2010年3月30日 星期二

DC 型 CDI 單晶片點火控制

好吧...老是講一些產業或產品觀念,也無濟於事,就來講個系統應用的技術文章,
講USB ?!有點老套,這個產品看來好像也沒有比較令人驚奇之處,因為大家都喜歡比速度,
而不喜歡比系統應用,如果搞電子產品動不動都喜歡靠IC 設計來比速度的話,
最後,大家比的都只是誰敢砸大錢而已,USB 1.1 用 0.35 製程就可以了,
而USB 2.0 就非得用0.25 以下製程...那未來USB 3.0 我想應該就是以奈米製程才有機會吧。
那搞這種用錢堆積的產品技術而言,哪有搞系統應用的樂趣呢?...



我們就拿古老的產品,而用不同的系統觀點來看。---CDI 點火系統應用。
目前,市面上的CDI 大概都是以所謂的DC Type CDI 為主,
因為DC type CDI 可以確保CDI 點火品質。
理論上是這樣子講是沒有錯啊。因為日本人都是如此這般嘛...(問業者也不知道,看日本的!)
那這個東西拿到我們台灣來作的話呢?!...卻完全不是這個樣子了。
因為台灣搞電子的人都喜歡去搞IC 設計,而不喜歡去作系統應用,而搞系統應用的人呢?!
慢慢的也不懂得系統應用的『眉眉角角』(台語)了,所以,做出來的東西就有點必彆彆扭扭的。
所謂DC type CDI 就是得靠CDI本身的電子控制回路來提供高壓電容的充電控制,
而不是用傳統磁電機線圈充電方式,等您看了我這一篇之後,您就恍然大悟了。
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好,我們來講一個很基礎的引擎機械觀念,要在固定的引擎C.C. 數之下, 如何提高引擎馬力呢?!
(因為一般政府機構法規 ,大概也只能依據這個標準來制訂規格!)
答案就是提高引擎轉速!(您不要跟我說是改噴油系統...那是非常有限的作法!)
所以,我們可以在一些國際賽車比賽中可以看到那些比賽用車,
一樣跟我們是市售車一樣2000~2500 C.C.。卻可以跑出 六、七百匹馬力(F1賽季剛開跑)....
而我們的市售車卻只有 150 匹馬力左右。(還在比德制馬力或是其他規格!)
因為我們可以看到的是:他們這些車的轉速,動不動就是15000 RPM 起跳...
當然啊,引擎轉速要提高,主要原因也有把引擎汽缸的衝程比改變...
但最主要的:還是引擎控制要改變!
供油系統?!其實沒什麼好改...因為這麼高的轉速,其實引擎的進氣閥、排氣閥都沒啥機會關閉,
所以,油就是一直噴、一直供就對了...您看F1 吃油,就像喝水一樣!
但點火,就不一樣了。尤其是像我要講的這一種DC Type CDI 就比較難一點,
尤其要寫單晶片程式的話。若一下子要寫這麼多控制變數在裡面!
我們先來看一張圖:這張圖是 RPM = 2000 左右的CDI 點火控制信號, 圖中的粉紅色的是上述的
CDI 本身的電子控制回路來提供高壓電容的充電控制...藍色就是所得到的升壓信號。

大概充個 5 mSec 就夠了。充太久沒用,浪費電;太早充,也沒用,會漏電,
就在點火前一刻充飽就好了。(過與不及都不是很好!)
看起來很容易,但是您知道嗎?這個 5 mSec 對 2000 RPM 是綽綽有餘,
但 5 mSec 也剛好是 12000 rpm。(那更不用說超過12000 rpm 了!)
要做到 12000 RPM 以上的點火是不容易的,程式控制是一定必要的啦。
所以啦...這個充電時間的起始點與充電時間是要用單晶片程式控制的,
而引擎點火也不是只要會點火就好了,
他也是要控制點火正時的,而點火正時也是要程式計算控制。
----我們就先來看結果:就從一般市售CDI 的規格上限來看:一般就是做到 8000 RPM 左右。
(其實,再做上去,國內的CDI 都作不到...就是我說:單晶片程式不好寫了!)
(圖一 RPM = 7600)
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(圖二 RPM = 10130)不只國內的不行,連我測的日本Y牌正廠零件也沒有。
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(圖三 RPM = 12150)就是我說那個 5 mSec 也不夠了...因為已經低於 5 mSec了。
據我所知,國內業者會比較日本規格開規格就是12000 rpm 。

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(圖四 RPM = 13500)已經是一般跑車上限了。
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(圖五 RPM = 17350)搞工程就是要有工程裕度的,我們不能只測到一般規格啊!)
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順便讓大家看一下,比較一下17350 rpm 與 一般機車引擎巡航 5050 rpm 之間火星塞跳火情形。
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因為17350 rpm 的點火間隔比較短,所以他的火花看起來就比較粗一點!
也順便給各位看一下,我不是唬爛大家的,是真的有點火跳火花的啦。
(如果沒跳火花,那個轉速表就不會感應顯示的啦!大家還可以看到那個盒子上面
淡淡的藍光反射!而且這麼高壓密集的放電,其實空氣中都會瀰漫一絲絲的異味,
因為可能連局部的空氣會被改變一些特性的!)
大家都會認為搞這麼高壓的點火控制,還要寫單晶片韌體,鐵定有很多干擾問題。
大家再看一下我的實驗版:是一片一般普通單晶片實驗版外加跳線到一棵市售CDI 做出來的實驗的!

搞這個實驗,我才發現其實國內這些業者在COPY 日本產品時,這些零件開發都還蠻厲害的,
但很可惜的是:真的在系統應用的調教與程式撰寫能力就真的比較不行了。
所以啦...還是我老話一句:科學園區養了這麼多工程師,大家都喜歡一窩蜂的寫ARM ,
搞USB ...多調一點USB 效能也沒有賣得比較好價格,大家還是在殺價。
還是得從IC 設計一路搞到系統應用產品,也看不到系統應用的價值,
大家都是抱著USB 規格書猛K 的啊。(多養兩個工程師就行了,要不然就找台清交的就好了!)
最後就讓大家看一下 17350 rpm 的點火升壓信號:(您看到密密麻麻的,但卻是很穩定的信號!)

順便跟各位說:這個單晶片的韌體程式,不只要計算RPM 轉速與點火進角正時,
(當然還包括上述的DC 升壓充電正時計算與控制...)
這個單晶片程式還包括PC 電腦連線功能,用的只是八位元的單晶片而已。
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後記:我記得一位業者朋友很熱心的跟我說,中部某大學教授,正在做一些引擎燃料研究,
(綠色環保議題!)他們正需要一個可以簡單調整點火正時的平台。
我就跟這位朋友說:您去跟教授說一下吧,若需要協助的,我也很樂意。
結果,一週後,這位朋友跟我說:這位教授說,這個東西應該很簡單,
那個博士生就專心搞燃料議題,這個『簡單的』的單晶片程式,我們會找研究生做就好了。
哈~哈~我說:很好 ...很有志氣,倒楣的不知道是那個研究生而已。
下回若他們研究生找網路資料時,找到我這裡來的話,我就請他回去請教他們教授:
這個東西對一位大學剛畢業的學生來說:簡單的在哪裡?!
他以為他們學校是MIT 嗎?!如果這個研究生夠優秀的話,他怎麼不會去念台清交呢?!




10 則留言:

  1. 光陽副總柯俊斌:
    人的能量 決定車的力量!

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    1. 是喔?!那光陽機車應該還沒完全發揮人的能量吧。
       

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  2. 您老這一招真是獨步武林,沒拿這去做產品真是可惜啊...

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    1. 這個您就不必替我擔心了...
      既然獨步武林,在江湖中行走的話,您就會『人在江湖,身不由己』了。

      :)) ...

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  3. 小弟也開始玩32bit ARM-base的單晶片耶@@
    ccccccccccc

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    1. 這個東西不需要用到 32 bit 或ARM 了。
      改天我心血來潮,我還會用更低階的MCU 做看看。
      至於ARM-base 這麼厲害的單晶片如果沒有搞出令人驚奇的產品,
      那更容易被別人恥笑的耶!...尤其現在台灣IC 設計這麼風行,
      人家都不會認為有什麼複雜技術可以令別人驚奇的。
      反倒是:用越低階的東西,反而可以令這些喜歡用錢堆產品的人啞口無言。
      ----因為他們算一算,就不想跟我們一樣的亂搞了。哈~哈~
       
       

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  4. 新竹YY車隊都是騎比雅久(PGO)的myBuBu,我今天也是騎他上班!
    完全沒有把妹能量。要開野獸徽章的車子才比較有能量!

    我個人表示: 車的能量 決定人的力量!

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  5. 在廣告中,光陽的車子都可以在牆壁上跑!
    發揮超人般的能量!

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  6. 回應最後一段...

    很多學校老師都這樣拉,把實做的東西看的很淺薄,甚至有些老師還在課堂上教育學生coding是低下的工作,所以台灣的科技業會走到今天這一步...真的不意外!

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    1. 這一點我同意您的看法:Coding 是低下的工作。
      但如果沒有這些低下的工作,那請問老師:那要做什麼才是高尚的工作?!
      去搞設計?!定規格?!...沒有這些搞低下工作的人,
      我看這些高尚的設計工作該依據什麼條件來搞設計?!
      錢不是萬能,但沒有錢就萬萬不能!---把這句話裡的『錢』換成Coding 就對了。

      :)) :)) :)) :)) :)) :)) :)) :))

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