摩托车点火器进角控制原理和实现方法

摩托车点火器进角控制原理和实现方法
1引言
摩托车用电装品有3大类，即整流调压器（俗称稳压器）、点火控制器（简称点火器）以及其它电子部件，如音响器、闪光器、报警器等。

其中点火器是最重要的一类，它是摩托车中的A类部件，对摩托车的质量保证和驾驶员的人身安全都有着重要的意义。

本文就此进行深入分析。

摩托车点火器的点火形式有电容放电和电感放电两种。

它们都是利用点火线圈将点火脉冲升压到约14kV后,加到火花塞产生放电火花，点燃混合气体。

气体燃烧爆炸产生推力而作功，使摩托车运行。

在四冲程发动机中，从混合气体进入燃烧室，火花塞跳火开始燃烧到完全燃烧需要一定的时间。

所以点火脉冲必须在活塞运动到上止点之前的某一角度形成点火，这个角度就是点火提前角。

点火器就是要保证摩托车发动机顺利启动，并且使其在各种转速下的点火提前角按一定的规律变化，使发动机工作在最佳状态。

由于各种发动机的结构参数不同，它们都有各自的点火提前角和点火曲线（或称进角曲线）。

这样就出现了形形色色的专用适配点火器，否则就会造成发动机启动困难、冒黑烟、声音发闷以及加速无力等故障，也将使油耗增加、排放气体不能达标。

目前，根据摩托车的不同档次，所配用的点火器进角曲线分别为三段式或多段式。

在有些低档车型上也有采用固定进角的点火器。

2三段式进角曲线描述
某车型发动机进角曲线如图1所示。

其中A B段为固定进角，因车型不同其固定进角大小也不相同；B点后开始进角，并沿B C曲线斜率随转速上升角度增大；到达C点后，基本达到最大进角。

从C点到D点，转速上升进角则基本保持不变。

图1
下面介绍的用两种小型IC组装的摩托车点火器，都是三段式进角曲线形式。

3以LZ4213为核心的CDI点火器
3．1LZ4213内部功能
方框图如图2所示，其中：
图2
——脚1为电源输入；
——脚2为正脉冲输入；
——脚7为负脉冲输入；
——脚8、9为内部偏置；
——脚10输出点火器控制脉冲；
——脚11、12为恒流输出，给外部电容器充电；
——脚13为转速曲线形成；
——脚14为转速曲线充电电流调节；
——脚3、4、5、6为电源负
3．2工作原理
LZ4213是专为磁电机供电点火器设计的专用IC。

其供电电源是将磁电机输出的交流电压经过二极管整流，阻容滤波后加到脚1，电压标称值为9.2V。

PC脉冲也是由磁电机提供。

因为磁电机外转子与发动机同轴旋转，在其外转子表面上的永久磁铁（俗称凸台）磁场使固定在车驾上的PC线圈感应出电压。

由于凸台有一定的宽度，所以在接近PC线圈和离开线圈时，在PC线圈中各产生一个脉冲，该脉冲电压为先正后负。

由于发动机转速不同，感应脉冲正负之间的时间间隔大小也不相同。

因此，时间间隔的大小，代表了当前发动机的转速情况，LZ4213
就是通过处理此感应脉冲来实现在不同转速下的不同进角大小要求。

用LZ4213组装的点火器电原理如图3所示。

图3
其工作过程是：PC脉冲经过R1、Z1、Z2、C1组成的脉冲整形电路后，被限幅在±4.7V以内，再经Q1、C2、R2、D5、C3组成的负脉冲分离电路及Q2、R3、C4、R4组成的正脉冲分离电路分别送到IC1的脚7和脚2。

这里需要指出，为了得到较好的线性，三极管Q1、Q2的e、c极反接使用。

从图2和图3可以看出，由脚2输入的正脉冲打开内部开关DK1，使脚11和脚12的外接电容器快速充电，脚12电压波形前沿幅度为脚11电压波形前沿幅度的1/2。

待正脉冲结束后，脚11经R8缓慢向C6放电，使脚12电位继续升高。

在发动机转速较低的情况下，脚13积分电压大于脚12积分电压（V13>V12），波形见图4（a）。

此时IC1内部的F3输出为“0”。

当PC负脉冲出现时，实现一次点火。

在发动机转速较高时，脚13的充电时间常数较大，积分电压小于脚12的积分电压（V133.3功能扩展。

图4
3.3.1进角曲线斜率的调整
为适应不同发动机对进角曲线的不同要求,可以通过调节积分时间常数对
V12、V13上升速率进行调节，即调节图3中的电阻R8、RX。

3.3.2最大进角范围的调节
LZ4213的进角范围为20°。

若进角要求大于20°，可以在脚13接入电路，使脚13充电曲线变平坦，以便扩大进角调整范围达30°左右。

当进角范围要求小于20°时，可外接图电路，使进角范围缩小到15°左右。

4以LZ2981为核心的电感式点火器
4.1LZ2981集成电路内部功能
LZ2981集成电路内部功能框图如图5所示。

图5
4.2工作原理
其工作原理是：通过对外部电容器的充放电来产生转速曲线、闭合角曲线和点火曲线，以控制摩托车发动机的运转。

由于其内部电路功能齐全，不仅能完成进角曲线控制，还能保证在从低速到高速的整个范围内，点火能量足够大而且大小基本一致，具有很好的点火性能。

用LZ2981组装的点火器，适用于高档大功率摩托车和小型汽车。

用LZ2981组装的点火器电原理图如图7所示。

其工作过程为：PC脉冲中的正、负脉冲经D1、D2及R2、C2、R3、C3网络送到脚19（脚19电压由外部电阻设定为0.49V），与脚20进行施密特差分放大、整形后的脉冲可在脚18进行观察。

脚20电位由内部设定，使用中不需外接元件。

脚7为内部电压基准输出，在脚21Vcc为5V时，脚7电压为1.5V。

这是整个电路的工作基准，也是该IC的关键部分。

脚2、脚4、脚5的外接电阻分别设置V2、V4、V5提前角曲线放电电平、速度曲线放电电平和充电电平。

当速度曲线的放电电平V4被箝位在V2电平，同样提前角曲线放电电平V2被箝位在V5电平，而进角曲线在充电上升到V4电平时，充电电流最大。

应当指出，提前角曲线在充电的时候，有两段充电电流不同，它受不同转速的影响，此时进角终止。

在转速较低时，从提前角曲线上升超过
V2并进一步达到V4时起，充电电流增大。

当转速低到一定的时候，提前角曲线上升得很高，速度曲线无法与之相交，则点火发生在整形脉冲上升沿，此时无进角。

只有在速度进一步提高，进角曲线高度下降到与速度曲线相交时，产生进角脉冲。

速度越高，进角曲线越低，则进角越大。

当速度达到某一定值,进角为最大值之后，速度再增高，此时提前角曲线上升很低，达不到V2的电平，就会因为PC脉冲整形后的下降沿已经到来而产生点火，进角基本保持不变。

图6
IC设计中考虑到闭合曲线与速度曲线相交后，为了工作稳定，曲线有一跳变过程，然后以更大的电流充电。

同样，闭合曲线在放电后充电开始时有小的上跳。

脚3、脚4的外接电路是为了抗干扰，一般按图示参数取值就可以稳定工作；若干扰严重时，可分别在脚19、脚23加装瓷片电容器，进一步稳定工作。

4.3电路的调整
LZ2981调整步骤：
1）高速状态下要调整点火提前角，可改变脚8上的R21；
2）低速状态下要调整点火提前角，可改变脚9上的R22；
3）要调整闭合角，可调整脚11上的电阻R20。

一般情况下通过调整，速度曲线即可满足。

若有误差，可再调整脚10上的R24，重复以上步骤，直到满足要求。