سیستم استاپ-استارت چیست و در بلندمدت چه تاثیری بر میزان استهلاک دارد؟

تکنولوژی خاموش و روشن کردن خودکار موتور یا استاپ-استارت (stop-start) یکی از فناوری‌هایی است که با هدف کاهش مصرف سوخت خودروها و در نتیجه کاهش میزان آلودگی شهرها توسعه پیدا کرده است. اگر چه این تکنولوژی می‌تواند در دستیابی به هوای پاک نقشی مثبت داشته باشد، اما آیا عملکرد آن در بلندمدت سلامت موتور را تحت تاثیر قرار می‌دهد؟ با ما همراه باشید تا در نوشتار حاضر این موضوع را بررسی کرده و در نهایت به پاسخ سوال برسیم.

سیستم استاپ-استارت چیست؟

استاپ-استارت سیستمی است که در اکثر خودروهای روز وجود دارد و هنگام توقف خودرو، با خاموش کردن موتور از مصرف سوخت بی‌مورد جلوگیری می‌کند. در برخی از خودروهای هیبریدی این سیستم به گونه‌ای تنظیم شده که در صورت عدم نیاز به فشردن پدال گاز – مثل حرکت در سرازیری یا کاهش سرعت – هم موتور درون‌سوز را از مدار خارج می‌کند. با فشردن پدال کلاچ، رها شدن پدال ترمز و یا تمایل راننده برای شتابگیری، موتور مجددا روشن شده و به مدار باز می‌گردد.

استاپ-استارت چگونه کار می‌کند؟

در مدل‌های مجهز به سیستم استاپ-استارت، کامپیوتر خودرو طوری برنامه‌ریزی شده که ثابت باقی ماندن، خلاصی دنده و یا حرکت در شرایط آرام را تشخیص می‌دهد. در این مواقع ارسال سوخت به موتور و جرقه‌زنی متوقف می‌شود. در خودروهای هیبریدی، زمانی که موتور بنزینی خاموش است، موتور الکتریکی وظیفه تامین نیرو و گشتاور را بر عهده می‌گیرد. میزان گشتاور تولیدی توسط موتور الکتریکی این خودروها معمولا محدود بوده و برای حرکت آرام در محیط شهری و سطوح صاف کفایت می‌کند. اگر راننده با فشردن پدال کلاچ یا پدال گاز نیاز به شتابگیری سریع داشته باشد، موتور بنزینی بلافاصله روشن شده و به مدار باز می‌گردد.

تمامی فرایندهای سیستم استاپ-استارت به طور اتوماتیک رخ می‌دهند، با این حال راننده می‌تواند با یک دکمه آن را روشن یا خاموش کند. این دکمه معمولا با حرف A و فلشی که جهت موافق عقربه ساعت دور آن را فرا گرفته، مشخص می‌شود.

استارترهای رایج کنونی از طریق درگیر کردن یک دنده پینیون کوچک با چرخ دنده حلقوی متصل به چرخ طیار (فلای‌ویل/flywheel) موتور را روشن می‌کنند. آخرین نسخه از تکنولوژی استاپ-استارت هم مکانیسم کمابیش مشابهی دارد، اما موتورهای به کار رفته در این تکنولوژی دارای قدرت بیشتری بوده و از واکنش‌های سریع‌تری برخوردار هستند؛ همچنین اجزای این تکنولوژی توسط سیستم‌های الکتریکی با ولتاژ بالا و باتری‌هایی پرظرفیت‌تر پشتیبانی می‌شوند.

آیا استاپ-استارت باعث افزایش استهلاک موتور می‌شود؟

وقتی بحث دوام و عمر طولانی مطرح باشد، باید تمامی مکانیسم‌های مرتبط با دنده استارتر بررسی شوند. اما به طور کلی می‌توان گفت که هر چه دفعات تکرار چرخه استاپ-استارت بیشتر باشد، میزان استهلاک موتور نیز افزایش پیدا می‌کند، مگر اینکه گام‌هایی در راستای کاهش استهلاک برداشته شود.

گرهارد آرنولد (Gerhard Arnold) از کارشناسان شرکت آمریکایی Federal Mogul که در زمینه تامین و تولید قطعات خودرویی فعالیت می‌کند، در این باره گفته یک خودروی معمولی فاقد سیستم استاپ-استارت در عمر خود حدود 50,000 بار روشن و خاموش می‌شود. وی این رقم را برای خودروهای مجهز به سیستم استاپ-استارت خودکار حدود 500,000 بار تخمین زده است.

همانطور که مشاهده می‌کنید اختلاف بسیار قابل توجهی بین تعداد دفعاتی که موتور خودروهای عادی و موتور خودروهای دارای سیستم استاپ-استارت روشن می‌شوند، وجود دارد. این امر هم طبیعتا به معنای آن است که استاپ-استارت فشار مضاعفی به موتور و قطعات متحرک آن تحمیل می‌کند.

اگر با ساختار و قطعات موتور آشنا باشید، حتما می‌دانید که میل‌لنگ یکی از بنیادی‌ترین و سنگین‌ترین اجزای موجود بوده و با چند یاتاقان و بلبرینگ در ارتباط است. وقتی موتور کار می‌کند، میزان تماس میل‌لنگ با بلبرینگ‌های اصلی به حداقل می‌رسد، چرا که لایه‌ بسیار نازکی از روغن تحت فشار بین آنها قرار می‌گیرد. از این فرایند با نام «روغن‌کاری هیدرودینامیک» یاد می‌شود.

اما در مواقعی که موتور خاموش است، فرایند روغن‌کاری هیدرودینامیک متوقف شده و به تبع آن میل‌لنگ با یاتاقان و بلبرینگ‌ها تماس پیدا می‌کند. هنگام استارت زدن موتور، قبل از شروع و بهینه شدن فرایند مذکور، برای لحظاتی سطوح میل‌لنگ با یاتاقان‌ها و بلبرینگ‌ها برخورد کرده و ساییدگی رخ می‌دهد. بیشترین میزان فرسودگی و استهلاک در این لحظات اتفاق می‌افتد.

با در نظر گرفتن نکاتی که ذکر شد، می‌توان نتیجه گرفت استفاده از سیستم استاپ-استارت سبب می‌شود تعداد تماس سطوح میل‌لنگ و سایر اجزا به جای 50,000 بار به 500,000 مرتبه در چرخه عمر موتور افزایش پیدا کند که آن هم به نوبه خود خوردگی و خرابی زودتر از موعد را در پی دارد.

مساله حائز اهمیت اینکه شرکت‌های خودروساز و قطعه‌سازان با علم به این مساله، از دو راهکار برای پیشگیری از صدمات سیستم استاپ-استارت استفاده می‌کنند. اولین راهکار بهره‌گیری از بلبرینگ‌هایی با جنسی متفاوت است. این بلبرینگ‌ها خاصیت خود-روغن‌کاری بیشتری داشته و تقریبا همیشه بخشی از روغن را روی سطوح خود حفظ می‌کنند.

برای نمونه شرکت Federal Mogul ماده‌ای به نام ایروکس (Irox) توسعه داده که از پوشش پلیمری برخوردار است. این پوشش دارای اجزایی از اکسید آهن بوده و در مقیاس میکروسکوپی نیز خاصیت لغزندگی بالایی دارد.

ایروکس به حدی لغزندگی دارد که ضریب اصطکاک آن در مقایسه با آلومینیوم بلبرینگ‌های عادی 50 درصد کمتر بوده و تا پایان عمر یک موتور مجهز به سیستم استاپ-استارت دوام می‌آورد.

بهبود کیفیت روغن موتور دومین راهکار برای کاهش آسیب‌های احتمالی سیستم استاپ-استارت است. روغن موتورهای مدرن دارای مواد افزودنی و ساختار شیمیایی پیچیده‌تری هستند. به گفته مارتین مان (Martyn Mann) کارشناس شرکت Millers Oils انگلستان، فرمولاسیون مواد افزودنی اهمیت بسیار زیادی دارد، زیرا آنها نقشی کلیدی در کاهش میزان اصطکاک ایفا نموده و پایداری روغن را افزایش می‌دهند. همچنین به لطف فرمولاسیون پیشرفته، روغن‌های جدید از نظر جذب گرما، افت قدرت موتور، میزان مصرف سوخت و جلوگیری از فرسودگی نیز در وضعیت به مراتب بهتری قرار دارند.

با احتساب دو راهکاری که برشمردیم، به لحاظ تئوری نباید تکنولوژی استاپ-استارت را تهدیدی برای سلامتی موتور دانست. ولی با وجود این، این تکنولوژی نسبتا جدید بوده و زمان مشخص خواهد کرد که آیا تمامی خودروسازان آن را به درستی پیاده کرده‌اند یا خیر.

در هر حال، زمانی که خودرو در جایی ثابت باقی مانده و موتور آن روشن است، مثل ترافیک سنگین یا ایستادن در پشت چراغ قرمز، تکنولوژی استاپ-استارت از هدر رفتن سوخت جلوگیری می‌کند. اینکه میزان سوخت صرفه‌جویی شده چقدر است، مستقیما به شرایط رانندگی و دفعات مداخله استاپ-استارت بستگی دارد. روشن است که هر چه زمان توقف بیشتر باشد، میزان صرفه‌جویی در مصرف سوخت نیز بالاتر خواهد بود.

شایان ذکر است مواقعی هم وجود دارد که سیستم استاپ-استارت وارد عمل نمی‌شود. برای مثال اگر موتور به اندازه کافی گرم نشده باشد، تا زمان رسیدن به دمای مطلوب استاپ-استارت غیرفعال باقی می‌ماند؛ چنانچه میزان شارژ باتری هم به پایین‌تر از حد معینی برسد، و یا مثل محصولات ولوو راننده کمربند ایمنی را نبسته و از سیستم تهویه مطبوع استفاده کند، سیستم استاپ-استارت دخالتی در عملکرد موتور درون‌سوز نخواهد داشت.