摩托车无高速,跑不快!为什么磁钢凸台长度会影响到最高车速?

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作者:微波


注:本文较长,通过剖析一台摩托车无高速故障详细介绍了磁电机凸台长度与点火提前角影响车速的基本原理,纯技术文,能坚持看完的估计不超过50%。


最近维修一辆踏板摩托车,看样子是仿本田CH125的,行驶48000多公里,据车主描述,他这车出现动力下降现象,去某维修店更换了气缸、活塞及环等零件,复装后,动力没有任何改善。

摩托车无高速,跑不快!为什么磁钢凸台长度会影响到最高车速?

修理工再逐项进行检查,发现磁电机飞轮存在失磁现象,更换新件后,故障仍旧。


接着又更换了同一厂家生产的电子点火器、高压包和定子总成,仍然没有排除故障,最高车速只有40km/h 左右。


车主无奈之下,经人介绍来到我店。


发动机动力下降的原因很多,除去已经检查过的项目外,燃油系统供油不畅(含化油器)也是其中一个不可忽视的因素之一。


维修人员仔细检查了该车燃油系统中的燃油箱盖通气孔、空气滤清器滤芯、负压开关的工作性能,清洗了化油器,又更换一只新化油器作对比试验,没有发现故障点。


接着,又先后检查了气缸压缩压力、配气正时的安装,拆下火花塞套与高压阻尼帽上试火,火花强劲有力,没有找到故障的根源。


无奈之下,持点火正时灯检查磁电机的点火正时,发现发动机转速在1500~7000r/min时,点火提前角应该由13±2°渐升至31±2°,但是,曲轴转速已经上升到9000r/min,点火提前角才勉强到22°左右,且发动机转速上升缓慢,这就太奇怪了。


根据磁电机点火原理分析,应该是触发凸台圆弧长度过长引起的故障。

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分解发动机,打开右曲轴箱盖检查发现,该水冷发动机现在安装的磁电机飞轮凸台弧度长为25㎜如上图所示,找来原车磁电机飞轮,检测其飞轮凸台弧度长为17㎜如下图所示。

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更换上与原车凸台同等长度的磁电机飞轮,精心复装发动机,启动车辆,稍作暖车后上路行驶,缓慢加大油门,车辆加速灵敏,最高车速达到85Km/h。


人们不禁要问,为什么磁电机飞轮凸台长度会对点火提前角有这么大的影响,甚至影响到摩托车的最高车速呢?


若要知道事情的真相,请耐心看下去 ,让我们一起来揭开披在磁电机飞轮凸台长度问题上的神秘面纱。


由内燃机原理可知,摩托车磁电机飞轮触发凸台的设计问题,是整个发动机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的点火提前量。


这是因为磁电机飞轮上的触发凸台有二个关键之处。


第一是飞轮凸台相对于花键中心孔的起始位置(即相对于飞轮花键轴心线的角度);第二是飞轮凸台的长度。


触发凸台的位置是由装在机体上的触发线圈的安装位置决定的,它是经过反复计算得到的(根据触发线圈磁极中心和相对于上止点的角度再提前10~15°),并在工厂制造时已经确定了具体位置,是发动机的机械提前量。


而这个机械提前量就是发动机的机械提前角,也是CDI电子点火器的坐标原点。


在整个点火系统设计完成后,还需根据发动机的实际运行情况对机械提前量进行微调。


然后要决定的是触发凸台的长度,这个长度实际上就是后面讲到的CDI点火提前角,也就是发动机在高速运行时的最佳点火提前角。


触发凸台的长度要根据电子提前角来确定,过程是非常烦琐的,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,才能最终确定。


其次,就是点火系统脉冲触发信号的产生,常见的外转子式磁电机触发器,主要用于触发信号。


触发信号实际上只是转速信号,它反映的不是脉冲电压的高低,而是频率的快与慢。


飞轮凸台与触发线圈磁极之间的关系,就是通过改变线圈绕组磁路的空气气隙的大小,使线圈自感应产生电压信号。


飞轮转动时带动凸台一起转动,在刚接近触发线圈磁极传感器时,间隙由大变小;转过中间位置远离时,间隙由小变大,使触发线圈内的线圈绕组感应出脉冲电压。


触发信号的峰值电势随转速的加快而增大、触发信号的频率随着转速的加快而加快。


触发器触头和飞轮凸台之间的间隙称为触发间隙。触发间隙实际上就是磁路的气隙,气隙越小,磁通损失就越少,触发线圈中的感应电动势就越大。


但是,由于受到加工成本以及材料成本的影响,间隙不可能太小。一般控制在0.7mm左右(最大1.30mm)。


再有,触发器输出的触发信号在波形上是有要求的,一般先正后负,下面介绍摩托车电子点火器的特性与触发脉冲波形的产生。

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四冲程摩托车发动机电子点火器的点火特性,一般被设计成二阶折线,即低速段和高速段各对应一个接近于固定的点火提前角,中间过渡段用斜线连接(四冲程发动机点火曲线如上图和下图所示)。

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高低转速段之间的点火提前角之差,通常由磁电机飞轮上的触发凸块所占长度来决定(定子总成与飞轮不同凸台长度对比如下面两图所示)。

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触发凸台的技术参数,反映了曲轴角度位置信息,点火器正是判断这个时刻来调节点火提前角的,也就是说,它的位置和长度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。

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为表述方便,暂将飞轮触发凸台的起始点(即与飞轮键槽中心最近的一面)作为A点,把触发凸台长度的最末端(即与飞轮键槽中心最远的一面)作为B点。


来看触发信号产生的原理:当飞轮转子触发凸台的A点刚刚进入触发器触头(即磁极)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点和触发头的中心(即磁极中心,我们将之称为C点)点重合时,触发脉冲达到正半波的峰值。


之后,由于触发线圈中通过的磁通量逐渐减小,故而形成正半波下降沿,直到触发器触头全部进入凸台后,正半波结束。


此时,飞轮继续旋转,由于触发器的触头还在凸台范围内,触发线圈的磁通量没有变化,因此,其感应电动势为零。


当触发凸台长度最末端的B点开始通过触发器触头时,触发线圈中通过的磁通量开始减小,当B点完全离开触发器触头时,触发线圈中的磁通量将减小到零,这一过程形成了触发脉冲的负半波。


从这里不难看出,飞轮上的触发凸块所占弧度的长短,不同程度地影响着磁电机触发信号输入到集成CDI中起作用的量,即影响着在什么转速下开始进角和在哪个转速下达到最大进角的过程,也就是说,影响着最佳点火提前角。


事后,维修人员仔细询问用户原来修理这辆车的情况得知,该故障磁电机飞轮是借用其它发动机上,认为只要飞轮的锥孔与曲轴安装端锥度吻合,磁钢内外尺寸都相同,就能互相通用(磁电机飞轮结构剖视如图8所示),未考虑到飞轮凸台长度差异对发动机点火提前角的影响。

摩托车无高速,跑不快!为什么磁钢凸台长度会影响到最高车速?

由于故障飞轮上的凸台长度过长,使发动机在经常使用的转速范围内的点火提前角过小,直接影响了点火系统的正常工作,反映到摩托车上,就是尽管加大油门,发动机最高转速就是上不去,车速只有40km/h 左右的怪故障。


找到故障起因,更换同等凸台长度的磁电机飞轮配件,精心复装所拆零部件,启动发动机一触即发,摩托车上路行驶,加速灵敏,暖车结束后,加大油门,最高车速达到85km/h 左右,确认原车故障彻底排除。


每台车设计出厂,磁钢凸台和点火器都是配套的,既不能随意更换磁钢,也不能随意更换点火器。


以上这些理论阐述的,就是为什么许多车型的磁钢飞轮和原车点火器不能互相替换使用的原因,有些凸台长度差异过大的车型,即使点火器插口完全一样,仍然不能替换使用。


但随着技术的发展进步,采用单片机编程的智能点火器现在已经解决了点火器不通用的问题,不论凸台长短,都可以通过内部程序进行实时计算,得出最佳点火提前角。

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上述这个故障,除了更换飞轮,更换【泰昌智点】智能点火器也是可以解决的。尤其是在买不到同等凸台长度飞轮的情况下,只能通过更换智能点火器解决。

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