李文奎

（錦州漢拿電機有限公司研究院，遼寧錦州 121013）

淺析汽車起動系統(tǒng)

李文奎

（錦州漢拿電機有限公司研究院，遼寧錦州 121013）

介紹起動機定義、原理、機能以及蓄電池電壓電流特性；闡述如何選擇合適的起動機。

汽車起動系統(tǒng)；電壓電流特性；機能

發(fā)動機不能自己起動，所以利用起動機來起動發(fā)動機，不同發(fā)動機使用不同的起動方式。例如，除草機等小型發(fā)動機一般使用人工機械搖或拽的方式；船舶使用化學起動方式；工業(yè)產業(yè)中也有使用壓縮空氣起動；汽車上則使用電起動。

1 起動機定義

汽車用起動機又名汽車馬達。圖1所示是將電能轉化為機械能應用在汽車上的起動機，其作用是在任何條件下起動發(fā)動機。輔助功能包含超速保護功能、齒輪嚙合和脫離功能以及電路控制功能。

圖1 汽車起動機

為了使發(fā)動機自己能夠工作所必要的速度稱為最低起動轉速，該速度為80～200 r／min，并且受到下列各項的影響：①發(fā)動機的種類（使用的燃料，排氣量，氣缸數(shù)）；②周圍溫度。

2 起動機原理

直流電動機一般具有高轉速、低扭矩的特點，汽車發(fā)動機則需要低轉速、高扭矩，所以汽車起動機的使用必須要經過減速才能應用在發(fā)動機上，起動機自身一般采用行星減速式，在汽車上通過齒輪傳遞，即起動機小齒輪連接到發(fā)動機飛輪上也需要減速，原理見圖2。

圖2 起動機原理圖

3 起動機的5種機能

想要使起動機在汽車中方便安全地使用，起動機還需要具備5種機能。

1）嚙合機能是傳遞及切斷起動齒輪和發(fā)動機飛輪之間動力的功能，特別是初期的嚙合特性是決定齒輪耐久性的重要機能。

2）控制機能為了提升初期嚙合性，按階段控制起動齒輪運動的機能及防止因瞬間的強電流導致開關損傷的繼電器功能。

3）動機發(fā)生機能產生發(fā)動機起動必要動力的機能。

4）超速保護機能起動后超速旋轉時，切斷起動齒輪和電動機間的傳達動力的機能。

5）停止機能起動完了后就是將鑰匙開關關閉，電動機仍會因本身的慣性而繼續(xù)旋轉，將其停止的機能。一般來講靜止的時間相對要比起動的時間長，所以與電刷和換向器的機械磨損有很大關聯(lián)。

4 蓄電池電壓電流特性

蓄電池是汽車起動系統(tǒng)不可缺少的組件，它是起動機能量的來源。起動機在測試輸出性能時需要指定蓄電池的放電特性作為起動機的輸入，汽車起動機行業(yè)對這種電壓電流特性還依然采用日本JIS D 1607—1995標準。JIS蓄電池特性見表1。

表1 JIS蓄電池特性

表1解析：例如，主機廠要求起動機使用12-B的標定輸出特性，計算蓄電池內阻：R=（U1-U2）／I2=（12-6）／300= 20 mΩ，相當于中國45 Ah蓄電池；試驗給定電壓9V，則試驗電流I=（12-9）V／20 mΩ= 150A。

所以，在蓄電池12-B的電壓電流特性條件下，按照試驗電壓9V、試驗電流150 A在試驗臺上測試起動機輸出特性。12-B情況下舉例見圖3。

圖312 -B情況下舉例

5 起動系統(tǒng)的輸入和輸出

根據(jù)行業(yè)標準QC／T731—2005《汽車用起動機技術條件》，電源是產品技術條件規(guī)定的蓄電池或模擬電源，從電源到起動機的連接導線電阻不大于1 mΩ，汽車搭鐵回路電阻不大于1 mΩ，所以配線電阻總計不大于2mΩ。下文以具體算式闡述蓄電池提供給起動機的輸入功率。

因此，蓄電池給起動機的輸入功率為3.3kW。

在起動系統(tǒng)中，起動機并不能100%將電能轉化為機械能，除去線路、機械等方面的損耗，起動機效率一般為50%～70%，齒輪傳遞效率為95%；所以題目1中起動機輸出功率P輸出是1.56kW。

計算的意義：起動機獲得最大輸入功率3.3 kW，經過能量轉化，起動機輸出功率是1.56 W給發(fā)動機，意味著在發(fā)動機上安裝什么規(guī)格的起動機，發(fā)動機最高也只能獲得1.56kW。所以說起動機的輸出功率主要由蓄電池決定，而不是由起動機自身決定。

6 發(fā)動機起動

我們如何知道起動機是否提供給發(fā)動機起動的必要能量呢？

發(fā)動機起動要求條件為：①在溫度低的條件下，發(fā)動機也要可以起動；②發(fā)動機起動必要扭矩（包含所有連接的輔助裝置）；③起動所必要的最低發(fā)動機轉速。

那么匹配的起動機功率P=T阻抗力×N發(fā)動機／9 550［1］，只要起動機輸出功率大于發(fā)動機起動要求即可。

題目2：一款發(fā)動機－30℃時，最大阻力矩T阻抗力= 100Nm，需要最低起動轉速N發(fā)動機=130r／min，那么題目1中的蓄電池能夠滿足發(fā)動機起動嗎?

計算P=100×130／9550=1.36kW

題目1中，R蓄電池=8mΩ，R配線=2mΩ，蓄電池可以提供3.3kW的輸入功率，起動機可以輸出1.56kW，大于題目2中發(fā)動機起動條件1.36kW。因此答案是：發(fā)動機可以正常起動，從電壓電流特性表中還可以了解到該蓄電池是80Ah。

讀到這里，你是否已經對起動機和發(fā)動機機起動有了深入的了解，按照文中的方法學會計算發(fā)動機起動條件，選擇蓄電池以及配線，選擇合適的起動機呢？

［1］胡明義.汽車起動機結構、原理與檢修［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2007.

（編輯 陳程）

Discuss onVehicle Starting System

LI Wen-kui
（Jinzhou Halla Electrical Equipment Co.，Ltd.，Jinzhou 121013，China）

This article introduces the definition，principal，function and batteryVolt-ampere characteristics ofVehicle starters，as well as technique of choosing appropriate starter.

vehicle starting system；volt-ampere characteristic；function

U464.142

B

1003－8639（2016）11－0070－03

2016－03－18