zorgt dat de motor afslaat wanneer de wagen even stilstaat,bijvoorbeeld voor een stoplicht of in een file. We leggen graag uit hoe dit systeem werkt, en wat er zoal voordelig en nadelig aan is.

Het ontwikkelingsproces van dit systeem

Het Japanse Toyota was in de jaren 70 het eerste bedrijf dat probeerde om een systeem te ontwikkelen dat de werking van de motor kon controleren en dat een einde zou maken aan stationair draaiende motoren. De Toyota Crown kreeg een systeem dat ervoor zorgde dat de motor afsloeg na 1,5 seconde in stationaire stand te stand.

In de tachtiger jaren werden vergelijkbare systemen en technologieën toegepast op de Volkswagen Santana en de Audi 100. Door op een knop te drukken werd de motor uitgeschakeld of opgestart, afhankelijk van het moment. Ook de Fiat Regata ES kreeg een vergelijkbaar systeem, alleen moest voor het opstarten van de motor ook het pedaal van het gas in worden gedrukt. In de jaren daarna werden ook de Audi A2, de Volkswagen Lupo, en de Opel Ascona uitgerust met vergelijkbare systemen.

Vandaag de dag worden de meeste automodellen van de grote fabrikanten voorzien van een start-stopsysteem. Tot deze groep fabrikanten behoren onder andere Toyota, Mazda, Kia, Jaguar, Honda, Hyundai, Chevrolet, Ford, BMW, Bentley, Fiat, Nissan, SEAT, Volkswagen, Land Rover, Volvo, Smart, Citroën, en Peugeot.

Welke soorten bestaan er en hoe werken ze?

Iedere fabrikant heeft een eigen variatie van het start-stopsysteem ontwikkelt. De meest bekende systemen en technologieën hebben we hieronder in een lijstje geplaatst:

• Bosch. De naam van dit systeem is Stop&Start. Van alle systemen is dit de meest simpele en meest betrouwbare variatie. Dit systeem helpt om de hoeveelheid schadelijke stoffen in de uitlaatgassen met acht procent te verminderen en om het verbruik van de brandstof vijftien procent efficiënter te maken. Verschillende automerken voorzien hun wagens van dit systeem, waaronder Fiat, Volkswagen, BMW, en Audi. Voor dit systeem heeft de auto nood aan een krachtige startmotor die herhaaldelijk kan gestart worden. De ECU van de motor zorgt voor de besturing van het systeem. Hoe het systeem werkt wordt bepaald door de waarden van verschillende sensoren, waaronder de sensor van de accu, de sensor van de krukkenas, de sensoren van het rempedaal, de sensor van het pedaal van de koppeling, en de sensor voor de snelheid.

Wanneer de auto stil komt te staan, zal het systeem de motor automatisch uitschakelen. De motor kan daarna op verschillende manieren gestart worden op basis van het soort versnellingsbak van de wagen: door het pedaal van de koppeling in te drukken in het geval van een manuele versnellingsbak of door het pedaal van de remmen los te laten in het geval van een automatische versnellingsbak. Moderne versies van het start-stopsysteem kunnen de motor ook uitschakelen wanneer de auto in beweging is, teneinde brandstof te besparen. De ECU van de motor moet hiervoor wel een signaal afgeven. Deze zal eerst de snelheid van de wagen moeten meten en een inschatting moeten maken van of er manoeuvres moeten worden uitgevoerd, of er op een helling wordt gereden, etc…

• Kia Motors. Dit systeem heeft de naam Idle Stop&Go (ISG). De werking ervan is zeer vergelijkbaar met die van het Start&Stop-systeem van Bosch, met het verschil dat dit systeem ook controle uitoefent op de dynamo, en niet enkel op het uitschakelen en starten van de motor. Als er wordt opgetrokken, wordt de dynamo ontkoppelt en wordt de hele lading naar de accu vervoerd. Bij het remmen treedt activatie van de dynamo op en gaat de accu opladen. Op deze manier wordt ook het verbruik van brandstof een stuk efficiënter: tot vijftien procent in stedelijke omgevingen en tot zes procent in combi-modus.
• Valeo. Dit systeem heeft de naam Starter Alternator Reversible System (STARS). Verschillende autofabrikanten gebruiken dit systeem, waaronder Mercedes-Benz en Citroën. Het kan het verbruik van de brandstof met wel tien procent verminderen. Het heeft ook een eigen regel unit. De reversible dynamo van het systeem functioneert als een dynamo en een startmotor in één. Dankzij de speciale riem voor de aandrijving en de spaninrichting met speciaal design kan het vermogen twee kanten op worden geleid,zodat de motor kan gestart worden terwijl de accu oplaadt. Vooral de snelle reactietijd van deze manier is erg voordelig: In vergelijking met een gewone startmotor start de motor twee keer zo snel op. Ook wordt er goed gebruik gemaakt van de energie die vrijkomt door het gebruik van het remsysteem.
• Mazda. Dit systeem heeft de naam Smart Idle Stop System (SISS) of i-Stop. Het is enkel bruikbaar voor voertuigen met een automatische inrichting voor de versnelling en motoren op benzine met directe inspuiting van de brandstof. Op deze manier kan het verbruik van de brandstof met negen procent worden verlaagd. De ontbranding van het mengsel van brandstof en lucht, en de geforceerde injectie van brandstof in de cilinders zorgen ervoor dat de motor zonodig herhaaldelijk gestart kan worden. Om deze reden worden de zuigers gelijk in de optimale positie gezet wanneer er geremd wordt, want zo kunnen ze gelijk weer helpen bij het starten van de motor. In deze dient de starter slechts als extra bron van energie.

De voordelen en nadelen

Één van de grootste problemen voor grote moderne steden is de vorming van files op de weg. Dat wordt geïllustreerd door de cijfers afkomstig uit het onderzoek van het Amerikaanse instituut INRIX Roadway Analytics naar hoeveel uren mensen gemiddeld in de file staan: In Moskou stond in het jaar 2017 een inwoner gemiddeld 91 uur in de file, een persoon in Londen gemiddeld 73 uur, iemand in Parijs 65 uur, een inwoner van Istanbul gemiddeld 59 uur, een bewoner van Zürich zo’n 54 uur, een inwoner van München rond de 49 uur, en een persoon in Oslo gemiddeld 47 uur. Daar moet nog bij worden gezegd dat dit op basis is van 240 werkdagen, aangezien weekenden niet werden meegeteld in het onderzoek. Files veroorzaken een hoger verbruik van brandstof, wat betekent dat er ook meer schadelijke stoffen en deeltjes in de atmosfeer terechtkomen.

Start-stopsystemen werden ontwikkeld om een oplossing voor dit grote probleem te bieden. Het verbruik van de brandstof wordt drastisch verlaagd wanneer de motor niet draait op momenten waarop er niet wordt bewogen.

Het gebruik van een start-stopsysteem heeft daarnaast nog een gigantisch voordeel. De beperking van de tijd in welke de motor in stationaire stand draait en de toevoeging van aanvullend vermogen bij lage toerentallen zorgen ervoor dat de katalysator optimaal kan presteren, en dat leidt tot een onderdeel dat langer mee gaat, terwijl ook de afzetting van koolstof op de bougies wordt voorkomen. In het geval van een dieselmotor draagt een start-stopsysteem bij tot een langzamere vorming van afzettingen op de circulatieklep voor de uitlaatgassen, tot een vermindering van het verbruik van ureum, en tot een bevordering van een meer effectieve regeneratie van de filter voor dieselroet.

Het start-stopsysteem heeft echter niet alleen voordelen. Zeker wat betreft de accu en de startmotor is er een meer krachtige toerusting nodig. Deze onderdelen kosten wel bijna dubbel zoveel als de standaardonderdelen. Als gevolg van herhaaldelijk starten van de motor worden de lagers van de krukas ook zwaarder belast. In een interview met het Britse tijdschrift “Autocar” stelt de afdelingsmanager van Federal Mogul, Gerhard Arnold, dat een standaardmotor zonder problemen meer dan vijftig duizend kilometer kan starten en stoppen. Een start-stopsysteem kan het echter meer dan een half miljoen kilometer uithouden. Een standaard lager zou na honderd duizend kilometer aan flinke slijtage lijden.

De startvertraging kan ook voor hinder zorgen. In meeste gevallen valt dit nauwelijks op, maar het kan toch voor ongemakken zorgen: de vertraging in het geval van een systeem met extra sterke starter ligt op de 0,8 seconden, in het geval van een systeem met een reversible dynamo 0,4 seconden, en in het geval van een systeem met directe injectie van brandstof 0,35 seconden.

Enkel als bepaalde voorwaarden voldaan worden kan het start-stopsysteem optimaal werken:

Tien voorwaarden voor de goede werking van het start-stopsysteem

1. De deur van de bestuurder en de motorkap moeten gesloten zijn.
2. De chauffeur moet de veiligheidsgordel dragen.
3. De wagen moet minimaal aan vier kilometer per uur voortbewegen.
4. De motor moet warm genoeg zijn.
5. Het huidige toerental moet lager zijn dan het nominale toerental bij vrijloop.
6. De verwarming van de ramen moet uit zijn.
7. De temperatuur in het interieur ligt niet meer dan acht graden boven de ingestelde waarden. Dit is belangrijk in de winter.
8. De lading van de accu mag niet minder dan de voor het systeem vastgestelde waarde bedragen. In het geval van ISG is deze waarde, bijvoorbeeld, 75 procent.
9. De dynamo is klaar om gebruikt te worden.
10. De uitslaghoek van het stuur moet verwaarloosbaar zijn.

Slot

Verschillende fabrikanten investeren op dit moment in de ontwikkeling van beter start-stopsystemen. Het Britse bedrijf Millers Oils heeft bijvoorbeeld verschillende soorten motorolie uitgebracht die voor een daling van wel vijftig procent kunnen zorgen op het gebied van frictie van de onderdelen van de motor en de slijtage die hierdoor wordt veroorzaakt. Volgens de technisch directeur van het bedrijf, Martyn Mann, zal de ontwikkeling van dergelijke producten bijdragen aan de ontwikkeling van andere en betere start-stopsystemen. Er zijn ook fabrikanten die bezig zijn met de ontwikkeling van sterkere lagers. De starttijd van de motor wordt ook verbeterd door middel van onderzoek, uitgevoerd door onder andere Denso, Valeo, en Bosch.

Als we de kenners mogen geloven, dan hebben start-stopsystemen een grote toekomst, ongeach het feit dat ze tegenwoordig nog steeds niet perfect zijn en relatief duur zijn voor wat ze presteren. Het gaat er vooral om dat het duidelijk is dat het effect van deze technologie op het milieu niet valt te ontkennen.