直流CDI式摩托车点火器设计方案
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电容放电式点火装置
电容放电式点火装置(CDI)是一种广泛应用的电子点火系统,主要应用于摩托车、除草机、电锯、小型引擎、涡轮动力飞行器以及一些汽车上。
它与传统的感应放电式点火系统有所不同,后者通常使用电瓶或发电机作为电源,利用晶体管电路放大电压,在点火瞬间切断点火线圈的一次电流,产生高压电。
在电容放电式点火装置中,充电电路对电容进行充电。
当点火信号触发时,电容停止充电并开始放电,将存储的高压电流送至点火线圈,产生足够的高压电来触发火星塞点火。
CDI可以根据所接电源的不同,分为AC-CDI和DC-CDI两类。
电容放电式点火装置主要由直流升压器、储能电容、电子开关(可控硅)、触发器、点火线圈及分电器组成。
当接通点火开关后,振荡器开始工作,将电源的低压直流变成变压器初级的低压交流,变压器的次级产生一个比初级高(300~500V)的交流电压,再经整流器整流后变成400V左右的直流,并向蓄能电容充电。
这就是电容放电式点火装置的点火能量贮存过程。
当点火信号输入时,触发器产生一个触发脉冲,使可控硅导通,蓄能电容便向点火线圈初级绕组放电。
在点火线圈初级通路,初级电流迅速增长时,次级绕组产生很高的互感电势,并使火花塞电极两端的电压迅速升高而跳火。
然而,由于电容器的电压受发电机转速影响较大,低速和高速状态下电容器的充电能量可能不足,导致点火能量偏弱,冷车发动困难和高速性能下降等问题。
以上信息仅供参考,建议查阅相关文献或咨询专业人士获取更全面的信息。
摩托车用DC
DC-CDI装置是指车辆高速行驶时,也能够获得足够的点火能量,不会出现普通CDI的断火现象。
最近笔者剖析了一款DC-CDI电路,如附图所示。
图中Bl为升压变压器,它由4个绕组构成,即L1、L2、L3和L4。
Bl和Vl、V2(A1870)R1、R2及C1构成自激振荡电路,由L4输出稳定的约400V高压。
该高压还经VDl给C2充电。
L5为车上的触发线圈,当触发信号到来时,可控硅导通,C2放电,在B2的次级(B2为车上的高压点火线圈)产生高压进行点火。
当摩托车改用DC—CDI后,原车上的充电线圈L6被空置不用,笔者增加了一只二极管VD3,以便继续利用原车的充电线圈L6。
当蓄电池没有电时,可继续利用L6产生的高压给C2充电进行点火。
自己制作时,V1、V2应加一定面积的散热片,B1可用普通的小型E型铁氧体磁心或某些电子镇流器扼流线圈的E10型磁心进行绕制。
绕制时,先绕L4(用Φ0.1mm的漆包线绕400匝),再绕L3(用Φ0.2mm的漆包线绕2匝),最后用Φ0.2mm的漆包线双线并绕12匝分别作为Ll和L2。
该电路无需调试,只要接线正确,即可工作。
注意:停车时约有60mA左右的空载电流,故若较长时间的停车等待,应关掉车头的电门总开关。
摩托车CDI点火系统自动调节提前角原理上一页CDI点火系统即无触点电容放电式点火系统,以其工作可靠性高,易启动、低排放量、低油耗等一系列优点,在现代摩托车上的到了广泛的应用。
CDI点火系统具有在发动机不同工况下,自动调节点火前角的功能。
CDI点火系统自动调节点火提前角,是指发动机在低速时点火提前角变小,造高速时点火提前角自动增大。
本文以最常见的JH70摩托车用单缸四冲程发动机为例,详细阐述CDI点火系统自动调节点火提前角的工作过程。
JH70点火系统电路的组成见图1所示, CDI点火系统能够自动调节点火提前角,关键就在于触发脉冲的波形上,发动机在低速和高速时,其所对应的触发脉冲的波形是不同的。
磁电机飞轮上的标记及它们之间的关系如图2所示。
设此时发动机处于压缩行程,当磁电机飞轮上的“F”刻线与曲轴箱上的刻线标记对齐时,飞轮圆周上的出发头(圆柱形小突起)的上沿与触发圈圆柱形铁心的下沿刚好在一条水平线上,设该水平线所对应的时刻为t0时刻,即产生触发脉冲的起始时刻,不论发动机低速好是高速运转,触发头只有转过t0时刻这个“点”后才能产生触发脉冲,高速与低速时触发脉冲的起始位置在这个“点”上。
与此相对应的活塞顶部距上止点的位置也随之确定为A位置,见图3a(当“T”刻线与曲轴箱上的刻线标记对齐时,活塞处于上止点)。
当发动机低速运转时,触发线圈产生的触发脉冲的波形见图4a。
当发动机高速运转时,触发线圈产生的触发脉冲的波形见4b。
在CDI点火系统中起开关作用的是可控硅,在通常状态下,可控硅的触发导通所需的脉冲电压是一恒定值。
因此,在该CDI点火系统中,无论发动机处于低速或高速状态,只要触发信号电压达到额定值时,可控硅就会由截止变为导通,点火线圈次级就产生高压,使火化塞打火。
设图1中可控硅Vs的触发信号由压值为E。
当发动机低速运转时,其触发脉冲电压上升慢,脉冲电压上升到触发值E所用的时间为:t1-t0=Δt1较长(见图4a、4b),到t1时刻Vs才被触发导通,此时触发脉冲的值为e1=N(ΔΦ1/Δt1)=E;发动机高速云状时,其触发脉冲电压上升到触发值E所用的时间为t2-t1=Δt2较短,到t2时Vs就被触发导通,此时触发脉冲的值为e2=NΔΦ2/Δt2=E,很明显t2<Δt1,即高速时Vs提前触发导通。
实战教程之一摩托车线路图摩托车线路图的共同特点:1.100ml以下为6v电池,一般为脚踏式起动机。
100ml以上为12v电池,一般为启动机启动发动机。
2.电池的正极为红色,负极为黑色。
3.本田车的地线为绿色,G表示。
雅马哈的地线为黑色,B表示。
铃木的地线为黑白线,BW表示。
川崎车型地线为黑黄线,BY表示。
4.电池,保险丝,点火开关一般为串联5.磁电机充电线圈输出线多为白色导线。
6.三相磁电机输出导线,本田3条黄线。
雅马哈3条白线,铃木3条黄线,川崎3条黄线。
7.磁电机电源线圈只有一个抽头线,另一端打铁,充电,照明线圈有2-3个抽头,电阻值为1Ω。
8.点火线圈初级线圈电阻为2Ω,次级线圈电阻为1Ω。
9.在摩托车线路图中,相同颜色的导线是对应链接的,即红一红,黑一黑。
摩托车线路试读摩托车整车线路的走线图电源(正极)->需要查找的系统回路经某些微原件后->电源(负极)1.查布局丶看特点2.查找出关键元件(电池,发动机)3化繁为简、化整为零(把全车电路看成是若干个独立的又相互联系的系统组成部分,并逐个分流进行识别和分析摩托车电源系统回路磁电机输出交流电一一>整流器一一>输出直流电一一>电池充电一一>电池负极一一>搭铁电池正极一一>熔断丝一一>点火开关一一>前照明灯一一>搭铁一一>电池负极摩托车信号系统回路电池正极一一>点火开关一一>转向开关一一>闪光继电器一一>转向灯一一>搭铁一一>电池负极电启动回路电池正极一一>点火开关一一>熄火开关一一>电启动按钮一一>电启动继电线圈一一>空档开关一一>搭铁一一>电池负极电动机回路电池正极一一>启动继电器开关一一>启动电动机一一>搭铁一一>电池负极磁电机点火系统回路组成部分点火开关、充电点火线圈、触发线圈、CDI电子点火器、点火线圈、火花塞CDI点火系统电子点火器有4个电源1、磁电机充电点火线圈输出的是交流电源 2、触发线圈输出的晶闸管触发电源 3、点火线圈次级线圈产生的磁场的电源 4、火花塞击穿电极间隙产生的高压电点火器回路点火线圈输出高压电,火花塞电极间隙被击穿,火花塞搭铁放电回路发动机熄火回路,点火开关关闭,充电点火线圈对搭铁短路,发动机熄火。
125车型C D I点火器系统的改造现在大部分具有油沁式磁电机的125型摩托车,都应用cdi点火系统。
在修理工作中,经常遇到点火充电线圈烧毁的故障。
除了点火系统电路设计和产品质量的原因外,也有车手操作不当的原因,还有使用劣质机油或掉沟以后发动机进水机油变质原因等。
一般的修理方法就是更换定子线圈总成或充电线圈重绕。
前一种方法费用较高,同时受配件质量影响,使用寿命不长。
后一种方法虽然省钱,但同样存在着质量和使用寿命上的问题。
故经常令修理人员感到头疼,且易引起用户的不满。
为此,可将原来的cdi点火系统改装成直流电火系统,既dc-cdi。
改造前的电路如图1,改造后的电路如图2。
改造方法如下。
(一)可选用力帆100或宗申110等车型的直流电火器,价格不贵,质量可靠。
(二)将损坏的定子线圈总成取出,拆除原点火充电线圈,用与其他三个绕组同样直径的漆包线,以同样圈数,按对面绕组的绕向绕制,并与其他三个绕组串联即可。
此方法的目的是,消除点火系统耗电对蓄电池充电的影响,防止蓄电池亏电。
即使发动机高速运转,电压升高,也会由于125车型上的稳压调节器为蓄电池输出电压控制型,而能保持一个合适的充电电压。
(三) dc-cdi的直流电输入线要接在电火开关的电源输出线上,不能直接接红色线,不然会有无法熄火的情况出现。
(四)触发线圈的地线(g/m)一定要与车体或地线(g)相接,否则dc-cdi将无法工作。
(五)所有导线的具体接法均可在原点火器或熄火开关的导线插头处就近解决。
(六)组装完毕,通过高压线对地试火,可发现火花强劲有力。
然后在保险处断开蓄电池电源,采用脚启动方法,仅靠瞬间磁电机提供的电流,如一脚着车,侧证明改造成功。
dc -cdi所具有的优点消除了cdi所存在的冷车启动困难、低速和高速性能差的缺点,同时也减轻了用户的负担,还降低了反修率,可谓一举数得。
经在fxd125、钱江125、金城125等车型上的改用,效果良好。
即使在寒冷的冬天,只要打开点火开关,用电启动就可迅速着车。
常见摩托车CDI点火器原理和电路_1摩托车CDI点火器因其电路简单可靠而被广泛应用于摩托车发动机点火系统中。
有些人可能认为,只有在CDI摩托车点火系统低,事实上,有许多高端摩托车使用CDI点火器,特别是越野摩托车使用CDI 点火系统,点火不是由于电池或损坏,影响发动机的正常运行。
CDI 点火技术含量高,电子电路比较复杂,所以CDI点火器是一个简化的大家庭。
为了防止CDI点火器中的电子电路和电子元件因受潮或震动而损坏,该树脂用树脂密封。
在CDI点火器内部很难分解电子电路,所以有些人不理解内部电子线路的原理。
虽然CDI点火是利用电容器放电原理,点火线圈引起的电压电火花点燃可燃混合气体在发动机气缸内,但CDI是各种电子点火断路器中的一种。
有的CDI点火器外部接线或类似,但CDI点火器的电子电路不一定相同,有的甚至距离很远。
多年来我分析了大量CDI点火器,根据物理测绘各种CDI点火电路图。
根据分析的电路原理,对各种CDI点火器进行了修正。
同时,根据分析电路图(有时验证电路图的正确性)制作CDI点火器。
为了使广大朋友充分了解各种CDI点火器的工作原理和特点,使其在维修实践中能灵活选择或更换。
下面我将分析CDI多年积累的点火电路介绍,CDI 点火,按触发方式可分为自触发和自触发两种,按触发脉冲模式可分为触发触发器和正触发触发器两种。
一、自燃CDI点火器由于CDI点火触发线圈点火充电触发CDI点火线圈,通常AC输出正脉冲充电的电容器,输出负脉冲触发晶闸管导通,电容器充电通过点火线圈产生电火花放电。
图1显示了WD2型自点火CDI点火系统接线图。
图2是WD2型自点火示意图。
济南轻骑、轻骑木兰摩托车qm50q-d50采用的是CDI点火器。
同时还发现,尽管一些Qingqi系列摩托车型WD2 CDI点火使用,但铅色和图2、图2白色线他们用白/红图2中蓝线;他们用蓝色/红色线,线的颜色和图2引燕相同颜色的标记。
值得注意的是,充电2触发线圈接地端子是接地的,初级线圈和点火线圈是没有接地端的,如图2所示,蓝线不是地线。
CDI点火器提前角曲线形成原理前言电容放电式电子点火器简称CDI,虽很多文章都介绍过,但都比较笼统,没有把与之相关的磁电机、脉冲触发器等相关零件联系起来,所以对于初学者来说,理解点火提前角曲线的具体形成过程是相当困难的。
本文从磁电机触发凸台设计、触发脉冲信号的产生、点火提前角曲线的形成等方面,介绍CDI点火提前角曲线的形成过程。
1、磁电机触发凸台设计触发凸台的设计是整个点火提前角设计的基础,直接决定了脉冲触发信号的产生和高转速下的正确点火提前量。
6极磁电机转子如图1所示,触发凸台有2个关键量:即在转子上的位置和凸台长度。
触发凸台的位置是由触发器的安装位置决定的,设计时要根据发动机的内部空间首先选择好触发器的安装位置,并计算触发器中心和上止点的角度,然后将这个角度提前10一15,得到的就是触发凸台的B点位置。
所提前的角度就是发动机的机械提前量,而这个提前量就是发动机的机械提前角,也是CDI电子提前角的坐标原点。
实际设计时,整个点火系统设计完成后,还需要根据发动机的实际运行情况对机械提前量进行微调。
然后要决定的是点火凸台的长度,这个长度实际上就是后面要讲到的3?的电子提前角,也就是发动机在高速运行时的最佳点火提前角。
点火凸台的长度要根据电子提前角来确定,过程非常繁琐,要经过反复的设计和修改,通过比较不同电子进角情况下发动机的燃烧情况、油耗、输出功率、转矩和排放等参数之后,才能决定。
2、脉冲触发信号的产生图2所示是一种常见的触发器,适用于外转子式磁电机,用于产生触发脉冲信号。
触发脉冲信号实际上是转速信号,它输入到集成CDI中去起作用的量与分立元件CDI不同,不是脉冲电压的高低,而是频率的快慢。
触发器输出的触发脉冲信号在波形上是有要求的,一般是先正后负,如图3所示。
下面介绍一下触发脉冲波形的产生。
图1和图2中标示有ABC3个点,这3个点对于理解触发波形的产生至关重要。
如图4所示,磁电机转子顺时针旋转,当转子触发凸台的A点刚刚进人触发器触头区域时,触发线圈通过的磁通量逐渐增大,形成触发脉冲的正半波上升沿,当凸台的A点和触头的中心C点重合时,触发脉冲达到正半波的峰值(+UP),此后,由于触发器线圈中通过的磁通量逐渐减小,形成正半波下降沿,直到触发器触头全部进人凸台后,正半波结束。
常见摩托车CDI点⽕器原理和电路常见摩托车CDI点⽕器原理和电路摩托车CDI点⽕器,因线路简单、可靠,在摩托车发动机点⽕系统中被⼤量采⽤。
可能有⼈认为只有低档摩托车才⽤CDI点⽕系统,其实有许多⾼档摩托车也使⽤CDI点⽕器,尤其是越野摩托车都使⽤CDI点⽕系统,这种点⽕器不会因蓄电池没电或损坏,⽽影响发动机的正常运转。
有很多CDI点⽕器的科技含量是很⾼的,且电⼦线路相当复杂,所以说CDI点⽕器是⼀个繁简不⼀的庞⼤“家族”。
为了防⽌CDI点⽕器内的电⼦线路及电⼦元件因受到潮湿或震动⽽出现故障,多⽤树脂胶封固。
要分解剖析CDI点⽕器内部的电⼦线路有⼀定的困难,所以有些⼈并不了解内部的电⼦线路⼯作原理。
虽然CDI点⽕器都是利⽤电容器充放电原理,使点⽕线圈感应产⽣⾼压电⽕花,来点燃发动机缸内的可燃混合⽓体的,但是CDI点⽕器内的电⼦线路却是各种各样。
有些CDI点⽕器的外部接线⼀样或类似,可CDI点⽕器内的电⼦线路却不⼀定相同,有的甚⾄相差甚远。
我多年来剖析了⼤量CDI点⽕器,依据实物测绘出了多种CDI点⽕器电路图。
也依据分析的电路原理图修复过各种CDI点⽕器,同时也按照剖析的电路图制作过CDI点⽕器(有时是为验证所测绘出的电路图的正确性)。
为了使⼴⼤摩友深⼊了解各种CDI点⽕器的⼯作原理和特点,以便在维修实践中能灵活选⽤或代换。
下⾯我将多年剖析积累的各种CDI点⽕器电路介绍给⼤家,CDI点⽕器,按触发⽅式可分为⾃触发和它触发两种,按触发脉冲⼯作⽅式可分为正触发和负触发两种。
⼀、⾃触发式CDI点⽕器⾃触发式CDI点⽕器是⽤⼀个点⽕电源线圈充电兼触发的CDI点⽕器,⼀般是线圈输出交流电的正脉冲给电容器充电,输出的负脉冲去触发可控硅导通,使被充电的电容器通过点⽕线圈放电来产⽣电⽕花。
图1是WD2型⾃触发式CDI点⽕系统的接线图,图2是WD2型⾃触发式点⽕器剖析的电路原理图。
济南轻骑QM50Q-D型、轻骑⽊兰50等摩托车采⽤的就是这种CDI点⽕器。
直流CDI式摩托车点火器设计方案目录第一章摩托车点火器概述 (2)1.1前言 (2)1.2点火系统组成 (2)1.3点火系统的发展及分类 (2)1.3.1点火系统的发展 (2)1.3.2点火系统分类 (3)1.3.3小结 (4)第二章原理设计 (5)2.1电源部分设计 (5)2.1.1单片机电源设计 (5)2.1.1逆变振荡电路设计 (6)2.2可控硅控制放电电路设计 (6)2.3触发信号处理部分电路设计 (7)2.3.1触发PC简介 (8)2.3.2触发信号转换电路 (8)2.4 MCU控制电路 (9)2.4.1 P89LPC915简介 (10)2.4.2 复位电路 (10)2.4.3 模拟电压比较器输入电路 (10)2.4.4 PTC功能电路 (11)第三章软件设计 (11)3.1 简介内容 (11)3.1.1 点火正时 (12)3.1.2 提前角延时原理 (12)3.2点火程序软件设计 (13)3.2.1 设计功能及I/O口设定 (13)3.2.2 程序主体结构介绍 (14)3.2.3 连续点火模式 (15)第四章总结 (23)4.1 测试结果介绍 (23)4.1.1 提前角延时点火方式 (24)4.1.2 固定点火方式 (26)4.2 总结 (27)4.3 声明 (28)第一章摩托车点火器概述1.1前言我们知道,燃油摩托车的动力来自于汽油机气缸内可燃混合气的燃烧,而燃烧的完善与否直接影响到汽油机输出的驱动动力。
良好的燃烧必须具备以下三个条件,即:➢良好的混合气➢充分的压缩➢最佳的点火其中,点火包括点火时刻和点火能量。
点火时刻和点火能量的控制则由点火系统来完成。
点火系统在汽油机中有着十分重要的作用。
点火能量必须要足够大,否则则不能点燃缸内的混合气,汽油机也无法正常运行。
点火时刻或点火提前角则更为关键,因为它是影响汽油机性能的最重要参数之一,点火的过早或过迟都会直接影响到汽油机的经济性和动力性。
所以,对应于给定的汽油机运行工况都存在着一个最佳点火提前角。
1.2点火系统组成➢磁电机:提供发动机曲轴位置信息;提供点火能量(对于部分点火器)➢点火器:暂时存储点火能量;在适当的时候向点火线圈输出点火能量➢点火线圈:将点火器输出转换为高压,传输点火能量➢火花塞:将点火能量从电能转换为热能,点燃油气混合物1.3点火系统的发展及分类图1.1 点火系统的发展1.3.1点火系统的发展如图1.1所示,近几十年来,摩托车点火系统的发展很快。
首先它经历了从有触点点火系统到目前普遍使用的无触点点火系统的历史性技术革新。
因为在有触点点火系统中,其触点因机油污损或磨损等原因常引起触点接触不良和导电困难等故障,可靠性差,所以需要进行经常性的检查和保养,到了使用周期后应该更换新品,十分不便。
这无疑也制约着摩托车无故障里程数的提高。
无触点点火系统是通过触发线圈获取的触发电流来控制晶体管或可控硅的动作,从而切断点火线圈的初级电流。
无触点点火系统无需保养,成本不高,技术上也不复杂,所以很快被推广使用。
现在的摩托车几乎全部都使用这种无触点点火系统。
1.3.2点火系统分类摩托车点火系统的分类方法很多,这里主要介绍以下两种:➢按放电方式可分为电容放电式点火系统和电感放电式点火系统➢按点火时刻控制方式可分为模拟式点火系统和数字式点火系统1、电容放电式点火系统(CDI)该系统采用磁电机发出的电流为电容充电,由于电容放电能产生强大的电火花,而且次级电流上升快,对高速汽油机十分有利,而且也有利于防止火花塞污损。
这些特点与二冲程汽油机的特殊要求极其吻合,所以高性能二冲程汽油机大多使用这种点火方式。
由于这类点火系统结构简单、工作可靠,我国又能自己生产,所以,我国生产的摩托车(不管是二冲程还是四冲程)绝大部分都采用了这类点火系统。
电容放电点火系统中火花强,但放电时间短,这样,在汽油机低速或混合气较稀时就不易点燃混合气。
另外,磁电机方式的固有缺点是低速时电流弱、点火能量小。
所以,高性能大排量的四冲程汽油机大多采用无触点蓄电池式晶体管点火系统(TLI)。
2、晶体管点火系统(TLI)无触点蓄电池式晶体管点火系统采用蓄电池供电,利用晶体管的导通和截止特性,在需要点火时瞬间切断点火线圈的初级电流,从而在次线线圈上感应产生出高电压,由此在火花塞得到很强的电火花。
晶体管点火器的点火性能稳定,火花强,放电时间相对较长,而且在发动机转速较低时也能保证可靠点火。
在该系统中,磁电机发出的三相交流电经过整流调压器向蓄电池充电,这样可以充分利用磁电机产生的电能。
国外的中大排量四冲程汽油机基本上采用这类点火系统。
我国生产的一些高性能四冲程汽油机也采用了这种点火系统,如轻骑集团生产的GS125摩托车。
表1.1 CDI和TLI点火系统特性比较3、模拟式点火器上述两大类点火系统的技术发展主要体现在点火器上,而点火器的技术进步又主要体现在点火提前角的控制上。
简单的点火器主要依靠触发线圈发出的触发信号随磁电机转速的升高而迅速提前的特性来控制点火提前角。
这种点火器被称为第一代点火器。
尽管这种提前特性可以通这调整电路和和元件参数略作改变,但可改变的范围及灵活性都有很有限,其点火特性与汽油机的最佳点火提前角规律相差甚远。
为了使实际的点火提前角尽量接近其最佳值,四冲程汽油机点火器的点火特性一般被设计成拥有二台阶的折线,即低速段和高速段各对应一个近于固定的点火提前角,中间过度段用斜线连接。
高低转速段之间的点火提前角差由磁电机上触发块所占的弧度决定,其具体的控制过程一般由专用芯片来完成。
这种点火器被称为第二代产品,其点火特性可更接近汽油机的最佳值。
尽管第二代点火器的点火特性是以拥用二台折线来逼近形状复杂的最佳点火提前角规律,比第一代点火器的点火特性更接近最佳值,但与实际的最佳点火提前角规律还有一定的差距。
这是因为在第一代和第二带点火器的点火控制电路中采用了模拟电路,很难实现形状复杂的最佳点火特性。
这类点火器就是模拟式点火器。
4、数字式点火器如前所述,由于在点火控制电路中采用模拟电路,模拟式点火器所控制的点火特性只能大致接近而很难达到最佳值。
要实现摩托车汽油机在整个运行范围内的最佳点火就必须采用数字控制电路,这种数字式点火器被称为第三代点火器。
由于数字式点火器采用了单片机控制电路,故能按照任意给定的点火提前角曲线控制点火。
因此,只要获取汽油机的最佳点火提前角规律,数字式点火器即可保证其最佳点火。
在汽车工业发达的国里,基于对最佳性能的追求,点火提前角的数字式(微机)控制在轿车汽油机上的应用已有二十多年的历史。
在豪华大排量运动型摩托车汽油机上多年来同样也应用了微机控制技术,以最大限度地发掘发动机的性能潜力。
如著名的美国哈利·戴维森公司、德国宝马公司和日本本田、川崎、铃木公司等都有这类产品。
最近几年一些公司又把这种数字式点火技术应用到普通家庭型的摩托车汽油机上,如日本雅马哈的JOGAPRIO踏板车就采用了数字式点火器,使其经济性和动力性得到了进一步的改善。
所以,越来越多的摩托车制造商也将会很快地把数字式点火器应用到普通家庭型摩托车汽油机上。
1.3.3小结综上所述,数字化也是点火系统未来必然的发展趋势。
再充分考虑性价比因素,所以本方案的设计目标确定为:直流CDI(DC-CDI)点火器。
特选择NXP半导体的89LPC915单片机作为控制设计。
第二章原理设计图2.1 DC-CDI点火器原理图如图2.1所示为本方案DC-CDI点火器原理图。
以下将按各个功能模块进行介绍。
2.1电源部分设计本次方案设计目标为直流CDI点火器。
使用的工作电源为12V蓄电池,即输入电源为直流12V电压。
2.1.1单片机电源设计因使用输入电源为12V,而选择的MCU:P89LPC915操作电压范围为(2.4~3.6)V。
所以需要添加电源转换器件。
本方案选用SPX1117M3。
SPX1117为Sipex公司生产的LDO芯片,其特点为输出电流大,输出电压精度高,稳定性高。
SPX1117系列LDO芯片输出电流可达800mA,输出电压的精度在±1%以内,还具有电流限制和热保护功能。
它是一个低功耗正向电压调节器,其可以用在一些高效率,小封装的低功耗设计中。
这款器件非常适合便携式电脑及电池供电的应用。
SPX1117有很低的静态电流,在满负载时其低压差仅为 1.1V。
当输出电流减少时,静态电流随负载变化,并提高效率。
SPX1117可调节,以选择1.5V,1.8V,2.5V,2.85V,3.0V,3.3V及5V的输出电压。
这里选择3.3V输出电压的SPX1117M3-3.3。
一个10uF的输出电容可有效地保证该芯片的稳定性,然而在大多数应用中,仅需一个更小的2.2uF电容。
在本方案中,考虑较高的可靠性设计,特在SPX1117的输入及输出端均加上一个10uF的电容,如图2.2所示。
U1图2.2 电源电路其中D1二极管为防止外部电源反接,R21电阻为限流电阻。
2.1.1逆变振荡电路设计图2.3 逆变振荡电路CDI点火器的典型特点就是通过给电容的充电和放电过程来实现点火的。
而逆变振荡电路就是保证系统给电容器正常充电的设计。
VDD电源输入直流12V到逆变线圈T1的初级的一端,当三极管Q1(TIP41C)处于放大状态时,其集电极将线圈T1初级的另一端拉低,从而使逆变线圈起振,进行升压转换。
这时。
T1的次级产生250V左右的交流经过续流二极管D3完成给电容C3的充电过程。
其中,D4稳压管起稳定充电后C3电容电压的作用。
如图中OSC端为单片机的输出端控制端。
当OSC输出为高电平时(3.3V)使能三极管Q2,于是Q2的集电极将Q1的基极拉低,使Q1进入截止状态。
这样Q1的集电极被拉高从而可使T1停振,停止对电容C3的充电过程。
这样,就可以通过单片机OSC端输出高低电平以完成对振荡电路停振和起振的转换控制。
2.2可控硅控制放电电路设计如图2.4所示,OUT为单片机的输出I/O口。
当OUT被单片机置高后,三极管Q3被使能,其射极被拉高后通过两个电阻R9,R10分压将高电平(1.5V左右)加到可控硅的控制极上,便可将可控硅Q4导通,这样Q4和C3便构成了一个放电回路。
在点火器IGN输出端接点火线圈时,电容器的电能便通过可控硅进入点火线圈。
而当OUT 脚被单片机拉低后,Q3截止关断可控硅。
点火线圈的电流被断开,这时点火线圈就会立即产生自耦高压电,使火花塞迸发火花点火。
如此反复循环,就能保证点火系统正常工作。
图2.4 可控硅控制放电电路另外需要注意的是,因为是CDI 式点火,即电容充放电点火。
该方式存在一个“充电—放电—充电”的循环过程,而由前面2.1.2部分介绍可知,电容的充电过程也是由单片机通过另一个输出脚OSC 控制逆变电路的起振来实现的。