（機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)論文）摩托車用汽油機(jī)數(shù)字點(diǎn)火系統(tǒng)的研究.pdf

中文摘要 新一代發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展面臨著在燃料消耗、廢氣排放和動(dòng)力性三方面性能不斷 提高的挑戰(zhàn)。為了滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)，發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字點(diǎn)火技術(shù)的應(yīng)用已成為 當(dāng)今內(nèi)燃機(jī)發(fā)展中的主要組成部分。高性能、多功能的傳感器和大規(guī)模集成電路 技術(shù)促進(jìn)了該項(xiàng)技術(shù)的產(chǎn)生和實(shí)用化。數(shù)字點(diǎn)火技術(shù)可以有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗 和排放，大幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)。數(shù)字點(diǎn)火方式具有適時(shí)性好、響應(yīng)快、 控制點(diǎn)火時(shí)刻更為精確等其他點(diǎn)火方式無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。 我國(guó)在發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制技術(shù)方面尤其是數(shù)字控制技術(shù)方面與發(fā)達(dá)國(guó)家有著 比較大的差距，特別是在生產(chǎn)應(yīng)用方面。而目前，隨著世界石油市場(chǎng)越來越嚴(yán)峻 的形式，各國(guó)對(duì)排放法規(guī)的迸一步要求，國(guó)際上汽車、摩托車領(lǐng)域的激烈競(jìng)爭(zhēng)， 使得我們迫切需要改進(jìn)傳統(tǒng)的點(diǎn)火技術(shù)。作為一項(xiàng)開發(fā)性研究，數(shù)字點(diǎn)火技術(shù)具 有很高的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本文就是通過硬件技術(shù)和軟件開發(fā)工具的結(jié)合， 成功研制了一套用于摩托車上的的數(shù)字點(diǎn)火系統(tǒng)。 本文主要完成以下三個(gè)方面的工作： 1 硬件方面 設(shè)計(jì)開發(fā)了一套以p i c 單片機(jī)為c p u ，主要基于磁電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)的數(shù)字點(diǎn)火 系統(tǒng)。 2 、軟件主要包括以下方面 個(gè)是建立了一套處理三維點(diǎn)火提前角數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)模型。該模型將更適合于 高速高精度的分析。 另外，針對(duì)p i c 芯片的硬件特點(diǎn)以及實(shí)時(shí)性和可靠性要求的提高，在軟件抗 干擾方面、提前角的生成算法方面作了創(chuàng)造性的嘗試。并在m a p l a b i d e 集成開 發(fā)環(huán)境下，利用p i c 匯編語言完成了p i c 上信號(hào)處理、控制的軟件開發(fā)設(shè)計(jì)工作。 該信號(hào)處理及控制軟件主要由信號(hào)采集控制、點(diǎn)火控制等模塊組成。在具體軟件 實(shí)現(xiàn)中，通過對(duì)采集信號(hào)的預(yù)處理，同時(shí)結(jié)合以曲面擬合算法，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)火 提前角的最佳選擇，充分發(fā)揮了p i c 的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力。 3 、數(shù)字點(diǎn)火系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究。為了驗(yàn)證該系統(tǒng)的可行性和實(shí)用性。利用天 波科達(dá)公司生產(chǎn)的c 1 2 0 磁電機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行了大量試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，該數(shù) 字點(diǎn)火系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)想的效果。 關(guān)鍵詞：數(shù)字點(diǎn)火技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)p i c a b s t r a c t t h ed e v e l o p m e n to f n e wg e n e r a t i o n a le n g i n ei sc o n f r o n t e dw i t ht h r e ea s p e c t s 。， c h a l l e n g e ：f u e lc o n s u l n e ，w a s t eg a sd i s c h a r g ea n dp o w e rw h i c h 劓er a i s e dc o n s t a n t l y t os a t i s f y * h es t r i c td i s c h a r g er e g u l a t i o nd a yb yd a y , i tb e c o m e st h em a i nt r e n d 赫 d e v e l o p m e n to fi n t e r n a l * c o m b u s t i o ne n g i n et h a tt h ea p p l i c a t i o no fd i g i t a li g n i t i o n t e c h n o l o g yo fe n g i n e 鞭* p e r f o r m a n c e , m u f t i - f i m e l d o n a ls e i k q o ra n dl a r g es c a l e i n t e g r a t e d c i r c u i t t e c h n o l o g yh a v ep r o m o t e dt h e b i r t ha n da p p l i c a t i o no ft h e t e c h n o l o g y t h ed i g i t a li g n i t i o nt e c h n o l o g yc a r tr e d u c ef u e lc o n s u m p t i o na n dd i s c h a r g e c o m p e t e n c eo f e n g i n ee f f e c t i v e l y ，a n di m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo f e n g i n eb yal a r g e m a r g i na n dm u s tb e c o m et h el e a d i n gt e c b x a o l o g yt h a t w i l lp r o m o t et h ed e v e l o p m e n to f i n t e r n a l - c o m b u s t i o ne n g i n et r a d ei nt h ef u t u r e t h ed i g i t mi g n i t i o nw a yp r o g r e s s e sw e l t 采t h er i g h tm o m e n t ，r e s p o n d sq u i c k l y a n dc o n t r o l si g n i t i o nt i m em o r ep r e c i s et h a no t h e ri g n i t i o nw a y s o u rc o u n t r yh a s g r e a t e rd i s p a r i t y 媚氌t h ed e v e l o p e dc o u n t r yi nt h ee l e c t r o n i cc o n t r o lt e c h n o l o g yo f t h e e n g i n e ，e s p e c i a l l y t h ed i g i t a l - c o n t r o l i g n i t i o nt e c h n o l o g y i n p r o d u c t i o n a p p l i c a t i o n ；b u t 曩lp r e s e n t ，w i t hm o r ea n dm o r es e v e r es t a t u so fp e t r o l e u mm a r k e t i nt h ew o r l d , t h e r ei saf u r t h e rr e q u e s tf o rl a w sa n dr e g u l a t i o n sa b o u td i s c h a r g i n g p o l l u t i o ni ne v e r yc o u n t r y , a n d 馘t l lt h em o r ed r a s t i cc o m p e t i t i o ni nt h ef i e l do f i n t e r n a t i o n a la u t o m o b i l ea n d m o t o r c y c l e ，w eh a v eu r g e n tn e e d st oi m p r o v et h e t r a d i t i o n a li g n i t i o nt e c h n o l o g y a sad e v e l o p i n g r e s e a r c h , 氌ed i g i t a li g n i t i o n t e c h n o l o g yh a sav e r yh i g hp r a c t i c a lv a l u ea n de c o n o m i cv a l u e w eh a v e s u c c e e d e dt od e v e l o po n ed i g i t a li g n i t i o n s y s t e mu s e db ym o t o r c y c l e 喇墩 h a r d w a r et e c h n o l o g ya n d ，s “) r w a r e d e v e l o p i n gs y s t e m 。 t h i st e x tm a i n l ya c h i e v e dt h ef o l l o w i n gr e s e a r c hw o r k t h ef i r s t , o nt h ea s p e c to f h a r d w a r e ： w eh a sd e s i g n e da n d d e v e l o p e das 戰(zhàn)o fd i g i t a li g n i t i o ns y s t e mt a k i n gt h e 、p i c m o n o l i t h i ci n t e g r a t e dc i r c u i ta s c p u , m a i n l yb a s e d o ne l e c t r i c a lm a c h i n eo f m a g n e t i s m ss p e e ds i g n a l 。 弱嬸s e c o n d , s o t s , a r em a i n l yi sc o m p o s e do f t h el a t t e ra s p e c t s ： o n ei ss e t t i n gu pas e to f m a t h e m a t i c sm o d e lf o rd e a l l i n gw i t ht h r e e - d l m e n s i o n p r e i g n i t i o na n g l ed a t u m 。t h i sm a t h e m a t i c sm o d e l i ss u i t a b l ef o rt h eh i g hs p e e da n d h i 曲a c c u r a c ya n a l y s i s t h eo t h e r , i nv i e wo f t h ep i cc h i ph a r d w a r ec h a r a c t e r i s t i ca sw e l la se n h a n c e m e n t o f t i m e l ya n dt h er e l i a b l er e q u e s t ，a n do n t h ea s p e c to fs o f t w a r ea n t i j a m m i n g ，t h e p r e - i g n i t i t i o na n g l ep r o d u c t i o na l g o r i t h m ，w eh a v em a d et h ec r e a t i v ea t t e m p tu n d e r t h em a p l a b i d ei n t e g r a t e dd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t ，w eh a v ec o m p l e t e dt h e s i g n a lp r o c e s s i n ga n da n a l y s i ss o f t w a r ew i t h p i ca s s e m b l yl a n g u a g e ，t h i ss i g n a l p r o c e s s i n ga n dc o n t r o ls o t w a r em a i n l y i sc o m p o s e do fs i g n a lm o d u l eg a t h e r i n g c o n t r o la n di g n i t i o nc o n t r o l ，a n ds o0 1 1 。i nt h ec o n c r e t es o f t w a r er e a l i z a t i o n , h a s r e a l i z e dt h eb e s tc h o i c eo f p r e i g n i f i t i o na n g l e ，a n dd i s p l a y e df u l l yt h ep i c e x c e l l e n td a t a - h a n d l i n gc a p a c i t yw i t l l p r e t r e a t m e n to fs i g n a lg a t h e r e d 。a sw e l l 搽 t w oc u r v e ds u f a c ef i t t i n ga l g o r i t l u n t h et l l i r d 。e x p e r i m e n t a ls t u d yo f t h ed i g i t a li g n i t i o ns y s t e m 。 i no r d e rt ov e r i f yt h ef e a s i b i l i t yo f t h e d i g i t a li g n i t i o ns y s t e m ，w eh a v ee x p e r i m e n to n t h ea p p l i c a t i o ne q u i p m e n to fe l e c t r i c a lm a c h i n eo fm a g n e t i s mo ft h e t i a n b o & k e d ac o m p a n y t h er e s u l t sp r o v et h a t d i g i t a li g n i t i o ns y s t e m m a t c h e f f e c t a n t i c i p a t e d ， k e yw o r d s ：d i g i t a li g n i t i o nt e c h n o l o g y , e n g i n e ，p e 卻h e r a li n t e r f a c ec o n t r o l l e r 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表 或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得墨壅盤堂或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證 書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中 作了明確的說明并表示了謝意。 學(xué)位論文作者簽名：g 杰爭(zhēng)簽字日期：協(xié)眸7 月船 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解盤洼盤莖有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。 特授權(quán)基洼盤堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢 索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校 向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。 ( 保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明) 洲一魏墮慈，每 簽字日期一卯r 年f 月ff 日 導(dǎo)師 簽字 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章緒論 。1 弓l 言 第一章緒論 我國(guó)的摩托率工業(yè)雖然起步較晚，但戇自改革開放以來，我豳的摩托車行業(yè) 褥捌了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。從t 9 9 4 年起，我國(guó)已經(jīng)成為世羿上第一大摩托率生產(chǎn) 斟，目前我國(guó)的摩托車年產(chǎn)量大約為1 3 0 0 萬輛左農(nóng)，保封量約為5 0 0 0 萬輛。如 魏眾多盼摩托車必然會(huì)帶來不容忽視的攤放簡(jiǎn)題和能源問題。為了控制摩托車捧 放h c 、c o 和n o 。對(duì)人體的危害，我國(guó)正在建立并鼠將實(shí)施相應(yīng)的摩托車排放法 瓣。 進(jìn)入二十世紀(jì)詹期，環(huán)境問題日益嚴(yán)熬，特別是大氣污染問題越來越受到各 個(gè)圖家靜熬視。攢統(tǒng)計(jì)，葺藏我萄5 7 的城市總熬浮顙粒物超過鬻家環(huán)保限值， 4 8 個(gè)城市的二氧化硫濃度超過國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，8 2 的城市先后遭到不同程度 豹酸雨盞寨。6 0 0 多個(gè)藏奄中，大氣囂境麓童符會(huì)一綴標(biāo)準(zhǔn)靜不黧1 ； 藪界上 1 0 個(gè)污染最嚴(yán)重的城市我闌就占了9 個(gè)，包括蘭州、吉林、太原、焦作、萬縣、 鳥磐本齊、宣善、浚審和安羯”3 。這說秘我國(guó)豹城市污染已經(jīng)裂了菲治瑗不可 的地步。為此，國(guó)家也制定很多政策法規(guī)，明確規(guī)定不符含排放標(biāo)準(zhǔn)的車輛嚴(yán)禁 生產(chǎn)、錈蘩器上薅照，戳減少廢氣污染饕瓣 敖。攝據(jù)有關(guān)法律，我霆2 0 0 1 年 9 月份以后生產(chǎn)的轎車和5 人座以下的微型汽車不得再采用化油器技術(shù)。我國(guó)目 茲采震戇藏挺車 放法袈參考了歐濺l 號(hào)撂準(zhǔn)，酉捧程發(fā)動(dòng)褪霹蘇滿是這一法鬣 要求，但是二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)就達(dá)不到。而且我國(guó)正在抓緊制定與歐洲| | 號(hào)標(biāo)凇接近 翡接敦法蒺。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球易開采的石油可持續(xù)開采5 0 年左右，幾十年后將會(huì)出現(xiàn)石油 短姣瑗象。美國(guó)穰舉裁實(shí)撂了蔽襄l 境內(nèi)石潼葶要天然氣資源開發(fā)進(jìn)愛熬鼴兩竣策， 從1 9 6 8 年起就開始變成了個(gè)迅速發(fā)展的石油進(jìn)陰國(guó)，我們國(guó)家也從1 9 9 7 年由 一個(gè)五洼輸窶國(guó)變成石潼遴強(qiáng)國(guó)。這說裴了內(nèi)燃掇豹節(jié)能、握囊燃瓣熬利髑效率 已遍在眉睫。而我闌是一個(gè)摩托車生產(chǎn)和銷售大國(guó)，產(chǎn)銷鬣居世界第一。所以， 節(jié)戇黲要求鼴摩援攀蠢數(shù)基說壓力要 莢 | 焦國(guó)家大鼴多。這懟我爨鈦事內(nèi)燃壤磅 究的人既是挑戰(zhàn)也熄機(jī)遇。 從2 0 0 1 年9 胃1 曩起，我星裁生產(chǎn)弱矮車霹s 座窖車全部采耀了迄噴發(fā)動(dòng) 機(jī)，雖然到目前為止我國(guó)尚未提出摩托車電噴化的網(wǎng)程表，但有關(guān)摩托車的政策 中已多次掇到在摩托車上袋愿電噴技拳是一勢(shì)必然趨勢(shì)。2 0 0 2 年囂家繇境絳護(hù) 總局發(fā)布了三項(xiàng)摩托車排放強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，分別是g 31 4 6 2 2 - 2 0 0 2 摩托車排氣 污染物攙敖限值及測(cè)量方法( 工援法) 、g b1 8 1 7 6 - 2 0 0 2 輕便摩托車攙氣污染摟 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論 放限值及測(cè)量方法( 工況法) 和g b1 4 6 2 1 2 0 0 2 摩托車和輟便摩托車排氣污染物 攆艘限篷及測(cè)量( 惑速法 ，勢(shì)嗣瓣予2 0 0 3 年l 蔑i 墨開始實(shí)施。此三頌標(biāo)準(zhǔn) 中摩托車和輕便摩托車工況法限值是采用歐盟1 9 9 9 年6 月1 7 日發(fā)布的9 7 2 4 e c 關(guān)予二輪翻三輪黲撫車主疆邦饞秘特性的指令中對(duì)瘴托竄鞠輕便摩托車拱 氣污 染物排放工況法的限值。怠速法限值是在原國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)g b t5 4 6 6 1 9 9 3 的基礎(chǔ)上， 根據(jù)我國(guó)戮情進(jìn)行了適當(dāng)期嚴(yán)，芳晟包括了輕便黲挺車。三項(xiàng)標(biāo)港妁具體隈值及 實(shí)施日期見表i - i “。和表卜2 “。所以為了改善城市空氣質(zhì)麓，降低油耗，發(fā)動(dòng) 孝幾瞧控技術(shù)的發(fā)展是必須的、勢(shì)在必行的，麗要發(fā)展發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)，電控發(fā)動(dòng) 機(jī)開發(fā)系統(tǒng)的研究是一個(gè)麓要環(huán)節(jié)，是一項(xiàng)必不可少的工作。 檬車型新車型 生產(chǎn)一致 耐排效限值，k 訊 撒認(rèn)證性實(shí)施久h cu o xc ol i e 階實(shí)旖日期日期蠛+ n o x 段 第 兩輪滕托車( 二沖程) 2 0 0 3 - i - i2 0 0 3 - 7 - i6 0 0 04 o0 i8 ，o u - _ 十 掰輪摩托車( 四沖程)2 0 0 3 1 - i2 0 0 3 - 7 - i3 oo 31 3 o 階 兩輪輕便癢托車 2 0 0 3 1 - i2 0 0 4 一l l6 0 3 0 段 三輪摩托車( 二沖程) 2 0 0 3 - i - 12 0 0 3 - 7 - i6 o0 1 51 2 三輪瘁托車( 翻沖程) 2 0 0 3 - i - i2 0 0 3 - 7 14 5o 4 51 9 5 三輪輕便摩托車 2 0 0 3 一l 一12 0 0 4 一卜11 2 06 o 籀 兩輪摩托琦1 2 0 0 4 1 12 0 0 5 - 1 1i 0 0 0 01 2o 35 5 二 兩輪輕便摩托車 2 0 0 5 - 1 - i2 0 0 6 - i - il 01 2 階 三輪摩耗率 2 0 0 4 - i - i2 0 0 5 - 1 - i 1 5 0 4 7 o 段 三輪輕便摩托車 2 0 0 5 - i - 12 0 0 6 一l 一13 51 2 表i - i 我國(guó)藤托車和輕便摩托率工況法捧氣污染物排放限值及實(shí)施嗣期 實(shí)驗(yàn)類剃c o , 筠 黼 1 0 “ 二沖穰 四沖程 2 0 0 3 年l 霸1 西越型式認(rèn)誕實(shí)驗(yàn) 3 8 3 5 0 08 0 0 2 0 0 3 年7 月1 日超生產(chǎn)一數(shù)性檢查試驗(yàn) 4 04 0 0 01 0 0 0 2 0 0 3 年7 弼1 目起生產(chǎn)的在用車檢套試驗(yàn) 4 54 5 0 01 2 0 0 2 0 0 3 年7 月l 曰以前生產(chǎn)的在用車檢查試驗(yàn) 4 。58 0 0 02 2 0 0 注：h c 濃度按芷已浣當(dāng)量。 表卜2 我國(guó)摩托車和輕便摩托車的怠速排氣污染物排放限俊及實(shí)施日期 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章緒論 而在發(fā)動(dòng)機(jī)的電控系統(tǒng)中，其核心便是點(diǎn)火系統(tǒng)電子控制。一套好的點(diǎn)火電 系統(tǒng)能夠極大的提高摩托車或汽車的諸多性能，降低油耗，增強(qiáng)產(chǎn)品的可靠性和 競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、微型電子計(jì)算機(jī)、新材料、新能源的研究開發(fā)和 應(yīng)用將給汽油機(jī)的發(fā)展注入新的活力，使汽油機(jī)更節(jié)能、排放更清潔成為可能， 尤其是在大規(guī)模集成電路技術(shù)的推動(dòng)下所產(chǎn)生的微型計(jì)算機(jī)以其低價(jià)、輕巧、高 速、可變等優(yōu)點(diǎn)己成為汽油機(jī)技術(shù)發(fā)展的主要?jiǎng)恿χ?，同時(shí)高性能、多功能的 傳感器的開發(fā)也加速了微機(jī)在汽油機(jī)行業(yè)中的應(yīng)用。 1 2 汽油機(jī)的各種點(diǎn)火方法簡(jiǎn)介 汽油機(jī)上最早使用的是觸點(diǎn)式點(diǎn)火系統(tǒng)，始于1 9 1 0 年。電子點(diǎn)火系統(tǒng)經(jīng)過 3 0 多年的發(fā)展，已從有觸點(diǎn)有分電器點(diǎn)火系統(tǒng)發(fā)展到了無觸點(diǎn)無分電器電子點(diǎn) 火系統(tǒng)，它的作用是將低壓電變?yōu)楦邏弘姡⒏邏弘姲窗l(fā)動(dòng)機(jī)的作功順序引入 氣缸產(chǎn)生點(diǎn)火。 電子點(diǎn)火系統(tǒng)的種類有很多種分法“，比如，按控制方式可分為：觸點(diǎn)控 制式、電子控制式、微機(jī)控制式。按儲(chǔ)能方式可分為：電感儲(chǔ)能式、電容儲(chǔ)能式。 按傳感器分為：霍爾式、磁感應(yīng)式、光電式、電磁振蕩式。按配電可分為：機(jī)械 配電式、電子配電式( 同時(shí)配電式和單獨(dú)配電式) 等。 下面按側(cè)重點(diǎn)不同介紹幾種常用的點(diǎn)火方法 1 磁感應(yīng)式電子點(diǎn)火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) c a l 0 9 2 、e q l 0 9 2 、b j 2 0 2 0 等型汽車以及早期生產(chǎn)的部分轎車如b j 2 0 2 1 、二 汽富康等裝配了磁感應(yīng)式電子點(diǎn)火系統(tǒng)，它主要由磁感應(yīng)式分電器、點(diǎn)火電子組 件，高能點(diǎn)火線圈和火花塞等組成。如圖卜1 是磁感式電子點(diǎn)火系統(tǒng)原理圖。 磁感應(yīng)傳感器 圖卜l 磁感應(yīng)電子點(diǎn)火系統(tǒng)原理圖 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章緒論 磁感艘式分電器主要由磁感成傳感器、點(diǎn)火掇前調(diào)節(jié)裝置、配電器等組成。 磁感應(yīng)傳感器由轉(zhuǎn)予、定孑、永久磁鐵、糖感線爨等綴殘。當(dāng)發(fā)動(dòng)楓工終游，分 電器通過轉(zhuǎn)子、急于，使傳感線圈內(nèi)的磁通發(fā)生變化，產(chǎn)生電壓倍號(hào)，供給點(diǎn)火 皂予縫伴。它的突爨佳點(diǎn)怒結(jié)構(gòu)鍵摹，不瓣外麴電源。 點(diǎn)火電子組件又稱點(diǎn)火器、點(diǎn)火控制器或電子點(diǎn)火控制器，主要由點(diǎn)火專用 黲集成電路和一些轅助電子元 牛鰓成。它的主要 乍瘸是根撰磁感成傳感器竣出魏 電壓信號(hào)，控制點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組電路的導(dǎo)通與截止，使點(diǎn)火線潮產(chǎn)生高壓電。 此外，點(diǎn)火電予緞傳還有憾流控制、閉合灸控制、傍車斷電控割、過壓保護(hù)等功 能。 2 霍爾式電子點(diǎn)火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)姆點(diǎn) c a 6 4 4 0 、c a l 0 4 6 等型、汽車以及早期生產(chǎn)的部分轎車如c a 7 2 2 0 、上海桑塔納、 一汽奧迪i 0 0 、捷達(dá)等都慕用了霍爾式電子點(diǎn)火系綾，它主要由鬟爾式分瞧器、 點(diǎn)火電子組件、高能點(diǎn)火綾圈、火花塞等級(jí)成。圖卜2 是震爾式電子點(diǎn)火系統(tǒng)的 電路圖。 圖卜2 霍爾式電子點(diǎn)火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 霍爾式分電器杰要由鬟爾傳感器、點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置、配電器等組成。 霍爾緒感器由簸發(fā)時(shí)輪、霍爾集成電路、尋磁銅片、永久磁鉸等組成。發(fā)動(dòng) 機(jī)工作時(shí)，分電器通過觸發(fā)葉輪使擻爾集成電路的磁通發(fā)生變化，產(chǎn)生電壓信號(hào)， 供繪點(diǎn)火毫予組俘。它與磁感應(yīng)轉(zhuǎn)感器不瀚的是鬟爾傳感器需要一個(gè)輸入電筮， 輸出信號(hào)不受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速影響。 點(diǎn)災(zāi)電子蘊(yùn)彳孛靜組藏黧作灞翅蓊繇述。 3 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 在發(fā)動(dòng)祝豹電子集中羧箭系統(tǒng)中，點(diǎn)火系統(tǒng)出微輥控潮，稱為徽楓控制點(diǎn)火 系統(tǒng)?，F(xiàn)在生產(chǎn)的大部分轎車都采用微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)，如b j 2 0 2 0 、奧迪2 0 0 、 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論 北京切諾潦、長(zhǎng)豐獵豹、天津夏利等。該點(diǎn)火系統(tǒng)主要由傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)電子控 露l 器( e c u ) 、點(diǎn)火魄子組傳、點(diǎn)火線銎積火花塞等繾成。麴l 一3 怒鏃極控鍘點(diǎn)火 系統(tǒng)組成圈。 圖卜3 微機(jī)控制贏火系統(tǒng)藤理國(guó) 傳感鞋是監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)工況信息的裝置。傳感器的結(jié)構(gòu)形式和裝配數(shù)量依車囂 異，主要有曲軸位蓬傳感器( 一般能括上止點(diǎn)、轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速3 種信譬) 、空氣流量 傳感器、節(jié)氣門位援傳感器、車速健感器、冷卻液漱度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、 爆震傳感器、空穢起動(dòng)開美、空調(diào)開關(guān)、點(diǎn)火開關(guān)、蓄電瀨等。 上止點(diǎn)信號(hào)用于e c u 確定曲軸基準(zhǔn)位鼴( 判定氣缸壓縮上止點(diǎn)，該信號(hào)在上 丘贏前萊一確定角度) ；轉(zhuǎn)角信號(hào)掰于e c u 控帝8 點(diǎn)火時(shí)刻；轉(zhuǎn)速信號(hào)、空氣流量 信號(hào)和節(jié)氣門位置信號(hào)用予e e u 計(jì)冀確定基本點(diǎn)火提前角；冷卻液溫度信母、進(jìn) 氣溢度信譬、空調(diào)開關(guān)信號(hào)醣及瀑麓傳感器反饋信崎等用予e e u 修正點(diǎn)火提前角 ( 修正點(diǎn)火提前角的項(xiàng)目有多有少，主要有暖機(jī)修廄、怠速修正以及爆震反饋修 正等) 。勇夕 轉(zhuǎn)角信號(hào)還羈藿電酒電壓信號(hào)一超嗣來確定煮火導(dǎo)通角“。 發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器用e c u 表示，e c u 怒發(fā)動(dòng)機(jī)的控制核心“。發(fā)動(dòng)機(jī)電 予控靠l 器羽名稱并不統(tǒng)一，生產(chǎn)廠家或公司不同，艇產(chǎn)年代和控涮內(nèi)容不間，采 用的名稱也不盡相同。電予控制器主要包括輸入回路、輸出回路、模數(shù)h d 轉(zhuǎn) 換器、革壽微鍪詩算梳幫泡源窀路等。宙予發(fā)動(dòng)穩(wěn)電子控魏器e c u 靜核心郝俘是 單片微型計(jì)算機(jī)，通常將發(fā)動(dòng)機(jī)電予控制器稱為微機(jī)或電腦。發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器 靜佟用是穰據(jù)發(fā)動(dòng)祝各磚憋器輸入豹信惠幫徽輥肉存數(shù)據(jù)，逶遙運(yùn)舞處理幫邏輯 判斷，向點(diǎn)火電子組件發(fā)出最佳點(diǎn)火提前角和點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組電路導(dǎo)通時(shí)間的 控稍信號(hào)。 點(diǎn)火電子組件怒發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的執(zhí)行器。點(diǎn)火電子組件的作用是根據(jù)微機(jī) 發(fā)熬鯰據(jù)令信號(hào)，邋過內(nèi)部大功率三按管靜學(xué)逶與截止來按潮點(diǎn)火線餮初綴繞組 電路的通斷，使點(diǎn)火線圈產(chǎn)生高壓電。各型發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火電子組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)各不 禧溺。壽懿肇疆安裝( 翔辜瓣t e e s 系統(tǒng)) ；有靜發(fā)甥輥并不配置點(diǎn)火電子綴彳率， 大功率三極管直接設(shè)在發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器e c u 內(nèi)部( 如北京切諾基4 o l 發(fā)動(dòng) 各種傳感器 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論 機(jī)) ；有的點(diǎn)火電予組件只有一只達(dá)林頓三極管( 與點(diǎn)火線圈安裝在一起) ，僅起 開關(guān)終露( 如奧遙2 0 0 窩翻產(chǎn)e c c s 系統(tǒng)) ，其它毫予控鍘元終委l 與發(fā)動(dòng)掇褒子控 制器制成一體；有的點(diǎn)火電子組件除開關(guān)作用外，還有恒流控制、閉合角控制、 氣艇判裂、點(diǎn)火黢援等功能。 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)又分為機(jī)械配電式( 如桑塔納2 0 d 舊c l i 、紅旗c a ? 2 2 0 e 、 切諾基等) 點(diǎn)火系絞和電子醞電式( 熟桑塔納2 0 0 0 c s i 、捷達(dá)a t 、g t x 、煲遮2 0 0 等) 點(diǎn)火系統(tǒng)。機(jī)械配電式點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電由配電器按發(fā)動(dòng)機(jī)作 功順序分醞給各敝火花塞跳火。這瓣分配式點(diǎn)火，仍然要產(chǎn)生較多睦火花，不僅 浪費(fèi)能量，而且遺產(chǎn)生電磁干擾倍號(hào)。而穗子配電式點(diǎn)火系統(tǒng)則沒有配電器，點(diǎn) 火線圈次級(jí)繞組的兩端直接與火藏塞相連，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，微機(jī)根據(jù)傳感囂信號(hào)， 童接控制備個(gè)點(diǎn)火線圈產(chǎn)嫩高壓電，使相成火花塞跳火，到目前為止，電子配電 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)是最先進(jìn)的點(diǎn)火系統(tǒng)。 4 電感儲(chǔ)能戴點(diǎn)火電路和電容儲(chǔ)能式點(diǎn)火電路 電感儲(chǔ)能式點(diǎn)火電路巾，用于產(chǎn)生電火花的能綴是以磁場(chǎng)的形式儲(chǔ)存于點(diǎn)火 線豳中，所儲(chǔ)存的能量的一個(gè)重要參考參數(shù)便是電感，而電容儲(chǔ)能璉點(diǎn)火電路中， 用于產(chǎn)生電火花的能量，是以電場(chǎng)的形式儲(chǔ)存于專門的儲(chǔ)能電容中。 1 3 摩托車數(shù)字點(diǎn)火技術(shù)的提出、本課題的意義和主要工作 1 3 ，1 數(shù)字點(diǎn)火技術(shù)的提出及本課題的意義 汽油機(jī)的性能好壞直接反映摩托車運(yùn)彳予的優(yōu)劣，而汽油機(jī)性能參數(shù)通常有： 動(dòng)力性( 熱扭矩、凌率等) 、經(jīng)濟(jì)髏( 磐酒糕) 及器季孛擔(dān) 拔據(jù)標(biāo)。凌上文艨述， 微機(jī)式控制點(diǎn)火為最先進(jìn)的點(diǎn)火系統(tǒng)。正是為了更精確的根據(jù)這些參數(shù)控制汽油 極工作在最佳狀態(tài)，人們提出了數(shù)字點(diǎn)火技術(shù)。實(shí)現(xiàn)數(shù)字式點(diǎn)火系統(tǒng)，關(guān)鍵裁是 應(yīng)用了c p u 強(qiáng)大的軟件處理功能，更精確的來協(xié)調(diào)、控制各個(gè)參數(shù)，從而使發(fā)動(dòng) 極工作在最佳狀態(tài)。摩托率領(lǐng)域的數(shù)字點(diǎn)火技術(shù)在鞠內(nèi)起步較晚，棗場(chǎng)上纛鼴鮑 也不成熟。隨著與馓界摩托車市場(chǎng)的接軌及新技術(shù)的引進(jìn)，目前我們已經(jīng)對(duì)該技 術(shù)毒了初步成效，并進(jìn)行了耀關(guān)的試驗(yàn)。綴果表明，該系統(tǒng)具有比以往其他系統(tǒng) 更高的數(shù)攢處理能力和推廣潛力。 居翦數(shù)字點(diǎn)火的實(shí)現(xiàn)方式一般竅以下幾墨孛： 1 用通用的單片機(jī)( 如m c s 5 1 系列) 實(shí)現(xiàn) 2 用功能更為強(qiáng)大的p i c 單片機(jī)實(shí)現(xiàn) 3 霜通用可編程d s p 芯片等其他大規(guī)模數(shù)字處理芯片實(shí)現(xiàn)。 用通用的c 5 1 系列單片楓由于其速度較慢，片內(nèi)資源棚對(duì)較為匱乏，網(wǎng)時(shí) 墨望奎堂堡圭堂垡笙苧 箜二童塹堡 需要大量的片外輔助器件，這就使得它將不可避免地帶來更多的干擾。而大規(guī)模 數(shù)字處理芯片由于其價(jià)格昂貴等原因，目前僅僅處于科研階段，所以我們選擇了 p i c 單片機(jī)。p i c 芯片是種比較適合于進(jìn)行信號(hào)處理和運(yùn)算的微處理器，本文 的研究重點(diǎn)就是如何將p i c 應(yīng)用到摩托車數(shù)字點(diǎn)火系統(tǒng)中。 1 3 2 本課題的主要工作 1 硬件方面 i ) 根據(jù)摩托車磁電機(jī)的信號(hào)特點(diǎn)及p i c 芯片的要求，完成信號(hào)與單片機(jī)之間 的接口電路。 2 ) 為最終時(shí)間點(diǎn)火，設(shè)計(jì)完成以電容放電為核心的點(diǎn)火電路。 2 軟件方面 1 ) 利用m a t l a b 應(yīng)用軟件為點(diǎn)火提前角的m a p 圖建立數(shù)學(xué)模型 2 ) 利用p i c 匯編語言編寫發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)信號(hào)的接收、處理及點(diǎn)火控制軟件。 3 數(shù)字點(diǎn)火系統(tǒng)應(yīng)用試驗(yàn) 為了驗(yàn)證該系統(tǒng)點(diǎn)火的可行性和實(shí)用性，進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)。 1 4 本章小結(jié) 本章首先闡述了目前摩托車行業(yè)的現(xiàn)狀，并對(duì)汽油機(jī)的各種點(diǎn)火方法加以簡(jiǎn) 要的介紹，指出數(shù)字點(diǎn)火研究的重要意義和目的。然后提出了一種基于p i c 單片 機(jī)的數(shù)字點(diǎn)火系統(tǒng)，并介紹了本課題所做的工作。 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論 需要大量的片外輔助器件，這就使得它將不可避免地帶來更多的干擾。而大規(guī)模 數(shù)字處理芯片由于其價(jià)格昂貴等原因，目前僅僅處于科研階段，所以我們選擇了 p i c 單片機(jī)。p i c 芯片是一種比較適合于進(jìn)行信號(hào)處理和運(yùn)算的微處理器，本文 的研究重點(diǎn)就是如何將p i c 應(yīng)用到摩托車數(shù)字點(diǎn)火系統(tǒng)中。 1 3 2 本課題的主要工作 i 硬件方面 1 ) 根據(jù)摩托車磁電機(jī)的信號(hào)特點(diǎn)及p i c 芯片的要求，完成信號(hào)與單片機(jī)之間 的接口電路。 2 ) 為最終時(shí)問點(diǎn)火，設(shè)計(jì)完成1 三 電容放電為核心的點(diǎn)火電路。 2 軟件方面 1 ) 利用i h a t l a b 應(yīng)用軟件為點(diǎn)火提前角的淞p 圖建立數(shù)學(xué)模型 2 ) 利用p i c 匯編語言編寫發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)信號(hào)的接收、處理及點(diǎn)火控制軟件。 3 數(shù)字點(diǎn)火系統(tǒng)應(yīng)用試驗(yàn) 為了驗(yàn)證該系統(tǒng)點(diǎn)火的可行性和實(shí)用性，進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)。 1 4 本章小結(jié) 本章首先闡述了目前摩托車行業(yè)的現(xiàn)狀，并對(duì)汽油機(jī)的各種點(diǎn)火方法加以簡(jiǎn) 要的介紹，指出數(shù)字點(diǎn)火研究的重要意義和目的。然后提出了一種基于p i c 單片 機(jī)的數(shù)字點(diǎn)火系統(tǒng)，并介紹了本課題所做的工作。 機(jī)的數(shù)字點(diǎn)火系統(tǒng)，并介紹了本課題所做的工作。 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章數(shù)字點(diǎn)火系統(tǒng)的理論分析及總體設(shè)計(jì) 第二章數(shù)字點(diǎn)火系統(tǒng)的理論分析及總體設(shè)計(jì) 2 1 點(diǎn)火提前角的提出及對(duì)汽油機(jī)工作的影響 2 1 1 點(diǎn)火提前角的提出 在氣缸中，從火花塞開始跳火到著火燃燒是需要定時(shí)間的。為了使汽油機(jī) 能夠具有較好的性能，點(diǎn)火就不能在壓縮終了時(shí)刻進(jìn)行，而必須有一定的提前， 即點(diǎn)火必須在最佳時(shí)刻進(jìn)行。點(diǎn)火的時(shí)刻便是用點(diǎn)火提前角川來表示的，它是指 從火花塞電極間跳火開始，到活塞運(yùn)行至上止點(diǎn)時(shí)的這一段時(shí)間內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)過的角 度。點(diǎn)火提前角的大小直接影響到氣缸內(nèi)最高燃燒壓力到達(dá)的時(shí)刻，如圖2 - 1 所 示【6 】o 垂 丫b ? 卅 點(diǎn)火時(shí)刻b cd 曲軸轉(zhuǎn)角 圖2 一l 汽缸壓力與點(diǎn)火時(shí)刻的關(guān)系 而這個(gè)時(shí)刻，對(duì)汽油機(jī)的功率及經(jīng)濟(jì)性有著重大的影響。若最高燃燒壓力點(diǎn) 到達(dá)過早即點(diǎn)火提前角大，則混合氣必然早點(diǎn)火，經(jīng)過一段著火落后期后，壓力 上升線的主要部分處于上止點(diǎn)前，而此時(shí)氣缸內(nèi)處于壓縮過程，由于其容積不斷 地縮小使得氣缸內(nèi)的壓力升高率較大，最高壓力值也較高，如圖中b 線所示。從 而導(dǎo)致壓縮過程負(fù)功的增長(zhǎng)；汽油機(jī)各傳力零部件承受載荷增加；缸內(nèi)混合氣的 溫度、壓力的增高，最后燃燒的那些混合氣產(chǎn)生爆震的傾向也在增加。反之，若 最高燃燒壓力點(diǎn)到達(dá)過遲，則燃燒產(chǎn)物的膨脹比將減小，并使排氣溫度較高，同 時(shí)相應(yīng)燃燒高溫時(shí)期的傳熱表面增加，造成較大的熱損失，如圖中d 線所示。而 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文第= 肇?cái)?shù)宰點(diǎn)火系統(tǒng)的理論分析及總體設(shè)計(jì) 所謂的最佳點(diǎn)火提前角，就是當(dāng)氣缸內(nèi)的燃燒壓力升高率為i 7 0 - - 2 4 0 k p a 攝氏 嶷，霹最褰蘧力點(diǎn)惑蠛在上囊點(diǎn)菇i 0 一i s 度冀轅轉(zhuǎn)憊。就對(duì)汽漓祝懿動(dòng)力譴襄 經(jīng)濟(jì)性均良好。由于各工況的著火落后期不相同，對(duì)于汽油機(jī)的每工況都對(duì)應(yīng) 存在一最建點(diǎn)炎鼴麓襄“1 。為了逮到這一袋佳狀態(tài)，汽潼瓿通過辯點(diǎn)必撬蕊麓熬 調(diào)控來達(dá)到目的。 2 ， ，2 煮必提羲慧對(duì)汽滋撬工作麓影瀚 l 對(duì)功率的影響“1 針對(duì)鐐一個(gè)固定的工況，即固定的負(fù)犄和轉(zhuǎn)速，由于最佳點(diǎn)火提前角程節(jié)氣 門囂囊不變簿，各個(gè)轉(zhuǎn)速的整炎落掰裳垮交證不大。瞧蓬轉(zhuǎn)速菸上辯，搖慰潛失 落衙期所占的曲軸轉(zhuǎn)角呈正比增加，所以，高轉(zhuǎn)逋下的著火落后角將顯著加大。 要保涯最大燃燒壓力點(diǎn)攘檄大襄不變，必定要趣大點(diǎn)火提裁霆。隧著點(diǎn)炎提籬受 的增大，功率先期望增加狀態(tài)，遮剿最大值后下降，如圖2 2 ( a ) 所示。因每條 熱線對(duì)應(yīng)予強(qiáng)定的轉(zhuǎn)速，功率篷線瞧反映了揠矩的交往。蹬2 2 ( b ) 中是以遴氣 管真空度襲示負(fù)荷，在轉(zhuǎn)遴不變酌情況下，當(dāng)負(fù)荷減小時(shí)，意味著節(jié)氣門并度的 城小，每德環(huán)燃燒黥混合氣數(shù)量也減少，露熱上敷蠹?xì)堄鄰U氣所占的比鍘攘慰增 大，對(duì)迸入的混臺(tái)氣起到稀釋作用，氣缸巍與燃燒盛壁面溫度的下降等諸多因素 暖4 使著火落器時(shí)闋糖長(zhǎng)，必須相應(yīng)使點(diǎn)火掇藩。當(dāng)最熹篷力點(diǎn)出琥在上止點(diǎn)蜃 i o 1 5 度魏軸轉(zhuǎn)角辯，平均有效殛力達(dá)到爨大值，當(dāng)然扭斑也達(dá)到最大值。2 2 ( b ) 圖中功率與扭短達(dá)到最大僮的對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火提蘸角即為扭矩最佳點(diǎn)火提前蹙。 1 1 2 5 l 酶 霸 鷺 _ 7 j h 6 4 s 了，5 3 a ；o 上一 一一 e ；r 7 i l ，_ 2 o j | 。 6 叫k f ，n _ w 隧 瀣蚺轆轉(zhuǎn) 己 j - 一 i ! 氣管弭凳艘 h d - j f 0 【)9 吣- o 0 2 6 、 善o ，04 4 ， - 氌n s s 瞧 n = 1 s o o r 勢(shì) 匿2 - 2 點(diǎn)火恁對(duì)功率影喻鰱線銎 9 兩 囂m 野 弘 淦氣 ： 蒂 a 4 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章數(shù)字點(diǎn)火系統(tǒng)的理論分析及總體設(shè)計(jì) 2 對(duì)油耗的影響“。 汽油機(jī)的油耗與燃燒象的形式、發(fā)動(dòng)機(jī)工況、過量空氣系數(shù)a 及點(diǎn)火提前角 等均有關(guān)。圖2 - 3 ( d ) 所示在部分負(fù)荷，轉(zhuǎn)速為2 0 0 0 r m i n 時(shí)，磐過量空氣系 數(shù)五 1 0 7 時(shí)，隨著點(diǎn)火提前角的增大，油耗不斷下降；而當(dāng)五 1 的條儲(chǔ)下， 往往龜會(huì)產(chǎn)生撮嵩豹髓辯放，這怒因?yàn)閔 c 還有著淬薅和壤搿于等其它生成原因。 在均質(zhì)混食氣汽油機(jī)的過擻空氣系數(shù)范圍內(nèi)，點(diǎn)火提前角增大時(shí)，h c 排放則隨 之增大，麓冗乎殘線往關(guān)系。畝強(qiáng)2 - 3 ( a ) 可覓，轅著點(diǎn)火提前角躺減小，h c 排 放也有所降低，因?yàn)辄c(diǎn)火摁前角的減小導(dǎo)數(shù)后燃的加重和排氣溫度的上升，使得 在辯氣行耩教及薅氣管孛粥氧彳乏獲應(yīng)熱速，最終筏捧出狂c 量減少。 2 ) 對(duì)n o ，排放的影響：發(fā)動(dòng)機(jī)中生成的n o 。生成途徑有三種：高溫n o ，激 發(fā)瀚幫燃精n o 。在汽潼梳串激發(fā)瀚掰蠢魄率臻小。兩鬣，在起撩輥鶼常燕燃 料中，汽油基本不合氮。所以，發(fā)動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生n o ，的途徑中，高溆n o 是主鬻來 源。在足夠靜氧濃疫條鋅下，溫度越高，愛應(yīng)速度越俠，辯o 豹生成囊奄就越大。 由圖2 3 ( b ) 可見，隨著點(diǎn)火提前角小于由動(dòng)力。隧確定的最佳值，燃燒等容度 戇簿繯，羧終鑊爨蹇燃澆滋疫漣謄焦災(zāi)戇疑遙露羹壹線下降，導(dǎo)致n o ， 教靜 減少。其次n o ，在魅個(gè)過綴空氣系數(shù)范圍內(nèi)，均隨著點(diǎn)火撮前角的增大而增大， 這穗歪是燃燒最塞瀑廢豹爝麓援致。 篁 耄 ，h t 塞 望 過量空氣系數(shù)冀 ( a ) o 過鬣空氣系數(shù)童 ( b ) 弦哺強(qiáng)m 8 鑫4 2 鑫 若謄*o警 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章數(shù)字點(diǎn)火系統(tǒng)的理論分析及總體設(shè)計(jì) ： ； 蘭 h o 過量空氣系數(shù)a ( c ) ( a ) h c 與點(diǎn)火提前角 ( c ) c o 與點(diǎn)火提前角 ； 苧 酒 i 過量空氣系數(shù)五 ( d ) ( b ) n o 。與點(diǎn)火提前角 ( d ) 燃油消耗率與點(diǎn)火提前角 圖2 - 3 汽油機(jī)的排放與點(diǎn)火時(shí)刻 ( 3 ) 對(duì)c o 排放的影響：圖2 3 ( c ) 表明，在全負(fù)荷工況的過量空氣系數(shù)范 圍內(nèi)( o 9 5 時(shí)，點(diǎn) 火提前角對(duì)c o 排放幾乎沒有影響。 可見，點(diǎn)火提前角越大，發(fā)動(dòng)機(jī)的排放越惡化，由于c o 排放幾乎與點(diǎn)火提 前角無關(guān)。因而可以來用推遲點(diǎn)火的方法來減少h c 和n o ，徘放。但大量研究證 明，推遲點(diǎn)火則使發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力循環(huán)的等容度減小，最終導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和 經(jīng)濟(jì)性惡化。 綜上所述，點(diǎn)火提前角無論對(duì)功率、油耗還是排放都有相當(dāng)?shù)挠绊?，而這些 因素本身又相互影響。同時(shí)，影響點(diǎn)火提前角的因素有很多：如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù) 荷、汽油辛烷值、進(jìn)氣壓力、冷卻水溫等。所以，如何控制點(diǎn)火提前角至最佳值 是一個(gè)比較復(fù)雜的問題。而目前控制點(diǎn)火提前角的辦法一般用機(jī)械進(jìn)角或電氣進(jìn) 角兩種方式。機(jī)械進(jìn)角雖然是摩托車的點(diǎn)火提前角特性有所改進(jìn)，但這種進(jìn)角器 同在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱內(nèi)的高溫空氣中工作，每行駛一段時(shí)間就必須向其中補(bǔ)充潤(rùn)滑 n 1n 2 n 轉(zhuǎn)速 圖2 - 4電氣進(jìn)角示意圖 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章數(shù)字點(diǎn)火系統(tǒng)的理論分析及總體設(shè)計(jì) 油脂。如果油脂補(bǔ)充不及時(shí)或補(bǔ)充過量都會(huì)使器件工作條件變壞。電氣進(jìn)角是目 前應(yīng)用最廣泛的控制點(diǎn)火提前角的方式。電氣進(jìn)角又分為波形進(jìn)角和電子進(jìn)角兩 種方式，它們的核心思想就是在一定的速度區(qū)間( 比如2 0 0 0r m i n 到4 0 0 0 r m i n ) 內(nèi)，以一個(gè)大致的點(diǎn)火曲線( 比如一定斜率的直線) 來控制點(diǎn)火時(shí)間。而在此 速度區(qū)間外的高速和低速時(shí)，均給以一個(gè)固定的點(diǎn)火提前角。電氣進(jìn)角示意圖如 如圖2 4 所示。我們知道，以這樣的方法只能大致控制點(diǎn)火提前角，而不可能非 常精確的反應(yīng)在某一速度時(shí)刻的點(diǎn)火時(shí)間。也就是說，常規(guī)的模擬式電子點(diǎn)火系 統(tǒng)，即使在已經(jīng)獲得最佳點(diǎn)火角變化規(guī)律時(shí)，由于其反應(yīng)不靈敏及其他固有缺陷， 很難做出準(zhǔn)確的點(diǎn)火角控制。并且，目前常用的非接觸電容或電感式點(diǎn)火器隨著 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，一般只能控制磁電機(jī)轉(zhuǎn)速在1 8 0 0 4 0 0 0 轉(zhuǎn)分鐘之間。另外， 如上文所述，決定最佳點(diǎn)火提前角除了速度因素以外，還有其他因素要考慮。這 樣，電氣進(jìn)角的這種僅僅根據(jù)一個(gè)速度信號(hào)來決定提前角的控制方式又增加了不 精確的因素。而本文所提出的數(shù)字點(diǎn)火系統(tǒng)可以充分發(fā)揮軟件的強(qiáng)大功能，精確 的控制點(diǎn)火提前角，控制參數(shù)也可以視情況增加，將使發(fā)動(dòng)機(jī)在各種轉(zhuǎn)速內(nèi)較準(zhǔn) 確的達(dá)到最佳工作狀態(tài)“。 2 2 初步分析系統(tǒng)的電磁兼容性及干擾問題 系統(tǒng)的可靠性是由多種因素決定的。隨著工業(yè)測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛， 系統(tǒng)可靠性也逐漸成為人們關(guān)注的一個(gè)重要課題。一個(gè)系統(tǒng)，無論原理上設(shè)計(jì)得 多么新穎先進(jìn)，如果不考慮干擾的影響，采取適當(dāng)?shù)目垢蓴_措旖，在條件苛刻的 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)是很難可靠工作的0 點(diǎn)火系統(tǒng)由于它特殊的應(yīng)用環(huán)境，使它對(duì)抗干擾能 力的要求更高。點(diǎn)火系統(tǒng)的電磁兼容性分析可以從干擾源和防干擾措旌兩個(gè)方面 進(jìn)行。 2 2 ，1 系統(tǒng)中的干擾源 本系統(tǒng)的點(diǎn)火裝置、各種感性負(fù)載和線束產(chǎn)生的干擾都需要考慮。發(fā)動(dòng)機(jī)的 點(diǎn)火裝置是主要干擾源之一。其干擾主要是由火花塞的火花放電產(chǎn)生“。因?yàn)?點(diǎn)燃汽缸內(nèi)的混合氣體需要十幾到幾十k v 的高電壓，即使火花塞放電的時(shí)間非 常短，其瞬間電流峰值也可能達(dá)到幾十安。如此的高壓和大電流足可以向外發(fā)射 干擾波。這些干擾波不僅對(duì)車上的電子元件產(chǎn)生影響，而且還可以傳播一定的距 離。點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火模塊的點(diǎn)火強(qiáng)度雖然不如上述描述的那么強(qiáng)，但仍可以滿足 l o m m 的點(diǎn)火距離的要求，對(duì)外的干擾也是非常大的。另外，根據(jù)電工學(xué)可知， 感性負(fù)載斷開時(shí)，會(huì)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，對(duì)電路而言是負(fù)脈沖，有時(shí)可達(dá)到3 0 0 v ， 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章數(shù)字點(diǎn)火系統(tǒng)的理論分析及總體設(shè)計(jì) 對(duì)各種電子元件來說是不小的沖擊。同時(shí)，也需要考慮到點(diǎn)火系統(tǒng)電器元件之間 的連接導(dǎo)線，導(dǎo)電器件與導(dǎo)線之間大多是平行敷設(shè)的，很容易通過導(dǎo)線之間的電 感和電容產(chǎn)生耦合。干擾源的干擾電波也通過線束網(wǎng)絡(luò)對(duì)其他電器產(chǎn)生電源上的 干擾。線束的分布電容還可以與干擾信號(hào)耦合。針對(duì)以上提到的存在于點(diǎn)火系統(tǒng) 中的干擾，必須采取措施抑制干擾源干擾波的產(chǎn)生，削弱傳播線路中干擾波，保 護(hù)重要設(shè)備。 2 2 2 常規(guī)抗干擾措施 一般來講，抗干擾要從以下幾方面著手：濾波、屏蔽與接地以及隔離技