論線阻在柴油車低溫冷啟動中的重要性

陳 東

（上海汽車集團股份有限公司商用車技術中心，上海 200438）

柴油發動機在冬季比汽油機更難起動，并且柴油機對低溫拖動轉速要求更高，有時為了提高拖動轉速，通常提升蓄電池容量或者提升起動機功率，這樣不僅增加了大量的成本，并且在有些情況下，整車布置空間有限，無法增加。但是很少有人想到去改善線阻。本文基于上汽商用車皮卡T60配VM2.8T的柴油發動機進行了冷啟動，并且對線束進行了優化，進行了冷啟動試驗對比。

1 內阻對起動機性能的影響

在起動機圖紙中的性能曲線中，通常會標注這張曲線的輸入條件，例如12 V，10 mΩ。當輸入條件發生變化時，起動機的最大功率會受到影響，例如VM2.8L配的2.5 kW起動機，是基于12 V 6.7 mΩ條件的，如果內阻增加，功率將會下降，損失的功率消耗在了線阻上，功率下降導致拖動轉速低，反之如果內阻降低，功率會提升，拖動轉速會提高。總內阻的構成為：蓄電池內阻+線束線阻。一般選定容量之后，蓄電池內阻就確定了，在不提升容量的情況下，內阻無法提升。

2 線阻分析

在起動回路的線束系統中，負極搭鐵線一般有兩種走法：一種是蓄電池負極到車身負極，車身到發動機或變速器搭鐵，稱之為走法1；另外一種是蓄電池到車身，蓄電池到發動機搭鐵，稱之為走法2。

2.1 走法1內阻分析

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

線阻理論計算：車輛采用的起動回路導線為25 mm2的線，常溫線阻為0.743 mΩ／m。

1）起動機正極回路阻值：0.743 mΩ×0.870 m+接觸電阻=0.746 mΩ。

2）發動機搭鐵回路阻值：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=起動機正極回路阻值+發動機搭鐵回路阻值+蓄電池搭鐵回路阻值+車身內阻=2.128 mΩ。

注：接觸電阻按一個接觸點0.05 mΩ，車身內阻：0.54 mΩ。

2.2 走法1內阻實測

在實車上，進行了低溫冷啟動，通過采集電壓電流，采用大電流方法進行了線阻的實測，測試結果如下：①起動機正極回路阻值：0.83 mΩ；②發動機搭鐵回路阻值：0.72 mΩ；③蓄電池搭鐵回路阻值：0.78 mΩ；④車身內阻：0.54 mΩ；⑤總線阻=2.87 mΩ。

實測與理論相差0.742 mΩ，差異出現在測量誤差及接觸電阻，理論計算的接觸電阻為理論值，實際接觸電阻比理論大。在低溫情況下，線阻率下降，這種差距還會放大。

2.3 走法2線阻分析

走法2：負極回路線束走向是蓄電池到車身，蓄電池到發動機搭鐵，如圖2所示。

圖2 走法2線束走向示意圖

走法2的優勢：起動回路中，省去車身的搭鐵電阻，減少2個接觸點，并且可以省去發動機搭鐵線。缺點：在某些車型中，總的線束長度可能會增加，例如本車型增加了0.52 m。

線阻理論計算：①起動機正極回路阻值：0.743 mΩ×0.870 m+接觸電阻=0.746 mΩ；②發動機搭鐵回路阻值：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線阻實測

采用與走法1實測同樣方法，進行線阻測量。測試結果如下：①起動機正極回路阻值：0.6 mΩ；②發動機搭鐵回路阻值：0.96 mΩ；③線阻總阻值：1.56 mΩ。

2.5 線束走法1和走法2線阻實測對比

通過對同一臺車，對前后更換不同走法的線束進行了-25℃低溫測試，走法1前后進行了2次，走法2進行了3次試驗，通過計算線阻，匯總結果見表1。

表1 線束走法1和走法2線阻實測對比

計算更換線束前后線阻平均值，走法2的總線阻實測可以降低1.17mΩ。相對于起動機功率進行了提升。

2.6 線束走法1和線束走法2冷啟動效果對比

線束走法2相對于線束走法1在線阻上有了提升，降低了起動回路的線阻，對低溫起動時拖動轉速有了相應提高。

選取點火前的拖動轉速進行對比 （圖3），線束走法1三次平均拖動轉速105.3 r／min，線束走法2三次平均拖動轉速為110.3 r／min，相對線束走法1平均拖動轉速提升了5 r／min，在柴油機冷啟動中提升了5 r／min，對起動成功有很大的幫助。

圖3 線束走法1和走法2低溫起動轉速對比

2.7 線束走法2的成本分析

以筆者所研究的這款車型為例，線束走法2相對于走法1，線束長度增加了0.52 m，單件成本預估增加9元。采用9元的代價提升低溫5 r／min轉速，筆者認為很有意義。在某些車型中，可能線束長度不需要增加，線阻可以降得更低，成本也無需增加。

3 結論

本文通過不同走線方法的線阻實際測試，以及在低溫冷啟動中的應用情況的對比，采用方式2，可以降低起動回路的線阻，提升點火前的拖動轉速。拖動轉速提高，更加有利于點火的成功。筆者建議在起動回路中采用方式2的走線方法。