浅析汽车起动系统

李文奎

（锦州汉拿电机有限公司研究院，辽宁锦州 121013）

浅析汽车起动系统

李文奎

（锦州汉拿电机有限公司研究院，辽宁锦州 121013）

介绍起动机定义、原理、机能以及蓄电池电压电流特性；阐述如何选择合适的起动机。

汽车起动系统；电压电流特性；机能

发动机不能自己起动，所以利用起动机来起动发动机，不同发动机使用不同的起动方式。例如，除草机等小型发动机一般使用人工机械摇或拽的方式；船舶使用化学起动方式；工业产业中也有使用压缩空气起动；汽车上则使用电起动。

1 起动机定义

汽车用起动机又名汽车马达。图1所示是将电能转化为机械能应用在汽车上的起动机，其作用是在任何条件下起动发动机。辅助功能包含超速保护功能、齿轮啮合和脱离功能以及电路控制功能。

图1 汽车起动机

为了使发动机自己能够工作所必要的速度称为最低起动转速，该速度为80～200 r／min，并且受到下列各项的影响：①发动机的种类（使用的燃料，排气量，气缸数）；②周围温度。

2 起动机原理

直流电动机一般具有高转速、低扭矩的特点，汽车发动机则需要低转速、高扭矩，所以汽车起动机的使用必须要经过减速才能应用在发动机上，起动机自身一般采用行星减速式，在汽车上通过齿轮传递，即起动机小齿轮连接到发动机飞轮上也需要减速，原理见图2。

图2 起动机原理图

3 起动机的5种机能

想要使起动机在汽车中方便安全地使用，起动机还需要具备5种机能。

1）啮合机能是传递及切断起动齿轮和发动机飞轮之间动力的功能，特别是初期的啮合特性是决定齿轮耐久性的重要机能。

2）控制机能为了提升初期啮合性，按阶段控制起动齿轮运动的机能及防止因瞬间的强电流导致开关损伤的继电器功能。

3）动机发生机能产生发动机起动必要动力的机能。

4）超速保护机能起动后超速旋转时，切断起动齿轮和电动机间的传达动力的机能。

5）停止机能起动完了后就是将钥匙开关关闭，电动机仍会因本身的惯性而继续旋转，将其停止的机能。一般来讲静止的时间相对要比起动的时间长，所以与电刷和换向器的机械磨损有很大关联。

4 蓄电池电压电流特性

蓄电池是汽车起动系统不可缺少的组件，它是起动机能量的来源。起动机在测试输出性能时需要指定蓄电池的放电特性作为起动机的输入，汽车起动机行业对这种电压电流特性还依然采用日本JIS D 1607—1995标准。JIS蓄电池特性见表1。

表1 JIS蓄电池特性

表1解析：例如，主机厂要求起动机使用12-B的标定输出特性，计算蓄电池内阻：R=（U1-U2）／I2=（12-6）／300= 20 mΩ，相当于中国45 Ah蓄电池；试验给定电压9V，则试验电流I=（12-9）V／20 mΩ= 150A。

所以，在蓄电池12-B的电压电流特性条件下，按照试验电压9V、试验电流150 A在试验台上测试起动机输出特性。12-B情况下举例见图3。

图312 -B情况下举例

5 起动系统的输入和输出

根据行业标准QC／T731—2005《汽车用起动机技术条件》，电源是产品技术条件规定的蓄电池或模拟电源，从电源到起动机的连接导线电阻不大于1 mΩ，汽车搭铁回路电阻不大于1 mΩ，所以配线电阻总计不大于2mΩ。下文以具体算式阐述蓄电池提供给起动机的输入功率。

因此，蓄电池给起动机的输入功率为3.3kW。

在起动系统中，起动机并不能100%将电能转化为机械能，除去线路、机械等方面的损耗，起动机效率一般为50%～70%，齿轮传递效率为95%；所以题目1中起动机输出功率P输出是1.56kW。

计算的意义：起动机获得最大输入功率3.3 kW，经过能量转化，起动机输出功率是1.56 W给发动机，意味着在发动机上安装什么规格的起动机，发动机最高也只能获得1.56kW。所以说起动机的输出功率主要由蓄电池决定，而不是由起动机自身决定。

6 发动机起动

我们如何知道起动机是否提供给发动机起动的必要能量呢？

发动机起动要求条件为：①在温度低的条件下，发动机也要可以起动；②发动机起动必要扭矩（包含所有连接的辅助装置）；③起动所必要的最低发动机转速。

那么匹配的起动机功率P=T阻抗力×N发动机／9 550［1］，只要起动机输出功率大于发动机起动要求即可。

题目2：一款发动机－30℃时，最大阻力矩T阻抗力= 100Nm，需要最低起动转速N发动机=130r／min，那么题目1中的蓄电池能够满足发动机起动吗?

计算P=100×130／9550=1.36kW

题目1中，R蓄电池=8mΩ，R配线=2mΩ，蓄电池可以提供3.3kW的输入功率，起动机可以输出1.56kW，大于题目2中发动机起动条件1.36kW。因此答案是：发动机可以正常起动，从电压电流特性表中还可以了解到该蓄电池是80Ah。

读到这里，你是否已经对起动机和发动机机起动有了深入的了解，按照文中的方法学会计算发动机起动条件，选择蓄电池以及配线，选择合适的起动机呢？

［1］胡明义.汽车起动机结构、原理与检修［M］.北京：机械工业出版社，2007.

（编辑 陈程）

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