نظام بدء التشغيل (Start-Stop System)

 نظام بدء التشغيل (Start-Stop System) - التفصيل الفني المتكامل

---

1. المقدمة والأساس العلمي

نظام بدء التشغيل التلقائي هو تقنية توفير وقود متقدمة تعمل على:

• إيقاف المحرك تلقائيًا عند التوقف الكامل (إشارات مرور، زحام)

• إعادة التشغيل الفوري عند تحرير الفرامل/الضغط على الدواسة

• توفير وقود 5-15% في القيادة الحضرية (حسب معايير EPA)

الشكل (1): دورة عمل النظام

[السيارة متوقفة] → [نظام Stop/Start يفعل] → [المحرك يتوقف] ↑ ↓ [إعادة التشغيل] ← [السائق يحرر الفرامل/يضغط دواسة الوقود]

2. المكونات الرئيسية للنظام

أ. الوحدات الأساسية

المكون	المواصفات الفنية	الوظيفة
بطارية مخصصة	AGM أو EFB بسعة 70-100Ah	توفير طاقة كافية لإعادة التشغيل المتكرر
محرك بدء محسن	3.5-4.5kW مع تحمل 500,000 دورة	تشغيل سريع (<400ms)
حساسات الجهد	دقة ±0.1V	مراقبة حالة النظام الكهربائي
وحدة إدارة الطاقة	معالج 32-bit مع ذاكرة 2MB	تنسيق بين الأنظمة الفرعية

ب. الأنظمة المساندة

• نظام التبريد المساعد: مضخة كهربائية تحافظ على درجة حرارة المحرك

• نظام الفرامل المعزز: يحتفظ بضغط الفرامل أثناء إيقاف المحرك

• وحدة تحكم ناقل الحركة: تمنع إعادة التشغيل عند وضع "D"

---

3. الخوارزميات والمنطق التشغيلي

**أ. شروط التنشيط

• vehicle_speed == 0 → السيارة متوقفة
• brake_pressed → الفرامل مضغوطة
• engine_temp > 80 → حرارة المحرك فوق 80 درجة
• battery_soc > 75 → شحن البطارية أكثر من 75٪
• ac_load < 60 → حمل المكيف أقل من 60٪

**ب. تسلسل الإيقاف

1. التحقق من 15+ معلمة (درجة حرارة الزيت، شحن البطارية، إلخ)

2. فصل نظام الحقن والاشتعال

3. تحديد وضعية المكابس المثلى لإعادة التشغيل

**ج. إعادة التشغيل الذكية

• الزمن المستهدف: 300-500ms

• تسلسل التشغيل:

  1. ضخ وقود مسبق

  2. تدوير المحرك بزاوية محددة مسبقًا

  3. إشعال في التوقيت الأمثل

---

4. الهندسة الكهربائية المتقدمة

**أ. دائرة التحكم الرئيسية

**ب. مواصفات النظام الكهربائي

المعيار	القيمة	الملاحظات
جهد التشغيل	12V ±10%	مع تحمل هبوط حتى 6V أثناء التشغيل
تيار البدء	150-250A	ذروة تصل إلى 400A
استهلاك ECU	<15W	في وضع المراقبة

---

5. تحليل أداء النظام

**أ. بيانات الأداء الفعلي

المعيار	السيارة A	السيارة B
عدد دورات الإيقاف/التشغيل اليومية	45	60
متوسط توفير الوقود	8%	12%
عمر البطارية	4 سنوات	5.5 سنوات

**ب. نمذجة رياضية لتوفير الوقود

$$Fue{l}_{saved}=N_{stops}\times t_{stop}\times F{R}_{idle}$$

حيث:

• $N_{stops}$: عدد مرات الإيقاف

• $t_{stop}$: متوسط زمن التوقف

• $F{R}_{idle}$: معدل استهلاك الوقود عند الخمول (0.5-1.2 لتر/ساعة)

---

6. التحديات الهندسية وحلولها

**أ. التحديات الرئيسية

1. تآكل البادئ: حلول بتصميم أنظمة Dual-Starter

2. راحة الركاب: خوارزميات لإعادة التشغيل السلس

3. درجات الحرارة القصوى: أنظمة تسخين/تبريد مساعدة

**ب. حلول مبتكرة

• نظام ISG (Integrated Starter Generator):

  • يجمع بين وظيفة البادئ والمولد

  • زمن تشغيل 100ms فقط

• بطاريات الليثيوم المتقدمة:

  • تحمل 3x دورات الشحن مقارنة ببطاريات AGM

---

7. المستقبل والتطورات

• التكامل مع أنظمة 48V Mild-Hybrid

• استخدام Supercapacitors للتشغيل الفوري

• أنظمة التنبؤ بالحركة المرورية (V2I)