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Un sistema de arranque y parada del vehículo o sistema stop-start (también conocido como S&S , microhíbrido o vehículo eléctrico microhíbrido ( µHEV )) [1] apaga y reinicia automáticamente el motor de combustión interna para reducir la cantidad de tiempo que el motor pasa en ralentí . , reduciendo así el consumo de combustible y las emisiones . Esto es especialmente ventajoso para los vehículos que pasan mucho tiempo esperando en los semáforos o que se detienen con frecuencia en los atascos . La tecnología start-stop puede volverse más común con regulaciones gubernamentales más estrictas sobre economía de combustible y emisiones . [2] Esta característica está presente en los 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 en economía de combustible derivadas de esta tecnología suelen oscilar entre el 3% y el 10%, potencialmente hasta el 12%. [3] 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. [4]
En un vehículo de transmisión manual, el arranque y parada se activa deteniendo el automóvil, cambiando la marcha a punto muerto y soltando el embrague. El motor no se detendrá si el coche está en movimiento, incluso si se siguen los pasos antes mencionados (esto no es cierto para todos los coches). 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 una demanda de energía de, por ejemplo, el sistema de aire acondicionado .
Dado que los accesorios de automóviles, como compresores y bombas de agua, generalmente se han diseñado para funcionar con una correa serpentina en el motor, esos sistemas deben rediseñarse para que funcionen correctamente cuando el motor está apagado. Por lo general, se utiliza un motor eléctrico para alimentar estos dispositivos. En vehículos donde el compresor de aire acondicionado todavía funciona con la correa de transmisión, algunos conductores encienden el aire acondicionado como una forma improvisada de desactivar el arranque y la parada. En Mazda 3 se utiliza un supercondensador para alimentar CA y otros accesorios como parte de i-ELOOP, la CA y los ventiladores se reducen significativamente/al mínimo cuando el motor está apagado. Con aire acondicionado/ventilador frío en la configuración máxima, el supercondensador se drenará en cinco segundos y el motor se encenderá automáticamente. [5] [6] [7]
Esta tecnología también se ha utilizado en scooters Honda en los mercados asiáticos durante la última década. [8] Su modelo PCX de 125 cc se lanzó en 2010 para venderse en Europa con esta tecnología, aunque su modelo norteamericano no la incluye. [9]
La tecnología start/stop llegó primero a Europa debido a diferencias regulatorias. El 25 por ciento del Nuevo Ciclo de Conducción Europeo (NEDC) se pasa al ralentí. [4] En comparación, se estima que sólo el 11 por ciento de la prueba de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) se pasa en ralentí. [4] 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 que su convertidor catalítico se encienda adecuadamente y también para garantizar una lubricación adecuada y un reinicio lo más sencillo posible.
En un automóvil con caja de cambios manual, el apagado del motor generalmente ocurre con el frenado hasta detenerse por completo, la caja de cambios en punto muerto y la liberación del embrague. Los automóviles con transmisión automática se apagan al frenar por completo; el apagado se activa cuando se usa el pedal del freno cuando el automóvil se detiene. Si el coche se frena inicialmente mediante el uso manual de la caja de cambios automática y la parada final se realiza mediante el uso del freno de mano, el motor no se apagará.
El sistema debe implementarse junto con modificaciones y refuerzos en muchos de los componentes del automóvil para reforzar la durabilidad del motor y del sistema eléctrico y la resistencia al desgaste a largo plazo, debido a las mayores cargas que imponen los ciclos adicionales de parada y arranque. Para lograr niveles similares de durabilidad , comodidad y experiencia de 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 :
Las emisiones de monóxido de carbono y la escasez de combustible y la 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 utilizar el interruptor de encendido/apagado automático fue el Toyota Crown de seis cilindros en 1974 [12] [13] y ya contaba con un ahorro de gasolina del 10% en el tráfico. En los años 1980, el Fiat Regata "ES" con el sistema City-matic [14] [15] y el Volkswagen Polo "Formel E" [ cita necesaria ] también utilizaban dispositivos similares. 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 lograron producir estos autos. Con mucho éxito comercial, tanto el Volkswagen Lupo como el Audi A2 (en su capacidad de "3 litros") eran más eficientes que cualquier automóvil de producción disponible en los EE. UU. en el momento de su lanzamiento. [dieciséis]
Desde la norma europea de emisiones Euro 5, cada vez más vehículos incluyen un sistema start-stop, sea cual sea el nivel de precio, [17] ya que reducir el ralentí también reduce las emisiones de CO 2 de los vehículos , una de las principales causas del calentamiento global. [18]
Los fabricantes continuaron perfeccionando el sistema. En 2010, Valeo anunció que su segunda generación Start-Stop aparecería ese mismo año. [19] Esta nueva generación se denomina "i-StARS". 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 diversas motorización incluyendo esencia y diesel. Bosch desarrolló un sistema para coches automáticos. [20]
El sistema inteligente de parada en ralentí de Mazda (SISS) utiliza arranque por combustión en lugar de 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 más silenciosamente y más rápido en 0,35 segundos. [21] [22]
El sistema Kia ISG EcoDynamics utiliza componentes Bosch , Valeo y Varta . [23]
Algunos autobuses Alexander Dennis Enviro200 MMC y Enviro400 MMC están equipados con sistemas de parada/arranque que detendrán el motor en las paradas de autobús. [24] [25]
La tecnología Stop-Start se instaló por primera vez en un Bentley en 2016, en el modelo Bentayga . El sistema de Bentley detiene el motor cuando el coche está parado o avanza lentamente. [26]
BMW está incluyendo la tecnología en muchos de sus automóviles y en la línea MINI para 2008 como parte de su marca Efficient Dynamics. BMW ha estado interesado en formas de reducir las pérdidas parásitas 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 con parada y arranque.
BMW ha desarrollado el sistema de manera que el alternador no esté activado 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 estera de vidrio absorbente (AGM).
Debido al uso del frenado regenerativo , algunos han comenzado a llamar a este tipo de sistema 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 introdujo en 2006 un sistema más refinado en sus modelos C2 y C3 , denominado "Stop and Start". La implementación Citroën combina una caja de cambios automatizada SensoDrive y un alternador reversible controlado electrónicamente [27] o generador de arranque integrado (ISG). Un ISG, también conocido como "arranque-alternador integrado", combina la función del motor de arranque y del alternador en una sola unidad; Los fabricantes incluyen Valeo [28] y Denso . [29]
FCA introdujo el sistema fabricado por Robert Bosch GmbH a finales de 2008 en el Fiat 500 . [30] A partir de septiembre de 2009, Alfa Romeo también introdujo este sistema en su serie Alfa Romeo Mito utilizando motores MultiAir de gasolina Turbo de 1,4 L de Fiat Powertrain Technologies (FPT) . [31]
A finales de 2010, Ford anunció que su sistema start-stop, que ya se utiliza en sus híbridos, así como en varios modelos convencionales en Europa, se introduciría en Norteamérica con los modelos 2012, inicialmente con motores de 4 cilindros y luego proliferando en motores V6 y V8. Con el tiempo, el sistema estará disponible en todos los vehículos Ford. [32]
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. [33] Anteriormente, solo la versión V-6 turboalimentada de 2.7 litros venía con parada-arranque, lo que requiere una batería de estera de vidrio absorbente (AGM) más robusta (y costosa) que pueda manejar mejor los ciclos constantes y el consumo más pesado. de los accesorios del vehículo con el motor apagado. [34]
En 2008, General Motors lanzó su modelo híbrido Chevrolet Tahoe con tecnología AHS2 de 2 modos, que combina la tecnología start-stop con frenado regenerativo y modo de vehículo eléctrico en ciertas condiciones por debajo de 29 mph.
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 determinadas condiciones.[35]
En 2014, General Motors anunció que Chevrolet Impala y Malibu tendrían un sistema start-stop (sin eAssist) en todos los modelos.
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 interno japonés desde 1999 [ cita requerida ] y más recientemente en el Civic Hybrid .
Si bien tanto el Kia Rio como el Rio5 comparten el mismo nuevo motor 1.6 L de cuatro cilindros con inyección directa con su primo Hyundai Accent/Verna (también recientemente rediseñado para 2012), Hyundai no mencionó esta característica en su línea Accent. [36] Hyundai 1.4 manual tiene el sistema ISG (Intelligent Stop & Go) (en Israel).
El sistema inteligente Eco Stop/Start de Jaguar se instaló por primera vez en los modelos XF [37] y XJ en 2011 antes de expandirse al resto de la gama.
Los rediseñados Kia Rio y Rio5 (hatchback) 2012 debutaron en el Auto Show de Nueva York de 2011 y se anunciaron con su función Intelligent Stop and Go (ISG), o tecnología stop-start. [38]
Kia afirma que la combinación de inyección directa de combustible y arranque-parada ofrecerá 30 mpg en ciudad y 40 mpg en carretera tanto en transmisiones manuales como automáticas de 6 velocidades.
En 2008, Land Rover equipó su Freelander con Stop/Start, que podía reducir el consumo de combustible y las emisiones hasta en un 10%. [39] A partir de 2016, todos los modelos Land Rover y Range Rover están equipados con Intelligent Eco Stop/Start .
Mahindras fue el primero en la India en lanzar un sistema microhíbrido basado en parada-arranque en mayo de 2000. Esto implicó tecnología propia y el desarrollo de componentes pioneros en su tipo, como sensores de pedal de embrague y punto muerto basados en sensores Hall , y más tarde una empresa conjunta con Bosch para vehículos basados en common rail .
El sistema i-Stop, el primer sistema start-stop 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 el aire y el combustible están en el cilindro, listos para encenderse. La mezcla en este cilindro se enciende mediante la bujía, lo que fuerza el pistón hacia abajo y, con la ayuda del motor de arranque, da como resultado un tiempo de reinicio del motor casi instantáneo de 0,35 segundos. [40]
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 necesaria a los sistemas eléctricos de los vehículos. Cuando se utiliza junto con el sistema start-stop de Mazda, i-Stop, la compañía afirma ahorrar combustible hasta un 10%. [41]
Nissan utiliza 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 de control de energía (ECO), que sirve como alternador y motor de arranque del motor de gasolina. Estos vehículos también están equipados con una "subbatería" adicional ubicada en el compartimiento del motor para alimentar los accesorios eléctricos del vehículo cuando el motor de gasolina se apaga, en lugar de usar un alternador de accionamiento constante. Cuando el conductor levanta el acelerador o frena, el motor ECO funciona como un alternador para mantener la carga de la "batería secundaria". Además de usarse para reiniciar el motor, el motor ECO también aplica 50 N⋅m (5,1 kg⋅m; 37 lb⋅ft) de torque durante un segundo al cigüeñal cuando se aleja de una parada, proporcionando una pequeña cantidad de asistencia de motor eléctrico. [42]
En 2010, Opel introdujo Start/stop en sus modelos de la marca EcoFLEX . El sistema se utiliza con motores de gasolina Familia 0 , Ecotec y MGE y diésel MultiJet , Circle L y Familia B.
Perodua introdujo por primera vez el sistema start/stop en 2016, denominado "Eco idle" en el Bezza . Inicialmente, solo se limitaba a la variante Advance de gama alta. Posteriormente, modelos más nuevos como Myvi , Aruz , Ativa y Alza pasaron a incorporar este sistema de serie, incluso en los modelos básicos.
Renault introdujo la tecnología en todos sus modelos europeos en 2010.
En 2009, el 750 basado en el Rover 75 de Roewe estaba equipado con sistema stop-start de serie con el motor híbrido 1.8 Rover serie K. [ cita necesaria ]
En 2009 se instaló una función Start/Stop en el 9-5 de segunda generación. El botón para controlar el sistema se colocó al lado de la palanca de cambios, como las antiguas llaves de encendido de SAAB. [43]
Muchos vehículos Subaru 2020 y 2021 han sido equipados con función de arranque/paro automático.
El sistema start-stop de Suzuki se llama EASS (Engine Auto Start Stop). [44]
Algunos fabricantes de automóviles, como Suzuki, tienen una pequeña batería adicional de iones de litio de 12 V dentro del automóvil. [45] El sistema se comercializa como "SHVS Mild Hybrid System" (vehículo híbrido inteligente de Suzuki) y está disponible como opción en Ignis, Swift y Baleno en varios mercados.
Tata Motors introdujo este sistema en su LCV Tata Ace . [46]
Toyota mostró un prototipo de su Toyota Crown de seis cilindros equipado con un interruptor de encendido/apagado automático [12] [13] en 1974, afirmando un ahorro de gasolina del 10 por ciento en el tráfico.
Más recientemente, Toyota vende automóviles con sistema start-stop en sus vehículos con motor de combustión interna desde 2009, y desde 1997 en su línea híbrida Prius. [47] Tanto Toyota como Mazda introdujeron la tecnología stop-start, disponible también fuera de Japón, en algunos de sus vehículos modelo 2009.
Volkswagen comenzó a utilizar sistemas start-stop con el Polo Formel E con SSA alrededor de 1983, después de haber visto una vista previa del sistema en el auto de investigación Auto 2000 de 1981. [48] Posteriormente el LUPO 3L, y después en el Polo, Golf y Passat BlueMotion , que también incluyen mejoras de peso y aerodinámica. El sistema ahora es común en la gama Volkswagen y se instala en todos los vehículos con el paquete de tecnología Bluemotion, aunque algunos otros modelos también cuentan con esta tecnología. En el Lupo 3L, con caja de cambios manual automatizada y embrague, el motor se detiene cuatro segundos después de que el coche se detiene con el pie del conductor en el pedal del freno. No es necesaria ninguna otra acción. Al retirar el pie del pedal del freno se inicia el arranque del motor y se puede arrancar el coche. La palanca de cambios permanece en la posición de marcha D durante todo el proceso. Lo mismo ocurre con el Audi A2 1.2TDi, que mecánicamente es casi idéntico.
Volvo introdujo su tecnología Start/Stop en 2009 bajo su marca DRIVe. [49]
Mitsubishi Motors introdujo este sistema en 1999 bajo su marca AS&G (Auto Stop & Go), en su kei-car Mitsubishi Pistachio . [50] Mitsubishi ha estado comercializando tecnología AS&G en sus modelos de la marca ClearTec en el mercado europeo desde 2008. El sistema AS&G también está disponible en Mitsubishi Colt (UE), que salió a la venta en Europa en 2008. Desde 2010, este sistema también se utiliza en el Mitsubishi ASX (UE). En 2015, AS&G se añadió al Mitsubishi Eclipse Cross .
Los vehículos híbridos/de asistencia eléctrica casi no experimentan retrasos en la potencia al detenerse, debido a la disponibilidad instantánea de energía de la batería a los motores eléctricos. Por el contrario, los vehículos de gasolina/microhíbridos suelen experimentar ligeros retrasos (aunque sean fracciones de segundo).
En febrero de 2001, la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras de EE.UU. (NHTSA) 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 gradual que se encuentra en los diseños de transmisión actuales".[51] [52]
Mucha gente [ palabras de comadreja ] piensa que el uso prolongado puede provocar un desgaste adicional debido a la falta de lubricación con aceite. Para los semicojinetes de los cojinetes del cigüeñal y los cojinetes de cabeza de biela, esto puede traducirse en movimientos giratorios frecuentes a alta velocidad antes de que se establezca una película hidrodinámica. Durante esta fase de lubricación límite, puede ocurrir contacto de metal con metal entre la superficie del cigüeñal y la superficie deslizante del cojinete. Esto no fue un problema mientras que el número de reinicios del motor totalizó lo que generalmente se entendió 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 futuros motores para aplicaciones start-stop deberán diseñarse para entre 250.000 y 300.000 arranques. Los casquillos de cojinete tradicionales con revestimiento de aluminio o cobre muestran un desgaste severo después de sólo 100.000 ciclos. [53] [ fuente autoeditada? ]
Algunas implementaciones no utilizan un motor de arranque, [ cita necesaria ] eliminando 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 detectando la posición del pistón en el cilindro. Afirman que el motor se reinicia más silenciosamente y más rápido en 0,35 segundos. [54]
Algunos fabricantes de automóviles, como Suzuki, tienen una batería de iones de litio en el interior del vehículo. [45]
Muchos consumidores de vehículos han expresado su frustración por la extralimitación del gobierno, los inconvenientes y la molestia de exigir la función de arranque y parada automática. Además, el botón de inicio y parada automático se establece de forma predeterminada en la posición "encendido" cada vez, en lugar de que el botón simplemente se establezca en la posición "apagado", lo que permitiría al consumidor final elegir por sí mismo si desea dejar la función activada o desactivada. La Agencia de Protección Ambiental (EPA) ofrece actualmente incentivos en la calificación de consumo de combustible a todos los fabricantes de automóviles que obligan a que sus sistemas de arranque y parada automáticos se vuelvan a encender. Si el sistema es “sin bloqueo” (en otras palabras, no permanece apagado después de apagar el automóvil), la EPA solo calcula las cifras de economía de combustible cuando el sistema está activado. Si el fabricante del automóvil permite que el sistema sea anulado permanentemente, entonces la EPA prueba la economía de combustible con el sistema encendido y apagado. Después de eso, la EPA promedia las dos cifras de economía de combustible. Dado que ese número siempre será menor que con el sistema activado, los fabricantes de automóviles optan por volver a activarlo cuando arranca el automóvil nuevamente. [55] [ fuente autoeditada? ] Para desactivar la función de parada y arranque automático, esto significa que tanto el gobierno como el fabricante del automóvil obligan al operador del vehículo a presionar el botón de parada y arranque automático cada vez que se arranca el vehículo. Este problema está provocando que muchos consumidores: viven con el inconveniente de presionar el botón de apagado cada vez que encienden su automóvil, buscan soluciones alternativas en el mercado de accesorios o evitan por completo los modelos de vehículos con esta función. [56] [ fuente autoeditada? ]
Según observaciones del Laboratorio de Monitoreo Global de la NOAA, en 2021 el dióxido de carbono por sí solo fue responsable de aproximadamente dos tercios de la influencia calórica total de todos los gases de efecto invernadero producidos por el hombre.
