
一、关于 IC设计业进入低潮期的挑战和机遇,·未来本土IC(集成电路)设计业的发展将面临更加严峻的考验、明年本土IC设计业的总体发展形势?
李湘伟:2007年整个中国半导体行业的发展环境发生了微妙的变化:由于集成电路产业产品开发周期较长,投入大,技术含量和技术积累要求高且产品推出后生命周期越来越短,单价下降快等特点,原本极力热衷于投资半导体行业的国外风险投资公司逐渐选择了淡出。很多企业面临着资金链断裂的危险。
另一方面,我们也注意到,国家产业扶持政策逐渐远离外商独资企业而偏向于纯粹的内资企业。这使得像炬力这一类主要资产、团队、经营实体和业务来源都在国内的红筹企业,在具备了一定技术和市场基础,具备了一定创新和竞争能力之后,在进一步发展和整合的过程中面临孤立无援的局面,显得后劲不足。
二、本土IC设计业的机遇与国家政策的扶持
李湘伟 : 现有的一些扶持政策呈两极化的趋势。一方面,技术指引超前中国IC设计企业现有的水平,较多的资助政策关注在超越世界领先技术或是在某些领域零突破的尖端科技,而忽略了现有的已产业化的科技技术。“高精尖”科技的发展代表着国家科技发展的水平,固然重要,但支撑中国半导体产业发展的,更多的是一些从事消费类、工业类的电子元器件设计的IC设计公司。他们拥有一定的研发基础,有广泛的业务平台,有成熟销售渠道,并占据一定的市场份额。鉴于IC设计企业在半导体产业中特有的超大型杠杆效应,被带动的下游电子零配件商、模具厂商、电子显示屏厂商、整机制造商等成百上千个产业链内的合作伙伴,创造的将是近百倍的产值效益。这些才是半导体产业发展的坚实基础。
另一方面,现有的扶持政策有一些在 *** 作层面落后于IC设计企业实际情况。如目前大力鼓励的软件外包或是产学研合作,在IC设计企业中,真实起到的作用并不大。以产学研合作形式举例来说,对于研发能力不足的制造型企业,会起到很大的协助作用。但对于本身是研发性质的IC设计企业来说,更多需要提升的是市场敏锐的预测和与下游厂商的配合以及实际应用的系统方案设计技术。大多高校老师的知识与经验不足以满足企业制造产品和技术改良的需求,产学研多流于形式,没有真正起到产业推广的效果。
三、关于IC产业整合及未来发展
李湘伟 : 国内IC设计企业整合,面临的最大问题还是人才稀缺。当前的突出问题在于:初中级人才多,高层次人才少;继承型人才多,创新型人才少;理论型人才多,实用型人才少。即便是在现有的国内高层次人才资源中,能够在实际中有长期项目积累和经验,可以作出重大科技创新和完成产品开发的人才也很匮乏。面对现在不景气的世界经济环境,IC设计行业更应注重自身研发的创新与深耕,围绕自有知识产权建造系统级芯片,更注重产品的产业化与商业化,提升产品的附加价值。
四、关于本土融资体系的改革
李湘伟: IC设计企业在成立初期,大多有风险投资资金的引入,企业性质多数为外资企业,这样的模式,在国内上市,并不是很容易。但目前海外风险市场的资金已逐渐远离中国企业。大部分IC设计公司要想在国内成功融资,要走的路还很长,希望政府可以将IC设计企业上市条件进一步放宽,加大政策性的支持,优先支持安排上市融资,以解决企业融资之忧。
上海芯略电子总经理张钊锋
一、关于 IC设计业进入低潮期的挑战和机遇,·未来本土IC(集成电路)设计业的发展将面临更加严峻的考验、明年本土IC设计业的总体发展形势?
张钊峰 :国内IC设计公司在经历了6年的高速发展期后,进入调整期本身应该是符合半导体产业的发展规律。随着技术的发展进步和工艺的成熟,系统集成和融合已成为必然趋势。复杂度略高的芯片从产品研发到产品销售平均周期为两到三年。没有选对市场方向或者研发尚未有结果的公司必然会遭淘汰。另外由于国际经济大形势的不乐观,风险投资的收缩,特别是半导体产业方面,本土IC设计业将在市场、资金等方面面临非常大的挑战。尚未有产品销售的公司在没有持续的资金支持下生存成为问题。尚未占有市场一席之地的公司必然将采取价格战的战术挤进市场,造成市场的恶性竞争。已有产品销售的公司在整体市场萧条的情况下,销售额将大幅下滑。人民币升值、劳动力成本提高、原材料成本攀升,更使得IC设计企业及其产业链“雪上加霜”。本土IC设计业明年必然出现大面积整合和兼并,横向联合及合作会增加,IC设计公司的商务模式和生存模式也同样被深刻地反思和调整。
本土IC设计公司将面临的困难和挑战有:系统整合度非常高,小器件纷纷被集成到大系统中;整体市场低迷;下游终端/整机厂商洗牌和整合同业竞争异常激烈;利润空间大幅降低;无休止的价格战;恶劣的融资环境;技术升级及降低成本缺乏资金;由于一系列困难导致的团队军心不稳;强有力的国际竞争等。
经过过去几年的产业积累和磨炼,国内IC设计公司培养了一批设计精英,由于产业的整合,必然使这些人才流入到更优秀的企业中。经过洗牌,同业竞争对手将减少,自身水平会得到提升。有技术能力和突破 SoC(系统级芯片)门槛的公司一旦找准市场方向就会快速成长。企业经过残酷的淘汰后,心态和生存之道都会调整,企业效率会更高,企业掌舵人会更贴近实际和符合市场的需求。
二、本土IC设计业的机遇与国家政策的扶持
张钊峰: 在创新体系建设方面,需要进一步加强知识产权保护,提供和加强对创新的审核和指导,提供充裕的资金支持,提供完整的软硬件平台,让企业规避IC创新的风险。 关于持续创新的资金来源,国家和各地政府层面的IC设计专项;集成民间游资,正确引导规范投资方向;为IC设计企业和其终端客户牵线搭桥;产业链的下游如果能在早期对上游进行资金的帮助,也能有效地减少企业创新的风险。
国家的创新评审体系:评审队伍需要更专业化,更年轻化,更普及化评审流程和评审指标需要更透明化。
三、关于IC产业整合及未来发展
张钊峰:纵向整合可以使产品更快更好更深入地推向市场;横向整合可以使企业往更大的平台方向走。整合需要企业领导人的胸怀和眼光。无法整合的原因主要在于各种利益的再分配问题和企业高层的重新定位问题。
市场规范,减少恶性竞争;企业相互合作,提高产品的竞争力;促进和加速企业之间的整合兼并,对国内IC企业是一件大好事;希望政府能从政策面和资金面提供更大的支持力度。
四、关于本土融资体系的改革
张钊峰:应针对IC设计企业制定税收优惠政策,适当降低高科技企业上市门槛,同时加强监管。 www.qingdaocom.com
大唐微电子总经理赵伦
一、关于 IC设计业进入低潮期的挑战和机遇,·未来本土IC(集成电路)设计业的发展将面临更加严峻的考验、明年本土IC设计业的总体发展形势?
赵 伦 : 明年本土IC设计业的总体发展形势的确不容乐观,主要原因有:
第一,全球金融危机给消费者带来的危机感使得明年甚至是今年年末的传统消费旺季蒙上了一层阴影,消费信心明显下降,这对于面向中低端消费类应用的IC设计企业肯定会有负面影响。
第二,国内经济也出现增长速度下降的现象,尤其是广东等沿海大省企业也出现了许多负面消息,对于国内一批以智能卡IC为主业的设计厂商也会出现用户数下降、价格进一步下滑的不利局面。
第三,第二代居民身份z集中换发工作也已逐渐向平稳发放过渡,四家规模较大或发展速度较快的设计公司都会面临产品转型与培育新增长点的新形势。 上述三个原因会影响一批本土IC设计业,特别是排名前十的企业大多会受到较大影响。
二、本土IC设计业的机遇与国家政策的扶持
赵 伦 :本土IC设计业的崛起仍应归功于国务院18号文件的下发与实施,尽管在实施过程中并未有巨额财政补贴,但传达的精神是明确的,国家坚决支持IC设计业及其创新。在国外势力的压力下终止执行后至今没有类似政策出台,虽有补充措施但其影响力远未达到当年18号文出台后对本土IC设计业的促进效果。同时政策的落实也需要政府各部门的密切配合(当初18号文的落实效率在北京等地政府的大力支持下是相当高的)。因此,发挥政府主管部门的大智慧,出台新的与18号文有同样影响力甚至能够超越的政策,在当前形势下显得尤为重要。国务院批准的涉及IC产业的几项国家重大科技专项能够起到相当大的引导创新的作用(但18号文的普惠作用尚无法填补)。
创新体系建设是一个全民族的发展大计,既要有政府的政策引导,又要有百姓的具体支持和社会舆论的配合,这些条件不是短期就能够改善的,可喜的是党中央、国务院制定了明确的政策,支持自主创新,使包括TD-SCDMA第三代移动通信标准及系统在内的一批自主创新成果得到普遍应用,为产业界自主创新增加投入增强了信心。
三、关于IC产业整合及未来发展
赵 伦 :行业整合要因地制宜。在我国规模较大的IC设计企业当中,国有企业占有相当比例,虽同属国企但隶属不同利益集团更加难以整合。因此,个人认为应遵循客观规律,片面追求规模而生硬整合不会有预期效果,在资本市场渐渐成熟,市场环境认同资本的权威性之后,以资本为纽带进行整合也许会顺利些。
整个国内IC设计业的应对措施难以概括,需要行业协会、政府主管部门从全局角度综合不同特点给出宏观指导。当然,增收节支是企业经营永恒的主题,压缩开支,堵塞漏洞,缩减规模是当前需要下大气力去做的。
四、关于本土融资体系的改革
赵 纶: IC设计业上市融资已成这个行业的国际“定式”,但本土IC设计业在国际大环境中的地位却不容乐观,最好的也在30名开外,且都面临业务不能持续增长的老大难问题,而国际投资界最关注的就是“持续增长”,解决不好这个关键问题,国内IC设计业在海外融资市场上的表现还会更差,甚至不会再有人关注中国IC设计业(当前国际风险投资商已经转移了视线不再关注中国IC设计业了)。国内融资环境与国际环境相比有很大不同,更注重已完成创业的企业融资,对IC设计业这种风险投资并不适合,原因是国内股票市场与国际环境相比发展历程仍较短,投机性更强,对社会稳定影响更大。对于IC设计企业首要任务仍然是锐意创新,有独创性的思路开发市场欢迎的产品,即使是传统产品也要做得和别人不一样。对于国内融资环境而言,风险投资仍然充满机遇与风险,随着我国国民经济的持续快速增长,风险投资必然会起到越来越重要的加速作用,政府应在受控条件下逐步放宽风险投融资条件,加强监管。www.360manage.com
CSIA信息部主任李柯
一、关于 IC设计业进入低潮期的挑战和机遇,·未来本土IC(集成电路)设计业的发展将面临更加严峻的考验、明年本土IC设计业的总体发展形势?
李 柯 :当前国内IC设计业乃至整个IC产业都遇到了一定的困难,从宏观上看,这是产业发展中的正常现象。全球半导体产业在近30年的发展中出现过多次繁荣与衰退。而国内IC产业自上世纪90年代初开始大发展以来,从未出现过衰退,国内产业界对于“硅周期”的认识仅仅停留在概念上,从未有过亲身体验。这也许是为什么国内业界对于此次产业的波动有些“过激反应”的原因所在。从未来发展来看,预计2009年及未来5年的行业销售额年均增速仍能达到30%以上。但就企业而言,重新洗牌的过程将不可避免。新一批领军企业将陆续涌现并带领行业持续发展。
在机遇与挑战方面,我们认为产业未来发展的机遇与挑战都来自于创新。创新体现在多个方面,既有技术创新、产品创新,也有模式创新、制度创新。这是每个企业都需要深入思考的问题。
二、关于IC产业整合及未来发展
李 柯: 行业整合说到底是企业之间的整合。企业作为人、财、物的载体,其整合也是这三大要素之间的整合。目前国内IC设计行业人、财、物的分布十分分散。首先看“物”,也就是设计工具、核心技术以及相关专利,由于集团内部与关联企业间的授权许可,以及各产业孵化平台的扶持,昂贵的设计工具在国内并未成为涉足IC设计领域企业的门槛。与此同时,国内IC设计企业在核心技术与相关专利上的普遍缺乏,也使得企业间的兼并缺少实质上的动力。其次,“财”方面,几乎没有一家国内IC设计企业拥有庞大的现金,国内IC行业的整合因而缺少了必不可少的资本杠杆。最后看“人”,由于国内IC行业创业氛围浓郁,加之各地对团队创业的鼓励与支持,IC企业内部员工外出创业的现象十分普遍,这无形中使得企业即便通过兼并整合也无法获得必要的、稳定的人力资源保障。综合以上三方面因素,IC设计业内部依靠自发力量进行的整合无疑是十分困难的。如要推动IC设计业的整合,只能是自上而下,在政策引导、行业监管、市场准入等因素共同作用下实现。
三、关于本土融资体系的改革
李 柯:目前国内IC设计企业普遍仍是中小企业,获取发展资金十分困难,这在很大程度上制约了IC设计业的技术创新与企业发展。面对这一局面,政府可以考虑出台一些有针对性的鼓励政策,帮助IC设计企业渡过资金难关。如对于经国家认定的IC设计企业,可降低其在国内上市融资的门槛,其在经认定的国内IC生产企业进行流片、封装业务,政府应提供一定的补贴。此外,还可向经认定的IC设计企业提供政府担保的免抵押银行贷款等。
凌讯华业执行副总经理张光华
一、关于 IC设计业进入低潮期的挑战和机遇,·未来本土IC(集成电路)设计业的发展将面临更加严峻的考验、明年本土IC设计业的总体发展形势?
张光华 :近年来国内半导体行业的发展明显减速,从目前发展态势来看,整个国内IC行业已经进入低潮期,全球化金融危机的严重影响也开始逐渐显现,行业发展的不确定性进一步加大,本土的IC设计企业正面临严峻挑战,而且这些不利因素短期内不会消除,所以未来1~2年行业的总体发展形势不容乐观。
综合起来,国内IC设计企业面临的困难主要体现在资金、市场这两个方面。尽管目前国内IC设计研发企业的数量已经不少,也经历了一个较长时期的快速发展,但绝大部分还是比较弱小的中小规模企业,整个产业格局并未发生改变。
但是我们也应该看到,相对于其他区域的经济发展态势而言,中国经济良好运转的基本面尚未改变,虽然IC企业面临着重重困难,但也不宜过分悲观,危机中仍然孕育着机遇。对于国内IC企业而言,未来的发展道路上虽有来自于国际形势的挑战,但更不可忽略的是自上而下的机遇与发展空间。
二、本土IC设计业的机遇与国家政策的扶持
三、关于IC产业整合及未来发展
张光华 : 一般而言,对于一个初创IC设计公司,其结局大致有四种:第一,无法生存,自然消亡;第二,被人收购;第三,IPO(首次公开上市),这条路相对困难,成功率不太高;第四,长远打算,自给自足,持续发展。因此行业的整合也就有相应的两种情况:第一,被动整合;第二,主动整合。
四、关于本土融资体系的改革
张光华 : 一方面,企业自身需要扩宽融资渠道,保证资金的利用效率和流动性;另一方面,也需要充分发挥产业联盟、行业协会等相关组织的联动效应,为政府部门的重要产业决策提供依据,引导资源的合理配置,促成宽松的企业外部融资环境,争取更多的扶持资金和优惠政策投入到科技含量更高、发展前景更好的优势产业领域,为未来的新兴经济增长点提供发展动力。同时,需要进一步倡导行业内的自主科技创新,提高IC企业的设计研发能力,促进优胜劣汰,加快行业整合与并购,让具备卓越创新能力和良好发展态势的优秀企业做大做强,形成规模经济。另外,要贯彻产品研发的市场需求导向,加强对下游终端产品的消费引领作用,将成熟的科技创新成果尽快应用于各种消费电子终端,提高下游产品的市场竞争力,开发成熟的高端市场。
政府可以牵头成立IC创投基金,邀请海内外企业或基金参股。政府应鼓励本土IC企业在内地资本市场上市,在政策及审批上给予适当倾斜。
深圳IC设计产业化基地管理中心孙亚春
一、关于 IC设计业进入低潮期的挑战和机遇,www.anyceo.com未来本土IC(集成电路)设计业的发展将面临更加严峻的考验、明年本土IC设计业的总体发展形势?
孙亚春:近几年我国集成电路设计业取得了有目共睹的高速发展。但我国IC设计业在发展过程中有一个问题越来越突出,就是产品同质化现象严重,多数企业集中在少数几个领域,使得企业陷入激烈的价格战,恶性竞争严重,整个行业的生存环境越来越差。
在这种恶劣环境下,我个人认为明年本土IC设计业的总体发展将呈现以下几个特点:
第一,行业重新洗牌,弱肉强食。残酷的市场竞争会导致弱小的企业生存不下去,行业将重新洗牌,每个细分领域能够存活的企业将不超过3家。
第二,新兴领域异军突起。由于市场竞争激烈,利润降低,迫使企业转换发展方向,向受关注少的领域甚至新兴领域迈进。
第三,技术研发投入不断增加。在市场不好的情况下,实力雄厚的企业会不断增加技术研发投入,推进技术革新,抢占技术高峰。只有从根本上掌握了产品的核心技术,才能从容应对风云变幻的产业环境。
第四,高端芯片有一定突破。在持续技术研发投入的前提下,一直专心致力研究高端芯片的企业因产品技术门槛高,竞争者相对较少,会迎来收获季节。
二、本土IC设计业的机遇与国家政策的扶持
孙亚春 :我认为在本土设计业进入“低潮”发展期的情况下,国家应从以下几个方面推动行业未来的发展。第一,依据产业的发展变化适时调整扶持重点。
随着IC设计产业日趋成熟和发展,政府必须转变工作方式和重点,其面临的紧迫任务是做大做强IC设计产业,营造公平竞争的氛围和完善环境。
第二,鼓励企业积极申请专利,加强对自我知识产权的保护,并支持企业积极应对国外厂商的恶意起诉。
目前我国的集成电路产业还处于群雄逐鹿的初级发展阶段,各分支的企业都很弱小,在世界上都没有大的竞争力,在竞争日趋白热化的今天,发展壮大过程中会遇到各种困难尤其是国外垄断厂商设置的障碍。例如当前规模较大的几家IC设计企业都面临国外厂商起诉的知识产权案,整机厂商外销和展览都成为国外知识产权维权机构关注和查处的重点,这些都提示我们的企业需要尽快做大做强,以和强大的对手抗衡。国外厂商起诉大多是为了保护自己的市场和为对手制造麻烦,并不一定有绝对胜算的把握。例如深圳的朗科就在几次诉讼中都胜了,从而每年可以向国外厂商收取可观的专利费用。因此,在遇到企业遭遇国外厂商起诉的情况时,政府应鼓励并支持我们的企业积极应诉,一旦胜诉,企业就在该行业站稳了脚跟。
第三,制定国家的自有标准和产品。西方国家已将标准、专利等融入集成电路产品中,强制收取高昂的专利费用,而同时又以IC产品不支持中国自有标准为由,逼迫中国不能推行自己的标准或直接使用国外标准。因此我们必须在标准和IC源头上加快推出自有标准和产品,不能再让我们的企业在开发上盲目投入或者陷入国外的专利陷阱。
三、关于IC产业整合及未来发展
孙亚春:我认为行业可以从下面几个方面进行整合。第一,同类项合并。每个细分市场留下两三家实力雄厚的企业。第二,优势互补。在不同领域有专长的企业强强联合,互相弥补不足,共同涉足高端消费电子领域和高端通用产品领域。第三,以产品为目标的整合。针对产品系列进行产品及解决方案的整合。有利于产品性能的最优化,利润最大化。
深圳IC产业发展正酝酿新突破:将致力于打造珠三角IC行业产业联盟,形成一个从整机系统、芯片设计、测试到封装和生产加工等各方面良性互动的产业链。这是记者从近日在深圳举办的2004’珠三角集成电路业界联谊暨市场推广会上了解到的信息。www.qingdaocom.com
深圳市科技与信息局副局长、国家集成电路设计深圳产业化基地主任张克科表示,现代的产业竞争已经不是单一产品的竞争,而是系统实力的竞争。深圳乃至珠三角的IC产业需要建立一个良性互动的产业链。
深圳IC设计达到国际水平
据有关资料显示,作为国家七大IC产业化基地之一,2003年深圳IC设计业总产值突破35亿元,约占去年全国的三成,居全国各大城市首位。
国家集成电路设计深圳产业化基地有关专家表示,依托当地及周边地区的巨大市场,深圳IC产业经过多年发展,目前已在设计、封装、测试和制造方面构建了一定程度的产业链,IC设计业已走在全国前列。华为、中兴通讯、美芯等公司的设计水平已经达到0.13微米,主流产品已在0.18至0.35微米技术档次,处于国际领先水平。有关统计显示,深圳市目前共有各种所有制形式的大小集成电路设计公司和机构100多家,专业设计人员已逾2000人。国家“909”重点工程布点的IC设计公司半数在深圳,在手机、通讯、消费类、HDTV等方面已拥有一批具有自主知识产权的芯片。在内地集成电路发展格局中,深圳与北京、上海形成了三足鼎立之势。
五大问题成为IC发展障碍
尽管深圳IC产业已经呈现出快速发展的趋势,但也存在不少隐忧。业内人士认为,深圳IC业必须尽快解决五大问题,为产业的发展“扫除”障碍。其一,人才缺口大。预计10年内,我市的IC设计人才缺口在5万人以上;其二,缺乏非盈利的、公共的科技支撑体系;其三,产业系统化不完善;其四,缺乏一批良好的中介组织。专家指出,IC产业发展过程中,需要各个产业链建立系统的发展模式,而要实现跨越式的发展,必须完善中介服务组织;其五,IC企业的发展视野问题。企业要敢于在国际市场上竞争,如果没有意识走向国际上的话,到头来本土市场被别人占领,国外市场又不能得到,未来发展就会越来越困难。
深港科技合作提供新契机
深圳乃至珠三角的IC产业应该静下心来解决困扰IC产业发展的问题,在现有的基础上建立新的起点。张克科认为,随着“内地与香港和澳门更紧密经贸合作关系安排”以及泛珠江三角洲经济圈的相继开展,深圳IC产业将迎来新的发展机遇。放眼全大陆的IC产业竞争态势,珠江三角洲与深圳做为最具历史和先天优势的IC产业制造基地,发展优势很难被取代,前景依然相当乐观。
张克科认为,首先深圳与香港合作优势显著。在CPEA(内地与香港更紧密合作关系)的框架下,深圳可以规划与香港市场需求衔接的IC产业发展,以此带动深圳产业链的完善和加固发展。就高新科技产业来说,深圳仍需要作调整,高科技产业在不同的时期有不同的概念,高科技产业要向高附加值转变,高附加值在市场利用程度和可持续发展方面有极大的推动作用,珠三角仍然有一定的空间。其次,泛珠三角各地区可以优势互补。广东省提出“泛珠江三角洲”概念,让泛珠江三角洲变成与大西北、东北互动的区域板块。目前,由省政府计划的从珠三角的产业环境、产业规划到泛珠江三角洲的科技合作框架都已出台,不但把香港、澳门联系起来,还包括福建,广西等地。这对IC产业整个资源调整和产业配合是很好的机会
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电子点火糸统工作原理一、 电火花的产生
我们知道物质由分子组成,分子又由原子组成,原子由原子核(包括质子和中子)和电子组成,电
子围绕原子核旋转运动。在通常情况下,电子的负电荷和质子的正电荷相等,两者平衡使原子的总电荷
量为零。在外界能量的作用下,原子外层的电子运动的速度加快到一定程度时,就会逸出轨道与其他中
性原子结合,这一原子“俘获”电子之后负电荷量增加,呈现负极性,称之为“负离子”。而失去电荷
的原子负电荷量减少,呈现正极性,称之为“正离子”。 离子有规律的定向运动便形成了电流。
根据上述理论,混合气在进入气缸前 都会有微量分子游离成正离子和负离子。气缸压缩过程中,
由于气体受挤压及摩擦也会产生更多的正离子和负离子。当火花塞两电极加有电压时,离子便在电场力
的作用下分别向两极运动,正离子向负极运动、负离子向正极运动形成了电流。但是在电场力较小时(电
压低),原子中的电子运动的速度低,不能摆脱原子核的引力逸出轨道,形成新的离子。所以,气体中
也只有原来存在的离子导电,由于他们的数量很微小,放电电流微弱,所为只存在理论导通,电路中相当
于串接了一个极大电阻R。(参见图2)
随着电压的增高,电场力增大,原子动能增大,大量原子摆脱原子核的引力逸出轨道,混合气中产
生了大量离子,同时正离子和负离子向两极运动的速度加快,正、负离子产生的动能轻而易举便能将中
性分子击破,使中性分子分离成正离子和负离子,这些新产生正、负离子在电场力的作用下,也以高速
向两极运动,又去击破其它中性分子,这样的反应连续发生象雪崩一样,使气体中向两极运动的正离子
和负离子的数目剧增,从而使气体失去绝缘性变为导体(R変成较小阻值),形成放电电离通道,即击穿跳
火。其中由于正负离子高速运动及摩擦碰撞形成的高温炽热电离通道(几千度)发光,于是我们就见到火
花,同时,电离通道周围气体骤然受热膨胀发出“啪啪”声。
二、发动机的工作状况对点火的影响
(1) 火花塞电极间隙越大,在同样电压下极间隙越大电场越弱,电场力越小,较难产生足够的离
子,故需较高的电压才能跳火。影响击穿电压的因素还包括:火花塞电极的形状、电压的极性。
(2)气红内的气体密度大(混合气浓),单位体积中气体的中性分子数量越多,分子间距离越小,
正离子或负离越容易与分子相撞,加速的距离短,速度不高动能小,难以击破中性分子产生新的离子。
故需较高的电压才能跳火。同理,火花塞电极的温度越高,电极间近旁的气体密度越小,故需较低的电
压就能跳火。
(3) 混合气度温度越高,其分子内能越大,就越容易电离,因此跳火电压可降低;反之冷车启动时,
由于混合气中离子运动能力低,不易电离,就需要较高的跳火电压。据测定,冷车启动时,跳火电压
最高约为15kv-25 kv,温对积常后,汽车则只需要8kv—12 kV的击穿电压。
三、发动机对点火系统的要求
1.能产生足以击穿火花塞电极间隙的高压电
火花塞电极间能产生火花时所需要的电压,称为击穿电压或称为跳火电压。正常情况下変压器输出高压大于跳火电压,反之失火。
2.能够控制点火能量大小
A.要可靠点燃混合气,火花塞必须具有足够的点火能量。在发动机正常工作时,电火花只要有1~10mJ的能量即可。但是在起动时,为保证可靠点火,火花塞的点火能量可达到100mJ。
B.能根据发动机的各种工况对点火能量调整,即对高压输出晶体管导通时间(传统机械式闭合角的控制)长短的控制,达到对高压变压器初级电流大小(能量大小)的控制。
3.点火时刻应适应发动机的各种工况
A.发动机不同转速和负荷所要求的最佳点火提前角不同,点火系统必须能自动调节点火提前角。发动机的点火提前角表示式:
实际点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角(或延迟角)。
B.这种数字式电子点火系统还能将点火时间智能控制在临爆点或微爆点范围,使汽油机在功率、经济性、加速性和排放控制方面达到最优。
四、数字式电子点火系统组成
数字式电子点火系统是在使用无触点电子点火装置之后的汽油机点火系统的又一大进展,称为微型电子计算机控制半导体点火系统。
点火系统的分类:
A.。电感蓄能式点火系统(实际电路参见图3、4、5)
点火系统产生高压前以点火线圈建立磁场能量的方式储存点火能量。目前汽车使用的绝大部分点火系统为电感储能式。(重点分析介绍)
B.电容储能式点火系(图6)
点火系统产生高压前,先从电源获取能量以蓄能电容建立电场能量的方式储存点火能量。多应用于高转速发动机上,如赛车。
工作原理是把较低电源电压变换成较高直流电压(500V-1000V)对电容充电蓄能,点火时刻通过电
容放电使变压器产生高压。特点是电容充放电周期快,高压跳火火花持续期短(约1微秒)且电流大,
不存左火花尾。ECU根据发动机工况在一个点火周期内进行1-3次点火。
电感蓄能式点火系统主要有微型电子计算机(ECU)、各种传感器、高压输出部分(功率管、变压器、高压线、火花塞)三大部分组成。(参见图1)
1.ECU
ECU就是整部汽车的智能控制中心,指挥协调汽车的各部工作,同时ECU还有自动诊断功能。
其中处理控制点火系统工作是ECU众多工作重要的一项。ECU只读存储器ROM中存有500多万组
数据,这些数据大多数是发动机通过各种实际工作情况测量优选得出的,包括了整个汽油机工作范围
内各种转速和负荷下的最佳点火提前角及喷油脉宽等有关全部数据。不同型号整车的ECU的存储数
据是不同的,各厂家对数据都是保密不公开的;这些数据保证了汽油机在功率性、加速性、经济性和
排放控制方面达到最优组合。
ECU控制点火原理
发动机启动后,ECU每10ms采集一次发动机的各传感器动态参数,按预先编好的程序处理这
些数据,并存入随机存储器RAM中;同时ECU还要根据电源电压大小、从其只读存储器ROM中选
取出适应当前工况的高压变压器初级线圈电流导通时间,(即ECU输出宽度不同的方波电压控制高压
输出糸统变压器初级线圈电流大小,实现对高压输电压大小的控制)ECU综合这些数据,从其只读
存储器ROM中查找出(计算出)适应当前发动机工况的最佳点火提前角存入随机存储器RAM中,
然后利用发动机转速(或转角)信号和曲轴位置信号,将最佳点火提前角转换成点火时刻,即切断高
压变压器初级电流的时刻。
在下列情况下ECU点火实行开环控制,点火按预设程序工作。
A..发动机启动时。B.重负荷时。C.节气门全开时。
2.传感器
传感器就是各种不同类型及功用的测量元件,安装在发动机不同的有关部位,把发动机工况各种参数变化反馈给ECU作计算数据。
在点火系统中应用的传感器主要有:空气流量计及进气温度传感器、发动机转速及曲轴位置传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器及爆震传感器、氧传感等等。
3. 高压输出
A.高压输出功率三极管:在电路中起开关作用。
B.高压输出变压器:在电路中把低电压转换成高电压供火花塞点火。
C.高压线:在电路中把高压电传输到火花塞。
D.火花塞:在电路中把高压电引进汽缸并把电能量转换成热能。
高压的产生及控制原理
基本理论:
A.导体中有电流通过就会产生一个磁场,电流越大磁场越强。
B.导体磁通量的变化(切割磁力线)会产生感应电动势,磁通量变化率越大产生感应电动势越强。
C.导体中产生感应电动势的方向总是阻碍磁力线(电流)变化的,因此产生阻抗。
D:电感元件导通时电流增加按时间指数规律变化。
ECU根据发动机不同的工况、电源电压高低,选出只读存储器中存储的最佳点火数据,即输出
不同宽度的方波电压给高压输出控制单元,控制功率三极导通、截止。→功率三极管基极接收到方波
电压饱和导通, →高压输出变压器初级线圈电流开始导通,由于初级线圈存在电感产生一个反向电动
势,所以电流不能突变,电流按指数曲线增大, (理论上时间无限长时电流达到最大值,但是在实际应
用中我们只需应用电流快速上升期,因初级回路中只有电源电压及时间为变量,所以ECU就是按照
这个指数规律,计算出导通时间长短,达到控制高压能量目的。) →并产生一个相应的磁场;→初级
线圈电流会很快上升到预设值,到达点火时刻时,→ECU切断方波电压(或加一反向电压)使功率三极
管立刻截止;→变压器初级线圈电流突然被切断,→即变压器磁力线突然消失(磁通量变化率很大)使
变压器线圈产生感应电动势,→因变压器次级线圈绕有较多匝数所以产生出高的点火电压。假如每匝
线圈感应电压为E,次级线圈有N匝,则次级电压为:U=E×N(伏)。
点火的电原理
整个点火糸统的电原理简化:图1;变压器次级工作等效:图2
变压器次级线圈分布电容及火花塞、高压线的分布电容组成回路电容C,电路无屏蔽时C约50PF,有屏蔽约150PF,火花塞间隙等同可变电阻R。
高压能量分三个阶段变化消耗
第一阶段
电容C放电期(诱燃期):变压器次级线圈产生的点火高压对电容C充电,当电容C电压上升达
到火花塞击穿电压时,火花塞跳火电容C快速放电, 火花塞间隙电压迅速下降到几百到几千伏,电容
C放电瞬间电流达10-50安培以上,放电时间约1微秒。点火电压越高(即点火能量越大),C放电电
流越大。
正常状况下气缸的混合气就是这一时刻的火花点燃。如果跳火电离线被发动机气缸内高速扰
流吹息,変压器高压再次对C进行充电,则C第二次放电产生电离通道。
注:电压从10000V-20000V左右在1微秒内突降至几百到几千伏,由此产生了一个很强的方波
电压,并通过高压线幅射电磁波,对外界电器产生干扰波。方波由N个正弦波组成,所以形成了一
个1微秒时基为中心的干扰电磁频带。
第二阶段
电感放电期(燃烧期):电感放电是靠电容C放电产生的电离通道形成的低阻产生的。由于电容C
放电产生的电离通导(电阻)不能立刻消失,同时变压器次级电感中还存有充足的高压能量,所以电感
继续对电离通导放电使火花持续。
由于次级线圈放电电流的变化引起磁通量的变化,次级电感线圈产生了一个感抗电动势,即产
生一个与电感放电电流方向相反的电动势阻碍了电流的変化,使放电电流较小,电流在几到几十毫安,
所以,高压能量需要较长时间放电才能消耗掉,这一电感放电火花持续期俗称火花尾。
由第一阶段电容C放电诱燃后产生一个“火焰中心”,这个“火焰中心”跟随气缸内高速扰流移
动离开了火花塞电极,这时电感电能放电火花又会点燃混合气另一个“火焰中心”,作为点燃混合气的
补充,“火焰中心”使混合气在整个气缸内很快形成燃烧的“明亮火焰期”,即气缸内混合气燃烧温度
达最高,气体压强达最高值。这个过程称为混合汽燃烧期, 燃烧时间在750μS-2500μS之间。
电感放电火花在发动机启动及低速时非常重要,发动机在启动或非正常工况下,电容C放电期极
有可能未点燃混合气,此时,只有靠电感放电火花来点燃燃混合气。
冷车启动时气缸内的混合气温度低,雾化效果差,点然混合气需要较长火花期;在低转速时,由于
气缸内混合气扰流速度低,第一个“火焰中心”移动慢,有必要点燃第二个“火焰中心”加快混合气
的燃烧,所以点火火花期也较长。但当发动机转速较高时, 气缸内混合气扰流速度変快,“火焰中心”
高速移动,快速传播引燃了缸内混合气,因此,并不需要第二个“火焰中心”。
根据混合汽燃烧时间在750μS-2500μS之间,所以,火花持续期最长在700μS左右就可保证混
合气的完全燃烧。实验证明火花持续期过长对燃烧效果并没有提高,相反,电离通道生产的高热加上
火花塞自身温度反而加速了火花塞电极的烧蚀,这就是为什么要控制点火能量的主因。
注:次级电流不能简单应用I=U/R公式计算,因为电感产生的感抗电动势方向总是阻碍磁力线
(电流)变化的,所以应用I=U/R+E/R计算,U高压电压,E感应电压,R回路电阻;或I=U/r ,
r=火花塞等效电阻+高压线电阻+线圈直流电阻+感抗电阻。其实高压线电阻、线圈直流电阻在整个阻
抗中的比例很小,所以可忽略不计。
另会,从这一原理可以正明,点火能量的大小与高压线无关(当然,不包括损坏高压线)。认真看了这
篇文章后,你们如果还是相信有XX高能量火花线,只能说明你水平大差。
第三阶段
振荡衰减期:随放电时间的增加电感线圈储存能量(电压)消耗下降,使气体中分离的电离子越来
越少,电感放电电流也就越来越少,电离通道温度下降,根着通道电离子数量急剧下降,即相当于通
道电阻值R逐步上升変为无限大,火花塞停止跳火。这时电感剩余能量对电容C充电,电容C对电
感放电,如此反复直至下一个点火周期的到来。
注:同样此阶段产生一个逐步衰竭的正弦振荡波对外界造成干扰,但强度远小于第一阶段电容放电干扰电磁波。
多余的话
汽车已有100多年历史,发动机的气缸、活塞等并没有变化,只是工艺的提高。自发动机引入微型电子计算机控制后,产生了质的变化。因此, 发动机系统越来越完善,从喷油到点火、进气到排气无不环环紧扣,相互相连。也就给我DIY的空间越来越少,顾此失彼,所以没有较高的专业水平请不要更换与原车不同的点火电器设备,特别是更改点火变压器请三思而行。
在点火糸统中,很多人认为更换价格更高的火花塞及高压线会增加发动机的性能,其实不然。
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随着汽车越来越多地进入社会与家庭,汽车爱好者及有关人员迫切希望了解汽车上一些系统的工作原理与维修。其中现代汽车电气部分广泛采用的电子点火系统就是很重要的部分。汽车为什么要采用电子点火?本着由浅入深的原则,本文首先简介传统的汽车机械式断电触点点火(俗称白金触点点火)的原理与不足之处。传统的机械式断电触点点火的原理图1是一个4缸汽油发动机的点火电路原理图。它主要由蓄电池、点火开关、断电触点、电容器、火花塞、点火线圈及附加电阻等组成。闭合点火开关后,蓄电池点火电流经过点火开关、附加电组(或经过启动机短路开关,启动时闭合)到点火花线圈的初级绕组,经过断电器触点,再经车身拾铁(即接地)回到蓄电池的负极。这时由于初级绕组中有电流通过,所以在点火线圈铁芯中形成了磁场并储存电磁能。当发动机运转带动分电器的凸轮(凸轮的棱角数等于发动机的气缸数)转动时,凸轮的棱角顶开动触点臂上的绝缘凸块使断电器触点打开,这时初级绕组中电流中断。由于点火线圈类似一个升压变压器,所以因互感的作用,次级绕组中便互感产生出20kv左右的高压电,从而经分电器击穿火花塞的电极,产生火花点燃气缸内的可燃混合气。在这种点火系统中,断电触点上并联的电容器(0.22μF左右)有两个重要的作用: 1. 当断电触点打开时,因磁场消失,初级绕组中将产生300V左右的自感电动势。若无电容器,这个自感电动势将使触点烧损。当断电触点打开时,电流流向电容器充电,这时电容器与初级绕组构成一振荡放电。充了电的电容器,以电流相反的方向通过初级绕组荡放电,加速了磁场的消失,使次级绕组的互感电动势升高。整个点火过程可分为两个阶段:断电触点闭合期间点火线圈初级绕组中电流的增长;断电触点打开后,次级绕组中高压电的产生。在这种传统的点火方式中,断电触点是故障的多发点,同时也是排除故障的突破口。此点火电路实质上就是把蓄电池12V的低压电,通过点火线圈(即变压器)升压到几万伏的高压电。大家知道变压器只对交流电起作用,而汽车上没有交流电源,所以用断电触点一开一闭,造成点火线圈初级绕组中的电流时通时断产生脉冲直流电,来仿效交流电。从而使次级绕组能够产生高压电。知道了这个原理,就不难判断故障所在,首先必须有良好的脉冲低压电(12V),否则就不会产生高压电。而造成脉冲低压电不良的原因,大多是断电触点烧损、接触不良、间隙失准所致。上述传统的机械式断电触点点火有几个根本的缺点: 1、 尽管有电容器的消弧作用,断电触点还是容易烧损。分电器的凸轮和动触点臂上的凸块容易磨损,从而引起断电触点接触不良和触点之间的间隙失准(正常间隙为0.35-0.45mm),造成车辆不易启动和点火时间的变化。点火线圈初级绕组中的电流不能加大(≤5A)。因为初级绕组中电流加大,更容易使断电触点烧损。但是要提高警惕次级绕组产生的互感电动势(亦即次级绕组的高压),更有利于点燃气缸内的可燃混合气,就必须加大通过初级绕组中的电流(即通过断电触点的电流)以产生更大的磁通变化量。这显然是一个不能解决的矛盾。1、 断电触点的间隙一经调好,人为地不再变动。大家知道汽车发动机的转速是在不断变化的,以4缸发动机为例,在低速时断电触点闭合时间长,点火线圈初级绕组中通过的电流,因而次级绕组产生的互感电动势就高;在高速时断电触点闭合时间短,初级绕组中通过的电流小,造成次级绕组产生的互感电动势降低。再则,随着发动机气缸数的增加(如6缸发动机),断电触点的闭合时间还要缩短,初级绕组中的电流进一步减少,最终使次级产生的互感电动势还要降低。虽然点火电路中有PTC附加电阻的补偿作用,但还是不能从根本上解决问题。总之,传统的断电触点点火系统,次级绕组中互感电动势的最大值(即击穿火花塞电极的放电电压),在很大程度上取决于断电触点断开时,初级绕组中电流所能够达到的最大值。次级绕组中的电压是随着发动机转速的增高和发动机气缸数的增加而下降。主要原因就是因为点火线圈初级绕组中的电流不能恒定(尽管有PTC附加电阻的补偿),点火闭合角不能控制。所以传统的机械式断电触点点火已经到了尽头,必须从本质上改变。无触点电子点火的原理与维修汽车采用电子点火是60年代末出现的。它取消了传统机械式点火装置中的断电触点,所以机械磨损问题减少了,许多甚至不存在磨损。因而带来了许多的优点,车辆启动容易、点火能量大、降低油耗、减少排污、减轻甚至不需要维护。无触点电子点火从使用的储能元件上可以分为:电感储能(储能元件是点火线圈)放电式电子点火和电容储能(储能元件是电容器)放电式电子点火两大类。前者主要用在汽车上,后者主要用于摩托车。无触点的汽车电子点火系统从采用的信号传感器(信号发生器)又可分为:光电式电子点火、电磁感应式(磁电式)电子点火和霍尔传感器(霍尔效应)式电子点火。汽车电子点火系统装置方框图见图2所示。因早期的光电式电子点火不十分理想,故现在基本上不使用了。目前普遍采用的是磁电式传感器和霍尔式传感器电子点火系统,点火控制器有分立元件和集成电路两种,配用高能的点火线圈等。其它部件类同传统的有触点式点火系统。1.磁电式电子点火系统的原理与维修 图3是一种汽车磁电式电子点火电路原理图。它由信号发生器L(信号传感器)、点火线圈、火花塞、电源(蓄电池)等组成。信号发生器的工作原理见图4。信号发生器安装在分电器内,它由铁芯、永久磁铁、信号线圈、触发轮及空气隙组成。工作时,由发动机带动分电器轴上的触发轮旋转,利用电磁感应原理,输出交变的信号电压。详细工作原理如下: 1当触发轮转到图4中(a)的位置时,信号线圈铁芯和触发轮的凸齿处在相接近的位置。这时空气隙越来越小,磁通量从此位置开始逐渐增加,当转到信号发生器线圈铁芯位于两个凸齿之间的某一位置时,磁通量的变化率最大。因而感应产生的电动势最高,即产生的信号电压亦最高。由楞次定律可知,A端为+、B端为-。 2触发轮继续转动到图4中(b)的位置时,信号线圈铁芯的中心位置正好与触发轮凸齿的中心相一致。这时空气隙最小,通过的磁通量最大,但磁通的变化率为零。所以线圈中感应的电动势亦为零,即无感应电压输出。 3当触发轮转到图4中(c)的位置时,触发轮的凸齿开始逐渐离开信号线圈铁芯,空气隙开始增大,磁通量开始减小。当转到触发轮的两个凸齿间的某一位置时,磁通的变化率最大。此时感应产生的电动势最高,但感应电压的极性与图a相反,即A为-、B为+。若触发轮不停地转动(发动机运转时),上述工作过程不断重复发生。对于4缸发动机,触发轮旋转一周360°产生4个交变信号电压,即90°产生一个交变的信号电压。它实际上类似一个小型的交流发电机,输出的交变信号电压送至点火控制器工作原理见图3,这是普通的汽车电子点火电路之一。工作原理很简单,它由信号拾取、整形放大、开关等电路组成。鉴于这些电路原理在一般电子书刊中均有介绍,故在此只简述工作过程。当信号发生器输出的交变压器A端为+、B端为-时,二极管D1截止,三极管T1导通,T2截止T3、T4导通,这时点火线圈初级绕组中流进电流储存能量。当触发轮转动,输出的交变压器A端为-、B端为+,二极管D1导通,三极管T1截止,T2导通,T3、T4截止。点火线圈初级绕组中的电流被切断。次级绕组产生高压电,使火花塞放电点火。图5是采用美国摩托罗拉公司生产的汽车专用点火集成电路89SO1的点火线路。工作原理大同小异,只不过增加了一些辅助的功能,如闭合角控制、点火恒流控制等。汽车电子点火系统的原理与维修(下)汽车电子点火系统一般来说是比较可靠的,但是也免不了有出故障的时候,下面介绍其检修步骤与方法:第1步:首先查看各导线有无明显的短路、断路接触不良等现象,不要一开始就盲目地拆卸电子点火器件。因为有许多故障都与汽车所处的特殊使用环境有关,如路面的颠簸、泥水的侵蚀、锈蚀。尤其是导线的插接件中侵入泥水后,极易造成短路、接触不良等故障。第2步:上述检查完好后,才可进一步检查点火系统中的各部件。首先检查各部件自身有接地回路的其自身接地是否良好,这一点也是故障的多发点。如点火控制器是靠其外壳与车身接地(或专用接地线),再也蓄电池负极连接一起构成回路的。如果接地不良,就会造成点火系统工作时好时坏,甚至完全不工作。第3步:确认电子点火部件有故障后,应拔掉分电器(信号传感器)与电子点火控制器的插头,先单独测试信号传感器,用万用表的交流电压挡接地信号传感器输出的插头上,启动发动机带动触发轮转动。这时万用表若无指示,即无信号电压输出,说明信号传感器有故障,用万用表测其电阻值时,一般正常应为几百欧姆(视不同的传感器信号线圈而定)。触发轮与信号线圈铁芯的间隙一般为0.2-0.4mm,否则应与调整或更换。第4步:检查电子点火控制器。电子点火控制器其实就是一个将输入信号波形整形放大的晶体管开关电路。先接通其工作电源,取蓄电池一格2V电压或用一节1.5V的干电池,+、-极分别触碰电子点火控制器的输入A、B两端(模拟信号传感器输出的信号电压),并用万用表直流电压挡监视点火线圈初级(电源输入端)与接地之间的电压。如果万用表的指示在接近0V(开关三极管导通时的管压降)和接近电源电压12V交替地变化,说明电子点火控制器良好。否则有故障。第5步:检测点火线圈。汽车上的点火线圈其实就是一个升压变压器。初级绕组的阻值应在0.5-1.7Ω,次级绕组的阻值应在3-4kΩ或 10-15kΩ(视配用不同的点火线圈而定。高压点火线阻值不得大于25kΩ,否则应更换。)一般经过上述几个步骤的检查,即可查出故障所在。当然汽车点火系统还有诸好火花塞、分火头及蓄电池等故障,不过那已是传统有触点式点火系统常遇到的普通问题。霍尔式汽车电子点火的原理与维修磁电式电子点火,因信号传感器是基于电磁感应原理,工作性质类似一个小型的交流发电机。所以发动机在低速运转(如启动时)时输出的信号电压较小,甚至更低转速时,产生不了足够的信号电压。因此它对发动机的转速有一定的要求。新型的霍尔传感器式汽车电子点火是应用了霍尔效应原理,传感器输出的是开关脉冲信号,且具有陡峭的前沿和后沿。只要发动机一转动它就有霍尔信号电压输出,不受转速的影响。且还不受温度湿度、等影响,可在恶劣的环境中稳定地工作。使得汽车点火的正时精度、可靠性大大提高,故障率大大减少,应用更为广泛。图6是汽车霍尔式传感器的工作原理与结构示意图简图。它是由霍尔元件、永久磁铁和一个能在霍尔元件与永久磁铁之间的空气隙里转动的像铲状的金属片(能阴挡、旁路磁场)等组成。工作时电源给霍尔元件提供一个很小的工作电流,发动机通过传动机构带动铲状的金属片旋转。当铲状的金属片进入霍尔元件与永久磁铁之间的空气隙时,如图6中的(a)所示,因磁场被金属片所阻挡旁路,所以霍尔传感器无霍尔信号电压产生。当铲状的金属片离开霍尔元件与永久磁铁的空气隙时,霍尔元件受到磁场的作用,如图6中的(b)所示,这时产生霍尔信号电压。图7是霍尔式汽车电子点火系统的结构方框图。 图8是应用在上海桑塔纳和红旗等轿车上的霍尔式电子点火电路原理图。主要元件采用汽车点火专用集成电路L497或L482。它具有过压、停车断电抛负载等保护功能。并兼有点火电流恒定、可变闭合角功能。点火控制器的5脚提供霍尔元件工作电源,2、3脚接地。6脚输入霍尔脉冲信号
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