发电机对整车标定的影响

季德斌

（中国第一汽车股份有限公司天津技术开发分公司）

发电机作为车辆不可或缺的一部分，为各种车载电气设备提供电能[1]。发电机通过皮带和发动机相连，会消耗发动机的能量，对整车的起动、怠速、驾驶性、排放及油耗等都会产生影响。在整车开发过程中，经常会由于成本、质量等原因需要对零部件进行设计变更，而一些零部件的设计变更，会对整车标定产生重大影响。文章通过案例分析了发电机的变更对标定的影响。

1 发电机变更对整车标定的影响分析

通过对发电机性能的分析，文章归纳了6 项需要进行的整车标定验证项目。

1.1 起动

发电机具有徐励功能，即在发动机起动过程中，发电机会控制励磁电流徐徐增大，防止励磁电流太大而损坏三极管，同时减小起动力矩。不同发电机的徐励时间不同，因此，发电机的性能直接影响到起动性能的好坏，对起动时的转速上冲和回落会产生明显的影响，如图1所示。

图1 不同发电机对发动机起动的影响

发电机徐励影响大致可分为3 个阶段[2]，如图2所示，可针对各阶段对应的标定数据进行调整优化，主要包括起动时的点火角、喷油量、起动补偿、发电机扭矩补偿和起动后的喷油补偿等。必须要确保全温度点（-35 ℃）至完全暖机阶段的起动验证和优化，同时要进行加浓、减稀10%～20%的起动验证。如果条件允许，建议进行三高环境的起动验证。

图2 发动机起动曲线图

变更发电机后，由于徐励延时时间明显减少，发电机发电提前介入，负载变大，导致起动后回落转速出现明显跌坑的现象，低于目标转速约200 r/min，必须要进行起动后标定优化，以满足起动要求，如图3所示。

图3 更换发电机前后起动曲线对比

1.2 摩擦扭矩

发电机扭矩特性，如图4所示，不同型号发电机输入扭矩存在差异，会导致发动机摩擦扭矩发生变化，因此需要进行摩擦扭矩偏差的确认，包括暖机后各转速点摩擦扭矩偏差确认，如图5所示，-30 ℃至完全暖机各温度下从起动到暖机过程中的摩擦扭矩偏差确认，如图6所示，保证偏差控制在±5 N·m 范围内。

图4 2 种发电机在25 ℃时冷/热态电流及扭矩对比曲线

图5 暖机后各转速点的发动机摩擦扭矩偏差

图6 不同温度点起动后的发动机摩擦扭矩偏差

1.3 怠速稳定性

由于发电机发电效率的差异，必须要对大功率电气负荷如大灯、除霜、鼓风机、散热器风扇等进行扭矩补偿的确认[3]。更换发电机后，当开启大灯时，怠速转速波动较大，已超过100 r/min，需要进行怠速扭矩补偿的优化，经优化后，怠速转速恢复正常，如图7所示。

图7 更换发电机后的电气负荷测量曲线

1.4 驾驶性

驾驶性评价必须依据整车厂的整车驾驶性评价规范进行，主要进行起动、怠速、爬行、匀速、加减速等行驶工况时开闭电气负荷的评价，确保满足驾驶性评价要求。

1.5 耐熄火性

耐熄火性试验是为确保汽车在不同工况下电气负荷发生较大变化时，不会出现发动机熄火的风险。试验开始前，需要将目标怠速值调整为原目标怠速减去50 r/min。具体试验内容，如表1所示。评价标准，如表2所示。以第4 项～第6 项试验测量数据为例，如图8所示，转速波动在规定范围内，无熄火风险。

表1 整车耐熄火性试验项目

表2 整车耐熄火性试验评价标准

图8 耐熄火性试验中第4 项~第6 项测试曲线图

1.6 排放

上述评价及优化工作完成后，必须使用优化后数据进行排放、油耗的确认工作，必须进行新鲜催化器的常温和-7 ℃排放，以及老化催化器的常温排放试验验证，确保整车排放和油耗满足法规要求。

2 结论

综上，发电机性能变更会对整车标定产生非常大的影响，必须要认真分析发电机变化带来的特性差异，确认评价项目，并逐一进行验证试验，必要时进行数据优化，从而保证整车各项品质要求。文章仅从影响整车标定的角度进行了解析。除此之外，设计工程师必须要从整车电平衡角度加以分析，确保汽车不会出现馈电现象，影响正常使用。