發(fā)電機(jī)對整車標(biāo)定的影響

季德斌

（中國第一汽車股份有限公司天津技術(shù)開發(fā)分公司）

發(fā)電機(jī)作為車輛不可或缺的一部分，為各種車載電氣設(shè)備提供電能[1]。發(fā)電機(jī)通過皮帶和發(fā)動(dòng)機(jī)相連，會(huì)消耗發(fā)動(dòng)機(jī)的能量，對整車的起動(dòng)、怠速、駕駛性、排放及油耗等都會(huì)產(chǎn)生影響。在整車開發(fā)過程中，經(jīng)常會(huì)由于成本、質(zhì)量等原因需要對零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，而一些零部件的設(shè)計(jì)變更，會(huì)對整車標(biāo)定產(chǎn)生重大影響。文章通過案例分析了發(fā)電機(jī)的變更對標(biāo)定的影響。

1 發(fā)電機(jī)變更對整車標(biāo)定的影響分析

通過對發(fā)電機(jī)性能的分析，文章歸納了6 項(xiàng)需要進(jìn)行的整車標(biāo)定驗(yàn)證項(xiàng)目。

1.1 起動(dòng)

發(fā)電機(jī)具有徐勵(lì)功能，即在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中，發(fā)電機(jī)會(huì)控制勵(lì)磁電流徐徐增大，防止勵(lì)磁電流太大而損壞三極管，同時(shí)減小起動(dòng)力矩。不同發(fā)電機(jī)的徐勵(lì)時(shí)間不同，因此，發(fā)電機(jī)的性能直接影響到起動(dòng)性能的好壞，對起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速上沖和回落會(huì)產(chǎn)生明顯的影響，如圖1所示。

圖1 不同發(fā)電機(jī)對發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的影響

發(fā)電機(jī)徐勵(lì)影響大致可分為3 個(gè)階段[2]，如圖2所示，可針對各階段對應(yīng)的標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，主要包括起動(dòng)時(shí)的點(diǎn)火角、噴油量、起動(dòng)補(bǔ)償、發(fā)電機(jī)扭矩補(bǔ)償和起動(dòng)后的噴油補(bǔ)償?shù)?。必須要確保全溫度點(diǎn)（-35 ℃）至完全暖機(jī)階段的起動(dòng)驗(yàn)證和優(yōu)化，同時(shí)要進(jìn)行加濃、減稀10%～20%的起動(dòng)驗(yàn)證。如果條件允許，建議進(jìn)行三高環(huán)境的起動(dòng)驗(yàn)證。

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)曲線圖

變更發(fā)電機(jī)后，由于徐勵(lì)延時(shí)時(shí)間明顯減少，發(fā)電機(jī)發(fā)電提前介入，負(fù)載變大，導(dǎo)致起動(dòng)后回落轉(zhuǎn)速出現(xiàn)明顯跌坑的現(xiàn)象，低于目標(biāo)轉(zhuǎn)速約200 r/min，必須要進(jìn)行起動(dòng)后標(biāo)定優(yōu)化，以滿足起動(dòng)要求，如圖3所示。

圖3 更換發(fā)電機(jī)前后起動(dòng)曲線對比

1.2 摩擦扭矩

發(fā)電機(jī)扭矩特性，如圖4所示，不同型號發(fā)電機(jī)輸入扭矩存在差異，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦扭矩發(fā)生變化，因此需要進(jìn)行摩擦扭矩偏差的確認(rèn)，包括暖機(jī)后各轉(zhuǎn)速點(diǎn)摩擦扭矩偏差確認(rèn)，如圖5所示，-30 ℃至完全暖機(jī)各溫度下從起動(dòng)到暖機(jī)過程中的摩擦扭矩偏差確認(rèn)，如圖6所示，保證偏差控制在±5 N·m 范圍內(nèi)。

圖4 2 種發(fā)電機(jī)在25 ℃時(shí)冷/熱態(tài)電流及扭矩對比曲線

圖5 暖機(jī)后各轉(zhuǎn)速點(diǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦扭矩偏差

圖6 不同溫度點(diǎn)起動(dòng)后的發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦扭矩偏差

1.3 怠速穩(wěn)定性

由于發(fā)電機(jī)發(fā)電效率的差異，必須要對大功率電氣負(fù)荷如大燈、除霜、鼓風(fēng)機(jī)、散熱器風(fēng)扇等進(jìn)行扭矩補(bǔ)償?shù)拇_認(rèn)[3]。更換發(fā)電機(jī)后，當(dāng)開啟大燈時(shí)，怠速轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大，已超過100 r/min，需要進(jìn)行怠速扭矩補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化，經(jīng)優(yōu)化后，怠速轉(zhuǎn)速恢復(fù)正常，如圖7所示。

圖7 更換發(fā)電機(jī)后的電氣負(fù)荷測量曲線

1.4 駕駛性

駕駛性評價(jià)必須依據(jù)整車廠的整車駕駛性評價(jià)規(guī)范進(jìn)行，主要進(jìn)行起動(dòng)、怠速、爬行、勻速、加減速等行駛工況時(shí)開閉電氣負(fù)荷的評價(jià)，確保滿足駕駛性評價(jià)要求。

1.5 耐熄火性

耐熄火性試驗(yàn)是為確保汽車在不同工況下電氣負(fù)荷發(fā)生較大變化時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火的風(fēng)險(xiǎn)。試驗(yàn)開始前，需要將目標(biāo)怠速值調(diào)整為原目標(biāo)怠速減去50 r/min。具體試驗(yàn)內(nèi)容，如表1所示。評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如表2所示。以第4 項(xiàng)～第6 項(xiàng)試驗(yàn)測量數(shù)據(jù)為例，如圖8所示，轉(zhuǎn)速波動(dòng)在規(guī)定范圍內(nèi)，無熄火風(fēng)險(xiǎn)。

表1 整車耐熄火性試驗(yàn)項(xiàng)目

表2 整車耐熄火性試驗(yàn)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

圖8 耐熄火性試驗(yàn)中第4 項(xiàng)~第6 項(xiàng)測試曲線圖

1.6 排放

上述評價(jià)及優(yōu)化工作完成后，必須使用優(yōu)化后數(shù)據(jù)進(jìn)行排放、油耗的確認(rèn)工作，必須進(jìn)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(yàn)驗(yàn)證，確保整車排放和油耗滿足法規(guī)要求。

2 結(jié)論

綜上，發(fā)電機(jī)性能變更會(huì)對整車標(biāo)定產(chǎn)生非常大的影響，必須要認(rèn)真分析發(fā)電機(jī)變化帶來的特性差異，確認(rèn)評價(jià)項(xiàng)目，并逐一進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，必要時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)優(yōu)化，從而保證整車各項(xiàng)品質(zhì)要求。文章僅從影響整車標(biāo)定的角度進(jìn)行了解析。除此之外，設(shè)計(jì)工程師必須要從整車電平衡角度加以分析，確保汽車不會(huì)出現(xiàn)饋電現(xiàn)象，影響正常使用。