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單片機(jī)控制摩托車點(diǎn)火器新理念的綜合設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2011-06-06 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

點(diǎn)火系統(tǒng)汽油機(jī)中起著非常重要作用,點(diǎn)火能量必須按規(guī)定要求足夠大,否則就不能點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)混合氣;點(diǎn)火時(shí)刻或點(diǎn)火提前角是影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能重要參數(shù)之一,每個(gè)給定發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況都對(duì)應(yīng)著一個(gè)最佳點(diǎn)火提前角,過早或過遲點(diǎn)火,都會(huì)直接影響到燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。為此,試驗(yàn)獲取發(fā)動(dòng)機(jī)最佳點(diǎn)火提前角,并發(fā)動(dòng)機(jī)盡量按最佳時(shí)刻點(diǎn)火是關(guān)鍵。
目前,國外大排量運(yùn)動(dòng)型已開始應(yīng)用微機(jī)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(diǎn)火提前數(shù)字技術(shù)應(yīng)用方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家。事實(shí)上,這項(xiàng)技術(shù)我國生產(chǎn)轎車汽油機(jī)上應(yīng)用才剛剛開始,但汽油機(jī)上還未應(yīng)用。
1、數(shù)字控制點(diǎn)火系統(tǒng)組成
數(shù)字控制點(diǎn)火系統(tǒng)主要由霍爾元件、信號(hào)整形電路、計(jì)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(dòng)機(jī)霍爾原件,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作行程進(jìn)行采集,然后由信號(hào)處理電路(信號(hào)放大、波形變換和波形整形)再對(duì)采集到信號(hào)進(jìn)行整理。數(shù)字采用控制電路,獲取汽油機(jī)最佳點(diǎn)火提前角規(guī)律,數(shù)字即保證最佳點(diǎn)火,點(diǎn)火系統(tǒng)框圖如圖1所示。信號(hào)處理電路中,放大器用于對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行放大,以滿足數(shù)字信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換成可接收TTL信號(hào),單片機(jī)INT0引腳進(jìn)行接收,使INT0引腳能夠?qū)?nèi)部定時(shí)器T0工作進(jìn)行控制,精確測出加到INT0引腳正脈沖寬度(即測出脈沖信號(hào)周期),再脈沖寬度計(jì)算出最佳點(diǎn)火角度,將信號(hào)輸出到功率放大高壓點(diǎn)火器,完成點(diǎn)火;同時(shí),單片機(jī)再脈沖周期計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速液晶顯示模塊顯示出來。

2、單片機(jī)控制點(diǎn)火提前角原理
發(fā)動(dòng)機(jī)磁電機(jī)上安裝2個(gè)摩托車專用霍爾原件,一個(gè)安裝最大點(diǎn)火提前角位置上,另一個(gè)安裝發(fā)動(dòng)機(jī)活塞運(yùn)行上止點(diǎn)位置,這樣單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行采集時(shí),就有了2個(gè)參考點(diǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)剛剛起動(dòng)時(shí),活塞運(yùn)行速度較慢,氣缸壓力不足,發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后活塞運(yùn)行到上止點(diǎn)時(shí),氣缸壓力才為最大,這時(shí)點(diǎn)火為最佳時(shí)機(jī);當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作一段時(shí)間后,發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)刻就要發(fā)生改變,發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)越快點(diǎn)火提前角越應(yīng)該增大,提前點(diǎn)火,才能使發(fā)動(dòng)機(jī)做功行程時(shí)有最大能量釋放,不能提前點(diǎn)火,發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)顯無力,車速不能提升;提前角能過大,提前角過大會(huì)浪費(fèi)能源,作功時(shí)有一部分作了負(fù)功,精確控制點(diǎn)火提前角才能使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率最大,能源消耗最少。
2.1單片機(jī)工作頻率選擇
摩托車高速運(yùn)行時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可達(dá)10000r/min,這時(shí)點(diǎn)火提前角應(yīng)為最大。摩托車排量不同,活塞運(yùn)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(shí)火花塞至少要2次點(diǎn)燃,單片機(jī)輸出頻率至少為:2×(360/5)×10000=1440000Hz/min;而采用普通單片機(jī)工作頻率為12MHz,完全可滿足要求。
2.2新型點(diǎn)火器與普通點(diǎn)火器區(qū)別
新型點(diǎn)火器與普通點(diǎn)火器不同點(diǎn)是:普通點(diǎn)火器工作時(shí)考慮什么時(shí)間點(diǎn)火,而單片機(jī)控制點(diǎn)火器考慮是什么時(shí)間不點(diǎn)火,也就是發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中少部分時(shí)間停止點(diǎn)火,從圖2中看出,使用了單片機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)后,增加了點(diǎn)燃沖程和排氣沖程點(diǎn)火觸發(fā)次數(shù),這樣發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣燃燒十分充分,不會(huì)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(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),最大提前角內(nèi)至少保證有6次以上點(diǎn)火過程;排氣沖程時(shí)繼續(xù)高頻點(diǎn)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(diǎn)火。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/172693.htm

點(diǎn)火系統(tǒng)


2.3單片機(jī)控制點(diǎn)火提前角
使用2個(gè)霍爾元件對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行采集,放大整形后,把整形好信號(hào)輸入到單片機(jī),單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行分析,2個(gè)霍爾元件間時(shí)間差計(jì)算出當(dāng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,也就是它們時(shí)間差越短即發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高;同時(shí),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(dòng)機(jī)工作哪個(gè)區(qū)域(低速區(qū)、中速區(qū)或高速區(qū)),不同區(qū)域進(jìn)行點(diǎn)火提前角控制。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)各傳感器將監(jiān)測到負(fù)荷、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速及水溫等參數(shù),并送到電腦中,經(jīng)對(duì)這些信息進(jìn)行分析處理,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由單片機(jī)計(jì)算出相應(yīng)點(diǎn)火提前角度。
單片機(jī)控制點(diǎn)火最大優(yōu)點(diǎn)是可對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作情況進(jìn)行考慮,如當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度偏高,機(jī)油量過低時(shí),再加速行駛時(shí),將對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成損失,此時(shí)單片機(jī)會(huì)自動(dòng)對(duì)點(diǎn)火器進(jìn)行控制,使發(fā)動(dòng)機(jī)只能工作低轉(zhuǎn)速區(qū),騎乘者怎樣加大油門,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)提高(要使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高必要條件是點(diǎn)火角度變化)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明,鈴木250mL摩托車被控后最多只會(huì)40km/h速度內(nèi)行駛,本田400mL摩托車被控后最多只會(huì)55km/h速度內(nèi)行駛。
總之使用單片機(jī)控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)將成為今后發(fā)展必然趨勢,發(fā)動(dòng)機(jī)使用了智能芯片,發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況自動(dòng)分析直接控制發(fā)動(dòng)機(jī)能制止人為不良干預(yù)使發(fā)動(dòng)機(jī)以有效保護(hù)。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(jī)很容易實(shí)現(xiàn)。



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