田宏
眾所周知,汽車發(fā)動機的工作狀態(tài)有怠速、變檔、加速、減速和巡航等,還有不定時的汽車空調短時負荷,這些都會影響發(fā)動機,導致轉速發(fā)生變化和波動,相應的發(fā)電機的轉速也隨之波動,在此情況下汽車工作時的供電電壓也跟著波動。打個比喻,如果家里的電壓不穩(wěn),燈泡還是忽明忽暗的,何況汽車這樣一個精密的產品呢?
或許有人會問,人家車廠造一臺汽車難道就沒考慮過這些問題嗎?當然有考慮,車廠為保證供電可靠性和穩(wěn)定性,一般會在汽車發(fā)電機中加有穩(wěn)壓調節(jié)器,由IC控制發(fā)電機的勵磁電流,使其輸出電壓趨向穩(wěn)定。但是這個過程需要一段時間,如果我們有電壓表的話,會發(fā)現(xiàn)在加速、減速、換擋等負荷變化的狀況下,發(fā)電機的輸出電壓會有短時降低,達0.5~0.8V,進入穩(wěn)定狀態(tài)后再恢復。
另外,汽車是由多家配套廠提供部件裝配而成,各電路系統(tǒng)如:點火系統(tǒng)、ECU系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、ABS系統(tǒng)等,都是在本系統(tǒng)上加寬適應電壓范圍,沒有總體的穩(wěn)壓考慮。汽車由發(fā)電機供電后,各系統(tǒng)只管自己系統(tǒng)可以適應,不管別的電子控制系統(tǒng)。因此,由于發(fā)動機轉速變化造成了電源電壓穩(wěn)定性不良,有必要裝備一定儲電能力的總回路的穩(wěn)壓器,才能保證整車穩(wěn)定供電,提高整車各個電子系統(tǒng)的全面穩(wěn)定性和可靠性。
目前,汽車電源穩(wěn)壓器市場產品繁多,有的稱為電子整流器,有些產品就稱為電子節(jié)油器。至于工作原理,多數(shù)產品說明中表述成可以穩(wěn)定汽車12V主供電回路的電壓,提升汽車動力性能,節(jié)省燃油。有的人說效果不錯,還有人說純屬忽悠人。是不是所有電源穩(wěn)壓器都會有效果?當然不是,且看下文詳細分析。
汽車啟動前
汽車供電的電源有蓄電池和發(fā)電機。汽車沒有發(fā)動之前,由蓄電池供電,電壓在12.0~12.6V之間,蓄電池滿電時12.6V,缺電時12.0V,這就是說,在汽車發(fā)動之前,回路的供電是蓄電池,它的作用是保證汽車沒有發(fā)動時的基本電路供電功能,如:ECU和儀表盤供電,燈光照明等,主要的高負載是起動電動機,因為提供汽車起動電動機所需要短時高功率,起動電流高達數(shù)百安(A)。
汽車啟動后
汽車起動后,發(fā)動機上的發(fā)電機投入工作,發(fā)動機控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)(電子轉向,ABS等)、燈光控制系統(tǒng)等全面啟動,各種傳感器、執(zhí)行器(噴油,點火等)投入運行。因發(fā)電機輸出電壓高于蓄電池的最高電壓12.6V。因此,蓄電池由供電狀態(tài)轉為被充電狀態(tài),汽車供電回路由發(fā)電機保證供電。此時汽車供電電壓在13.3~14.8V之間(電壓依車型不同,車輛所處工作狀態(tài)不同而有差別),大部分車型的發(fā)電機輸出電壓是14V左右。
起動發(fā)動機時
由上面分析可知,汽車沒有發(fā)動時,汽車電源由蓄電池供電,因為其有電量儲備,不需穩(wěn)壓器也可保證供電相對穩(wěn)定。只在起動發(fā)動機時,才有劇烈壓降,降壓幅度可達2~3V,此時蓄電池的放電電流可達數(shù)百安。這種情況下,穩(wěn)壓器會對電壓穩(wěn)定起作用。而且安裝完電源穩(wěn)壓器后,可以延長蓄電池的使用壽命。
發(fā)動機工作時
汽車發(fā)動機的每缸點火電流可達6A甚至更大,時間在2~4ms。每缸的噴油驅動也有1~3A,,時間2ms左右。由于發(fā)電機沒有電量儲備,因此,電路中的任何負荷變化,不論變化大小、時間長短,都要發(fā)電機來響應承擔。發(fā)電機的供電響應滯后就會導致電壓波動,發(fā)生點火不良,噴油不足等狀況,使汽車動力及操控性能變差。
其他情況下
首先改善的是空調系統(tǒng),空調打開后電壓也會降低0.2V,如果用示波器來觀察電壓波形的話,會有更多的短時的電壓低谷鋸齒波形;其次,增加前照燈亮度,能提供氙氣燈啟動時大電流需求;還能改善音響的清晰度,一般加裝大功率的功放喇叭時都會加裝電容,以改善音響器材的動態(tài)響應,而電源穩(wěn)壓器正好起到類似電容的作用。
加速換擋時
因為回路沒有電量儲備,在發(fā)動機工作狀態(tài)變化范圍越大時(怠速、變檔、加速、減速等),電壓波動也會越劇烈。這會對汽車工作穩(wěn)定性造成影響,也會降低發(fā)動機的點火可靠性,噴油量的準確性,從而影響汽車駕駛性能和綜合性能。尤其是一些小排量大車身的車會更為明顯,通常是起步緩慢,加速滯后,油門踩到底車速上不去。
如何區(qū)分穩(wěn)壓器的優(yōu)劣
如何知道我們所買的穩(wěn)壓器是有用的那種呢?畢竟不是每一個車主都有專業(yè)的測試儀器,而且,賣家多半也不會提供效果測試。
電容的大小速度
電源穩(wěn)壓器的功效決定于其蓄電量大小和反應速度。蓄電量是由穩(wěn)壓器中電容的容量決定,現(xiàn)在流行的穩(wěn)壓器的容量在2,000uF到數(shù)F(1F=1,000,000uF)范圍,流行的電子整流器是15,000uF左右,點煙器型電子節(jié)油器是2,000~5,000uF左右。而反應速度決定于應用的電容器的種類,反應最快的是瓷介質電容,接著是聚合物介質電容,高速電解電容,最慢的是通用電解電容?,F(xiàn)在流行的穩(wěn)壓器,一般都是用通用電解電容,容量較高,成本低。
如若發(fā)電機電壓從14V降低到13V,那么穩(wěn)壓器的電容依據(jù)電容大小不同,從14V放電降到13V可補充電量多長時間呢? 3,000uF為0.2ms;15,000uF是1ms;60,000uF達4ms;1F高到 60ms;4F更高到 250ms。因此,對點火系統(tǒng)和噴油系統(tǒng)進行有效的穩(wěn)壓改進,穩(wěn)壓器的電容要在1F以上。若對換擋、加速等較長時間的狀況進行補償,穩(wěn)壓器的電容要4F以上才行。這就是車友們對穩(wěn)壓器評價不一的原因。如果穩(wěn)壓器的電容小于20,000uF,對汽車執(zhí)行部件沒有明顯作用,只對傳感器的穩(wěn)定讀數(shù)有好處,駕駛無感覺。穩(wěn)壓器的電容60,000uF以上,開始對電子噴油量等短時(1ms以下)的執(zhí)行部件起到穩(wěn)定作用,對點火驅動的電流也有些補充。駕駛有感覺,動力有所提升,特別是小排量轎車。穩(wěn)壓器容量達到1F(1,000,000uF),對點火模塊等的較長時間(2-6ms)驅動部件穩(wěn)定工作提供了明顯改善,動力提升感覺明顯,點火強度,穩(wěn)定性和可靠性提高,發(fā)動機汽缸內的燃料燃燒充分,有節(jié)省燃油的效果。進一步提高穩(wěn)壓器電容達到4F以上,對更長時間的驅動部件,如:自動波箱,電子油門等會進一步改善,這時會感覺到換擋順暢,加速有力,消除了搓車現(xiàn)象。而且,對大排量車更好。
這里提供一個簡單易行的測試方法。用汽車尾燈或20~30W/12V燈泡做穩(wěn)壓器的放電負載,看燈泡亮的時間長短可以判斷穩(wěn)壓器產品的電容量大小。比如國內力傳汽車配件商行出品的“電庫”產品,我粗略數(shù)了一下,燈泡亮了近一分鐘。而另一款國內賣的比較火的產品,測試時燈只閃一下就滅了,可見電容量虛頭很大。
觀察材料的用料
通過專門的設備檢測線材電阻率。想想一下,點火是2~4ms的事情,如果線材偷工減料,再好的產品也會大大折扣。比如力爽電庫產品采用純銅強化金屬網(wǎng),電阻極低、導電性極強。接頭部位還鍍金處理,其他品牌多采用鍍鋅。
用示波器看電壓波形
如果用示波器來觀察電壓波形的話,能發(fā)現(xiàn)劣質的產品會出現(xiàn)電壓低谷鋸齒波形,而好的穩(wěn)壓器電壓波形很平穩(wěn)。如果電壓波形很穩(wěn),標志該產品能夠穩(wěn)定供電系統(tǒng)的供電電壓,增加電系統(tǒng)的動力供給,提升發(fā)動機的馬力和加速性。