Özet

Start Stop (dur/kalk) teknolojisi uzun süredir kullanımdadır. Normal marş sisteminden donanım ve özellik olarak farklılık gösteren bu sistem yakıt ekonomisi sağlamaktadır. Bu makalemizde ise sistemin çalışma prensibi, konvansiyonel sistemden farkları, batarya ömrü, marş motoru ömrü konularına değinilecektir.

Giriş

Bazı sürücüler motorun sürekli olarak dur/kalk yapmasının -start stop’un devreye girmesinin- marş sistemine zarar vereceğini ve fazladan masraflara yol açacağını düşünür. Halbuki bu sonuca varabilmek için farklı değişkenlere bakmamız gerekmektedir.

Start Stop Çalışma Prensibi

Start stop (Türkçe dur/kalk olarak da söyleniyor) sürücünün herhangi bir sebepten aracı durdurması halinde (kontağı kapatmadan) motorun otomatik olarak durdurulması ve sürücü hareket etmek istediğinde de otomatik olarak çalışması olarak ifade edilir.

Resim 1: Start stop sisteminin 3 temel elemanı batarya, alternatör ve marş motorudur.

Johnson Control tarafından yapılan aşağıdaki videoda sistemin çalışmasını kabaca öğrenebilirsiniz:

http://www.youtube.com/watch?v=-Yv72Xarick

Start Stop Sisteminin Normal Marş Sisteminden Farkları Nelerdir?

Neredeyse her üretici aynı konfigürasyona sahip marş sistemi kullanmaktadır; bu, ağır vasıta dizel araçlarda daha barizdir. Ancak araca start stop eklemek istenirse konfigürasyonda değişiklik yapılması gerekmektedir.

Marş motoru olarak genellikle sabit mıknatıslı doğru akım elektrik motorları tercih edilmektedir.

Klasik marş sistemlerinde marş motorunun lineer hareketi için tek selenoid kullanılmaktadır. Ve bu sistemde motoru çalıştırabilmek için motorun tamamen duruyor olması (sıfır dev/dakika) gerekmektedir.

Resim 2: Klasik marş sistemi elemanları.

Start stop teknolojisine sahip araçlarda daha güçlü bir marş motoru kullanmakla birlikte genellikle tandem selenoid tercih edilmektedir. Bu sayede motoru çalıştırabilmek için motor devrinin sıfır olması gerekmemektedir. Bu sistemde pinyon dişlinin motor hızına bağlı olarak hareketi mümkün olmaktadır. Örneğin, trafikte giderken kırmızı ışığı görüp durdunuz ve start stop devreye girerek motoru durdurma aksiyonu aldı. Fakat motor tam durmadan (mesela motor devri 300 dev/dak iken) siz tekrar debriyaja basarak motorun çalışmasını sağlayabilirsiniz; klasik sistemde bu mümkün olmamaktadır.

Resim 3: Tek selenoid (klasik sistem) ve tandem selenoid (start stop sistemi) karşılaştırması.

Denso‘ya ait olan tandem selenoid sisteminin, restart anındaki aksiyonları aşağıdaki resimde detaylı anlatılmıştır.

Resim 4: Tandem selenoid sisteminde motor devrine bağlı olarak marş olayının detaylı anlatımı.

Resim 3’ten de görüldüğü gibi sistemde içten yanmalı motor hızına bağlı olarak marş motoru devri ayarlanmakta ve selenoid ile pinyon dişli ve volan dişlisinin aynı çevresel hızda buluşması sağlanmaktadır.

Resim 5: Start Stop, araçlarda sürücü tarafından kapatılabilmektedir.

Start Stop’un Devreye Girme Şartları Nelerdir?

Start stop temel olarak aracın hızına bakar ve eğer hız 7 km/h gibi düşük hızlardaysa (bu hız firma tarafından değiştirilebilir, sabit değildir), vites boşta ve debriyaj pedalına basılmıyorsa motoru durdurur. Bu manuel araçlarda böyledir ve genel olarak çalışma şartlarını ifade eder. Otomatik araçlarda ise debriyaj olmadığından frene basmak (genellikle yüksek strokta basmak) start stop’un devreye girmesini sağlamaktadır.

Bununla birlikte, bahsedilen şartlar yerine getirilmesine rağmen start stop’un devreye girmediği durumlar da olabilir yani start stop’un devreye girmesi engellenir. Bu engelleme (inhibitasyon) aracın güç kontrol ünitesindeki yazılımına ve kalibrasyonuna bağlıdır. Yani her OEM, diğer haklara sahip olduğu gibi, start stop’un devreye girme/girmeme şartlarını da yazılımdaki ve kalibrasyondaki değişikliklerle ayarlayabilir. Ancak genel olarak start stop’un engellendiği durumlardan bahsedilebilir:

Batarya şarj durumu: Bataryanın şarj seviyesi kritik seviyenin altındaysa devreye girmez. Çünkü motorun durması halinde tekrar çalışması mümkün olmayabilir.
Çevre Sıcaklığı: Eğer çevre sıcaklığı çok düşükse (-5 degC vs) veya çok yüksekse (+43 degC vs) devreye girmez. Bunun sebebi ise çok düşük ve çok yüksek sıcaklıklarda bataryanın enerji kapasitesinin düşüyor olmasıdır.
Motorun aşırı ısınması: Eğer motor suyu normal seviyenin üstüne çıktıysa start stop hemen devreye girmez, motor suyunun normal seviyelere düşmesini bekler.

Konuyla ilgili kişisel yorumum: Çalıştığım projelerde, algoritmanın içinde, start stop’un devreye girmesini önleyen çok farklı parametreler olduğunu gördüm. Bu parametrelerin sayısı 20’den fazla bile olabiliyor bazı durumlarda. Burada öncelik aracın çalışmasının güvene alınmasıdır, diğer parametreler opsiyonel olarak eklenebilir.

Start Stop Sistemindeki Marş Motorlarının Ortalama Ömrü Ne Kadardır?

Argonne National Laboratory‘nin birçok farklı OEM’le yaptığı çalışmalar sonucunda (referanslardaki ilk kaynak) marş motorunun ömrü 30 000 çevrim (cycle) ile 60 000 çevrim (cycle) arasında değişmektedir. Tasarım yapılırken marş motorunun yaklaşık olarak 10 yıl (~160 000 km) olacak şekilde ömür hesabı yapılmaktadır. OEM’lerden alınan bilgilere göre de marş motorlarının arıza vermesi genellikle 30 000-60 000 çevrim arasında olmaktadır. Fakat, birçok sistemde olduğu gibi burada da marş motorunun ömrünü etkileyen farklı parametreler vardır, bunları şöyle sıralayabiliriz:

Çevre şartları (sıcaklık vs)
Çalışma frekansı (start stop’un devreye girme sıklığı)
Üretim kalitesi
Marş motorunun aşırı ısınması
Korozyon

OEM’lerden alınan bilgileri göre marş motorunda görülen arızaların büyük bir kısmı motorun aşırı ısınmasından kaynaklanmaktadır. Aşırı ısınmaya şunlar sebebiyet verebilir:

İçten yanmalı motorun aşırı ısınması: Yüksek sıcaklık ısı taşınımı ve iletimi ile marş motorunun ısınmasına sebep olabilir.
Yüksek çevre sıcaklığı: Ortamın aşırı sıcak olması ışınım ve taşınım yoluyla marş motorunu etkileyebilir.
Yüksek kullanım frekansı: Start stop çok sık devreye girerse marş motoru henüz soğumadan tekrar çalışmak zorunda kalarak arızaya yol açabilir.
Uzun süre marşa basılması: Uzun süre marşa basılması da marş motorun aşırı ısınmasına ve arızalanmasına yol açabilir.

Not: Uzun süre marşa basılmasından dolayı meydana gelen arızaların modern araçlarda önemi kalmamıştır. Çünkü birçok modern araçta marşa uzun süre basarsanız ve marş motoru ısınırsa, motor kendini korumaya alıyor ve tekrar marşa basılmasına izin vermiyor. Bu süre zarfında da marş motorunu harici bir soğutma sistemiyle soğutuyor.

Bunların yanında marş motorunun ömrüne bağlı olarak hata verme oranının nasıl değiştiği ile ilgili de araştırma yapılmış ve aşağıdaki şekilde grafiğe dökülmüştür:

Resim 6: X ekseni motorun çalışma sayısını (marş motorunun kaç kez çalıştığını), Y ekseni ise arıza verme olasılığını göstermektedir. Görüldüğü gibi 30 000 çalışmadan sonra arıza verme oranı artmaya başlıyor.

Start stop frekansına bağlı olarak arıza verme olasılığı ise şöyledir:

Resim 7: X ekseni start stop’un günlük fazladan devreye girme sayısını, Y ekseni ise marş motorunun bozulma potansiyelindeki artışı gösteriyor.

Start Stop’un Batarya Ömrüne Etkisi

Batarya (diğer bir adıyla akü) araçtaki tüm elektrik enerjisi gereksinimini karşılamaktadır. Marş esnasında da elektrik motorunu besleyen yine bataryadır. Marş esnasında düşük süreli de olsa (1 saniyenin altında) bataryadan yüksek akımlar çekilmektedir; bu akım değerleri 200 amper ile 1200 amper arasında olabilmektedir.

Batarya araçtaki diğer yardımcı elektrik sistemlerini beslediğinden şarj durumu (State Of Charge) hızlı düşebilir. Bu sebeple de gerektiği durumlarda şarj etmek gerekmektedir. Start stop olmayan araçlarda marş 1 kez olduğundan enerji tüketimi kısmi olarak daha azdır ve motor çalışmaya başladıktan sonra kompanze edilebilir. Fakat start stop’lu araçlarda dur/kalk frekansı yüksek olduğundan bataryadan tüketilen enerji daha yüksektir; özellikle çok sık dur/kalk yapan araçlarda bataryada sorunlar çıkabilmektedir. Bunlar yapılan araştırmalarda aşağıdaki grafiklerde gösterilmişlerdir:

Resim 8: X ekseni her start stop arasındaki mesafeyi mil cinsinden gösterirken Y ekseni batarya ömründeki azalmayı göstermektedir. Her start stop arasındaki mesafe 6 mil veya fazla olursa batarya ömründe nereydeyse hiç azalma olmamaktadır.

Resim 9: X ekseni günlük fazladan yapılan marş sayısını, Y ekseni ise yıl cinsinden ortalama batarya ömrünü göstermektedir.

Start Stop’un Yakıt Tüketimine ve Emisyonlara Etkisi

Konuyla ilgili detaylı olarak bilgiyi şu yazımızda bulabilirsiniz:

Binek Araçlarda Start Stop Teknolojisinin Emisyonlara ve Yakıt Tüketimine Etkisi

Yararlanılan Kaynaklar:

Start Stop Teknolojisinin Temelleri