Sistemas Start-Stop para automóviles
Hace varias décadas, científicos alemanes realizaron pruebas de tracción en un Audi LS con un motor de 55 kW de potencia. Las pruebas demostraron que el coche consumía 0,35 cc de combustible al ralentí y 1,87 cc al arrancar. Por tanto, está claro que apagar el motor al ralentí durante más de 5 segundos puede ahorrarte algo de combustible.
La posibilidad de reducir el consumo de combustible apagando el motor incluso durante una parada muy corta y volviéndolo a arrancar después ha llevado al desarrollo de sistemas de control que realizan estas acciones automáticamente.
Un buen ejemplo de estos sistemas es la solución introducida por Volkswagen a principios de los años ochenta. El motor podía ser apagado por el conductor o automáticamente, en función de la velocidad del coche, la temperatura del motor y la posición de la palanca de cambios. Se encendía mediante un motor de arranque cuando el conductor ponía la primera o la segunda marcha y pisaba el pedal del acelerador sin soltar el embrague. Cuando la velocidad del coche caía por debajo de 5 km/h, el sistema paraba el motor cerrando el conducto de aire de ralentí. Si el motor no estaba suficientemente caliente, el sensor de temperatura impedía que se calara. Esto se hizo para reducir el desgaste del motor de arranque, ya que arrancar un motor calentado lleva mucho menos tiempo que arrancar un motor frío. Además, el sistema de control reducía la carga del acumulador desconectando la calefacción de la luneta trasera.
Hoy en día, los coches están cada vez más equipados con sistemas de control similares encargados de arrancar y parar el motor. Estos sistemas se denominan comúnmente Start-Stop, Start&Stop o Stop-and-Go.
Motor de arranque en sistemas Start-Stop
En la mayoría de las soluciones del sistema Start-Stop utilizadas en automóviles, el motor se arranca con un motor de arranque convencional. Sin embargo, como el coche se arranca muy a menudo, el motor de arranque tiene que ser más duradero que un motor de arranque convencional. Por ello, está equipado con un motor eléctrico más potente y escobillas resistentes al desgaste. Además, se ha cambiado el embrague unidireccional del mecanismo de embrague y se ha corregido la forma de los engranajes.
Todas estas innovaciones se traducen en un menor ruido del motor de arranque giratorio, lo que no es poco importante para el confort de conducción, dado que arrancamos el motor con frecuencia.
Alternador reversible
Ni siquiera un motor de arranque modernizado y reforzado es adecuado para un funcionamiento continuo. Sin embargo, la situación es diferente para un alternador cuyo rotor gira desde que el motor está en marcha hasta que se para. Este es probablemente el origen de la idea de hacer girar el alternador con el cigüeñal durante el arranque, convirtiéndolo en un motor eléctrico. La empresa Valeo ha desarrollado un alternador de arranque para sistemas Start-Stop, denominado StARS (Starter Alternator Reversible System).
El sistema se basa en un motor eléctrico reversible que desempeña las funciones de motor de arranque y alternador. El alternador reversible puede montarse fácilmente en lugar del alternador convencional. Permite un arranque muy suave. En comparación con el motor de arranque clásico, no hay proceso de embrague, por lo que no se produce ruido adicional.
Durante el arranque, el alternador reversible se convierte en un motor eléctrico. Por lo tanto, sus bobinados de inducido deben alimentarse con tensión alterna, mientras que la tensión continua debe suministrarse al bobinado de excitación (del rotor). Para obtener la tensión alterna de un alternador de a bordo, es necesario utilizar el denominado inversor.
Además, el regulador de tensión y los puentes de diodos no pueden suministrar tensión alterna a los devanados del inducido. En el momento del arranque, el alternador inversor se convierte en el motor eléctrico con una potencia de hasta 2-2,5 kW y un par de 40 Nm. Esto permite que el motor arranque en 350-400 ms.
En cuanto el motor empieza a moverse, la tensión alterna deja de fluir por los devanados del inducido. A su vez, el alternador reversible se convierte en un generador de CA con el regulador de tensión y los diodos conectados a los devanados del inducido para proporcionar una tensión constante al sistema eléctrico del vehículo.
Además, otros fabricantes equipan el motor con un motor de arranque convencional adicional y un alternador reversible para encender el motor por primera vez después de un periodo prolongado de ralentí.