摩托车自动进角直流电子点火器制作

FM4213摩托车点火进角控制集成电路，1999年11月10日由上海复旦微电子股份有限公司生产，适用于四冲程摩托车电容放电式电子点火器的专用集成电路，它由磁电机上的传感器发出的PC 脉冲控制，输出一个相位随转速变化的正脉冲，从而触发可控硅产生高压，实现可变进角的点火功能。 用FM4213可以制作以电瓶供电的直流电子点火器，也可制作用磁电机供电的交流电子点火器。制作的直流电子点火器的价格比现在使用分离元件制作模拟电子点火器成本高出5元左右，但是在性能上远远高于现在普遍使用的模拟电子点火器的性能。笔者从因特网上查到，上海复旦微电子公司提供的FM4213集成块各个脚的技术数据，典型电路。 笔者通过提供的技术资料，了解到FM4213和日本MB4213完全兼容，寻找到使用MB4213制作的点火器，以及与它想配套的日本本田AX-2、250型单缸公路、越野两用型摩托车。通过对AX-2点火器的点火原理，以及发动机触发电路分析，发现用FM4213集成电路完全可以制作出超出我国现有的任何直流和交流的CDI电容放电点火器，它的触发信号对应发动机磁电机上3cm长的触发条凸台，可以产生33°点火提前角，提前角转速范围可达5000转/分，即在发动机2300转/分到5000转/分的转速范围内，点火器能产生六个固定提前角点火点与之相对应。国内的模拟点火器，虽然性能可靠，但结构简单，点火提前角，最大只有25°，提前角对应转速范围只有3600转/分，而且国产模拟电子点火器在发动机2300转/分－3600转/分的提前角转速范围内，点火器只能产生二个固定提前角点火点与之相对应。（即低速点火点和高速点火点），所以，就像许多摩托车骑手说的；“国产摩托车没有像日本摩托车那样，就像自己身体的一部分，随心所欲，在任何档位加速都有非常流畅的感觉，”。这与国产电子点火器低性能有很大的关系。 AX-2型电子点火器，它采用大灯线圈提供12伏交流电给点火器供电，在点火器内部通过D8整流变成直流，直流电经过振荡器产生180V自举高电压，给电容C15充电，由MB4213集成块控制点火进角，通过可控硅控制电容器放电，达到可进角点火的目的。下面对AX－1型点火器的工作原理进行详细分析，（电路原理图1－1） 此电路由振荡器电路、控制电路、电容放电电路、提前角控制电路、触发信号处理电路等五部分组成。下面介绍不同电路的组成和功能 振荡电路部分 组成；三极管Q1、电阻R1、R2、R3、R4、二极管D1、D2、电容C1、高频变压器（磁心为铁氧体），组成一个高频振荡器，频率为300KHz左右。 原理； 12V交流电通过二极管D8整流到振荡器，通过高频振荡器产生450伏左右的交流电压，通过高频二极管D6给电容C15充电到180V。 控制电路 组成；由二极管Q2、电阻R5、R6、R7、整流二极管D3、D4。 原理；当Q2基极有电压，Q2导通，变压器激励信号对地，振荡器停振，当Q2基极无电压，Q2截至，振荡器又开始工作，控制振荡器停振的信号有四个方面， （1）、控制端的接地和悬空来控制点火器的工作 控制端经R20、D5、Q3发射极到Q2的发射极。 原理；当有12V交流电通过二极管D8整流到振荡器时，由R8、D5、R9组成Q3的基极分压电路，使Q3导通，使振荡器激励极信号对地，振荡器停振，当控制端接地时，由R8、D5、R9和R20，组成Q3新的基极分压电路，使Q3截至，振荡器工作。 （2）、触发器有脉冲信号时，振荡器停振 触发信号经R24、Q7于集成块7脚接通，通过Q4经R11到达Q2基极。 原理；当触发器脉冲信号通过7脚进入FM4213时，10脚输出点火信号，到可控硅控制极，可控硅导通，电容C15通过高压包初级对地放电，这时变压器输出端对地，输出功率增大，容易烧坏Q1，所以，当触发器产生脉冲信号的同时，振荡器也停止振荡。当触发信号为零时振荡器又开始工作，在这期间点火器完成一次点火。 （3）、当电容C15充电电压达到180伏时，振荡器停振 由变压器输出端，经D3和稳压二极管D4，到Q2基极，电阻R6、C7组成分压电路。 原理；当变压器给电容C15充电到达180伏时，电阻R7上的电压也上升超过7.8伏，使稳压二极管D4导通，Q2导通，振荡器停振，C15上的电能又通过D3、R6、R7对地放电，当C15上电压小于180伏时，R7上电压降低，D4不导通，Q2截至，振荡器工作，变压器又给电容充电，当C15充电达到180伏时，振荡器停振，这样可以使振荡器间歇工作，工作时间是T/10，目的保护Q1不至于连续工作而烧坏。 （4）、对点火器电压保护作用 电源电压经过R8、D5、R9、D11、R20组成Q3分压电路， 原理；当电源电压上升到某一极限值时，稳压二极管D5导通，Q3导通，振荡器停振，点火器无输出点火电压，发动机熄火，保护点火器由于电源电压继续升高而烧坏。 电容放电电路 原理；振荡器使C15保持180V稳定电压，当FM4213的10脚产生一个点火信号，通过R10到可控硅的控制极，使可控硅导通，C15通过高压包初极线圈和可控硅对地放电，在高压包的次级产生2万伏的高压，点燃发动机气缸内的可燃气体，使发动机工作。 提前角控制电路 组成；由FM4213集成块和11、12、13、14脚外围元件Q5、C6、C7、C8、R13、R 14、R 15、R16、R18、组成， 原理；11、12、是提前角曲线产生电路，13脚是转速曲线产生电路，14脚是内部稳压电路及低压点火角锁定电路，通过对外围元件的不同组合，可以对应于发动机磁电机上凸台的不同长度，通过触发器时产生的不同频率的信号，在10脚输出不同的点火信号。 触发信号处理电路 组成；由Q6、Q7、R24、R23、R22、R21、C14、C14、C13、C12、C11、D10、D9组成， 原理；在由于磁电机上的凸台通过触发器时，触发器感应出两个正、负尖型脉冲电信号，通过信号处理电路，整形出矩形正、负脉冲信号，便于提前角控制电路的对脉冲信号的处理。 印刷电路板(附图1－2)为AX-2型点火器实物图，电阻R12为1/2W、R2、R3、R4、R6为1/4W，其他电阻为1/8W， 笔者改进电路，把12V交流电直接用12V电瓶供电，用FM4213代替MB4213，省去二极管D8，滤波电容C10、补偿电容C2、其他就不用改动了，对Q5的破解，花了两个月的时间，做了大量的试验，了解到Q5的作用非常大，也同时了解到FM4213提前的工作原理，FM4213是通过计算磁电机上凸台通过触发器时，凸台的前沿和后沿产生两个触发脉冲信号的时间间隔的长短，来控制10脚输出点火时间，如果不用Q5，此点火器只适用于磁电机上2cm长触发凸台的发动机，11、12、13、14脚的电阻和电容的数据与上海复旦微电子公司提供的典型电路完全相同，点火提前角只能在10度到25度的范围变化，提前角转速范围在2300转/分－3600转/分。加上Q5，它就可以适用磁电机上凸台为3cm的单缸任何发动机（如单缸铃木125和250、雅马哈250系列），可以延长输出点火时间，点火提前角可以在10度到33度的范围变化，而且提前角转速范围提高到5000转/分。 笔者邮购了10块FM4213，制作了六个点火器，在自己“云羽”125顶杆式摩托车进行改装，首先把磁电机上原来2cm的凸台切掉，磨平，在原凸台的位置上，焊上3cm 的铁条，与原凸台后沿的位置对齐,修理打磨与原来的高度和弧度一样，这样凸台变成了3cm长。通过上路试骑，发现节油和加速效果非常明显，行驶中旋转加油器角度比以前小的多，而且在低速度加速时加大一点油门，随着车速逐渐提高，象以前车速到达某个速度时，速度就不再增加而保持匀速，现在必须还得回一些，不然车速越跑越快，转速越来越高。并且启动非常容易，发动机转动一两个压缩行程就可启动，与日本车不相上下，怠速低且很稳，尤其在冬天，零下十几度，拉上分门只启动一次，即可着车。同时，还给朋友的嘉陵125越野摩托车进行同样的改进，启动性能得到非常明显的改善，用手压启动杆都能启动，以前至少启动两三次，有时启动需要六、七次是常事，而且还要用力踩，有时还会出现反冲现象，改进后的摩托车，完全变了样，加油提速很快、流畅。原嘉陵车队宁夏籍专业车手王兵试车后认为，车的功率有所增加，加速起步，车有抬头的感觉，启动性能的改善最为明显。还给几辆点火器烧坏的铃木125型越野车和雅马哈250型改装，都达到了原来的性能。 笔者通过动态模拟试验，使用双踪示波器，对AX-2点火器和我制作的点火器相同点的电压信号进行比较，发现两者的信号幅值、宽度以及10脚输出的点火信号的时间完全相同，装配到AX-2原车上路试验，自己制作的点火器与原装点火器无任何区别，达到了原装的水平。 用FM4213制作的直流点火器与现在使用的模拟点火器相比有许多的优点， 加速性能得到了改善 如前面介绍的，提前角超前了8°，提前角转速范围提高到了5000转/分，而且，在2300转/分到5000转/分的范围内，提前角均匀输出，这样，使得国产摩托车点火时间更加准确，加速流畅，同时减少油耗。 2，启动性能得到改善 直流点火器的最低点火转速是150转/分，比国产模拟点火器的最低点火转速是300转/分低一倍，这由点火器的供电方式决定，直流的电能由电瓶直接提供，点火能量强而稳定。而模拟点火器的电能是由磁电机的点火线圈提供电能，只有磁电机转速达到300转/分以上时才能给点火器提供足够的点火能量，所以，电瓶有时亏电或冬天机油比较粘的情况下，用电马达启动比较难，尤其在北方的冬天，早晨起来启动女式踏板车，是许多有车女士非常头疼的事。 能使磁电机输出更大电能 采用直流点火器，不需要磁电机内部安装点火线圈，剩下的空间，可以安装三相对称发电线圈，输出的电能比现在的单相发电机高3倍，这样，电瓶不容易亏电，寿命可以大幅度延长，大灯的功率可以加大，提高照明，增加夜间行驶安全。 以上种种优点，可以使我国的摩托车性能得到很大的提高，增加国产摩托车在国际市场的竞争力。 (附；AX-2型点火器原理图1－1，及印刷电路板元件图1－2)