妙电回春
2015-09-10田宏
田宏
众所周知,汽车发动机的工作状态有怠速、变档、加速、减速和巡航等,还有不定时的汽车空调短时负荷,这些都会影响发动机,导致转速发生变化和波动,相应的发电机的转速也随之波动,在此情况下汽车工作时的供电电压也跟着波动。打个比喻,如果家里的电压不稳,灯泡还是忽明忽暗的,何况汽车这样一个精密的产品呢?
或许有人会问,人家车厂造一台汽车难道就没考虑过这些问题吗?当然有考虑,车厂为保证供电可靠性和稳定性,一般会在汽车发电机中加有稳压调节器,由IC控制发电机的励磁电流,使其输出电压趋向稳定。但是这个过程需要一段时间,如果我们有电压表的话,会发现在加速、减速、换挡等负荷变化的状况下,发电机的输出电压会有短时降低,达0.5~0.8V,进入稳定状态后再恢复。
另外,汽车是由多家配套厂提供部件装配而成,各电路系统如:点火系统、ECU系统、仪表系统、ABS系统等,都是在本系统上加宽适应电压范围,没有总体的稳压考虑。汽车由发电机供电后,各系统只管自己系统可以适应,不管别的电子控制系统。因此,由于发动机转速变化造成了电源电压稳定性不良,有必要装备一定储电能力的总回路的稳压器,才能保证整车稳定供电,提高整车各个电子系统的全面稳定性和可靠性。
目前,汽车电源稳压器市场产品繁多,有的称为电子整流器,有些产品就称为电子节油器。至于工作原理,多数产品说明中表述成可以稳定汽车12V主供电回路的电压,提升汽车动力性能,节省燃油。有的人说效果不错,还有人说纯属忽悠人。是不是所有电源稳压器都会有效果?当然不是,且看下文详细分析。
汽车启动前
汽车供电的电源有蓄电池和发电机。汽车没有发动之前,由蓄电池供电,电压在12.0~12.6V之间,蓄电池满电时12.6V,缺电时12.0V,这就是说,在汽车发动之前,回路的供电是蓄电池,它的作用是保证汽车没有发动时的基本电路供电功能,如:ECU和仪表盘供电,灯光照明等,主要的高负载是起动电动机,因为提供汽车起动电动机所需要短时高功率,起动电流高达数百安(A)。
汽车启动后
汽车起动后,发动机上的发电机投入工作,发动机控制系统、底盘控制系统(电子转向,ABS等)、灯光控制系统等全面启动,各种传感器、执行器(喷油,点火等)投入运行。因发电机输出电压高于蓄电池的最高电压12.6V。因此,蓄电池由供电状态转为被充电状态,汽车供电回路由发电机保证供电。此时汽车供电电压在13.3~14.8V之间(电压依车型不同,车辆所处工作状态不同而有差别),大部分车型的发电机输出电压是14V左右。
起动发动机时
由上面分析可知,汽车没有发动时,汽车电源由蓄电池供电,因为其有电量储备,不需稳压器也可保证供电相对稳定。只在起动发动机时,才有剧烈压降,降压幅度可达2~3V,此时蓄电池的放电电流可达数百安。这种情况下,稳压器会对电压稳定起作用。而且安装完电源稳压器后,可以延长蓄电池的使用寿命。
发动机工作时
汽车发动机的每缸点火电流可达6A甚至更大,时间在2~4ms。每缸的喷油驱动也有1~3A,,时间2ms左右。由于发电机没有电量储备,因此,电路中的任何负荷变化,不论变化大小、时间长短,都要发电机来响应承担。发电机的供电响应滞后就会导致电压波动,发生点火不良,喷油不足等状况,使汽车动力及操控性能变差。
其他情况下
首先改善的是空调系统,空调打开后电压也会降低0.2V,如果用示波器来观察电压波形的话,会有更多的短时的电压低谷锯齿波形;其次,增加前照灯亮度,能提供氙气灯启动时大电流需求;还能改善音响的清晰度,一般加装大功率的功放喇叭时都会加装电容,以改善音响器材的动态响应,而电源稳压器正好起到类似电容的作用。
加速换挡时
因为回路没有电量储备,在发动机工作状态变化范围越大时(怠速、变档、加速、减速等),电压波动也会越剧烈。这会对汽车工作稳定性造成影响,也会降低发动机的点火可靠性,喷油量的准确性,从而影响汽车驾驶性能和综合性能。尤其是一些小排量大车身的车会更为明显,通常是起步缓慢,加速滞后,油门踩到底车速上不去。
如何区分稳压器的优劣
如何知道我们所买的稳压器是有用的那种呢?毕竟不是每一个车主都有专业的测试仪器,而且,卖家多半也不会提供效果测试。
电容的大小速度
电源稳压器的功效决定于其蓄电量大小和反应速度。蓄电量是由稳压器中电容的容量决定,现在流行的稳压器的容量在2,000uF到数F(1F=1,000,000uF)范围,流行的电子整流器是15,000uF左右,点烟器型电子节油器是2,000~5,000uF左右。而反应速度决定于应用的电容器的种类,反应最快的是瓷介质电容,接着是聚合物介质电容,高速电解电容,最慢的是通用电解电容。现在流行的稳压器,一般都是用通用电解电容,容量较高,成本低。
如若发电机电压从14V降低到13V,那么稳压器的电容依据电容大小不同,从14V放电降到13V可补充电量多长时间呢? 3,000uF为0.2ms;15,000uF是1ms;60,000uF达4ms;1F高到 60ms;4F更高到 250ms。因此,对点火系统和喷油系统进行有效的稳压改进,稳压器的电容要在1F以上。若对换挡、加速等较长时间的状况进行补偿,稳压器的电容要4F以上才行。这就是车友们对稳压器评价不一的原因。如果稳压器的电容小于20,000uF,对汽车执行部件没有明显作用,只对传感器的稳定读数有好处,驾驶无感觉。稳压器的电容60,000uF以上,开始对电子喷油量等短时(1ms以下)的执行部件起到稳定作用,对点火驱动的电流也有些补充。驾驶有感觉,动力有所提升,特别是小排量轿车。稳压器容量达到1F(1,000,000uF),对点火模块等的较长时间(2-6ms)驱动部件稳定工作提供了明显改善,动力提升感觉明显,点火强度,稳定性和可靠性提高,发动机汽缸内的燃料燃烧充分,有节省燃油的效果。进一步提高稳压器电容达到4F以上,对更长时间的驱动部件,如:自动波箱,电子油门等会进一步改善,这时会感觉到换挡顺畅,加速有力,消除了搓车现象。而且,对大排量车更好。
这里提供一个简单易行的测试方法。用汽车尾灯或20~30W/12V灯泡做稳压器的放电负载,看灯泡亮的时间长短可以判断稳压器产品的电容量大小。比如国内力传汽车配件商行出品的“电库”产品,我粗略数了一下,灯泡亮了近一分钟。而另一款国内卖的比较火的产品,测试时灯只闪一下就灭了,可见电容量虚头很大。
观察材料的用料
通过专门的设备检测线材电阻率。想想一下,点火是2~4ms的事情,如果线材偷工减料,再好的产品也会大大折扣。比如力爽电库产品采用纯铜强化金属网,电阻极低、导电性极强。接头部位还镀金处理,其他品牌多采用镀锌。
用示波器看电压波形
如果用示波器来观察电压波形的话,能发现劣质的产品会出现电压低谷锯齿波形,而好的稳压器电压波形很平稳。如果电压波形很稳,标志该产品能够稳定供电系统的供电电压,增加电系统的动力供给,提升发动机的马力和加速性。