2016年6月7日 星期二

得獎產品(CDI) 背後的開發故事(七)--- 天下武功,無堅不破,唯快不破!

這一次我用一個比較聳動的標題來講,"天下武功,無堅不破唯快不破!"

為什麼要用這麼聳動的題目?因為很簡單,大家改車玩車總是把追求速度感擺第一位。

而對引擎動力系統來說:所謂提升馬力的不二法門就是拼命地提高轉速。

要不然人家 F1 或是 MotoGP 比賽,每一個車隊的車輛引擎動不動就是 15000 rpm...

正是驗證了我們老祖宗武功名言:"天下武功,無堅不破唯快不破!"

但引擎要怎麼高轉速?談何容易啊。
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我每次在講關於引擎控制問題時,總是提一個重要觀念






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而對於高轉速來說,供油系統真的也沒啥好控制的,因為此時節氣閥門也是幾乎沒在

關的。供油系統就是拼命地往汽缸送油就對了。但接下來的學問就是點火系統了。

我常常講:你不要以為看到火星塞跳火,你就以為點火系統沒問題了。

你會常常講噴油量夠不夠?但你有想過點火夠不夠的問題嗎?學問就在這了。

以前我們的機車是搭配 CDI, 這一種點火系統對高轉速來說:是輕而易舉的事。

但對現在所謂電噴系統來說:那就很難說了。蛤?蛤?

因為現在滿街電噴系統所採用的點火系統是所謂的 TCI (晶體點火系統!)。

為什麼?很簡單~因為原廠能賣車是要在政府的油耗污染法規下賣車的。

而晶體點火對於日益嚴苛的油耗污染法規是有正面的助益的。而 TCI 在引擎高轉速

點火能量不足的缺點,這一點就不是原廠市售車要擔心的問題了。 因為原廠車不是

改裝車,不會碰到這個問題。自然沒有人會去在乎這件事。只是一般人會留意到的是:

好像現在機車的點火線圈的接線方式好像跟以前線圈的接線方式不同了:

這是傳統化油器時代 CDI 點火系統高壓線圈的配線方式:

而以下這個呢?是現在電噴系統高壓線圈的配線方式:


一般人的說法就是接正電或是接負電不同的意思。

當然這兩種接線方式不同,不只是純粹接線不同而已。而是這兩種高壓線圈的

規格也是迥然不同的。這當然也會影響點火系統在高轉速性能表現的。

這是傳統 CDI 高壓線圈的基本電氣規格,用量的最準:

線圈阻抗是:0.18 歐姆。


線圈電感值是:0.064 mH。



而這是時下電噴系統高壓線圈的基本電氣規格,這是山葉新勁戰原廠的高壓點火線圈:

線圈阻抗是:2.38 歐姆。


 線圈電感值是:6.3 mH。


您不要看線圈阻抗只差個一兩歐姆而已,但電感值卻差了  100 倍耶。

很明顯規格是差很多,差很大的。

所以從電氣特性來看:就知道電噴系統的點火線圈會"憨~憨 的 "!... 這是沒辦法的。
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而且很明顯的是:當轉速高時,此高壓線圈也會因阻抗比較大,也比較容易發燙。

我們就常常會聽到電噴系統的高壓線圈容易損壞的原因。

那換阻抗小一點可以嗎?沒辦法,您的點火能量在高轉速會嚴重不足。

(這時候會有人慫恿你換所謂的多重點火系統,有用嗎?....那只是機率問而已!)

我們就以山葉 BWS 電噴系統來看點火系統:


這是在啟動怠速下的電噴系統訊號。藍色是噴油,綠色就是點火。

你可以發現:不管點火或噴油都是兩轉供一次油,點一次火。

晶體點火有點火閉角問題,所以電噴系統必須提早動作。尤其在較濃油條件下,

他的點火閉角是 8.4 mSec (毫秒)。 電噴系統提高點火閉角以確保點火能量充足。

但很不幸的是:雖然就算你兩轉提供點火一次,因為高轉速同時也要完成點火提前,

所以點火能量不容易用這麼高的點火閉角完成點火線圈蓄能。自然點火效果就受限了。

接下來給大家看我自己做的 CDI點火系統在高轉速下的結果:

這是 12000 rpm 的點火訊號:


我就算每一轉都提供點火,反應能力還是比 晶體點火強。

因為點火間隔就只剩下 5.0 mSec(毫秒)了。

我們在往下看: 這是 15000 rpm 的點火訊號。


我們可以發現在這麼高的轉速下,一樣的波形量測,我們可以看到CDI 在高轉速下

提供完美高能量的點火訊號。尤其對於較濃的空然比需求的引擎燃燒系統來說。

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很多人都會標榜說:他們家的晶體點火也可以提供高轉速的點火系統,但你真的確定他

的點火能量足夠嗎?火星塞會跳火不代表一定可以把汽缸內的燃油點燃。

尤其是高濃度的混合油氣下。其實在高轉速下,引擎失火一兩次很多人是沒有感覺的。

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結論: 我們沒有揭櫫說TCI 晶體點火系統不好,反而我也同意說:原廠市售車在

政府汙染油耗法規要求下,採用TCI 晶體點火系統是正確的選擇。因為一般原廠市售車

不會碰到TCI 晶體點火系統在高轉速下的缺點。

(如果您要強調市售汽車跑車例子,不好意思,人家是採用高壓直接點火系統,

那也是針對高轉速特殊需求調整高壓線圈設計,

甚至是直接把高壓驅動部分直接做在火星塞頭上的!!連高壓矽導線也省了。)

但是如果我們真的需要提高供油濃度(低空然比),又要同時追求高轉速的點火可靠度,

或許您真的要好好的研究一下你的點火系統了喔。


2 則留言:

  1. 引擎轉速拉高(馬力會增加),但正常來說 torque 都會下降。
    在市區走走停停應該還是 底轉速 高扭力 比較實用。

    PS : Formula One & MotoGP 應該都是 Oversquare engine (比較好拉高rpm)。

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    1. 嗯~有很好的引擎機械觀念。

      至於扭力與馬力之間的問題,這是大家很容易犯的毛病。

      因為大家比較喜歡講馬力。其實坊間大家玩車用馬力計測的就是馬力,

      而且還是整車的馬力,這其中還包括了傳動等其他因素,測試數據嚴格講不是很嚴謹。

      一般我們以前都是先在引擎動力計上完成引擎本體性能測試後,才會到底盤動力計上測整車性能。

      所以真正玩車是很花錢的。

      當然啊,坊間這些做法沒有不對,只是就不必太強調太多華麗表面的數據了,

      要不然就有點給人家笑說:好像是義和團式的土炮文化。

      許多技術都是需要講求科學方法與測試數據,尤其這一種已經有一百多年技術的東西。

      人家國外大車廠的引擎、整車基礎研究也沒有比你差,要玩還是要拿出真本事才行。

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