L'industria automobilistica è dinamica e la sua tecnologia si è continuamente evoluta per soddisfare le severe normative ambientali e per migliorare il comfort di guida. Un'innovazione significativa in questa evoluzione è il sistema Start-Stop. Introdotto oltre due decenni fa, da allora ha subito notevoli progressi. I generatori di avviamento a cinghia (BSG) e le cinghie Micro-V® Gates E-Start™ svolgono un ruolo cruciale nei moderni veicoli Mild Hybrid. Questi componenti contribuiscono all'efficienza del carburante e garantiscono un'esperienza di guida più fluida e silenziosa, rendendoli indispensabili per le soluzioni automobilistiche sostenibili.
- Una storia interna di Start-Stop e tecnologia BSG
I primi sistemi Start-Stop hanno iniziato ad apparire all'inizio degli anni 2000. Hanno contribuito a ridurre le emissioni risparmiando carburante quando il motore non è necessario, ad esempio quando il veicolo è a un semaforo rosso.
Nei veicoli con Start-Stop, alcuni modelli avviano il motore attraverso l'alternatore anziché il motorino di avviamento. In questi casi, l'alternatore diventa temporaneamente un motore elettrico, noto anche come generatore di avviamento a cinghia (BSG). Quando il BSG viene convertito in un motore elettrico, tira la cinghia accessoria innestata sull'albero motore, ruotando così l'albero motore e riavviando il motore dopo che è stato arrestato.
Tali sistemi richiedono una maggiore tensione della cinghia e una presa per funzionare senza intoppi, ma hanno il grande vantaggio di essere più veloci di un avviamento convenzionale. Sono anche molto più silenziosi.
Per soddisfare questi requisiti operativi, Gates ha sviluppato una cinghia più robusta in grado di trasmettere la trazione necessaria e di resistere a molti avviamenti nel corso della sua vita.
Questa cinghia con sistema Start-Stop (vedi immagine.3) presenta miglioramenti come il cavo in aramide per una maggiore resistenza e durata (1) e un materiale in gomma EPDM migliorato per un funzionamento più silenzioso (2). Il tessuto gommato sul lato posteriore della cinghia aggiunge ulteriore protezione, plasticità e resistenza alle variazioni di temperatura (3).
Immagine.3
- Evoluzione del sistema di tecnologia Start-Stop
Questo sistema si è evoluto in modo significativo con l'introduzione di un sistema a due tenditori (vedi immagine.4) per adattarsi ai veicoli con motore diesel dell'epoca, migliorando così la presa della cinghia sulla puleggia dell'alternatore.
Immagine.4
Le immagini 5 e 6 mostrano come i due tenditori si adattano alle esigenze del sistema.
- Modalità motore a combustione
Questo (immagine.5) mostra come il motore tradizionalmente tira la cinghia. Il tenditore situato tra la puleggia dell'alternatore e l'albero motore lavora di più in questo caso perché è il punto in cui la cinghia ha meno tensione (1).
Immagine.5
- Modalità Start-Stop del motore a combustione
Questo (immagine.6) mostra come le forze nel sistema vengono temporaneamente modificate. Durante l'avviamento, l'alternatore diventa il motorino di avviamento e tira la cinghia mentre il motore è fermo. Questo tende il punto tra la puleggia dell'alternatore e l'albero motore, spingendo il tenditore ivi alloggiato (1). Nel frattempo, l'altro tenditore tende la cinghia prima della puleggia dell'alternatore sul lato allentato (2) per evitare di perdere trazione all'avviamento.
Immagine.6
I sistemi Mild Hybrid possono essere visti come un'evoluzione dei sistemi Stop-Start con BSG. Il miglioramento riscontrato in questi sistemi è determinato dalla capacità del BSG di assistere il motore a combustione in determinati momenti, ad esempio quando si parte dopo un semaforo o quando è richiesta una coppia extra (Boost Mode). Grazie a questo nuovo sistema, un gran numero di veicoli nel parco EMEA ha ridotto le emissioni di gas inquinanti e sono in grado di soddisfare i più severi standard antinquinamento.
Per implementare la coppia extra offerta dal BSG e utilizzare appieno la frenata rigenerativa, i tenditori hanno dovuto evolversi insieme al sistema. In un sistema con due tenditori indipendenti, le prestazioni della frenata rigenerativa e della modalità boost sarebbero limitate. Tuttavia, l'utilizzo di un tenditore sidewinder consente di trasferire tutta la potenza con meno tensione.
L'immagine.7 mostra una gamma di diversi modelli di sidewinder, che funzionano tutti in modo simile.
Immagine.7
Questo nuovo sistema di tensionamento (immagine 8) funziona su un collegamento meccanico tra le pulegge su entrambi i lati della puleggia dell'alternatore. Quando una parte della cinghia è tesa, la parte con meno tensione viene immediatamente tesa dal movimento rotatorio del tenditore. Vediamo come funziona nelle diverse modalità di funzionamento.
Immagine.8
Questa modalità (immagine.9) funziona in modo simile ai tradizionali sistemi Start-Stop. All'accensione, il BSG, che diventa un motore elettrico, tira la cinghia per far ruotare l'albero motore e avviare il motore. Grazie al collegamento meccanico, quando l'alternatore applica coppia alla cinghia, la cinghia spinge la puleggia tendicinghia sul lato teso. Il tenditore ruota quindi su se stesso (1), mettendo in tensione il lato allentato della cinghia (2), impedendole di scivolare sulla puleggia dell'alternatore. Questo processo avviene in modo molto rapido e silenzioso, quindi il conducente a volte non se ne accorge nemmeno.
Immagine.9
- Modalità di assistenza alla coppia
In alcuni momenti di guida (vedi immagine.10), il BSG assiste il motore a combustione, come quando si parte da un semaforo ai bassi regimi dove il motore a combustione è meno efficiente e il BSG tira fuori il suo massimo potenziale. In questa modalità, si verifica lo stesso processo dell'avviamento, ma il BSG applica una coppia molto più elevata (1) per un tempo più lungo. Il collegamento meccanico delle pulegge tenditore sidewinder è particolarmente importante a causa dell'elevata coppia trasmessa.
Immagine.10
- Modalità di interruzione rigenerativa
Durante la decelerazione, il BSG sfrutta l'inerzia del veicolo per caricare la batteria. Di conseguenza, l'albero BSG mostra una maggiore opposizione alla rotazione (vedi immagine.11), aumentando la tensione della cinghia (1) e costringendo il tenditore a posizionarsi come mostrato nell'illustrazione sottostante.
Immagine.11
A seconda del veicolo e dell'equipaggiamento, in alcune situazioni potrebbe essere possibile la modalità di veleggiamento. Questa modalità consente di spegnere il motore a combustione durante la marcia a una certa velocità (tra 55 e 160 km/h) per sfruttare l'inerzia e consumare meno carburante.
Attraverso queste modalità di funzionamento, il tenditore sidewinder ruota costantemente su se stesso, adattando la tensione al lato dell'alternatore o all'altro in base alla sua modalità di funzionamento corrente. Poiché questi dispositivi di tensionamento sono più sollecitati e lavorano continuamente, spesso hanno un periodo di manutenzione stabilito dal produttore del veicolo. Il periodo varia in genere da circa 90.000 a 140.000 km. Gates offre kit di ricambio, dove vengono forniti sia il tenditore che la cinghia, per assicurare una maggiore garanzia di riparazione.