李文奎，白雪飛

（錦州漢拿電機(jī)有限公司研究院，遼寧 錦州 121013）

汽車起動(dòng)機(jī)匹配測試

李文奎，白雪飛

（錦州漢拿電機(jī)有限公司研究院，遼寧 錦州 121013）

介紹汽車起動(dòng)機(jī)匹配測試方法，采集測試數(shù)據(jù)，并簡析得出起動(dòng)機(jī)匹配結(jié)論。

低溫；冷起動(dòng)測試；起動(dòng)機(jī)匹配測試

起動(dòng)機(jī)低溫起動(dòng)性能是判斷起動(dòng)機(jī)匹配發(fā)動(dòng)機(jī)是否合理的關(guān)鍵性指標(biāo)之一。影響起動(dòng)機(jī)匹配除蓄電池外，主要影響有2個(gè)因素：發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩和發(fā)動(dòng)機(jī)最低轉(zhuǎn)速。這2個(gè)因素均與溫度有關(guān)，溫度越低，機(jī)油粘度增加，發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩增加；燃油粘度增加，汽化困難，造成發(fā)動(dòng)機(jī)最低起動(dòng)轉(zhuǎn)速提高［1］。本文探討起動(dòng)機(jī)起動(dòng)測試，為起動(dòng)機(jī)匹配的合理性建立數(shù)據(jù)支持。利用起動(dòng)測試數(shù)據(jù)，計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)真實(shí)阻力矩和實(shí)際拖動(dòng)轉(zhuǎn)速，為主機(jī)廠起動(dòng)系統(tǒng)改善提供數(shù)據(jù)支持。

1 試驗(yàn)條件建立

1.1 試驗(yàn)場地

1）天然試驗(yàn)場 中國各大汽車廠一般會(huì)在冬季12～1月之間，氣溫處于-30℃以下，組織車隊(duì)前往黑龍江漠河或黑河，利用天然低溫環(huán)境進(jìn)行冷起動(dòng)測試。優(yōu)點(diǎn)是可以避免人工建造低溫試驗(yàn)室，節(jié)約試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)；缺點(diǎn)是受時(shí)間限制。此種方式多用于起動(dòng)機(jī)匹配驗(yàn)證和后期改善。

2）人造低溫試驗(yàn)室 某些主機(jī)廠會(huì)自己建立低溫環(huán)境試驗(yàn)室，氣溫最低可以控制到-35℃。優(yōu)點(diǎn)是可以隨時(shí)進(jìn)行整車低溫起動(dòng)測試，不受外界環(huán)境影響。

1.2 試驗(yàn)品的準(zhǔn)備

1）試驗(yàn)車輛一臺(tái)，也可以使用發(fā)動(dòng)機(jī)總成按實(shí)車接線方式，組建起動(dòng)系統(tǒng)臺(tái)架進(jìn)行測試。

2）示波儀一臺(tái)，至少擁有5通道以及信號(hào)采集線。3）分流器一個(gè)，用于測試起動(dòng)電流使用。

1.3 測試點(diǎn)［2］

蓄電池電壓、起動(dòng)機(jī)B＋電壓、起動(dòng)電流、機(jī)油溫度、環(huán)境溫度。

1.4 連接方式

起動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)測試接線圖如圖1所示。

2 數(shù)據(jù)的采集［2］

試驗(yàn)用的整車或臺(tái)架在連接信號(hào)線后，在確認(rèn)各測試連接點(diǎn)固定牢固、信號(hào)線正常、蓄電池為滿電狀態(tài)的情況下，靜態(tài)放置于低溫試驗(yàn)室，環(huán)境溫度恒定，放置時(shí)間大于8h以上。數(shù)據(jù)采集分為以下2種方式。

1）不點(diǎn)火拖動(dòng)數(shù)據(jù)采集 人為切斷火花塞電源狀態(tài)下，使用起動(dòng)機(jī)拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，利用示波儀采集測試點(diǎn)波形數(shù)據(jù)。

2）點(diǎn)火起動(dòng)數(shù)據(jù)采集 發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火情況下正常起動(dòng)，利用示波儀采集測試點(diǎn)波形數(shù)據(jù)。

注意，數(shù)據(jù)采集應(yīng)盡可能一次成功，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)次數(shù)越多，會(huì)造成機(jī)油和燃油以及發(fā)動(dòng)機(jī)本體溫度回升，對(duì)數(shù)據(jù)采集的有效性造成影響。

3 數(shù)據(jù)的分析

1）冷起動(dòng)測試數(shù)據(jù)波形 以某車型在-35℃環(huán)境溫度下的實(shí)際冷起動(dòng)拖動(dòng)和起動(dòng)時(shí)數(shù)據(jù)為例進(jìn)行分析，如圖2、表1、圖3所示。

表1 發(fā)動(dòng)機(jī)拖動(dòng)測試波形對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)

2）線路電阻計(jì)算 計(jì)算數(shù)據(jù)以拖動(dòng)測試數(shù)據(jù)為例，起動(dòng)機(jī)回路電阻=（蓄電池平均電壓-起動(dòng)機(jī)的平均電壓）／起動(dòng)過程中的平均電流=（9.3-8.8）／261.5×1 000=1.9 mΩ， 正常 （注：汽車起動(dòng)回路電阻設(shè)計(jì)一般要求2mΩ以下）。

3）蓄電池低溫內(nèi)阻計(jì)算 蓄電池內(nèi)阻=（蓄電池初始電壓-起動(dòng)機(jī)工作平均電壓）／起動(dòng)平均電流-回路電阻=［（11.8-8.8） ／261.5］-1.9=9.5mΩ，正常（注：70 Ah蓄電池在-35℃，蓄電池內(nèi)阻一般為10mΩ左右）。

4）發(fā)動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)速計(jì)算 由圖2可以看到，在5s內(nèi)電流峰值波動(dòng)17次。發(fā)動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)速=（電流峰值波動(dòng)數(shù)／時(shí)間）×（2／缸數(shù)）×60=（17／5）×（2／4）×60=102 r／min，與ECU獲取的拖動(dòng)轉(zhuǎn)速基本一致 （注：表1中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速105為ECU信號(hào)實(shí)際數(shù)據(jù)）。

5）發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩計(jì)算 蓄電池內(nèi)阻和起動(dòng)機(jī)回路電阻總計(jì)11.4mΩ，起動(dòng)初始電壓11.8V；將起動(dòng)機(jī)在-35℃低溫箱內(nèi)冷凍8h以上，按照上述條件，測試起動(dòng)機(jī)機(jī)械性能曲線 （一般由起動(dòng)機(jī)供應(yīng)商提供），根據(jù)起動(dòng)機(jī)性能曲線，查找電流在261.5 A情況下，起動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的輸出扭矩，利用飛輪與起動(dòng)齒輪傳動(dòng)比，計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩 （本文中發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩經(jīng)計(jì)算后為54.326Nm）。

6）起動(dòng)時(shí)間 從圖3中可以識(shí)別出，該車型發(fā)動(dòng)機(jī)在-35℃環(huán)境下，點(diǎn)火起動(dòng)機(jī)需要0.9s。

7）結(jié)果判定 ①線路線束電阻正常，符合在2mΩ以下的線束要求；②蓄電池內(nèi)阻在合理范圍，蓄電池狀態(tài)正常；③發(fā)動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)速與ECU數(shù)據(jù)基本一致，該試驗(yàn)測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；④本文中發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩經(jīng)計(jì)算后為54.326 Nm，為主機(jī)廠后期改善升級(jí)提供依據(jù)；⑤發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火起動(dòng)良好。

8）起動(dòng)系統(tǒng)不正常 表2為兩款車型起動(dòng)系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)。

表2 兩款車型起動(dòng)系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)

樣車1起動(dòng)系統(tǒng)總電阻（11.7～7.6V） ／318.3 A×1 000=12.9 mΩ，蓄電池基本正常，與上述案例比較， 導(dǎo)致拖動(dòng)轉(zhuǎn)速87r／min＜100r／min原因： ①該車發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩大，不屬于正常制造水平；②起動(dòng)機(jī)匹配偏小，判斷該車常溫起動(dòng)正常，但極寒條件下可能出現(xiàn)起動(dòng)不良現(xiàn)象。

樣車2起動(dòng)使電壓降低到5.7 V，小于ECU正常工作最低電壓要求，供電異常導(dǎo)致起動(dòng)機(jī)工作中斷，原因：①蓄電池可能存在問題；②發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩太大。

4 起動(dòng)機(jī)匹配

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB12535—2007中要求低溫冷起動(dòng)環(huán)境溫度為-35±2℃，數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算后可按照下述經(jīng)驗(yàn)來推斷起動(dòng)機(jī)匹配結(jié)論。

1）蓄電池初始電壓應(yīng)高于11.5V （滿足試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)初始電壓）或蓄電池內(nèi)阻計(jì)算結(jié)果與實(shí)際標(biāo)定應(yīng)一致，否則視為蓄電池虧電或損壞，應(yīng)更換蓄電池重新測試。

2）按照起動(dòng)機(jī)線路線束設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)計(jì)算如果線路總電阻高于4mΩ，則線束回路匹配有問題，增加電路損耗，降低起動(dòng)機(jī)輸出性能，建議更換線束或檢查線束連接。

3）上述2項(xiàng)無問題時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)速大于100r／min時(shí)，平均工作電流與起動(dòng)機(jī)制動(dòng)電流比值在0.4～0.7［1］， 視為起動(dòng)機(jī)合理匹配； 如大于則視為匹配偏小，起動(dòng)機(jī)大電流工作會(huì)降低起動(dòng)機(jī)可靠性甚至引起燒毀，此種情況視為發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩大或起動(dòng)機(jī)匹配偏小。

4）發(fā)動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)速小于100 r／min時(shí)，如蓄電池正常，同樣視為發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩大或起動(dòng)機(jī)匹配偏小，存在低溫?zé)o法起動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。

5）發(fā)動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)速大于300 r／min以上時(shí)，如起動(dòng)正常，則視為起動(dòng)機(jī)匹配過大，可改用小功率起動(dòng)機(jī)匹配；如不能正常起動(dòng)，請(qǐng)排查發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)。

5 總結(jié)

汽車起動(dòng)匹配測試，不僅可以在低溫環(huán)境下進(jìn)行，也可以在常溫情況下進(jìn)行；通過汽車起動(dòng)機(jī)匹配測試可以驗(yàn)證起動(dòng)機(jī)匹配的合理性，還可以為整車提供測試數(shù)據(jù)，幫助整車廠進(jìn)行蓄電池和起動(dòng)機(jī)選擇與匹配，幫助整車廠分析起動(dòng)系統(tǒng)不良，從蓄電池、起動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)阻力三方面進(jìn)行改善；保證整車低溫冷起動(dòng)成功和良好的駕駛體驗(yàn)。

［1］楊河清.汽車起動(dòng)機(jī)、蓄電池、發(fā)動(dòng)機(jī)與整車匹配［J］.輕型汽車技術(shù)，2000（3）：51-54.

［2］付國良.整車電平衡設(shè)計(jì)與驗(yàn)證方法［J］.汽車電器，2015 （1）： 6-8.

附：術(shù)語解釋

起動(dòng)機(jī)匹配——即起動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)、蓄電池、線束等車輛零部件的選用關(guān)系，合理選用適當(dāng)功率的起動(dòng)機(jī)以及蓄電池，會(huì)提高汽車經(jīng)濟(jì)性。

起動(dòng)機(jī)匹配測試——用于檢測和分析汽車起動(dòng)機(jī)功率的選用，以及檢測與蓄電池、發(fā)動(dòng)機(jī)匹配合理性的測試方法。

Matching Test for Vehicle Starter

LI Wen-kui，BAI Xue-fei

（Jinzhou Halla Electrical Euipment Co.， Ltd.， Jinzhou 121013， China）

The matching test method for vehicle starter is introduced and the test data is collected to get a conclusion for starter matching.

low temperature； cold start test； starter matching test

10.13273/j.cnki.qcdq.2015.08.020

李文奎

2015-02-09；

2015-03-26

李文奎 （1980-），男，工程師，從事汽車起動(dòng)機(jī)匹配與設(shè)計(jì)工作。

U467.15

B

1003－8639（2015）08－0062－03

（編輯 楊 景）