Wozu dient das Start-Stopp-System?

Um den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen in der Luft zu senken, entwickeln Automobilhersteller kontinuierlich innovative Technologien, um die Leistung des Motors und der zugehörigen Einheiten zu verbessern. Zu den erfolgreichsten technologischen Innovationen zählt das Start-Stop-System, das den Motor bei einem kurzen Halt abschaltet, beispielsweise bei einem Stau oder einer Ampel. In unserem Artikel besprechen wir die Bedienung, sowie die Vor- und Nachteile.

Die Geschichte dieser Technologie

In den siebziger Jahren unternahm Toyota einen ersten Versuch, ein System zu entwickeln, das den Motorbetrieb steuert und dabei die Mal reduziert, in denen der Motor im Leerlauf läuft. Die Toyota Crown Limousine war mit einem System ausgestattet, das den Motor nach 1,5 Sekunden im Leerlauf abstellt.

In der ersten Hälfte der achtziger Jahre wurden ähnliche Technologien im Audi 100 und Volkswagen Santana eingesetzt. Auf Knopfdruck musste der Motor abgestellt und dann manuell gestartet werden. Die Fiat Regatta ES bot eine ähnliche Innovation an, man musste jedoch das Gaspedal betätigen, um den Motor erneut zu starten. Im Laufe der Zeit kamen Opel Ascona, Volkswagen Lupo und Audi A2 hinzu.

Heutzutage versorgen die meisten bekannten Marken ihre Fahrzeuge mit einem Start-Stop-System. Zu diesen Marken zählen Peugeot, Citroën, Smart, wie auch Volvo, Land Rover, Volkswagen, SEAT, Nissan, sowie Fiat, Bentley, BMW, Ford, wie auch Chevrolet, Hyundai, Honda, Jaguar, sowie Kia, Mazda, Toyota und andere.

Das Arbeitsprinzip und die Arten

Jeder Automobilhersteller verwendet seine eigene Methode zum automatischen Stoppen und Starten des Motors. Am bekanntesten sind die Technologien, die folgende Unternehmen entwickelt haben:

• Bosch. Deren System hat den Namen Stop & Start. Dies ist das einfachste und zuverlässigste System. Dadurch können der Anteil schädlicher Partikel in den Abgasen um 8% und der Kraftstoffverbrauch um 15% reduziert werden. Sie finden es bei Audi, BMW, sowie Volkswagen, Fiat sowie Fahrzeugen anderer Marken. Dies erfordert einen stärkeren Anlasser, der mehrmals starten kann. Dieses System wird von der Motor-ECU gesteuert. Deren Funktion wird durch die Messwerte der folgenden Sensoren bestimmt: Geschwindigkeitssensor, Kupplungspedal- und Bremspedal Sensoren, sowie Kurbelwellenstellungssensor, Batteriesensor und andere.

Wenn das Fahrzeug stehen bleibt, wird der Motor automatisch vom System abgeschaltet. Wenn das Kupplungspedal bei einem Fahrzeug mit Handschaltgetriebe gedrückt wird oder das Bremspedal bei einem Fahrzeug mit Automatikgetriebe gelöst wird, startet der Motor. In späteren Versionen des Systems kann der Motor auch während der Fahrt abgeschaltet werden, jedoch nur, wenn die ECU nach einer Schätzung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs den entsprechenden Befehl gibt, dabei wird auch ein Vorhandensein von Manövern, sowie eine Neigung der Straße festgestellt.

• Kia Motors. Das System heißt ISG (Idle Stop & Go). Es funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie das Stop & Start-System von Bosch, steuert aber auch die Lichtmaschine und schaltet den Motor ab. Während der Beschleunigung entkoppelt das System die Lichtmaschine und die gesamte Last wird auf die Batterie übertragen. Während des Bremsens wird der Generator also wieder aktiviert und die Batterie wird aufgeladen. Diese Methode führt auch zu erheblichen Kraftstoffeinsparungen - etwa bis zu 6% im kombinierten Modus und bis zu 15% im Stadtverkehr.
• Valeo. Der Name ist hier STARS (Starter Alternator Reversible System). Dieses System wird unter anderem für Citroën, Mercedes-Benz und andere Automarken verwendet. Dadurch kann der Kraftstoffverbrauch um ca. 10% reduziert werden. Es hat eine eigene Steuereinheit. Das System arbeitet außerdem mit einem Wechselstromgenerator, der die Funktionalität des Anlassers und des Generators kombiniert. Ein spezieller Antriebsriemen und eine speziell entwickelte Spannvorrichtung ermöglichen bei Bedarf die Kraftübertragung in beide Richtungen: Starten Sie den Motor oder laden Sie die Batterie auf. Der größte Vorteil dieser Methode ist die schnelle Reaktionszeit: Das Starten des Motors erfordert doppelt so viel Zeit wie bei einem normalen Anlasser. Außerdem wird die beim Bremsen freiwerdende Energie effizient genutzt.
• Mazda. Das System hat den Namen SISS (Smart Idle Stop System) oder i-Stop. Es ist nur für Automatikgetriebe und für Benzinmotoren mit Direkteinspritzung geeignet. Dadurch werden Kraftstoffeinsparungen von bis zu 9% erzielt. Der wiederholte Start des Motors wird hier durch die erzwungene Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder und die Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches gewährleistet. Um dies auch zu erreichen, werden die Kolben beim Bremsen in die günstigste Position gebracht, um schnell wieder anfahren zu können. Der Anlasser wird nur als zusätzliche Energiequelle verwendet.

Die Vor- und Nachteile

Die Verkehrsbildung auf der Straße ist eines der Hauptprobleme der modernen Weltstädte. Die jüngsten Untersuchungen der amerikanischen Firma INRIX Roadway Analytics zeigen, dass die Moskauer im Jahr 2017 insgesamt 91 Stunden im Verkehr waren, die Einwohner von London 73 Stunden, sowie in Paris 65 Stunden, wie auch in Istanbul 59 Stunden, Zürich 54 Stunden, und in München  49 Stunden und in Oslo bis zu 47 Stunden. Und das ist nur an 240 Arbeitstagen, das Wochenende nicht mitgezählt. Das Fahren im Stau führt zu einem deutlich höheren Kraftstoffverbrauch und je mehr Kraftstoff verbrannt wird, desto mehr schädliche Partikel werden hier natürlich auch in die Luft abgegeben.

Die Innovation hierfür ist die Hauptaufgabe des Start-Stopp Systems. Durch das Abstellen des Motors, wenn er nicht in Betrieb sein muss, sorgt das System für einen deutlich niedrigeren Kraftstoffverbrauch.

Die Anwendung dieses Systems hat allerdings noch einen unbestreitbaren Vorteil. Durch die Begrenzung der Anzahl der Leerlaufstunden und die Erhöhung der Motorleistung bei niedrigen Drehzahlen wird die Optimierung der Leistung des Katalysators verbessert, was seine Lebensdauer verlängert und außerdem Kohlenstoffablagerungen an den Zündkerzen verhindert. Bei Dieselmotoren sorgt es für eine langsamere Bildung von Ablagerungen auf dem AGR-Ventil, und es reduziert den Harnstoffverbrauch und fördert eine effektivere Regeneration des Dieselpartikelfilters.

Das Start-Stopp-System hat jedoch auch eine Reihe von Nachteilen. Es erfordert eine leistungsfähigere Ausrüstung, insbesondere den Anlasser und die Batterie betreffend. Die Kosten für dieses Gerät sind etwa doppelt so hoch wie für gewöhnliche Geräte. Außerdem wird der Motor wiederholt gestartet, sodass die Kurbelwellenlager stärker belastet werden. Gerhard Arnold, Leiter einer Abteilung von Federal Mogul, erklärte also in einem Interview mit der britischen Zeitschrift Autocar, dass ein gewöhnlicher Motor mühelos mehr als 50.000 Starts und Stopps durchführen können. Beim Start-Stopp-System kann diese Anzahl jedoch 500.000 leicht überschreiten. In diesem Fall sind die Standardlager nach 100.000 Starts bereits verschlissen.

Die Startverzögerung ist zudem ebenfalls ein Störfaktor. Obwohl dieser eher nicht sonderlich bedeutend ist (für Systeme mit einem besonders starken Starter - 0,8 Sekunden, mit einem reversiblen Dynamo - 0,4 Sekunden, sowie mit der Kraftstoffeinspritzung - 0,35 Sekunden), bleibt es dabei, dass es für einige Fahrer das Fahren eher unbequem erscheinen lässt.

Außerdem ist ein guter Systembetrieb nur möglich, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt wurden.

10 Bedingungen zum Auslösen der Start-Stopp-Funktion

1. Die Motorhaube und die Fahrertür müssen geschlossen sein.
2. Der Fahrer muss den Sicherheitsgurt angelegt haben.
3. Die Geschwindigkeit des Autos muss hier mindestens 4 km / h betragen.
4. Der Motor muss ausreichend aufgewärmt sein.
5. Die Motordrehzahl ist nicht höher als der Mindestwert.
6. Der Fenster Entfroster ist nicht eingeschaltet.
7. Die Innentemperatur weicht nicht mehr als 8 Grad von den eingestellten Werten ab. Dies gilt für die Wintersaison.
8. Die Akkuladung liegt nicht unter dem für das System eingestellten Wert. Bei der ISG sind dies beispielsweise 75%.
9. Der Dynamo funktioniert gut.
10. Der Lenkwinkel ist nicht mehr von Bedeutung.

Fazit

Die Fertigungen vieler Unternehmen konzentrieren sich derzeit auf die Verbesserung des Start-Stopp-Systems. Beispielsweise hat das britische Unternehmen Millers Oils bereits Motorenöle eingeführt, um die Reibung der Motorteile und den damit verbundenen Verschleiß um 50% zu reduzieren. Martyn Mann, ein technischer Direktor des Unternehmens, ist der Ansicht, dass diese und ähnliche Produkte zur aktiven Förderung von Start-Stop-Technologien beitragen sollten. Andere Hersteller arbeiten an der Entwicklung stärkerer Lager. Die Ingenieure von Bosch, sowie Valeo und Denso und eine Vielzahl von Automobilherstellern bemühen sich, die Startzeit des Motors zu verkürzen.

Trotz der Unzulänglichkeiten, die das System immer noch hat und deren Kostenwirksamkeit - angesichts der hohen Ausrüstungskosten - nach Ansicht einiger Experten unbedeutend ist, hat diese Technologie nach Ansicht gewisser Experten eine große Zukunft. Denn die positiven Auswirkungen auf die Umwelt liegen nun mal deutlich auf der Hand.