2 点火线圈熔断器选择
一汽某自主车型,其发动机采用4缸机型,4个点火线圈交替工作,供应商提供的其工作时的测试波形如图2所示。
根据波形图,单个点火线圈工作时产生脉冲电流,最大的脉冲峰值电流可达11A,脉冲持续时间约3.5 ms、2个脉冲的间隔时间约为6.5 ms。按传统熔断器选择方法即将车上各类电器件分为3类负载:电阻型负载如后风窗加热电阻丝,脉冲型负载如喇叭和浪涌型负载如举窗电机,然后根据不同负载类型选择熔断器。而对于像点火线圈这种脉冲间隔时间非常短的负载,我们却不好将其进行归类,因为归到哪一类里都会有选择的局限性。如果将其归为脉冲型负载,这种频繁工作的脉冲负载,如何规定其熔断器能承受的次数,一般负载熔断器的几万次或几千次耐冲击寿命显然无法满足点火线圈的工作要求,既然无法满足,我们需要定义点火线圈熔断器的耐久次数为多少呢?而如果我们将其归为电阻型负载,那么我们如何定义点火线圈工作时的额定电流呢,取脉冲电流峰值?还是峰值电流和不工作时电流的平均值?显然这2个电流值都不合适。
下面笔者依照本文第1章介绍的理论依据及实车测试验证情况,介绍一种选择方法。
首先,确定熔断器类型。这里没有需要特别说明的,市场上几乎所有车型的点火线圈熔断器均为快熔型熔断器,如力特品牌的MINI系列,太平洋品牌的BFMN系列。
然后,确认熔断器安装位置,通常点火线圈的熔断器都安装在前机舱发动机附近的配电盒内,周边环境温度较高,根据经验最大可达105℃左右。
接下来着重介绍熔断器容量的选择。
1)初选熔断器容量。比脉冲峰值电流11A大一级,选15A的熔断器。
2)计算回路电流不同时间内在熔断器位置所产生的累积能量值。由于后续我们要看该能量值相比于该时间内熔断器熔断能量的占比,故不再乘以熔断器的电阻值,只根据焦耳定律计算电流的平方与时间相乘的数值即I2t。而要得到这一数值,需要对图2的脉冲波进行微积分处理,如图3所示。这一过程不仅繁琐而且所得数值并不一定准确。
根据笔者多个车型的熔断器选型经验,可采用一种更加简便的计算方法。将点火线圈的脉冲波看成一个三角形,将其转化为电流的平方与时间的关系曲线,如图4所示,可将转化后的图形也看成是三角形,这样就可以得到单个脉冲的近似能量值:单个脉冲近似能量值=(11A)2×(3.5 ms)/2=0.21 A2s。
按上述方法,根据经验,需计算9个时间段内负载电流累积能量值,见表2。