汽車起動機匹配測試

李文奎，白雪飛

（錦州漢拿電機有限公司研究院，遼寧 錦州 121013）

汽車起動機匹配測試

李文奎，白雪飛

（錦州漢拿電機有限公司研究院，遼寧 錦州 121013）

介紹汽車起動機匹配測試方法，采集測試數據，并簡析得出起動機匹配結論。

低溫；冷起動測試；起動機匹配測試

起動機低溫起動性能是判斷起動機匹配發動機是否合理的關鍵性指標之一。影響起動機匹配除蓄電池外，主要影響有2個因素：發動機阻力矩和發動機最低轉速。這2個因素均與溫度有關，溫度越低，機油粘度增加，發動機阻力矩增加；燃油粘度增加，汽化困難，造成發動機最低起動轉速提高［1］。本文探討起動機起動測試，為起動機匹配的合理性建立數據支持。利用起動測試數據，計算發動機真實阻力矩和實際拖動轉速，為主機廠起動系統改善提供數據支持。

1 試驗條件建立

1.1 試驗場地

1）天然試驗場 中國各大汽車廠一般會在冬季12～1月之間，氣溫處于-30℃以下，組織車隊前往黑龍江漠河或黑河，利用天然低溫環境進行冷起動測試。優點是可以避免人工建造低溫試驗室，節約試驗經費；缺點是受時間限制。此種方式多用于起動機匹配驗證和后期改善。

2）人造低溫試驗室 某些主機廠會自己建立低溫環境試驗室，氣溫最低可以控制到-35℃。優點是可以隨時進行整車低溫起動測試，不受外界環境影響。

1.2 試驗品的準備

1）試驗車輛一臺，也可以使用發動機總成按實車接線方式，組建起動系統臺架進行測試。

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

1.3 測試點［2］

蓄電池電壓、起動機B＋電壓、起動電流、機油溫度、環境溫度。

1.4 連接方式

起動機冷起動測試接線圖如圖1所示。

2 數據的采集［2］

試驗用的整車或臺架在連接信號線后，在確認各測試連接點固定牢固、信號線正常、蓄電池為滿電狀態的情況下，靜態放置于低溫試驗室，環境溫度恒定，放置時間大于8h以上。數據采集分為以下2種方式。

1）不點火拖動數據采集 人為切斷火花塞電源狀態下，使用起動機拖動發動機，利用示波儀采集測試點波形數據。

2）點火起動數據采集 發動機點火情況下正常起動，利用示波儀采集測試點波形數據。

注意，數據采集應盡可能一次成功，發動機起動次數越多，會造成機油和燃油以及發動機本體溫度回升，對數據采集的有效性造成影響。

3 數據的分析

1）冷起動測試數據波形 以某車型在-35℃環境溫度下的實際冷起動拖動和起動時數據為例進行分析，如圖2、表1、圖3所示。

表1 發動機拖動測試波形對應數據

2）線路電阻計算 計算數據以拖動測試數據為例，起動機回路電阻=（蓄電池平均電壓-起動機的平均電壓）／起動過程中的平均電流=（9.3-8.8）／261.5×1 000=1.9 mΩ， 正常 （注：汽車起動回路電阻設計一般要求2mΩ以下）。

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

4）發動機拖動轉速計算 由圖2可以看到，在5s內電流峰值波動17次。發動機拖動轉速=（電流峰值波動數／時間）×（2／缸數）×60=（17／5）×（2／4）×60=102 r／min，與ECU獲取的拖動轉速基本一致 （注：表1中發動機轉速105為ECU信號實際數據）。

5）發動機阻力矩計算 蓄電池內阻和起動機回路電阻總計11.4mΩ，起動初始電壓11.8V；將起動機在-35℃低溫箱內冷凍8h以上，按照上述條件，測試起動機機械性能曲線 （一般由起動機供應商提供），根據起動機性能曲線，查找電流在261.5 A情況下，起動機對應的輸出扭矩，利用飛輪與起動齒輪傳動比，計算出發動機阻力矩 （本文中發動機阻力矩經計算后為54.326Nm）。

6）起動時間 從圖3中可以識別出，該車型發動機在-35℃環境下，點火起動機需要0.9s。

7）結果判定 ①線路線束電阻正常，符合在2mΩ以下的線束要求；②蓄電池內阻在合理范圍，蓄電池狀態正常；③發動機拖動轉速與ECU數據基本一致，該試驗測試數據準確；④本文中發動機阻力矩經計算后為54.326 Nm，為主機廠后期改善升級提供依據；⑤發動機點火起動良好。

8）起動系統不正常 表2為兩款車型起動系統測試數據。

表2 兩款車型起動系統測試數據

樣車1起動系統總電阻（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， 導致拖動轉速87r／min＜100r／min原因： ①該車發動機阻力矩大，不屬于正常制造水平；②起動機匹配偏小，判斷該車常溫起動正常，但極寒條件下可能出現起動不良現象。

樣車2起動使電壓降低到5.7 V，小于ECU正常工作最低電壓要求，供電異常導致起動機工作中斷，原因：①蓄電池可能存在問題；②發動機阻力矩太大。

4 起動機匹配

根據國家標準GB12535—2007中要求低溫冷起動環境溫度為-35±2℃，數據經計算后可按照下述經驗來推斷起動機匹配結論。

1）蓄電池初始電壓應高于11.5V （滿足試驗標準初始電壓）或蓄電池內阻計算結果與實際標定應一致，否則視為蓄電池虧電或損壞，應更換蓄電池重新測試。

2）按照起動機線路線束設計標準，經計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，降低起動機輸出性能，建議更換線束或檢查線束連接。

3）上述2項無問題時，發動機拖動轉速大于100r／min時，平均工作電流與起動機制動電流比值在0.4～0.7［1］， 視為起動機合理匹配； 如大于則視為匹配偏小，起動機大電流工作會降低起動機可靠性甚至引起燒毀，此種情況視為發動機阻力矩大或起動機匹配偏小。

4）發動機拖動轉速小于100 r／min時，如蓄電池正常，同樣視為發動機阻力矩大或起動機匹配偏小，存在低溫無法起動的風險。

5）發動機拖動轉速大于300 r／min以上時，如起動正常，則視為起動機匹配過大，可改用小功率起動機匹配；如不能正常起動，請排查發動機點火系統。

5 總結

汽車起動匹配測試，不僅可以在低溫環境下進行，也可以在常溫情況下進行；通過汽車起動機匹配測試可以驗證起動機匹配的合理性，還可以為整車提供測試數據，幫助整車廠進行蓄電池和起動機選擇與匹配，幫助整車廠分析起動系統不良，從蓄電池、起動機、發動機阻力三方面進行改善；保證整車低溫冷起動成功和良好的駕駛體驗。

［1］楊河清.汽車起動機、蓄電池、發動機與整車匹配［J］.輕型汽車技術，2000（3）：51-54.

［2］付國良.整車電平衡設計與驗證方法［J］.汽車電器，2015 （1）： 6-8.

附：術語解釋

起動機匹配——即起動機與發動機、蓄電池、線束等車輛零部件的選用關系，合理選用適當功率的起動機以及蓄電池，會提高汽車經濟性。

起動機匹配測試——用于檢測和分析汽車起動機功率的選用，以及檢測與蓄電池、發動機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，從事汽車起動機匹配與設計工作。

U467.15

B

1003－8639（2015）08－0062－03

（編輯 楊 景）