Stop/start: Απειλεί τη ζωή του κινητήρα μας;

Πηγή: drive.gr

Το stop/start, το σύστημα που σβήνει αυτόματα τον κινητήρα όταν είμαστε σταματημένοι, δεν είναι κάτι καινούργιο. Οι αγοραστές το ξέρουν και το ζητάνε.

Ειδικά μέσα στην πόλη, το stop/start πράγματι δίνει οφέλη εξοικονομώντας καύσιμο, αλλά μήπως επηρεάζει την αντοχή του κινητήρα μακροπρόθεσμα;

Μια συνηθισμένη μίζα εκκίνησης εμπλέκει ένα μικρό γρανάζι (πινιόν) στην άκρη του ηλεκτρικού της μοτέρ, με ένα μεγάλο οδοντωτό «δαχτυλίδι» στην περίμετρο του σφονδύλου (βολάν) του κινητήρα.

Η σύγχρονη τεχνολογία stop/start είναι στην ουσία ένα παρόμοιο σύστημα, αλλά τα ηλεκτρομοτέρ του είναι ισχυρότερα, πιο γρήγορα και πιο ανθεκτικά. Κάποια έχουν το χαρακτηρισμό “TS” (Tandem Solenoid, δηλ. διπλού πηνίου) και είναι σχεδιασμένα για να λειτουργούν πιο ομαλά σε περιπτώσεις όπου ενώ ο κινητήρας είναι έτοιμος να σβήσει, ο οδηγός ξεκινά πάλι.

Μια τέτοια περίπτωση είναι όταν ο οδηγός έχει αποφασίσει να σταματήσει, αλλά για κάποιο λόγο –π.χ. οι μπροστινοί του ξεκινούν απρόσμενα– αλλάζει γνώμη. Εκείνη τη στιγμή ο κινητήρας έχει «δεσμευτεί» να σβήσει, αλλά γυρίζει ακόμα, οπότε για να μη «χτυπήσουν» τα γρανάζια, το ένα πηνίο ενεργοποιεί τη μίζα, για να συγχρονίσει την περιστροφή της με αυτήν του κινητήρα, οπότε το άλλο πηνίο εμπλέκει ομαλά τα γρανάζια.

Αντέχουν οι κινητήρες το stop/start;
Σε ό,τι αφορά την αντοχή και τη διάρκεια ζωής, όλα τα εξαρτήματα του συστήματος εκκίνησης έχουν σχεδιαστεί για να μην υπάρξει πρόβλημα. Όμως ο μεγαλύτερος αριθμός κύκλων σβησίματος/εκκίνησης προκαλεί αυξημένη φθορά στον ίδιο τον κινητήρα, αν δεν έχουν ληφθεί τα κατάλληλα μέτρα.

«Ένα συνηθισμένο αυτοκίνητο χωρίς αυτόματο σύστημα stop/start αναμένεται να περάσει από κάπου 50.000 κύκλους σβησίματος-εκκίνησης κατά τη διάρκεια της ζωής του», λέει ο Gerhard Arnold, υπεύθυνος σχεδίασης εδράνων στη Federal Mogul.

«Όμως με το αυτόματο stop/start να ενεργοποιείται κάθε φορά που σταματάει το αυτοκίνητο, ο αριθμός αυξάνεται κατακόρυφα, φτάνοντας ίσως και τους 500.000 κύκλους στη διάρκεια ζωής του κινητήρα».

Αυτό είναι ένα μεγάλο άλμα που βάζει σε μεγάλη δοκιμασία την αντοχή και τη μακροβιότητα των εδράνων του κινητήρα.

Βασικό εξάρτημα του κινητήρα, κι ένα από τα βαρύτερα, είναι ο στροφαλοφόρος άξονας. Στηρίζεται σε έναν αριθμό εδράνων βάσης, κατεργασμένων με μεγάλη ακρίβεια, και περιστρέφεται μέσα σε κουζινέτα (όχι ρουλεμάν, απλώς φαρδιά δαχτυλίδια από λείο μέταλλο). Η επίδραση είναι μεγαλύτερη στο πίσω έδρανο, που είναι δίπλα στη μίζα.

Όταν ο κινητήρας είναι σε λειτουργία, οι επιφάνειες του στροφαλοφόρου και των κουζινέτων δεν εφάπτονται, αφού παρεμβάλλεται ένα πολύ λεπτό φιλμ λαδιού, καθώς το λάδι παρέχεται υπό πίεση από την αντλία και εισχωρεί στα έδρανα λόγω της περιστροφής του στροφαλοφόρου. Αυτή η διαδικασία λέγεται «υδροδυναμική λίπανση», αλλά όταν ο κινητήρας σβήνει, ο στροφαλοφόρος κάθεται πάνω στα κουζινέτα και οι δύο μεταλλικές επιφάνειες έρχονται σε άμεση επαφή.

Πώς η σκουριά προλαμβάνει τη φθορά
Όταν ο κινητήρας παίρνει μπροστά, υπάρχει μια στιγμή, πριν οι δύο επιφάνειες χωριστούν από το φιλμ λαδιού, η οποία λέγεται «οριακή κατάσταση» και κατά την οποία ο στροφαλοφόρος περιστρέφεται ενώ υπάρχει επαφή μετάλλου με μέταλλο μέσα στα έδρανα.

Τότε είναι που συμβαίνει η μεγαλύτερη φθορά. Η ύπαρξη stop/start σημαίνει ότι η οριακή κατάσταση (με την επαφή μετάλλου με μέταλλο) παρουσιάζεται ίσως και 500.000 φορές στη ζωή του κινητήρα αντί για 50.000. Οπότε τα συνηθισμένα έδρανα θα φθαρούν πολύ νωρίς.

Δύο πράγματα εμποδίζουν να συμβεί αυτό. Το πρώτο είναι ότι οι κατασκευαστές εδράνων εξελίσσουν νέα υλικά κουζινέτων, με αυξημένες ιδιότητες αυτολίπανσης ώστε να αντέχουν στη φθορά της εκκίνησης.

Η Federal Mogul έχει εξελίξει ένα νέο υλικό με το όνομα Irox, που έχει μια πολυμερική επίστρωση η οποία περιέχει ψήγματα οξειδίου του σιδήρου (σκουριάς). Στη μικροσκοπική αυτή μορφή, τα ψήγματα είναι απροσδόκητα «γλιστερά».

Τόσο γλιστερά, που ο συντελεστής τριβής ενός εδράνου Irox είναι 50% χαμηλότερος από εκείνον ενός συμβατικού αλουμινένιου κουζινέτου, με αποτέλεσμα το έδρανο να διαρκεί εύκολα όλη τη ζωή ενός κινητήρα με σύστημα stop/start.

Τα λιπαντικά χαμηλής τριβής επίσης βοηθούν
Το δεύτερο μέτρο είναι η βελτίωση του λιπαντικού λαδιού. Ένα σύγχρονο λάδι περιέχει ένα πακέτο προσθέτων που αποτελεί ένα περίπλοκο χημικό κοκτέιλ. Ο τεχνικός διευθυντής της εταιρείας Miller Oils, Martyn Mann, λέει ότι η σύνθεση αυτών των πακέτων είναι κρίσιμη: «Έχουμε μειώσει τις τριβές με τα λάδια μας κι έχουμε βελτιώσει την αντοχή του φιλμ λαδιού, και πιστεύουμε ότι αυτή πρέπει να είναι η πορεία της εξέλιξης με τα συστήματα stop/start».

Η Miller ξεκίνησε την έρευνα πάνω στα λιπαντικά χαμηλής τριβής από το 2006. «Φτιάξαμε μια σύνθεση, τη δοκιμάσαμε στο εργαστήριο τριβολογίας και είδαμε ότι μπορούσαμε να μειώσουμε την τριβή ολίσθησης ανάμεσα σε τυπικά εξαρτήματα, όπως έμβολα και χιτώνια, κατά 50%», εξηγεί ο Mann.

Γενικά, αυτό μειώνει την έκλυση θερμότητας, την απώλεια ενέργειας, την κατανάλωση καυσίμου και τη φθορά, όμως η νέα τριπλο-εστερική νανοτεχνολογία της Miller, γνωστή ως Nanodrive, προχωρεί παρακάτω. Νανοσωματίδια, σαν μικροσκοπικά σφαιρίδια ρουλεμάν, απολεπίζονται κάτω από την υψηλή πίεση, και οι πολυμερικές «νιφάδες» κολλάνε πάνω στις επιφάνειες του κινητήρα.

Μέχρι στιγμής η τεχνολογία αυτή είναι διαθέσιμη μόνο στα κορυφαία αγωνιστικά λάδια της Miller, όμως στην περίπτωση των κινητήρων με stop/start θα μπορούσε να μειώσει τις τριβές σε κάθε επανεκκίνηση, όταν παρουσιάζεται η μεγαλύτερη φθορά.

Με τα έδρανα και τα λιπαντικά χαμηλής τριβής, η απειλή κατά της διάρκειας ζωής ενός κινητήρα με stop/start μπορεί θεωρητικά να ξεπεραστεί. Όμως η υπάρχουσα τεχνολογία είναι ακόμα σχετικά νέα και μόνο ο χρόνος θα δείξει αν όλοι οι κατασκευαστές αυτοκινήτων έχουν κάνει σωστή δουλειά.