[心得] 淺談高壓線圈 關於電與磁之間的愛恨情仇

[nowitzkixd (十元作家)]

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文極長 不喜勿入
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目前市面上有許多許多的改裝考爾
號稱能減少油耗 增大馬力 考試一百分

最常見的宣傳廣告就是 接上一顆火星塞 或跳火規
然後跟你說

「幹你看喔 火花變大了」

「跟黑人的一樣大喔 我說拳頭拉」

「有拉 這個馬力提升 妥的拉」

但 就是這個 但

增加火花 就是提升效能嗎
今天來聊聊 點火線圈的原理

以及什麼場合與環境 需要對考爾做提升


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我們要先了解 升壓電路的原理

我們請到 升壓電路中 最關鍵的元件 電感

https://i.imgur.com/13oaidH.png

https://i.imgur.com/h0SlGd3.png


什麼是電感

簡單來說
一根銅線 纏繞在一個圓柱體上 或者圓環內 他就可以充當電感
而電感能夠以「磁場」的方式儲存能量

像電池就是以「化學」型式儲存能量
電容就是以「電場」型式儲存能量




那磁場又是怎麼來

https://i.imgur.com/IXKcNEN.png



當電流通過一根導線 周圍就會有磁場
就是你國中物理課在那邊右手大拇指 那個

https://i.imgur.com/uupfqTO.png
不是這個= =

https://i.imgur.com/hcCeClO.png
也不是這個= =

https://i.imgur.com/IaRpWnR.png
這個才對...


把那根導線繞一圈 就能增大他的磁場
阿繞很多圈呢 就 增大很多啊
當然也能通過增加電流來強化磁場就是了


總之
你可以當作 電感平常沒事 就用電流經過產生的磁場 把他儲存起來
等到哪天ㄟ幹 電源被切斷時 那些磁場 就會重新變回電能 繼續推動電子流動





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那我們來實際看一下電路圖了解電感在升壓電路中的應用
https://i.imgur.com/ioCXVfB.png
太深入的什麼電動勢什麼電流不能突變這種專有術語我們都不要囉哩巴說
今天就講猴子都能聽懂的東西



https://i.imgur.com/TNYxHLT.png
在開關導通的時候 電流這樣跑

這時候為短路狀態 電感電流快速增大
電感儲能ing




https://i.imgur.com/8PeiSzC.png
而當開關斷開的那瞬間
電流會通到另一端去

電感正負轉換
電感跟電池串聯 兩個電源疊加 電壓就提高了 電壓就足夠提供元件使用



還算簡單吧


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那接下來 就要講 考爾的基礎原理
「電感的互感」


不是嗯嗯啊啊那個互幹
互感 互相感應


電感有分 自感與互感

自感就如剛剛的範例
一個電感 自己打手...機

互感就是
兩個電感 其中一個幫對方打手...機對講
就這樣而已




電感 電生磁場 變化的磁場生電




達成互感的條件有2個

1.兩個線組要在一個鐵芯上
廢話 不可能說一個線圈在台灣 一個線圈在日本兩個線圈互感吧


2.變化的電流才能互感 也就是 磁動
包括了電流方向的改變 電流大小的改變


不理解沒關係
這兩個概念 下面會用到與解釋








互感的原理是這樣
剛剛說了 電感是儲存磁場

那我在原本的A黑色電感 多做一個B藍色電感 繞在原本A黑色電感的外面或裡面
這個B藍色電感 也能夠共享A電感的磁場

https://i.imgur.com/L6AmbrP.png

這時候 我們就會把
裡面的那條A線圈 叫做初級線圈
多加進去的那條B線圈 叫做次級線圈

你要叫 一次側 二次側都可以 表述方便即可



那AB線圈 與剛剛提到的兩個概念
1.兩組線圈繞在同一根棒棒上 條件滿足
2....磁動 磁動是三小


正常來說 如果是初級線圈 磁場穩定的情況下

比如說初級線圈上有穩定的直流電通過
那磁場就是穩定的


這時你次級線圈 是不來電的
那要來電 就要給他磁動

所以磁動到底是三小




簡單
把初級線圈的電關掉 就磁動了




原本初級線圈有電 磁場穩定的狀況
我把電啪一聲一言不合就關電

沒有電流 就沒有磁場
原本穩定的 好好的磁場就崩塌了

不就滿足磁動的條件了嗎
當關掉初級線圈的電的瞬間 次級線圈就來電了




初級線圈接交流電也能辦到
因為交流電本身就是不斷變化  插上交流電 你的次級線圈也能生電

簡單來說只要是電感 不管幾次側幾級有的沒的囉哩巴說

電感這種東西就是開關一下 電流變化一下 磁場就跟著變化 磁就變成電了


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那再來就講最後一個概念 互感的升壓
「閘數比」

https://i.imgur.com/i6OJso2.png
簡單來說
閘數比=電壓比

我A初級線圈繞個100圈:B次級線圈繞個1000圈
互感下去 電壓就放大10倍

所以A線圈輸入100V
B互感出來 就會是1000V



屌吧




高壓線圈就是這樣把你的12V電瓶升壓成2~3萬V的電壓 供給火星塞點火的
只要我繞的閘數夠多 十萬伏特都不是夢 輕鬆達成

就是這麼簡單

這就是整個高壓線圈的原理拉~~~



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那我們在機車上 實際演示一次點火線圈的做動

https://i.imgur.com/1XRJt7h.png


https://i.imgur.com/EWUCOBb.jpeg
一般來說 電盤上面都會有個凸點 就是訊號點
(化油車單一凸點 給CDI電容觸發放電)
(噴射車多個凸點 給ECU偵測曲軸位置)

這個訊號點會傳給ECU 告訴你什麼時候要點火
ECU知道了就會控制初級線圈的開關給他開關開關

初級線圈開關開關就會給次級線圈電來電去
火星塞就會噴電

就這樣



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好
所以到底 改裝高壓線圈在幹嘛 有沒有這個必要？


火星塞最大的功用 就是點爆汽油
但火星塞上有間隙
https://i.imgur.com/jMmjGx8.jpeg

空氣的阻抗又非常高(引擎環境中又會因壓縮比 空燃比等等影響)

火星塞沒有間隙點不了火 沒有火花
火星塞間隙太大電壓也不足擊不穿空氣 火花產生不了



改裝高壓線圈
其中一個作用 就是增加火星塞電壓 以應付更大的火星塞間隙



剛剛提到閘數比
原廠可能將12伏的電壓 變成2W4伏的電壓
所以是1:2000

改裝考爾
可能閘數比是1:3000 甚至更高

那我產生的火花自然就更強
也就更能擊穿空氣







但
就是這個但

如果你的火星塞間隙 並沒有因特殊應用與需求而被調整
正常的火星塞間隙 所需要的電壓 都有被原廠考量過
原廠考爾絕對都足夠應付

當火花已經產生
你就不需要像改裝考爾那樣 用更大的電壓來將他擊穿了 你只需要維持那段火花即可
而維持火花的所需電壓 又遠比擊穿電壓需求更低
大概只需要3000V左右 即可維持





https://i.imgur.com/bwDILS8.png
我們用表來說明

初級線圈一開始在充電的時候 磁場突然產生
導致次級線圈產生些微震盪 進入A點

這個充電時間 有些人也會叫做充磁時間 意思都一樣






接下來 初級線圈上的電流逐漸增大 磁場也逐步變強


然後ECU 感測到了 就是現在 立刻 一馬


該放電了

我關

初級線圈磁崩

次級線圈電壓就感應到了 透過閘數比的改變
電壓直接爆表 2萬伏特往火星塞上打

進入B點


因為火花已經打出來 就是一個導通狀態了
所以電壓不會像擊穿電壓一樣那麼高
進入火花維持期 大約剩下3000伏特 維持維持 維持到能量耗盡 大約1.5毫秒左右
進入C點

因為次級線圈斷電 電與磁反彈反彈
又跟初級線圈反彈反彈之類
所以進入震盪期 最後趨近於零 進入下個循環



而改裝考爾
為的就只有一個 就是那個擊穿電壓 僅此

所以說 到底有沒有需求 去提升這個 擊穿電壓
真的要看你的引擎設定所定義

今天你可能有氣流上的需求 有壓縮比上的需求 空燃比上的需求
你今天就是需要一條更大的火花來點火 那可能就會需要







但如果不需要使用改裝考爾的場合 也能用改裝考爾嗎
「我就是想讓我的火星塞發出更大的火花 以備不時之需阿」


恐怕會有反效果


溫度 阻抗 初級線圈充磁時間需求的增加與延後等等
對於馬力 油耗 甚至溫度等等都不可預期


否則 依照互感閘數比的原則
每個考爾 次級線圈都繞他個十億八千圈 什麼問題不都解決了嗎







改裝產品本來就是一種為小眾而客製化的產品
既然為客製化

那你也要先成為這項產品的客人才行

像今天我一個大男人
你賣衛生棉的跑來跟我推銷你家衛生棉材質多好多好

我是要買來擤鼻涕喔= =



同樣的
只要是正常邏輯的改裝產品(正常邏輯 很重要= =)
今天也不是買來就無腦上

你要有需求才行阿
不然買來 不好用外 搞壞自己車的比比皆是


大概就這樣了




以上

謝謝大家




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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 1.172.112.73 (臺灣)
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/biker/M.1709411528.A.D8D.html
※ 編輯: nowitzkixd (1.172.112.73 臺灣), 03/03/2024 04:39:26
→ roadmanjia: 這一篇文章值 1000 Ptt幣 你贏了
屌吧
推 agpc: 圖文並茂；正經又帶詼諧，推！
推 james725twtw: 推願意花時間打那麼長的文
推 gxjason: 我看完了！很好懂，大推！
推 a1515115: 看完推
→ doomerptt: 安培右手定則
推 Yatta: 大推
推 luvletter: 看完推推
推 sevtwosnake: 廢話有點多，我就喜歡這樣
推 MikeFreeway: 竟然在這麼多年以後的機車板看到
→ MikeFreeway: 安培右手定則....
推 kgkg0057: 謝謝老師...回到學生理化課了...
推 w926316: 讚 哈哈
推 yftzeng: 你確定你不要轉職當老師嗎？
不行
因為我姓藍
人家會叫我藍教師
推 cyunruei: 圖文並茂
推 ahg: 報告等級….
推 sgi8: 哥，你太強了
→ sgi8: 有在開機車行嘛
→ sgi8: 想去修車了
我只是個小小半導體工程師
推 padapadameow: 衛生棉可以吸機油 乾淨又衛生
推 M3333151: 有笑有推，簡單明瞭
推 iitze: 推
推 darvish072: 當初高中物理要是跟你學應該就有救了
推 gameguy: 機車電系，改鋰鐵覺得裝的時候有用，不過
→ gameguy: 怕鋰鐵壞掉讓機車電系有暗傷，之後我五期
→ gameguy: Nex三相線圈壞兩次，最後機車無故熄火，
→ gameguy: 現在用七期Nex就不改電系的東西了，GG
推 kissbear: 推加藤鷹手指定律
推 MikeFreeway: 話說北半球的高低氣壓氣流也可以
→ MikeFreeway: 用安培右手定則來記憶 (歪樓XD)
推 DarenR: 我每次用右手活塞，也會產生精場嗎
→ kaodio: 請問化油車發電線圈壞會當場熄火發不起來
→ kaodio: 嗎 連踩踏也不行 本來以為只是火星塞問題
→ kaodio: 結果老闆說是發電線圈壞 直接噴了2500…
其實有可能 要case by case
推 connell12654: 等等 那個是學二舍停車場嗎==
不是 我家停車場
推 bosen1208: 太強了吧 這真的是高手
→ ling751am: 謝謝, 簡單明瞭
→ ballcat: 有個問題插花請教
→ ballcat: 化油器的CDI，有限轉功能嗎？如何作到？
有些可程式CDI可以限轉
有些是物理因素被迫限轉


CDI是電容式 而非噴射的電感式

以AC CDI舉例 會有個整流二極體 把發電線圈的電先整流成半波的直流電 然後給CDI的電
容充電

再透過電盤的點火訊號 告訴CDI放電
CDI側還是發電線圈側本身有一次升壓電路了

所以給到高壓線圈時 已經300V-400V

這也是為什麼化油車高壓線圈都很小一顆 不需要像噴射還要塞個mos塞那麼多線圈塞一堆

但這樣的設計 容易在低轉與高轉時效率不足
（低轉發電量受限 高轉電容充電時間來不及）


簡單來說
噴射的點火方式 是靠斷電的磁崩
CDI的點火方式 是用電容去點火

那肯定是CDI所需的時間更長啊
電容要充電 一次側要充電

噴射只要開關一下就好


所以來不及充電的情況
就來不及點火 就限轉了
推 jm1539: 看完直接懂
推 cygnusracing: U文，給推。
推 DSNT: 沒想到機車版還能看到這種等級的文章（淚
→ roiop710: 我衛生棉拿來擦二億子弟兵路過
推 ShibaTatsuya: 推專業 長知識了
※ 編輯: nowitzkixd (106.64.24.32 臺灣), 03/03/2024 12:55:36
推 s211275: 優文推推
推 venon0916: 推專業文
→ zhoyo99: 本科系給推
推 cyuan0301: 長知識了
推 yesyesyesyes: 這我高中的電學，都忘了
推 sm981512: 所以以前化油車流用頂客250的高壓線圈
→ sm981512: 有理嗎
我個人不推
頂客250是開磁路晶體高壓線圈
原本是對應12V的一次側

用在化油上 化油CDI給過去的是300-400V

會造成太多疑慮

不論是考爾是否會燒毀
是否會造成稀薄燃燒
充磁時間的改變
火星塞是否能接受這樣的電子打擊

種種因素  我不認為這是合理的改裝
→ zingy: 智商稅。
推 ttjerry0204: 推個
推 ftwing: 所以請教高壓線圈要搭配高壓火星塞？
我不清楚什麼是「高壓火星塞」
你要說的是含電阻火星塞 還是什麼東西
推 james725twtw: 還有火星塞蓋，改裝有甚麼無阻抗的
這些電阻主要是抗干擾

一般來說 一次側到二次側升壓 有很大磁場的變化

這會導致電子設備發生干擾

因此像是MSD等等的矽導線 甚至會多附一個抗干擾的接地線

像三陽目前普遍使用開磁路高壓線圈 對於週邊干擾就比較嚴重

光陽目前普遍使用閉磁路高壓線圈 除了磁轉換效率更高 漏磁減少 對於無線電干擾也更
輕微

有些閉磁路甚至有加入高壓二極體 可以阻止點火後的震盪

這部分光陽倒是做的不錯
願意拿這部份的一半用心 解決妥善率問題就好了
推 nrsair: 優質內容
推 Watersmanpow: 學習
推 heerofang: 優質文
推 ujmrfv: 你可以轉汽車版 也一堆人瞎雞巴亂改 然後
→ ujmrfv: 還一堆人一堆高壓線圈跟考爾是不一樣的東
→ ujmrfv: 西 講好幾次考爾是coil日文發音也沒人聽
推 ujmrfv: 很多人以為小小一顆的叫高壓線圈 長長一隻
→ ujmrfv: 是考爾 真他媽智障...
推 gtcw: 推
推 BrokenYume: 推
推 JyJian: 優文，推推
※ 編輯: nowitzkixd (106.64.24.32 臺灣), 03/03/2024 17:52:17
推 james725twtw: 三陽以前也有使用閉磁路考爾，至少
→ james725twtw: RV180噴射版是，現在的新車種都用
→ james725twtw: 開磁路也是很謎
→ james725twtw: 化油車要改電感式考爾最好搭配對應
→ james725twtw: 的CDI，像是皓月
→ james725twtw: 或是數位CDI
推 fatetree: 不同火星塞的馬力也會不一樣是真的喔
有些微差距 但真的不多
推 nrsair: 高壓線圈的電磁干擾會很嚴重嗎?
其實是真的會
敏感一點的你行車紀錄器會被影響
※ 編輯: nowitzkixd (1.172.112.73 臺灣), 03/03/2024 19:34:16
推 james725twtw: 確實會影響，行車紀錄器畫面突然變
→ james725twtw: 色就是，紀錄器線路上的磁環也是為
→ james725twtw: 了抗干擾
推 runJ13: 推.. 還好不是 藍教頭
推 darkdeus: 推
推 Feriohan: 幫你結論，改到沒東西好改時再來想這個
→ Feriohan: 東西
推 XtrEmeMasTeR: 個人認知 改裝高壓線圈 加強點火讓
→ XtrEmeMasTeR: 點火的火花位置更固定 因為電壓差更
→ XtrEmeMasTeR: 大 讓火花打得點更準確 就像改裝火
→ XtrEmeMasTeR: 星塞一樣 電擊芯越細 越能讓火花更
→ XtrEmeMasTeR: 穩定 效能上還是會有差 畢竟都是毫
→ XtrEmeMasTeR: 秒在計算的 舉個例 CR7HSA跟LR7D火
→ XtrEmeMasTeR: 星塞是可以通用 但因為電擊芯長度不
→ XtrEmeMasTeR: 一樣 導致爆炸中心位置不一樣 效能
→ XtrEmeMasTeR: 也跟著不一樣 所以我才會認為 改裝
→ XtrEmeMasTeR: 高壓線圈會讓爆炸中心位置更穩定
→ XtrEmeMasTeR: 平均效能應該還是會高出原廠一些
電壓與點火位置無關 並沒有太大相關

火星塞之所以設計一根粗的電極 讓上面的火花亂跳 是有原因的
因為每次電弧的產生 都會帶走一部分金屬離子(電極消耗)

而一般火星塞極頭材質是鎳 鎳本身相對於白金 銥 釕等等金屬更容易被消耗
如果做得太細 電極馬上就被消耗光了 對於使用者來說並不是好事

所以才會做一根粗電極 能夠均勻的慢慢消耗

而像釕等等這種更耗損抵抗能力更強的金屬
就能承受更多次的單點消耗 自然就能專注在火核的集中上

但這跟電壓無關 是火星塞廠商的設計有關
推 FSWIN1278: 原廠會設計比較安全的電壓值是有原因的
→ FSWIN1278: ,強化考爾提高電壓的同時,效率變好的同
→ FSWIN1278: 時,也會讓損壞到不應該產生火花的火星
→ FSWIN1278: 塞繼續打出火花,導致有可能會把電極打
→ FSWIN1278: 斷,斷掉的電極就會去氣缸,然後就精彩囉
→ FSWIN1278: …雖然案例不多,但問問各位,如果發生在
→ FSWIN1278: 你的車上,你還能這麼輕鬆的置身事外嗎?
→ FSWIN1278:  所以,要改,就要連火星塞一起動
→ ballcat: 請問數位式CDI請問還有得買嗎？
推 XtrEmeMasTeR: 改裝火星塞ARACER有炸電極案例 其實
→ XtrEmeMasTeR: NGK本身的品質就蠻OK的
→ XtrEmeMasTeR: 其實火星塞5000公里檢查一下也保險
→ XtrEmeMasTeR: 一個了不起300元上下的東西不用死撐
※ 編輯: nowitzkixd (1.172.112.73 臺灣), 03/03/2024 23:13:26
推 KRSmp: 專業！連我這個中文系畢業的文組都看得懂！
推 wholuhalala: 看完了解許多，但改裝猴還是一堆不
→ wholuhalala: 知道自己要什麼指揮灑錢而已XD
→ wholuhalala: *只會
推 james725twtw: 淘寶天龍智點就是數位可程式CDI了
推 XtrEmeMasTeR: 我並不是說改裝高壓線圈會讓點火位
→ XtrEmeMasTeR: 置不一樣 而是比原廠的火花路線更限
→ XtrEmeMasTeR: 束一些 所以跳火會比原廠更穩定 因
→ XtrEmeMasTeR: 為讓火花走的位置沒有像原廠這麼隨
→ XtrEmeMasTeR: 機 我說的點火位置不一樣是指電極芯
→ XtrEmeMasTeR: 長度導致的 是在說CR7HSA跟LR7D的差
→ XtrEmeMasTeR: 別 對於高壓線圈的論述也只是我個人
→ XtrEmeMasTeR: 對跳火的認知見解 不一定對
推 lawlai: 推 ～優質文
推 bony850910: 國高中的物理課
推 n74042300: 讚
推 allen0981: 推
推 w113353: 前陣子某點火放大器到處在打廣告，主打
→ w113353: 彈射起步＆0-100縮短之類的…
推 james725twtw: 喔～那個一直都有
→ james725twtw: 就不懂直接放馬力機數據不是更好
推 jerry4311: 推
推 red565: 厲害推，簡單易懂
推 hsulinchih: 推，高中學過，已經還給老師了!
推 Iori2003: 專業,用心傳道給大推
推 kokunmai:
推 stussy5566: 太專業了給推
推 anchorman13: 感謝，漲機車知識了
推 holyshxt: 同為學電仔推推，很棒的文章
推 noddle: 推