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          單片機控制摩托車點火器新理念的綜合設(shè)計

          作者: 時間:2011-06-06 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          點火系統(tǒng)汽油機中起著非常重要作用,點火能量必須按規(guī)定要求足夠大,否則就不能點燃氣缸內(nèi)混合氣;點火時刻或點火提前角是影響發(fā)動機性能重要參數(shù)之一,每個給定發(fā)動機運行工況都對應(yīng)著一個最佳點火提前角,過早或過遲點火,都會直接影響到燃油經(jīng)濟性和動力性。為此,試驗獲取發(fā)動機最佳點火提前角,并發(fā)動機盡量按最佳時刻點火是關(guān)鍵。
          目前,國外大排量運動型已開始應(yīng)用微機技術(shù),日本本田、川崎、鈴木公司等都有這樣車型推出,而我國點火提前數(shù)字技術(shù)應(yīng)用方面遠遠落后于發(fā)達國家。事實上,這項技術(shù)我國生產(chǎn)轎車汽油機上應(yīng)用才剛剛開始,但汽油機上還未應(yīng)用。
          1、數(shù)字控制點火系統(tǒng)組成
          數(shù)字控制點火系統(tǒng)主要由霍爾元件、信號整形電路、計算處理器、功率放大高壓及液晶顯示部分等組成。采用發(fā)動機霍爾原件,對發(fā)動機工作行程進行采集,然后由信號處理電路(信號放大、波形變換和波形整形)再對采集到信號進行整理。數(shù)字采用控制電路,獲取汽油機最佳點火提前角規(guī)律,數(shù)字即保證最佳點火,點火系統(tǒng)框圖如圖1所示。信號處理電路中,放大器用于對采集信號進行放大,以滿足數(shù)字信號幅度要求;波形變換和波形整形電路用于將放大后采集信號轉(zhuǎn)換成可接收TTL信號,單片機INT0引腳進行接收,使INT0引腳能夠?qū)?nèi)部定時器T0工作進行控制,精確測出加到INT0引腳正脈沖寬度(即測出脈沖信號周期),再脈沖寬度計算出最佳點火角度,將信號輸出到功率放大高壓點火器,完成點火;同時,單片機再脈沖周期計算出發(fā)動機轉(zhuǎn)速液晶顯示模塊顯示出來。

          2、單片機控制點火提前角原理
          發(fā)動機磁電機上安裝2個摩托車專用霍爾原件,一個安裝最大點火提前角位置上,另一個安裝發(fā)動機活塞運行上止點位置,這樣單片機對其進行采集時,就有了2個參考點。發(fā)動機剛剛起動時,活塞運行速度較慢,氣缸壓力不足,發(fā)動機起動后活塞運行到上止點時,氣缸壓力才為最大,這時點火為最佳時機;當發(fā)動機工作一段時間后,發(fā)動機點火時刻就要發(fā)生改變,發(fā)動機運轉(zhuǎn)越快點火提前角越應(yīng)該增大,提前點火,才能使發(fā)動機做功行程時有最大能量釋放,不能提前點火,發(fā)動機會顯無力,車速不能提升;提前角能過大,提前角過大會浪費能源,作功時有一部分作了負功,精確控制點火提前角才能使發(fā)動機輸出功率最大,能源消耗最少。
          2.1單片機工作頻率選擇
          摩托車高速運行時,發(fā)動機轉(zhuǎn)速可達10000r/min,這時點火提前角應(yīng)為最大。摩托車排量不同,活塞運行行程和缸徑同,提前角同。250mL系列最大提前角為15°,要保證提前角每5°時火花塞至少要2次點燃,單片機輸出頻率至少為:2×(360/5)×10000=1440000Hz/min;而采用普通單片機工作頻率為12MHz,完全可滿足要求。
          2.2新型點火器與普通點火器區(qū)別
          新型點火器與普通點火器不同點是:普通點火器工作時考慮什么時間點火,而單片機控制點火器考慮是什么時間不點火,也就是發(fā)動機工作過程中少部分時間停止點火,從圖2中看出,使用了單片機點火系統(tǒng)后,增加了點燃沖程和排氣沖程點火觸發(fā)次數(shù),這樣發(fā)動機混合氣燃燒十分充分,不會出現(xiàn)燃燒不徹底、火花塞積碳不能正常工作等現(xiàn)象。發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時,最大提前角內(nèi)至少保證有6次以上點火過程;排氣沖程時繼續(xù)高頻點火,使未完全燃燒混合氣充分燃燒,再次清理火花塞而完成高頻點火。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/172693.htm

          點火系統(tǒng)


          2.3單片機控制點火提前角
          使用2個霍爾元件對發(fā)動機進行采集,放大整形后,把整形好信號輸入到單片機,單片機對其進行分析,2個霍爾元件間時間差計算出當時發(fā)動機轉(zhuǎn)速,也就是它們時間差越短即發(fā)動機轉(zhuǎn)速越高;同時,液晶顯示模塊顯示出速度情況,并此數(shù)據(jù)分析出發(fā)動機工作哪個區(qū)域(低速區(qū)、中速區(qū)或高速區(qū)),不同區(qū)域進行點火提前角控制。當發(fā)動機運行時,發(fā)動機各傳感器將監(jiān)測到負荷、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、車速及水溫等參數(shù),并送到電腦中,經(jīng)對這些信息進行分析處理,發(fā)動機轉(zhuǎn)速由單片機計算出相應(yīng)點火提前角度。
          單片機控制點火最大優(yōu)點是可對發(fā)動機工作情況進行考慮,如當發(fā)動機溫度偏高,機油量過低時,再加速行駛時,將對發(fā)動機造成損失,此時單片機會自動對點火器進行控制,使發(fā)動機只能工作低轉(zhuǎn)速區(qū),騎乘者怎樣加大油門,發(fā)動機轉(zhuǎn)速會提高(要使發(fā)動機轉(zhuǎn)速提高必要條件是點火角度變化)。經(jīng)實驗證明,鈴木250mL摩托車被控后最多只會40km/h速度內(nèi)行駛,本田400mL摩托車被控后最多只會55km/h速度內(nèi)行駛。
          總之使用單片機控制發(fā)動機工作狀態(tài)將成為今后發(fā)展必然趨勢,發(fā)動機使用了智能芯片,發(fā)動機運轉(zhuǎn)情況自動分析直接控制發(fā)動機能制止人為不良干預(yù)使發(fā)動機以有效保護。還可很方便加裝各種電子產(chǎn)品例如觸摸式密碼鎖、遙控器、鐘表顯示、數(shù)字定速等,這些功能都是單片機很容易實現(xiàn)。



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