電控單體泵控制回路導(dǎo)線電阻影響因素分析

徐靖斌，韓 彬，王 巍，王關(guān)海

（中國第一汽車股份有限公司技術(shù)中心，吉林 長春 130011）

電控單體泵控制回路導(dǎo)線電阻影響因素分析

徐靖斌，韓 彬，王 巍，王關(guān)海

（中國第一汽車股份有限公司技術(shù)中心，吉林 長春 130011）

以某款中型越野車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過實(shí)際測(cè)量的方法，分析了環(huán)境溫度、導(dǎo)線連接端子對(duì)該發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中單體泵控制回路導(dǎo)線電阻的影響程度，并提出了幾種補(bǔ)償這種影響的途徑，為該車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)參考。

單體泵；環(huán)境溫度；連接端子；導(dǎo)線電阻

隨著汽車電子電氣技術(shù)的發(fā)展，大部分車輛發(fā)動(dòng)機(jī)都已經(jīng)采用了電控噴油技術(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)電控噴油技術(shù)也從最初的單一粗略式向智能精益化方向發(fā)展，這不僅需要電子控制系統(tǒng)軟、硬件的不斷完善，而且需要控制系統(tǒng)中各個(gè)電氣設(shè)備電氣性能的精準(zhǔn)適應(yīng)匹配。

導(dǎo)線是該控制系統(tǒng)中最為基礎(chǔ)、最不可或缺的電氣設(shè)備。本文以某款中型越野車電控系統(tǒng)為例，通過實(shí)際測(cè)量試驗(yàn)的方法，考察環(huán)境溫度、導(dǎo)線連接端子對(duì)其電控系統(tǒng)中燃油單體泵控制導(dǎo)線電阻的影響，為該系統(tǒng)精準(zhǔn)的匹配設(shè)計(jì)以及環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)提供參考。

發(fā)動(dòng)機(jī)ECU與發(fā)動(dòng)機(jī)燃油單體泵連接如圖1所示。該車發(fā)動(dòng)機(jī)ECU通過導(dǎo)線進(jìn)行能量傳輸，控制燃油單體泵的工作狀態(tài)，使其根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況適時(shí)適量地將燃油噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中。燃油噴射始點(diǎn)由單體泵電磁閥關(guān)閉時(shí)刻決定，噴射量由電磁閥打開時(shí)刻決定。為了達(dá)到準(zhǔn)確控制燃油噴射的目的，我們希望在單體泵電磁閥打開時(shí)能盡快地注入能量，達(dá)到峰值電流，這樣可以提高電磁閥的開閥響應(yīng)速度，電磁閥打開后，只需較小的保持電流，這樣既可以降低能耗，還可提高電磁閥的關(guān)閥響應(yīng)速度。而單體泵控制導(dǎo)線電阻能夠影響加載到單體泵電磁閥的驅(qū)動(dòng)電壓，從而影響單體泵的工作性能，故考察該段控制導(dǎo)線電阻隨溫度變化的浮動(dòng)范圍非常有意義。

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)ECU與發(fā)動(dòng)機(jī)燃油單體泵連接示意圖

1 實(shí)際測(cè)量試驗(yàn)及分析

在該車電控噴油系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)中，燃油單體泵控制導(dǎo)線選用汽車用聚氯乙烯薄壁低壓導(dǎo)線。根據(jù)單體泵驅(qū)動(dòng)電流的大小，導(dǎo)線截面積選取1.0mm2。導(dǎo)線長度根據(jù)整車布置需求確定，分為兩段：一段在駕駛室內(nèi)，長為1375mm；另一段在駕駛室外的車輛底盤上，長為1880mm。兩段導(dǎo)線通過導(dǎo)線連接端子連接在一起，示意圖見圖2。

圖2 燃油單體泵控制導(dǎo)線連接示意圖

1.1 帶連接端子的導(dǎo)線電阻測(cè)量試驗(yàn)及分析

通過實(shí)際測(cè)量試驗(yàn)的方法，驗(yàn)證環(huán)境溫度對(duì)該段控制導(dǎo)線電阻值的影響。

為便于對(duì)該車電控噴油系統(tǒng)的匹配分析及評(píng)估，試驗(yàn)樣本的導(dǎo)線規(guī)格、長度及連接方式與該車的實(shí)際情況相同。其中一段導(dǎo)線長1375 mm，一端帶導(dǎo)線連接端子；另一段導(dǎo)線長1 880mm，一端帶導(dǎo)線連接端子。兩段導(dǎo)線通過導(dǎo)線連接端子連接在一起，示意圖見圖3。

圖3 導(dǎo)線連接端子示意圖

試驗(yàn)時(shí)將試驗(yàn)樣本放入溫度環(huán)境艙，測(cè)量環(huán)境溫度從-40～120℃變化時(shí)導(dǎo)線的電阻值，每隔10℃為一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，測(cè)量精度為0.1mΩ，環(huán)境艙溫度在每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)上至少保持30 min，使環(huán)境溫度充分滲透到導(dǎo)線內(nèi)部，保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 有連接端子的導(dǎo)線電阻測(cè)量試驗(yàn)數(shù)據(jù)

在發(fā)動(dòng)機(jī)電控噴油系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)中，一般使用該段控制導(dǎo)線的理論計(jì)算值，計(jì)算如下。

駕駛室內(nèi)段控制導(dǎo)線電阻為：R1=ρl／s=0.017 5× 1.880／1.0=0.0329Ω。

底盤段控制導(dǎo)線電阻為：R2=ρl／s=0.017 5×1.375／1.0=0.02406Ω。

那么該段控制導(dǎo)線的理論計(jì)算電阻為：R=R1+R2= 0.05696Ω。

根據(jù)以上的數(shù)據(jù)，我們可以比較出在車輛的實(shí)際使用過程中，該段導(dǎo)線電阻值隨環(huán)境溫度變化時(shí)相對(duì)于理論計(jì)算值的誤差范圍為：（46.8-56.96）／56.96～（83.4-56.96）／56.96，即-17.83%～46.41%。誤差跨度達(dá)到46.41%-（-17.83%）=64.24%。

1.2 無連接端子的導(dǎo)線電阻測(cè)量試驗(yàn)及分析

通過試驗(yàn)的方法，再驗(yàn)證導(dǎo)線連接端子在環(huán)境溫度變化時(shí)對(duì)該段導(dǎo)線電阻值的影響。

除試驗(yàn)樣本略有不同外，本次測(cè)量試驗(yàn)方法與上個(gè)測(cè)量試驗(yàn)相同，本次測(cè)量樣本與上個(gè)測(cè)量樣本同規(guī)格、等總長度，但導(dǎo)線上無連接端子。示意圖見圖4。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

圖4 無連接端子的導(dǎo)線示意圖

表2 無連接端子的導(dǎo)線電阻測(cè)量試驗(yàn)數(shù)據(jù)

從表1、表2數(shù)據(jù)看，導(dǎo)線去掉連接端子后其電阻值減小，在-40℃時(shí)其電阻值減小46.8-45.8=1mΩ，在120℃時(shí)其電阻值減小83.4-79.2=4.2 mΩ。為比較方便，做出有無連接端子試驗(yàn)導(dǎo)線電阻值隨溫度變化的曲線圖，如圖5所示。

圖5中紅色曲線為無連接端子的導(dǎo)線電阻隨溫度的變化曲線，藍(lán)色曲線為有連接端子的導(dǎo)線電阻隨溫度的變化曲線。從圖5中我們可以比較出：隨著溫度的升高，導(dǎo)線連接端子對(duì)導(dǎo)線電阻值的影響程度也在增大。

在-40℃時(shí)，導(dǎo)線因增加連接端子而對(duì)其電阻值產(chǎn)生的影響程度為：（46.8-45.8）／45.8=2.2%。

在120℃時(shí)，導(dǎo)線因增加連接端子而對(duì)其電阻值產(chǎn)生的影響程度為：（83.4-79.2）／79.2=5.3%。

圖5 有無端子導(dǎo)線電阻隨溫度變化曲線圖

故在-40～120℃范圍內(nèi)，連接端子對(duì)導(dǎo)線電阻的影響程度范圍為2.2%～5.3%。

綜合環(huán)境溫度及導(dǎo)線連接端子對(duì)導(dǎo)線電阻值的影響，該段導(dǎo)線在實(shí)際使用中的電阻值相對(duì)于理論計(jì)算值的總誤差范圍為 （-17.83%+2.2%）～（5.3+46.41%），即-15.63%～51.71%。誤差跨度達(dá)到51.71%-（-15.63%）= 67.34%。

2 溫差影響的補(bǔ)償途徑

在發(fā)動(dòng)機(jī)電控噴油系統(tǒng)中，單體泵電磁閥由功率管驅(qū)動(dòng)控制，而其控制導(dǎo)線的電阻具有分壓限流的作用，它的變化能夠影響到加載于單體泵電磁閥的驅(qū)動(dòng)電壓，從而影響該電控噴油系統(tǒng)的控制精度。鑒于車輛使用環(huán)境的不確定性，導(dǎo)線電阻隨溫度的變化是不可避免的，那么在系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)中，就應(yīng)該充分考慮該段控制導(dǎo)線電阻隨溫度的變化，評(píng)估該變化對(duì)系統(tǒng)控制精度的影響。

如果該段導(dǎo)線電阻理論計(jì)算值相對(duì)于單體泵電磁閥內(nèi)阻可以忽略不計(jì)，那么在電控噴油系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)中完全可以忽略該段導(dǎo)線電阻；如果該段導(dǎo)線電阻理論計(jì)算值相對(duì)于單體泵電磁閥內(nèi)阻不能忽略，那么就得關(guān)注該段導(dǎo)線電阻隨環(huán)境溫度變化的浮動(dòng)范圍。根據(jù)其對(duì)單體泵電磁閥驅(qū)動(dòng)的影響程度，通過合理地設(shè)置控制信號(hào)參數(shù)或者通過完善該控制系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性來補(bǔ)償這方面的影響，以達(dá)到對(duì)燃油噴射精準(zhǔn)控制的目的。如果上述方法不足以達(dá)到滿意的補(bǔ)償效果，我們還可以通過選取較大截面積導(dǎo)線的方法來實(shí)現(xiàn)這一目的。

從圖5的對(duì)比中看到：導(dǎo)線連接端子會(huì)對(duì)整個(gè)導(dǎo)線電阻產(chǎn)生影響，使導(dǎo)線電阻增加，且隨著溫度的升高其影響程度也在增大。為提高系統(tǒng)燃油噴射的精度，在單體泵的驅(qū)動(dòng)回路中應(yīng)盡量少地使用導(dǎo)線連接端子。

3 結(jié)語

發(fā)動(dòng)機(jī)電控噴油技術(shù)不斷向著智能化和精益化的方向發(fā)展，要做到這一點(diǎn)，必須對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)電氣設(shè)備的電氣性能有比較充分的掌握。本文通過實(shí)際測(cè)量試驗(yàn)的方法，分析了環(huán)境溫度、導(dǎo)線連接端子對(duì)單體泵控制導(dǎo)線電阻的影響程度，并提出了幾個(gè)補(bǔ)償這種影響的途徑，為電控噴油系統(tǒng)的精益化設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)性參考。

［1］ 王嬋娟．單體泵電控燃油噴射系統(tǒng)的研究 ［J］．機(jī)械管理開發(fā)，2006（4）：19-21．

［2］ 李素文．柴油機(jī)單體泵控制系統(tǒng)研究開發(fā)［D］．吉林：吉林大學(xué)動(dòng)力機(jī)械及工程，2008.

［3］ 杜發(fā)榮，黃娟．電噴系統(tǒng)高速電磁閥的仿真及響應(yīng)分析［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，2011，11（5）：1080-1083．

［4］ 徐家龍．柴油機(jī)電控噴油技術(shù)［M］．北京：人民交通出版社，2005．

（編輯 心 翔）

Factor Analysis of Wire Resistance on Electronic Unit Pump Control Circuit

XU Jing-bin，HAN Bin，WANG Wei，WANG Guan-hai
（First Automobile Works Technology Centre，Changchun 130011，China）

Based on electric engine control system of a median off-road vehicle，through actual measurement，the article analyzes the environment temperature and wire connecting terminal's influence on the EUP control circuit wire resistance in that system.Several methods to mediate the influence are proposed，to provide basic reference for electric engine control system design of this vehicle.

unit pump；environment temperature；connecting terminal；wire resistance

U463.6

A

1003－8639（2016）10－0036－03

2016-03-18