CDI 點火進角圖概述

現在滿街跑的傳統機車之CDI 點火進角，大部分都是由FM4213 這一棵IC 來決定的。
這是一棵類比IC，最早是由日本新電元(Shindengen) 所開發的。
不過，現在幾乎是大陸IC 的天下了，這算是大陸IC 市場中，比台灣IC 業更早更成熟的產品。
當然啊，以大陸開發IC 的特色就是：滿街山寨IC 也是一大堆的。
從新電元發表這一棵IC 到目前來說：至少有超過20 年歷史了。
不過，如果您是搞IC 設計的，您也不用太興奮，這一棵IC 的市場售價已經低到您也不一定想搞了。



當然，新電元也放棄這一個產品線了。我想其中一個原因當然是大陸山寨了...
不過，如果引擎點火控制來說：應該也不符實際應用需求了。
以20 年前的點火控制來說：這的確是一棵好的IC產品，但也未必符合當今市場需求。
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簡單來說：引擎點火控制絕對是依照不同的操作狀況，而有不同的點火進角。
而一般來說：點火進角是隨引擎轉速的提高而必須適時的提前。
主要是因為燃油在引擎室裡燃燒爆炸，是需要時間的，而引擎的主要性能
是由兩項主要數據來表現的：一個就是扭力（Torgue) ，另一個為馬力（Horsepower）。
最大扭力點一般是最佳操作點，也是比較省油模式，但最大馬力就是得靠轉速了。
所以，我們可以看到：要提高引擎馬力：就是提高轉速。F1 賽車的引擎已經被要求
低於或等於2400 C.C, ...卻又要榨出馬力，靠的就是引擎轉速：可達18000RPM 以上。
但往往引擎的最大扭力與最大轉速的操作是落在不同的引擎轉速上的。
所以我們現今才需要引擎控制管理方式，以達到兼顧最大扭力與最大馬力的表現。
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所以，當初4213 這一棵IC 提供了一個簡單容易的點火提前機制，讓一般小引擎也可以
做到點火適時提前的功能，當然是一個很不錯的解決方案。
但也是一個簡單容易的點火提前控制，所以，當然也不一定是最佳化的控制方式。
以現今全球講求節能省碳與引擎操作方式的觀點來看：未必是一種最佳解決方案。
（當然，如果您跟我說電動車的觀點來說的話，您看目前引擎車的使用情況，
您覺得引擎機車在五年、十年內會完全消失嗎？！...搞不好，還是得再經歷
一段油電混合動力革命階段，而引擎控制在油電混合階段還是扮演重要角色！）
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好～我們就來看4213 所能做到的點火控制方式為何？！下圖就是4213的標準
點火進角圖示意圖：其實，我們稱這一種點火進角圖為兩段進角而已。
中間那一段斜率控制不算。...而4213 就是透過IC 外部的被動元件的規格
來調整圖中的幾個主要數據，但基本態勢與曲線是大同小異的。

那一般機車廠如何搭配這樣的點火進角圖呢？！很簡單，既然是兩段進角，
所以，也只能考慮兩個操作點而已。一個就是最基本的兩個平台：
以上圖來說：一個就是 15 度的那一個---怠速控制；另一個就是最末端的那一個：
最大馬力點。那最大扭力點（最佳引擎操作點）呢？沒辦法，得犧牲了。
而那個末端點也未必是最佳馬力點，因為要顧及保護引擎的觀點...所以，
往往要得要犧牲引擎基本表現，以求引擎的耐久性。所以，往往這一引擎進角圖，
在引擎性能測試上，往往是不最最佳化的，尤其是那個C 點就被最後那一個D 點給掐住了。
C 點一般都抓在最大扭力點附近，也一般是速克達機車的CVT 傳動搭上操作點。
不過沒辦法，目前 4213 這一棵IC 也只能做到這一點了。機車廠也只能將就的用了。
所以，用4213 控制的點火進角的C 點未必是引擎的最大扭力點的啦。
那我們來看：標準的引擎點火進角控制的趨勢圖應該長得怎樣？！
下圖是另一張機車小引擎用的引擎測試發展的點火進角控制規格圖：
不好意思，也是日本所提的規格書，我們也不得不得再稱讚一下。也該自我反省一下吧。

所以，我們就可以很明白的看到：引擎中段轉速時，要提供最大的點火進角，末段要
降低引擎點火進角，因為高轉速下，引擎容易過熱，若不降低點火進角的話，
一來容易產生爆震，二來引擎也容易過熱而損傷....而中間那一段就是需要力求最大扭力
的表現。也是引擎最佳省油區域，一般來說就是一般時速3~40..50 的騎乘巡航時速。
但是這一個簡單的進角需求：對於4213 這一棵IC 是辦不到的。
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那您一定會說：那新電元應該改良或在研發一棵新的控制IC 啊。
不好意思，這一張點火進角規格說：還不只是一張完全的點火進角圖而已。
現今對於引擎的操作模式來說：各種需求千奇百怪了，以這一種類比IC 的開法，
也實在不符經濟效益，也不符工程需求了...尤其這幾年來單晶片MCU功能越來越強，
也根本不需要這一種還要靠外部被動元件來設定曲線的方式了。
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但是以單晶片MCU 來設計點火進角控制，談何容易？！簡單來說：怎樣的MCU
才算有資格的點火控制MCU 呢？！需要哪些搭配的周邊回路才可以呢？！
然後，就算有符合的MCU 之後，又要怎樣的Fine Tunning 可以因應不同的
引擎操作方式與市場的需求呢？！這又是另一個議題了。
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最後，大家一定很好奇的想問，或是甚至很不屑的笑我說：什麼時代了，
人家都已經進步到噴油（電噴）時代了，您還要在搞點火控制 ？！
其實，大家可以回頭再審視一下汽車的引擎控制歷程，大家都會發現：
要做好引擎控制的第一步：就是要把點火控制先搞好...以引擎控制來說：
就從簡單的工程數據規格來說：您說點火控制需要精準呢？！還是噴油控制精準呢？！
當然：如果這兩者只能選擇一個來說的話？！...我常開玩笑跟別人說：
難道您忘記了噴油系統的發展歷程了，當目前多點噴油系統之前，還有一種噴油系統
出現在噴油系統歷史中：那就是多缸單點噴油系統。一支噴嘴送油，四缸引擎搶著用，
引擎吸了燃油，還不是跑得嚇嚇叫。您再跟我說：您點火進角差個一、兩度時，
那個引擎抖動的...鐵定讓您受不了，空燃比從 9 ~14.7 一樣可以跑得嚇嚇叫。
污染差一點，至少還會跑啊。
所以，以搞工程開發來說：如果那個精準要求點火控制您作得好，您還會擔心噴油控制嗎？！
（當然啊，噴油控制還是需要需多熱力學，燃燒學及諸多引擎機械專業領域的支持的！
我們也不能忽略這一個領域的專業素養...搞引擎控制的機電整合還是要的啦！）
下回當您思考到這一個問題時，您也要想想：為什麼人家日本不再用4213 了，
而當然人家開出這樣子一個產品規格書時，人家是否也完成相關的技術與產品開發了？！
今天我們在強調核心技術研發重要性時，我們是否也忽略了相關產業結合與
系統整合能力了？！...很簡單：您看滿街跑的噴油系統機車，裡面的核心技術是誰的？！
大家就明白這個道理了。