發電機對整車標定的影響

季德斌

（中國第一汽車股份有限公司天津技術開發分公司）

發電機作為車輛不可或缺的一部分，為各種車載電氣設備提供電能[1]。發電機通過皮帶和發動機相連，會消耗發動機的能量，對整車的起動、怠速、駕駛性、排放及油耗等都會產生影響。在整車開發過程中，經常會由于成本、質量等原因需要對零部件進行設計變更，而一些零部件的設計變更，會對整車標定產生重大影響。文章通過案例分析了發電機的變更對標定的影響。

1 發電機變更對整車標定的影響分析

通過對發電機性能的分析，文章歸納了6 項需要進行的整車標定驗證項目。

1.1 起動

發電機具有徐勵功能，即在發動機起動過程中，發電機會控制勵磁電流徐徐增大，防止勵磁電流太大而損壞三極管，同時減小起動力矩。不同發電機的徐勵時間不同，因此，發電機的性能直接影響到起動性能的好壞，對起動時的轉速上沖和回落會產生明顯的影響，如圖1所示。

圖1 不同發電機對發動機起動的影響

發電機徐勵影響大致可分為3 個階段[2]，如圖2所示，可針對各階段對應的標定數據進行調整優化，主要包括起動時的點火角、噴油量、起動補償、發電機扭矩補償和起動后的噴油補償等。必須要確保全溫度點（-35 ℃）至完全暖機階段的起動驗證和優化，同時要進行加濃、減稀10%～20%的起動驗證。如果條件允許，建議進行三高環境的起動驗證。

圖2 發動機起動曲線圖

變更發電機后，由于徐勵延時時間明顯減少，發電機發電提前介入，負載變大，導致起動后回落轉速出現明顯跌坑的現象，低于目標轉速約200 r/min，必須要進行起動后標定優化，以滿足起動要求，如圖3所示。

圖3 更換發電機前后起動曲線對比

1.2 摩擦扭矩

發電機扭矩特性，如圖4所示，不同型號發電機輸入扭矩存在差異，會導致發動機摩擦扭矩發生變化，因此需要進行摩擦扭矩偏差的確認，包括暖機后各轉速點摩擦扭矩偏差確認，如圖5所示，-30 ℃至完全暖機各溫度下從起動到暖機過程中的摩擦扭矩偏差確認，如圖6所示，保證偏差控制在±5 N·m 范圍內。

圖4 2 種發電機在25 ℃時冷/熱態電流及扭矩對比曲線

圖5 暖機后各轉速點的發動機摩擦扭矩偏差

圖6 不同溫度點起動后的發動機摩擦扭矩偏差

1.3 怠速穩定性

由于發電機發電效率的差異，必須要對大功率電氣負荷如大燈、除霜、鼓風機、散熱器風扇等進行扭矩補償的確認[3]。更換發電機后，當開啟大燈時，怠速轉速波動較大，已超過100 r/min，需要進行怠速扭矩補償的優化，經優化后，怠速轉速恢復正常，如圖7所示。

圖7 更換發電機后的電氣負荷測量曲線

1.4 駕駛性

駕駛性評價必須依據整車廠的整車駕駛性評價規范進行，主要進行起動、怠速、爬行、勻速、加減速等行駛工況時開閉電氣負荷的評價，確保滿足駕駛性評價要求。

1.5 耐熄火性

耐熄火性試驗是為確保汽車在不同工況下電氣負荷發生較大變化時，不會出現發動機熄火的風險。試驗開始前，需要將目標怠速值調整為原目標怠速減去50 r/min。具體試驗內容，如表1所示。評價標準，如表2所示。以第4 項～第6 項試驗測量數據為例，如圖8所示，轉速波動在規定范圍內，無熄火風險。

表1 整車耐熄火性試驗項目

表2 整車耐熄火性試驗評價標準

圖8 耐熄火性試驗中第4 項~第6 項測試曲線圖

1.6 排放

上述評價及優化工作完成后，必須使用優化后數據進行排放、油耗的確認工作，必須進行新鮮催化器的常溫和-7 ℃排放，以及老化催化器的常溫排放試驗驗證，確保整車排放和油耗滿足法規要求。

2 結論

綜上，發電機性能變更會對整車標定產生非常大的影響，必須要認真分析發電機變化帶來的特性差異，確認評價項目，并逐一進行驗證試驗，必要時進行數據優化，從而保證整車各項品質要求。文章僅從影響整車標定的角度進行了解析。除此之外，設計工程師必須要從整車電平衡角度加以分析，確保汽車不會出現饋電現象，影響正常使用。