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摩托车点火器技术研发和市场

  一、关于点火器内的某只二极管:
  这是一只比绿豆略微长一点点的硅整流管,通常称为2CP,规格是1A/400V。这样的硅整流二极管在点火器内有好几只,这里所说的是从地线连接到充电输入端的那只。它在电路中的连接,有的是与单向可控硅以电流相反的方向并连,以消除高压包给可控硅的反电势;但在某些点火器的内部电路中,它被“一物两用”地设置成从地线到磁电机对点火器充电的输入端。
  这样一来,就给磁电机的充电线路造成了一种“半波短路”的状态,即磁电机充电线圈对点火器输出的交流电,正半波的电流是给点火器里的蓄能电容充电,负半波的电流就从这只2CP中被“短路”。从电路试验连接的双向LED来看,这样的连接,导致正半波有电压可以发光,负半波无电压不发光,外部貌似半波整流的输出状况。
  由于磁电机充电线圈的内阻有500欧,对交流电还有线圈的感抗效应,所以此2CP在磁电机外虽然形成的电流短路,但其短路电流没其它发电机那么大,通常不超过1A,所以此2CP还抗得住。(换了其它发电机如此将输出端短路,早就烧毁了。)但从串连此2CP的电表来看,从此整流管上流过的电流也不算少,在1000t/f时就有84mA,开始给磁电机带来“电流短路刹车效应”。在2000t/f时,驱动电机的功耗比空载时多了32瓦。
  通过在电路中外加2CP做对比,如果想让磁电机保持在原先的转速,驱动电机通常需要增加电能(由于此项测试是意料之外的,耗电数值超出手头自制仪表的设定范围,所以这次对点火器的这种耗电测试,损坏了数只旧电表,至今也没能做到全面测试。只是根据N多转速测试数据推算,发动机开到全速时,此件耗能可能会超过一百瓦,类似电动自行车的巡航功率的一半。)
  虽然此项耗能有理论有数据,但为了验证这项推测,俺将某点火器内的那只2CP挑起,再上测试台验证。结果与那些点火器大不一样。磁电机转速下降不多,电机电流表显示只多十瓦电力消耗,而且点火器还是照常打火。半天实验下来,N多数据表明,在2000t/f转速以下(发动机怠速范围内),点火器通常只消耗十瓦功率;而那只那样连接2CP的点火器,却随转速高低,怠速时就多消耗20~30W的驱动电力。
  点火器中有如此一只2CP,其原理类似电动机的线圈短路=磁感刹车,可以在默默无闻的隐形中,给发动机增加几十到一百多瓦的功率消耗。此内耗约占发动机做功的十分之一;如果折算成燃油,约每小时几十ml汽油,或是百公里多烧0.2L汽油。由于这个问题在电路理论上很好解释,再高转速具体是消耗多少能量,俺就不再继续深入测试了,反正俺以后要研制的点火器会在电路上设法避免这种浪费电能的现象。
  虽然这只2CP对摩托车节油很有危害,但也不是简单取消就可以;按某些资料上讲,此件的作用是防止充电线圈对可控硅施加过大的反向电压;按书上的说法,它有降低充电电动势和消除反向电压的作用,可以保护点火器电路。为此俺对磁电机研究了好一阵,也做了些简单实验,暂时还未找出最佳办法。在点火器电路版上断开此2CP后,电容很快就烫得冒烟。
  上述说法虽然似乎有理,但以如此数倍能耗来保障点火器元件,令人有点心理不平衡,不改动它就手痒的慌。实际上点火器还有N多问题需要整治,这些地方应该怎么改,暑假时间已剩不多,待以后有空时再慢慢研究。
  二、关于电锁的电路连接点:
  传统摩托车电路的熄火原理是:电锁只管将地线接通,至于将电锁输出的地线接到哪里,各摩托车厂家与点火器厂家则是五花八门没有定规。〔最近在家研究的点火器打算这样改进,电锁与点火器之间是双线,电锁内含微型电子零件;如果盗车人只是简单剪断熄火线,摩托车还是不能打火。〕
  传统摩托车的熄火线,通常是接到磁电机的高压充电输出线路上去,平时将高压线圈短路,电锁不开就没有高压电输出。也有将熄火线接到触发传感器输出线路上的,电锁不开,传感器被短路,没有触发信号输出。这两种连接方法各有利弊,但比在点火器内搞熄火线路要简单、可靠、安全。
  最近厂家流行将熄火线搞在点火器上,在俺看来,这是点火器厂家多揽的事,自己给自己找的麻烦。有些点火器的熄火线安置得不是地方,当发动机高速运转时,如果突然关闭电锁、或是点火线路接头松动=接触断断续续,充电线圈还在输出强势磁感电脉冲,就容易将某个电子零件烧毁或击穿。
  例如:某点火器厂将点火器的电锁熄火线接在点火器的内部整流管上,看起来似乎是“一举两得”;但这样做,一旦驾车人在发动机高转速时关闭电锁,高压充电线圈的强力磁感电压与电流将全部施加在一只小小的2CP上,此零件承担被烧毁的风险。
  也有的厂家,表面上是在点火器上搞了根熄火线,有可靠的熄火功能;但实际上是在点火器内部直接连接充电线路,与某种传统做法是相同原理。如此做法,可谓是比较圆滑,对摩托车厂家也有所交代;但此举对客户爱车的安全和磁电机内充电线圈的安全、还有冷机启动性能,可是相当不利。
  以本人的观点看来,目前的电子点火器,就算是要搞电锁线,内部电路可以找出N多适合接地熄火的地方,必要时添加一两个小零件也不过是毛把钱的事。如果不是特别需要,最好还是不要涉及到充电线路;那地方时常有较强的电感,动不动就容易损坏电子零件,或者是短路后自己将*毁。
  在电锁线选择点方面,以前二冲玉河轻摩点火器有点特色。那种电锁连接电路的方式可以让点火器是不打火,但关闭电锁不影响磁电机给点火器充电。所以那种车在冷启动方面有点优势,可以将电锁关闭,多踩几下给点火器充电,然后打开电锁再启动,点火器会给高压包输出一个较强的点火电脉冲。
  三、关于点火器所用的电源:
  摩托车磁电机的输出特性与一般的交流发电机不同,它的四种输出(大灯/充电/点火器高压/触发传感器)全是很窄的尖峰脉冲性质,若用LED频闪灯去照射磁电机飞轮,可以明显看到转动中的磁电机每圈有四个正向电脉冲输出,还有四个反向电脉冲输出。如果实施桥堆全波整流,在发动机全速(6000t/f)时,电源性质是800HZ的中频直流窄波脉冲电压。
  因磁电机输出特性异常,所以摩托车上的电子线路和电子元件,与其它电子产品有些区别。例如大灯与充电的的输出,如果用普通电表去测量,通常读数是十几伏到二十几伏;但那是个平均值,实际上,摩托车磁电机输出电压的峰值,常在平均电压的五倍左右;所以许多业余爱好者按照普通惯例去研制摩托车电路,会遇到很多无法控制、不稳定、元件烧毁~~之类的问题。
  这种窄波输出的交流电,一是后期电压与转速成正比,二是峰值电压N倍于平均电压;电压变化范围太宽,使得摩托车电子产品与点火器电路比较难做。以**优质点火器为例,通常不到300t/f就开始打火,这时高压充电线圈给出的峰值电压近60V。(通常在冷机启动时,磁电机给出的峰值电压超过60V=氖泡可以发亮的电压,点火器就可以让高压包打出电火花来。)
  但低速冷机启动性能好的磁电机,到了高转速时,就有空载输出电压过高的问题。例如通常四冲50踏板车的磁电机,在不到3000t/f转速时,给静态点火器蓄能电容输进的峰值电压就已经超过620V,如果到发动机全速时,估计磁电机高压输出端会有上千伏的电动势。如果点火器一直点火放电,蓄能电容就不会超过标称电压;如果万一点火系统触发线路松动,没能及时打火放电,磁电机高速时输出的峰值电压就会将此蓄能电容击穿。
  观测和测量到这种现象后,开始考虑设法解决这类问题。若想防止电压积累过高,通常采用泄流降压或是限流限压的做法,但在点火器这么小的东东中,散热是个问题,技术面有点难度。采用泄流降压比较简单,但有泄流元件发热=危害点火器的问题,还有浪费电能的电磁刹车效应问题。若采用限流限压的做法,不免要采用耐压一千多伏的电子元件,还不如直接使用耐高压的电容与可控硅。
  若是换个思路,也许使用直流电路做点火器是个解决问题的途径。直流点火器的输入电压变化不大,也不会给磁电机带来刹车效应,磁电机里还可免去造价昂贵容易烧毁的高压线圈。但直流点火器也有软肋:一是不能没有电池帮助,因为磁电机在启动状态时,低压线圈输出的电压更低,很难利用;二是直流变高压的电路不能做小,否则到高转速时,因每秒钟需要点火的次数增多,电力可能不足。(这点与交流点火器电源的供给特性相反。)
  四、关于点火器的变角特性:
  说到点火器的变角特性,有点郁闷,一旦要涉及到改动磁电机上的触发凸台来改进点火器技术,传统的阻力就会很大;因为不论是厂里或是社会CH,拿定角点火器暗中取代变角点火器,已是很常见的事;一旦采用此先进做法,定角点火器不能再冒充变角点火器,且不是砸了许多人的财路?这是推广应用此先进技术的最大难关,其次还有技术水准和思想意识的问题。
  其实这26度的点火角,还是早先几十年前使用70#汽油的摩托车技术状况;在最近十年汽油标号越来越高的情况下,这个提前角已经是越来越不能适应发动机高转速和加大汽缸,结果导致汽缸越来越热,越来越不耐用,发动机越来越耗油,越来越不适应高转速。目前虽然已经流行变角点火器,但测试过N多点火器,那些变角曲线都很不到位;有的变角曲线太过简单,用在踏板车上,性能几乎与使用一体化点火器的双凸台分段触发变角效果差不多。
  五、关于磁电机的输出特性:
  这个问题很特别,有些专门针对点火系统的特点和特性,也有些对电子点火器很不利的一面。关于磁电机的高压输出,前面在第三节已经有些简单论述,关于磁电机的详细内容,已另写了一篇专帖。
  六、关于点火器的散热问题:
  目前常见的点火器多是采用塑料小盒密封,其散热依靠密封点火器的填料传递。在点火器的裸板测试中,发现点火器内某些元件发热很严重,这对点火器的寿命非常不利。点火器的密封胶有热涨冷缩的特性,过度冷热和长时间反复冷热,都会将里面的电子元件插脚从线路板上拔松,所以关于密封填料的成份与工艺,是件关系到点火器寿命的重大关键。但做为点火器,首先要从电路着手,尽量减少点火器本身的发热量,才是保证质量与寿命的安全做法。
  目前正在考虑,以后研制的新款点火器,一定要改进电路,尽量减少发热量;或是象整流器那样采用铝壳安装,发热件紧贴在铝壳上,便于对外散热。如果采用铝壳安装,就可以少用密封填料,也就不会有热涨冷缩拔零件的问题,点火器最大传统难题就可以解决。若是点火器电路完善固定了,还可以搞量产IC片,外围元件少了,也可以解决点火器发热的问题。
  七、关于点火器的外控变角:
  四冲发动机有个特点,实际压缩比与油门大小(进汽量)有关;如果油门开得太小,汽缸内的实际压缩比就会很低,发动机的燃油效率就会下降。解决问题的途径之一是在小油门时提前一些点火角,这种不按转速来的外控点火角,目前暂时不在常规变角点火器厂家的营作范围内。(他们主要是对电子技术比较专业,对点火器与发动机的配合往往还不够关注;目前绝大多数厂家,只是按实际订货单去做,很少想到自己主动去开发新产品的。)
  目前有些厂家的做法是,悄悄将磁电机的触发凸台提前了;但这种提前了凸台的飞轮,如果还是配合传统的点火器,就会在中速大油门时出现暴震现象。去年俺研制成功的点火器,其点火曲线可以说是专门为此而设计的;但现在看来,这已经不是最先进的点火器技术。目前在变角点火器的线路上,已经找到可以连接外控件实施延迟变角的地方,比较头疼的是点火器的另一些问题,特别是耗能散热与电压超高问题,目前正在PK中。
  八、关于点火器的插座:
  目前常规摩托车的点火器插座,预备了6个接线脚的位置;踏板车画蛇添足地分2+4脚呈两组插座排列,弯梁车是整组插座。实际上,目前所用的变角点火器,即使是充电、触发、输出、地线、电锁~~五个接线脚,象弯梁车那样做成整组插座就可以,没必要搞踏板车那样的两组插座。
  这样做的目的,也许是弯梁车点火器的变角特性与踏板车不同,将插座搞成不同规格,可以确保区别使用。但实际上,当俺测量了弯梁车点火器的变角特性后,觉得弯梁车点火器的变角曲线似乎比踏板车点火器的变角曲线要好些。有兴趣的车友不妨试试看,如果效果显著,可以在爱车点火线路上再焊接一个弯梁车的点火器插头,在不同的地区使用不同的点火器。
  关于直流点火器,只有电源、触发、输出、地线~~四个接线脚,目前采用弯梁车的插座。虽然这种六脚插座足够四脚直流点火器的电路使用,但采用与弯梁车相同的插座很不安全;一旦忙得头昏摆乌龙,将直流点火器插到交流点火线路上去,就会将点火器烧毁。(这一轮忙得头稀昏,已经烧掉一只上好的直流变角点火器。)
  九、关于未来几代新型点火器的一些技术措施:
  目前的点火器主要有发热、密封、散热、高压、启动、变角~~~~等问题,计划研制的新款点火器,将在电路与结构上做出重大改进,目前已有初步方案。如果能在电路上节能,一是可以解决点火器发热与散热的问题,二是可以让摩托车少许节油些,将点火器电路上增加的几¥成本,在一个月内就从燃油费上扳回来。
  蓄能电容会有超高电压的问题,与点火器节能问题关系密切,需要在电路上动点脑筋;如果实在麻烦,就采用耐高压的电容与可控硅,就算是增加两¥成本,但对点火器的寿命保障,可是更新换代的升级。采用铝件外壳,目的不全在利于散热和节约密封填料,而是可以免去密封填料热胀冷缩反复拔零件插脚的弊端。
  新款点火器最主要的改变,除了重新设置变角曲线,主是安置变角外控件;目前有多种方案可行,到底是哪种最可靠、经济、简单、实用,外控采用固定变角还是无级变角,传感器如何设计、如何输入,尚在策划研究中。如果有可能,希望可以将点火器做成可以自动控制发动机怠速的变角曲线,或是以普通变角点火器的升级版,做到接近汽车电控那样的效果。
  关于新款点火器的插座,目前有四种方案:一是采用弯梁车点火器的插座,二是采用电脑上的某种插座,三是采用束线接头,四是采用可以将接线用小螺钉压紧的接线座。弯梁车点火器的插座上面还有一个接线脚是空着的,可以用来连接化油器负压传感器。但弯梁车的点火器的插座只有六个脚,如果以后再加温度传感器就不够用,所以目前先采用弯梁车点火器的插座,以后的趋势,可能会是八脚可以压紧接线的插座。
  十、关于新型点火器的性能规划:
  首先是点火器内部自含基本变角曲线,不用车主消耗脑筋去调整寻找。其次是解决目前点火器上发热、高压~~等常见问题,保障点火器的基本寿命。再就是在化油器上添加一只负压传感器,可以感觉发动机进气量,以此适当控制下点火器的变角程度,可以适当控制怠速稳定与节约燃油。在二代新型点火器上计划添加发动机温度传感器与控制线,还可以附加一只W,以适应不同车型与汽缸排量,做成适用范围较宽的通用型点火器。
  上述内容不是虚构,在相关资料中都已找到可行基础电路,只是具体设计整体电路与排版结构,有许多方面需要仔细推敲安排。初步规划这类点火器采用铝材外壳,以便更好散热和消除热胀冷缩的疲劳损害,而且便于拆卸修复。体积会比现在的点火器大一倍,造价大约也多一倍;但以其性能上的优势,远远不是只提高摩托性能,而是要能在两个月内从燃油费上将此点火器的差价搬回。如果实际应用没有这种性能,就不值得去做了。

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