論線阻在柴油車(chē)低溫冷啟動(dòng)中的重要性

陳 東

（上海汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司商用車(chē)技術(shù)中心，上海 200438）

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在冬季比汽油機(jī)更難起動(dòng)，并且柴油機(jī)對(duì)低溫拖動(dòng)轉(zhuǎn)速要求更高，有時(shí)為了提高拖動(dòng)轉(zhuǎn)速，通常提升蓄電池容量或者提升起動(dòng)機(jī)功率，這樣不僅增加了大量的成本，并且在有些情況下，整車(chē)布置空間有限，無(wú)法增加。但是很少有人想到去改善線阻。本文基于上汽商用車(chē)皮卡T60配VM2.8T的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了冷啟動(dòng)，并且對(duì)線束進(jìn)行了優(yōu)化，進(jìn)行了冷啟動(dòng)試驗(yàn)對(duì)比。

1 內(nèi)阻對(duì)起動(dòng)機(jī)性能的影響

在起動(dòng)機(jī)圖紙中的性能曲線中，通常會(huì)標(biāo)注這張曲線的輸入條件，例如12 V，10 mΩ。當(dāng)輸入條件發(fā)生變化時(shí)，起動(dòng)機(jī)的最大功率會(huì)受到影響，例如VM2.8L配的2.5 kW起動(dòng)機(jī)，是基于12 V 6.7 mΩ條件的，如果內(nèi)阻增加，功率將會(huì)下降，損失的功率消耗在了線阻上，功率下降導(dǎo)致拖動(dòng)轉(zhuǎn)速低，反之如果內(nèi)阻降低，功率會(huì)提升，拖動(dòng)轉(zhuǎn)速會(huì)提高?？們?nèi)阻的構(gòu)成為：蓄電池內(nèi)阻+線束線阻。一般選定容量之后，蓄電池內(nèi)阻就確定了，在不提升容量的情況下，內(nèi)阻無(wú)法提升。

2 線阻分析

在起動(dòng)回路的線束系統(tǒng)中，負(fù)極搭鐵線一般有兩種走法：一種是蓄電池負(fù)極到車(chē)身負(fù)極，車(chē)身到發(fā)動(dòng)機(jī)或變速器搭鐵，稱(chēng)之為走法1；另外一種是蓄電池到車(chē)身，蓄電池到發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵，稱(chēng)之為走法2。

2.1 走法1內(nèi)阻分析

走法1線束走向示意圖如圖1所示。

圖1 走法1線束走向示意圖

線阻理論計(jì)算：車(chē)輛采用的起動(dòng)回路導(dǎo)線為25 mm2的線，常溫線阻為0.743 mΩ／m。

1）起動(dòng)機(jī)正極回路阻值：0.743 mΩ×0.870 m+接觸電阻=0.746 mΩ。

2）發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵回路阻值：0.743 mΩ×0.605 m+接觸電阻=0.549 mΩ。

3）蓄電池搭鐵回路阻值：0.743 mΩ×0.260 m+接觸電阻=0.293 mΩ。

4）總線阻=起動(dòng)機(jī)正極回路阻值+發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵回路阻值+蓄電池搭鐵回路阻值+車(chē)身內(nèi)阻=2.128 mΩ。

注：接觸電阻按一個(gè)接觸點(diǎn)0.05 mΩ，車(chē)身內(nèi)阻：0.54 mΩ。

2.2 走法1內(nèi)阻實(shí)測(cè)

在實(shí)車(chē)上，進(jìn)行了低溫冷啟動(dòng)，通過(guò)采集電壓電流，采用大電流方法進(jìn)行了線阻的實(shí)測(cè)，測(cè)試結(jié)果如下：①起動(dòng)機(jī)正極回路阻值：0.83 mΩ；②發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵回路阻值：0.72 mΩ；③蓄電池搭鐵回路阻值：0.78 mΩ；④車(chē)身內(nèi)阻：0.54 mΩ；⑤總線阻=2.87 mΩ。

實(shí)測(cè)與理論相差0.742 mΩ，差異出現(xiàn)在測(cè)量誤差及接觸電阻，理論計(jì)算的接觸電阻為理論值，實(shí)際接觸電阻比理論大。在低溫情況下，線阻率下降，這種差距還會(huì)放大。

2.3 走法2線阻分析

走法2：負(fù)極回路線束走向是蓄電池到車(chē)身，蓄電池到發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵，如圖2所示。

圖2 走法2線束走向示意圖

走法2的優(yōu)勢(shì)：起動(dòng)回路中，省去車(chē)身的搭鐵電阻，減少2個(gè)接觸點(diǎn)，并且可以省去發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵線。缺點(diǎn)：在某些車(chē)型中，總的線束長(zhǎng)度可能會(huì)增加，例如本車(chē)型增加了0.52 m。

線阻理論計(jì)算：①起動(dòng)機(jī)正極回路阻值：0.743 mΩ×0.870 m+接觸電阻=0.746 mΩ；②發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵回路阻值：0.743 mΩ×1.358 m+接觸電阻=1.109 mΩ；③線阻總阻值=1.855 mΩ。

2.4 走法2線阻實(shí)測(cè)

采用與走法1實(shí)測(cè)同樣方法，進(jìn)行線阻測(cè)量。測(cè)試結(jié)果如下：①起動(dòng)機(jī)正極回路阻值：0.6 mΩ；②發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵回路阻值：0.96 mΩ；③線阻總阻值：1.56 mΩ。

2.5 線束走法1和走法2線阻實(shí)測(cè)對(duì)比

通過(guò)對(duì)同一臺(tái)車(chē)，對(duì)前后更換不同走法的線束進(jìn)行了-25℃低溫測(cè)試，走法1前后進(jìn)行了2次，走法2進(jìn)行了3次試驗(yàn)，通過(guò)計(jì)算線阻，匯總結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 線束走法1和走法2線阻實(shí)測(cè)對(duì)比

計(jì)算更換線束前后線阻平均值，走法2的總線阻實(shí)測(cè)可以降低1.17mΩ。相對(duì)于起動(dòng)機(jī)功率進(jìn)行了提升。

2.6 線束走法1和線束走法2冷啟動(dòng)效果對(duì)比

線束走法2相對(duì)于線束走法1在線阻上有了提升，降低了起動(dòng)回路的線阻，對(duì)低溫起動(dòng)時(shí)拖動(dòng)轉(zhuǎn)速有了相應(yīng)提高。

選取點(diǎn)火前的拖動(dòng)轉(zhuǎn)速進(jìn)行對(duì)比 （圖3），線束走法1三次平均拖動(dòng)轉(zhuǎn)速105.3 r／min，線束走法2三次平均拖動(dòng)轉(zhuǎn)速為110.3 r／min，相對(duì)線束走法1平均拖動(dòng)轉(zhuǎn)速提升了5 r／min，在柴油機(jī)冷啟動(dòng)中提升了5 r／min，對(duì)起動(dòng)成功有很大的幫助。

圖3 線束走法1和走法2低溫起動(dòng)轉(zhuǎn)速對(duì)比

2.7 線束走法2的成本分析

以筆者所研究的這款車(chē)型為例，線束走法2相對(duì)于走法1，線束長(zhǎng)度增加了0.52 m，單件成本預(yù)估增加9元。采用9元的代價(jià)提升低溫5 r／min轉(zhuǎn)速，筆者認(rèn)為很有意義。在某些車(chē)型中，可能線束長(zhǎng)度不需要增加，線阻可以降得更低，成本也無(wú)需增加。

3 結(jié)論

本文通過(guò)不同走線方法的線阻實(shí)際測(cè)試，以及在低溫冷啟動(dòng)中的應(yīng)用情況的對(duì)比，采用方式2，可以降低起動(dòng)回路的線阻，提升點(diǎn)火前的拖動(dòng)轉(zhuǎn)速。拖動(dòng)轉(zhuǎn)速提高，更加有利于點(diǎn)火的成功。筆者建議在起動(dòng)回路中采用方式2的走線方法。