本文结合起动机的特性曲线分析其在实际工作中的几个阶段, 解读及注释起动机台架耐久试验标准, 并对耐久模拟试验台架的结构原理、 使用做了介绍。
The stages of the starter in practical work are analyzed according to its performance curve, thedurability test standard for starter bench is interpreted, and the structural principle and use of the bench areintroduced here.
1 汽车起动机介绍
汽车起动机的主要功能是将蓄电池的电能转换为旋转力的机械能, 并通过飞轮齿圈达到发动机起动时所需的转速。 汽车起动机实际上是由直流电动机、 带齿轮的单向离合器及电磁开关3部分组成。作为汽车起动系统的核心部件, 起动机的设计寿命与发动机相同, 一般均为10年。 由此可见, 准确的验证起动机耐久性至关重要, 以下从起动机的工作过程分析、 标准理解及试验设备来一一介绍。
2 起动机起动发动机过程分析
起动机起动发动机的工作过程见图1, 该图反映了起动过程中, 即发动机转速上升中起动机特性 (电流I、 输出转矩Ms、 功率P) 及发动机特性 (发动机输出转矩Me、 发动机负载转矩ML) 的变化。
图1将起动过程分5步。
第1步, 电磁开关通电后小齿轮与发动机飞轮齿圈先完全啮合, 然后电磁开关主触点接通、 起动机开始带动发动机运转。
第2步, 起动机带动发动机一起加速运转。
第3步, 当带动发动机运转至最低点火转速时(低温下汽油机一般至少需要100 r/min), 此时发动机开始产生输出转矩。
第4步, 发动机开始产生的输出转矩Me还不足以克服发动机负载转矩ML, 所以还需起动机继续出力支持发动机达到自转。
第5步, 随着发动机转速n及输出转矩Me的升高, 起动机的转速 (经过传动比换算后的起动机空载转速) 落后于发动机转速时, 飞轮齿圈开始反拖起动机小齿轮超越运行, 直至起动机断电后小齿轮退出。
分析了以上5个工作过程后, 我们再来理解起动机的耐久试验标准。
3 起动机台架耐久试验标准
笔者查阅了GM3163 《起动机技术条件》 中有关起动机模拟台架耐久试验的相关规定及说明, 其中对起动机通电的各阶段做了如下说明: ①0s, 发动机静态阻力矩Mj; ② 0.02 s, 同上, 发动机静态阻力矩Mj; ③2.5 s, 允许电机小齿轮 15000 r/min;④3.0s, 关闭起动机; ⑤20s, 循环终止。
发动机静态阻力矩Mj的定义为: 低温下发动机起动时需克服的负载力矩 (一般为-18℃); 该方法规定了在0.02s之前加载发动机静态阻力矩Mj, 在0.02~2.5 s之间加载: 常温下发动机转速155 r/min的负载力矩, 通电至2.5s时必须实现起动机单向离合器的超越, 通电3s后关闭起动机, 20s后循环终止,即规定每分钟进行3个循环试验。