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Was ist der Zweck des Start-Stopp-Systems?

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Um den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen in die Atmosphäre zu reduzieren, arbeiten die Automobilhersteller unablässig an innovativen Technologien zur Optimierung des Motorbetriebs und der dazugehörigen Systeme. Eine der erfolgreichsten technischen Lösungen ist das Start-Stopp-System, das den Motor bei kurzen Stopps abschaltet, z. B. im Stau oder an Ampeln. In diesem Artikel wird erläutert, wie das System funktioniert und was seine Vor- und Nachteile sind.

Geschichte dieser Technologie

Die ersten Versuche, ein System zu schaffen, das den Motorbetrieb steuert und Leerläufe vermeidet, wurden bereits in den 70er-Jahren von Toyota unternommen. Die Toyota Crown-Limousine verfügte über ein System, das den Motor nach 1,5 Sekunden im Leerlauf abstellte.

In der ersten Hälfte der 80er-Jahre wurden ähnliche Technologien im Audi 100 und Volkswagen Santana installiert. In diesem Fall musste der Motor per Knopfdruck manuell abgeschaltet und neu gestartet werden. Die gleiche Lösung wurde für den Fiat Regatta ES verwendet, jedoch musste für den Neustart des Motors das Gaspedal betätigt werden. Nach einiger Zeit schlossen sich auch der Opel Ascona, der Volkswagen Lupo und der Audi A2 diesem System an.

Heutzutage stellen die meisten der bekannten Automobilhersteller ihre Autos mit einem Start-Stopp-System aus. Dazu gehören: Peugeot, Citroën, Smart, sowie Volvo, Land Rover, Volkswagen, Seat, Nissan wie auch Fiat, Bentley, BMW, Ford, Chevrolet, Hyundai, Honda, Jaguar, Kia, Mazda, Toyota und viele andere.

Funktionsprinzip und Typen

Jeder Autohersteller verfügt über ein eigenes System zum Herunterfahren und automatischen Neustart der Antriebseinheit. Zu den bekanntesten technologischen Lösungen gelten folgende Unternehmen:

  • Bosch: Das System heißt Start/Stopp und gilt als das einfachste und zuverlässigste. Es ermöglicht die Senkung der Schadstoffgehalte in den Abgasen um 8 % und die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs um 15 %. Es wird in Autos der Marken Audi, BMW wie auch Volkswagen, Fiat und Autos anderer Marken eingebaut. Dieses System erfordert einen starken Anlasser, der mehrere Motorstarts verkraftet. Des Weiteren wird dieses System vom ECU-Motor gesteuert. Der Betrieb berücksichtigt die Werte der folgenden Messelemente: Fahrzeuggeschwindigkeitssensor sowie Kupplungs- und Bremspedal-Stellungssensoren und Kurbelwellen-Stellungssensor, Batterieladesensor und andere.

Wenn das Fahrzeug zum Stehen kommt, stellt es automatisch den Motor ab. Bei Fahrzeugen mit Schaltgetriebe startet der Motor, sobald das Kupplungspedal betätigt wird oder bei Fahrzeugen mit Automatikgetriebe das Bremspedal losgelassen wird. Um mehr Kraftstoff zu sparen, kann in späteren System-Generationen der Motor auch während der Fahrt abgeschaltet werden, aber nur, wenn das ECU (das Motorsteuergerät) den entsprechenden Befehl gibt, nachdem es die Geschwindigkeit des Autos berechnet und den Vollzug etwaiger Manöver und Fahrbahnneigungen etc. ermittelt hat.

  • Kia Motors: Das von dieser Firma entwickelte System ist als das ISG (Idle Stop & Go) bekannt. Es basiert zwar auf dem gleichen Prinzip wie das Start/Stopp-System von Bosch, schaltet jedoch nicht nur den Motor ab, sondern startet auch die Lichtmaschine. Während der Beschleunigungsphase trennt das System die Verbindung der Lichtmaschine und die gesamte Last wird auf die Batterie übertragen. Während der Bremsphase wird der Generator wieder aktiviert und die Batterie wird aufgeladen. Dieser Ansatz führt auch zu erheblichen Kraftstoffeinsparungen: rund 6 % im kombinierten Zyklus und bis zu 15 % im Stadtverkehr.
  • Valeo: In diesem Fall heißt das System STARS (Starter Alternator Reversible System) und wird in Autos von Citroën sowie Mercedes-Benz und anderen Autos verwendet. Dank dieser Innovation kann der Kraftstoffverbrauch um ca. 10 % reduziert werden. Das mit einer eigenen Steuereinheit ausgestattete System verwendet einen reversiblen Generator, der die Funktionen von Anlasser und Generator kombiniert. Dank eines speziellen Antriebsriemens und eines speziell entwickelten Spanners kann das Gerät den Aufwand in eine der beiden Richtungen übertragen: entweder zum Starten des Motors oder zum Laden der Batterie. Der Hauptvorteil dieses Ansatzes ist die hohe Reaktionsgeschwindigkeit: Es benötigt nur die Hälfte der Zeit, die ein herkömmlicher Anlasser benötigt, um den Motor zu starten. Außerdem wird Bremsenergie effizient genutzt.
  • Mazda: Dieses System nennt sich SISS (Smart Idle Stop System) oder i-Stop und ist nur mit Fahrzeugen mit Automatikgetriebe und Benzin-Direkteinspritzung kompatibel. Es garantiert bis zu 9 % Kraftstoffeinsparung. Das wiederholte Starten des Motors erfolgt dank der erzwungenen Einspritzung in die Zylinder und der Entflammung des Luft-Kraftstoff-Gemisches. Zu diesem Zweck werden die Kolben während der Bremsphase in die für den Schnellstart günstigste Position gebracht. Der Anlasser wird nur als Ersatz-Energiequelle verwendet.

Vor- und Nachteile

Verkehrsstaus sind eins der Hauptprobleme heutiger Metropolen. Basierend auf den neuesten Untersuchungen der US-amerikanischen Firma INRIX Roadway Analytics, verbrachten Menschen in Moskau 2017 gut 91 Stunden im Stau, in London 73, in Paris 65, in Istanbul 59, in Zürich 54, in Monaco 49 und in Oslo 47. Und diese Statistik bezieht sich lediglich auf 240 Arbeitstage und berücksichtigt nicht die Wochenenden. Das Fahren in Staus erhöht den Kraftstoffverbrauch erheblich. Je mehr Kraftstoff verbrannt wird, desto mehr Schadstoffe werden in die Atmosphäre abgegeben.

Der Hauptzweck des Start-Stopp-Systems besteht darin, eine Lösung für diese Probleme bereitzustellen. Da dieses System den Motor abschaltet, wenn dieser nicht benötigt wird, trägt es wesentlich zur Kraftstoffeinsparung bei.

Es gibt auch einen weiteren unbestreitbaren Vorteil bei der Verwendung dieses Systems. Durch die Minimierung der Leerlaufstunden und durch die zusätzliche Belastung des Motors bei niedrigen Drehzahlen hilft es, die Leistung des Katalysators zu optimieren, seine Lebensdauer zu verlängern und die Bildung von Kohlenstoffablagerungen an den Zündkerzen zu verhindern. Bei Dieselmotoren wird die Bildung von Ablagerungen auf dem AGR-Ventil verlangsamt, was den Verbrauch von Harnstoff verringert und zu einer effizienteren Regeneration des Dieselpartikelfilters beiträgt.

Andererseits hat das Start-Stopp-System auch einige Nachteile, da es ein leistungsstärkeres Gerät erfordert, insbesondere in Bezug auf den Anlasser und die Batterie. Diese Komponenten kosten etwa das Doppelte im Vergleich zu ihren herkömmlichen Gegenstücken. Darüber hinaus erhöht das wiederholte Starten des Motors die Belastung der Kurbelwellenlager. Gerhard Arnold, Leiter einer der Federal Mogul-Abteilungen, der von der britischen Zeitschrift Autocar interviewt wurde, bemerkte, dass ein herkömmlicher Motor problemlos über 50 000 Anlässen und Stopps standhalten kann. Mit dem Start-Stopp-System jedoch, kann die Anzahl der Zyklen leicht 500 000 Durchläufe überschreiten. In diesem Fall nutzen sich die Standardlager nach 100 000 Anlässen stark ab.

Ein weiterer eher störender Faktor ist die Anlaufverzögerung. Obwohl diese eher geringfügig ist (bei Systemen mit verstärktem Anlasser – 0,8 Sekunden, bei reversiblen Generator nur 0,4 Sekunden und bei Einspritzregelung bis zu 0,35 Sekunden) stellt dies für viele Menschen eine Unannehmlichkeit dar.

Außerdem funktioniert das System nur dann, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind.

Die 10 Voraussetzungen für den korrekten Betrieb des Start-Stopp-Systems

  1. Die Motorhaube und die Fahrertür müssen geschlossen sein.
  2. Der Fahrer muss mit dem Sicherheitsgurt angeschnallt sein.
  3. Die Geschwindigkeit des Autos muss mindestens 4 km/h betragen.
  4. Der Motor ist ausreichend aufgewärmt.
  5. Die Anzahl der Motorumdrehungen überschreitet nicht die Nennleerlaufdrehzahl.
  6. Der Fenster-Entfroster ist ausgeschaltet.
  7. Die Innentemperatur des Fahrgastraums unterscheidet sich nicht mehr als 8 Grad vom eingestellten Wert. Dieser Aspekt ist in der kalten Jahreszeit wichtig.
  8. Die Akkuladung ist nicht niedriger als der für das System voreingestellte Wert. Im Falle des ISG-Systems muss dieser beispielsweise bei über 75 % liegen.
  9. Der Generator ist voll funktionsfähig.
  10. Der Lenkradwinkel ist geringfügig.

Fazit

Heutzutage zielen die Bemühungen vieler Unternehmen darauf ab, das Start-Stopp-System zu verbessern. Beispielsweise hat das britische Unternehmen Millers Oils bereits Motorenöle auf den Markt gebracht, die die Reibung der Motorelemente und den Verschleiß um ganze 50 % reduzieren. Laut Martyn Mann, dem technischen Direktor des Unternehmens, sollten diese und andere ähnliche Produkte aktiv zur Förderung von Start-Stopp-Technologien beitragen. Darüber hinaus gibt es andere Hersteller, die an der Schaffung stärkerer Lager arbeiten, wohingegen die Ingenieure von Bosch, Valeo, Denso und vielen anderen Automobilherstellern es sich zum Ziel gemacht haben, die Startzeit des Motors zu reduzieren.

Obwohl dieses System immer noch einige Lücken aufweist und die erzielten Einsparungen – angesichts der relativen Kosten der Ausstattung – für einige unbedeutend erscheinen, so hat diese Technologie laut Experten eine große Zukunft. In der Tat sind die Vorteile für die Umwelt sehr eindeutig und können nicht geleugnet werden.

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