汽车起动机匹配测试

李文奎，白雪飞

（锦州汉拿电机有限公司研究院，辽宁 锦州 121013）

汽车起动机匹配测试

李文奎，白雪飞

（锦州汉拿电机有限公司研究院，辽宁 锦州 121013）

介绍汽车起动机匹配测试方法，采集测试数据，并简析得出起动机匹配结论。

低温；冷起动测试；起动机匹配测试

起动机低温起动性能是判断起动机匹配发动机是否合理的关键性指标之一。影响起动机匹配除蓄电池外，主要影响有2个因素：发动机阻力矩和发动机最低转速。这2个因素均与温度有关，温度越低，机油粘度增加，发动机阻力矩增加；燃油粘度增加，汽化困难，造成发动机最低起动转速提高［1］。本文探讨起动机起动测试，为起动机匹配的合理性建立数据支持。利用起动测试数据，计算发动机真实阻力矩和实际拖动转速，为主机厂起动系统改善提供数据支持。

1 试验条件建立

1.1 试验场地

1）天然试验场 中国各大汽车厂一般会在冬季12～1月之间，气温处于-30℃以下，组织车队前往黑龙江漠河或黑河，利用天然低温环境进行冷起动测试。优点是可以避免人工建造低温试验室，节约试验经费；缺点是受时间限制。此种方式多用于起动机匹配验证和后期改善。

2）人造低温试验室 某些主机厂会自己建立低温环境试验室，气温最低可以控制到-35℃。优点是可以随时进行整车低温起动测试，不受外界环境影响。

1.2 试验品的准备

1）试验车辆一台，也可以使用发动机总成按实车接线方式，组建起动系统台架进行测试。

2）示波仪一台，至少拥有5通道以及信号采集线。3）分流器一个，用于测试起动电流使用。

1.3 测试点［2］

蓄电池电压、起动机B＋电压、起动电流、机油温度、环境温度。

1.4 连接方式

起动机冷起动测试接线图如图1所示。

2 数据的采集［2］

试验用的整车或台架在连接信号线后，在确认各测试连接点固定牢固、信号线正常、蓄电池为满电状态的情况下，静态放置于低温试验室，环境温度恒定，放置时间大于8h以上。数据采集分为以下2种方式。

1）不点火拖动数据采集 人为切断火花塞电源状态下，使用起动机拖动发动机，利用示波仪采集测试点波形数据。

2）点火起动数据采集 发动机点火情况下正常起动，利用示波仪采集测试点波形数据。

注意，数据采集应尽可能一次成功，发动机起动次数越多，会造成机油和燃油以及发动机本体温度回升，对数据采集的有效性造成影响。

3 数据的分析

1）冷起动测试数据波形 以某车型在-35℃环境温度下的实际冷起动拖动和起动时数据为例进行分析，如图2、表1、图3所示。

表1 发动机拖动测试波形对应数据

2）线路电阻计算 计算数据以拖动测试数据为例，起动机回路电阻=（蓄电池平均电压-起动机的平均电压）／起动过程中的平均电流=（9.3-8.8）／261.5×1 000=1.9 mΩ， 正常 （注：汽车起动回路电阻设计一般要求2mΩ以下）。

3）蓄电池低温内阻计算 蓄电池内阻=（蓄电池初始电压-起动机工作平均电压）／起动平均电流-回路电阻=［（11.8-8.8） ／261.5］-1.9=9.5mΩ，正常（注：70 Ah蓄电池在-35℃，蓄电池内阻一般为10mΩ左右）。

4）发动机拖动转速计算 由图2可以看到，在5s内电流峰值波动17次。发动机拖动转速=（电流峰值波动数／时间）×（2／缸数）×60=（17／5）×（2／4）×60=102 r／min，与ECU获取的拖动转速基本一致 （注：表1中发动机转速105为ECU信号实际数据）。

5）发动机阻力矩计算 蓄电池内阻和起动机回路电阻总计11.4mΩ，起动初始电压11.8V；将起动机在-35℃低温箱内冷冻8h以上，按照上述条件，测试起动机机械性能曲线 （一般由起动机供应商提供），根据起动机性能曲线，查找电流在261.5 A情况下，起动机对应的输出扭矩，利用飞轮与起动齿轮传动比，计算出发动机阻力矩 （本文中发动机阻力矩经计算后为54.326Nm）。

6）起动时间 从图3中可以识别出，该车型发动机在-35℃环境下，点火起动机需要0.9s。

7）结果判定 ①线路线束电阻正常，符合在2mΩ以下的线束要求；②蓄电池内阻在合理范围，蓄电池状态正常；③发动机拖动转速与ECU数据基本一致，该试验测试数据准确；④本文中发动机阻力矩经计算后为54.326 Nm，为主机厂后期改善升级提供依据；⑤发动机点火起动良好。

8）起动系统不正常 表2为两款车型起动系统测试数据。

表2 两款车型起动系统测试数据

样车1起动系统总电阻（11.7～7.6V） ／318.3 A×1 000=12.9 mΩ，蓄电池基本正常，与上述案例比较， 导致拖动转速87r／min＜100r／min原因： ①该车发动机阻力矩大，不属于正常制造水平；②起动机匹配偏小，判断该车常温起动正常，但极寒条件下可能出现起动不良现象。

样车2起动使电压降低到5.7 V，小于ECU正常工作最低电压要求，供电异常导致起动机工作中断，原因：①蓄电池可能存在问题；②发动机阻力矩太大。

4 起动机匹配

根据国家标准GB12535—2007中要求低温冷起动环境温度为-35±2℃，数据经计算后可按照下述经验来推断起动机匹配结论。

1）蓄电池初始电压应高于11.5V （满足试验标准初始电压）或蓄电池内阻计算结果与实际标定应一致，否则视为蓄电池亏电或损坏，应更换蓄电池重新测试。

2）按照起动机线路线束设计标准，经计算如果线路总电阻高于4mΩ，则线束回路匹配有问题，增加电路损耗，降低起动机输出性能，建议更换线束或检查线束连接。

3）上述2项无问题时，发动机拖动转速大于100r／min时，平均工作电流与起动机制动电流比值在0.4～0.7［1］， 视为起动机合理匹配； 如大于则视为匹配偏小，起动机大电流工作会降低起动机可靠性甚至引起烧毁，此种情况视为发动机阻力矩大或起动机匹配偏小。

4）发动机拖动转速小于100 r／min时，如蓄电池正常，同样视为发动机阻力矩大或起动机匹配偏小，存在低温无法起动的风险。

5）发动机拖动转速大于300 r／min以上时，如起动正常，则视为起动机匹配过大，可改用小功率起动机匹配；如不能正常起动，请排查发动机点火系统。

5 总结

汽车起动匹配测试，不仅可以在低温环境下进行，也可以在常温情况下进行；通过汽车起动机匹配测试可以验证起动机匹配的合理性，还可以为整车提供测试数据，帮助整车厂进行蓄电池和起动机选择与匹配，帮助整车厂分析起动系统不良，从蓄电池、起动机、发动机阻力三方面进行改善；保证整车低温冷起动成功和良好的驾驶体验。

［1］杨河清.汽车起动机、蓄电池、发动机与整车匹配［J］.轻型汽车技术，2000（3）：51-54.

［2］付国良.整车电平衡设计与验证方法［J］.汽车电器，2015 （1）： 6-8.

附：术语解释

起动机匹配——即起动机与发动机、蓄电池、线束等车辆零部件的选用关系，合理选用适当功率的起动机以及蓄电池，会提高汽车经济性。

起动机匹配测试——用于检测和分析汽车起动机功率的选用，以及检测与蓄电池、发动机匹配合理性的测试方法。

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，工程师，从事汽车起动机匹配与设计工作。

U467.15

B

1003－8639（2015）08－0062－03

（编辑 杨 景）