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请教发动机点火模块技术

作者：houqj　栏目：技术交流

请教发动机点火模块技术
请问哪位朋友熟悉发动机点火模块方面的技术，请给我留言，我可以申请公司适当给一些酬金哦

2楼：	>>参与讨论
作者： ninghaijun 于 2007/3/23 16:33:00 发布：你说的是汽车发动机吗？

3楼：	>>参与讨论
作者：王晓明于 2007/3/24 21:19:00 发布：楼主搞汽车电子的啊,有前途

4楼：

>>参与讨论

作者： tyw 于 2007/3/24 21:39:00 发布：

参考一下
基于MC9S12微控制器的发动机高能直接点火控制 2007.02.08 来自：电子技术应用作者：耿聪刘溧等
随着电子技术的发展及对发动机性能要求的提高,微机控制的电子点火系统逐渐取代了传统的发动机点火系统,实现了更为精确的点火时刻和点火能量的控制。在发动机点火系统中,采用的每个发动机汽缸各带一个点火线圈,对各缸点火线圈进行独立控制的点火系统,称为无分电器各缸独立点火系统,也叫高能直接点火系统。采用高能直接点火可有效地增加点火线圈初级回路的储能,减少点火能量的传导损失,从而提高点火能量,满足车用发动机稀薄燃烧、增压和使用代用燃料(如天然气、酒精)等新技术的发展要求。对于多缸发动机,这种高能直接点火系统由于控制事件多,要求的控制电路和控制软件复杂,因而对微控制器的性能和控制软件均有较高的要求[1]。

MC9S12系列是MOTOROLA和12K字节的RAM可存储各种控制参数。MC9S12DP256的低功耗晶振、复位控制、看门狗及实时中断等配置和功能更有助于系统的可靠运行[2]。

MC9S12DP256丰富的接口资源为ECU输入输出功能的实现提供了方便。负荷信号(节气门位置和进气压力)、水温信号、蓄电池电压信号等系统模拟输入信号由放大滤波电路处理后,利用MCU的A/D转换模块进行采集。通过MCU增强型串行通讯模块SCI可实现与PC机之间的通讯功能, 进行点火系统运行状态监控和控制参数的匹配标定。由一个16 位主定时器和8个可编程输入捕捉/输出比较定时通道构成的增强型捕捉定时器提供了较强的定时控制功能,可充分满足高能直接点火的复杂时序控制要求。在本系统中, 两个定时通道设置为输入捕捉功能,对经过整形处理后的曲轴位置信号和发动机转速信号进行采集处理;另六个定时通道设置为输出比较功能,用于六个汽缸的点火线圈初级电路的通断电控制。

3 ECU的控制软件设计

3.1 点火时序的控制方法

点火时序的控制以发动机曲轴位置信号为依据。曲轴位置信号通过安装于凸轮轴上的霍尔传感器测量。如图3所示,凸轮轴每转一周,产生七个脉冲信号,其中六个为各缸的点火基准信号,根据发动机的点火顺序,按1、5、3、6、2、4的缸号顺序均匀排列,各基准脉冲信号的上升沿设置在对应各缸压缩行程上止点前40°,相邻基准信号间相差120°的曲轴转角。另一个附加的脉冲信号在一缸基准脉冲信号后,其上升沿对应于1号缸的上止点,用于控制系统判定1号缸的位置,使点火系统与发动机的工作同步,称为判缸同步信号。

MCU利用定时器输入捕捉与输出比较功能的配合,采用延时计数法进行点火线圈初级电路通断电时序控制。如图3所示,每缸基准信号的上升沿通过MCU输入捕捉定时器通道触发中断,并以此中断信号作为一个控制周期的开始和点火时序控制的基准。将每相邻两基准信号间的时间作为一个控制周期(对应曲轴120°转角), 控制周期时间等于主计数器的时钟周期与两基准间计数值差的乘积,前者是由MCU预设的常数,记作TC;后者可通过输入捕捉通道测得,记作NG。若此时的点火提前角为θ,那么当基准信号出现时,只要再过(40°-θ)就该进行本缸点火,这一角度被称为点火延迟角,对应的时间被称为点火延时,对应的计数器计数值Nd。可根据NG。值计算如下:

将主计数器的值加上延时计数值Nd后送到本缸点火线圈控制的输出比较通道寄存器中,启动该通道的输出比较功能,并预先规定该通道引脚为低电平。当计数时间到时,该引脚就自动翻转为低电平,点火线圈初级电路断电,从而实现了本缸点火。MCU的输出比较功能可得到非常精确的时间间隔,并且对用户程序没有额外的负担。

同理,在每个控制周期内,为了给即将工作的汽缸进行点火能量的蓄积,还进行了点火线圈初级电路通电的延时计数法控制。如图3中所示,初级电路的通电时间要求为ton,则从本缸基准信号出现到下一缸初级电路通电延时所对应的计数值Nt的计算如下:

当发动机转速较低,下一缸通电延迟时间大于控制周期时间(即

)时, 则需在下一控制周期开始时首先进行该缸通电延时控制,通电延时计数值为Nt1=Nt-NG,并设置该通道输出比较中断,以此中断为基准进行点火延时控制。其点火延时计数值为:

3.2 点火控制程序设计

点火控制程序由主程序和中断服务子程序等多个模块组成。主程序的主要功能是根据发动机运行工况,通过逻辑运算确定最优的点火提前角及初级电路导通时间;中断服务子程序负责系统输入信号的采集与处理,而其中输入捕捉和输出比较中断程序是实现点火时序控制的关键。

图4为点火控制主程序流程图。ECU上电后,主程序首先执行MCU的初始化操作,设置定时器计数周期、各输入输出功能和各中断。初始化完成后,主程序进入循环运行状态,等待各中断服务程序发生,检测各输入参数,进行故障查询和处理。如系统状态正常,则根据发动机运行工况确定最优的点火提前角及初级电路导通时间。由于各缸点火时刻是通过程序控制进行调节的,因此利用CPU内部的存储器存储点火控制数据表(点火脉谱)。这样,点火提前角就能按发动机负荷及转速信号通过查数据表得到, 并可按不同工况进行修正。如此便可使发动机在任何工况下均能提供最佳点火时刻。

输入捕捉和输出比较的中断服务程序流程图分别如图5和图6所示。利用定时器输入捕捉与输出比较功能的配合,采用延时计数法实现点火线圈初级电路通断电时序控制。在进入曲轴位置信号上升沿触发的输入捕捉中断后,首先完成判缸信号拾取、工作缸号确定及控制周期计数值计算等工作。然后进行点火线圈的通断电延时控制。当发动机转速较高时,设置本缸的断电延时和相应的输出比较通道,以及下一缸的通电延时和相应的输出比较通道;当发动机转速较低时,设置本缸的通电延时和相应的输出比较通道,并开输出比较中断。当进入输出比较中断时,再以此中断为基准,设置本缸的断电延时和相应的输出比较通道。

以MC9S12DP256微控制器

5楼：	>>参与讨论
作者： lfjwfm 于 2007/3/26 23:18:00 发布：多谢tyw 共享资料

6楼：	>>参与讨论
作者：杨真人于 2007/3/27 8:25:00 发布： tyw 是我们的活资料库!I服了U.

7楼：	>>参与讨论
作者： xwj 于 2007/3/27 8:34:00 发布：呵呵，还是带高智能自动检索的！

8楼：	>>参与讨论
作者： beebees 于 2007/3/27 9:40:00 发布：顶！强烈要求tyw科普一下CDI的电路强烈要求tyw科普一下CDI的电路.

9楼：

>>参与讨论

作者： tyw 于 2007/3/27 22:01:00 发布：

点火系工作原理简介,再详细就要银子了拉,哈哈

点火系工作原理简介

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2005年05月19日 10:49 出处：　作者：田刚

    不管何种发动机，都必须借助强度适当、时机恰当的火花将混合气引燃，在发动机上，产生这种火花的装置，就是点火系。由于点火系工作时离不开电流，所以，通常把点火系和电气系结合起来讲解。
    点火系一般由点火线圈、高压线、火花塞帽和火花塞组成。点火线圈的作用是产生足够电压的高压电流，通过高压线，高压电流到达火花塞，进而在火花塞的中心电极和侧电极之间跳火，产生强烈的电火花。
    点火线圈由铁芯和两个线圈组成。附图表示了点火线圈的工作原理。电流在初级线圈A上流过时，在铁芯上将产生磁力线。当初级线圈的电流被切断之后，将使铁芯的磁力线发生变化，变化的磁力线在次级线圈B上产生感应电压。这个感应电压和A、B两线圈的匝数有关。一般来讲，初级线圈的漆包线较粗，只有几百匝，而次级线圈匝数则高达数万。
    在四冲直列4缸发动机上，大都使用两个点火线圈，其中一个点火线圈给1缸和4缸供电，另一个点火线圈给2缸和3缸供电。原因是1缸和4缸的曲轴相位相同，2缸和3缸的曲轴相位相同。当然，在相位相同的二个气缸上，即使同时跳火也只能一个气缸燃烧，因为另一个气缸正处于排气上死点之前，火花塞跳火也不能燃烧。为了使点火线圈同时给二个火花塞供电，点火线圈的供电容量应较大，但总比装用4个点火线圈轻，成本也较低。2缸发动机也可以利用这种方法，但二个气缸的曲轴相位角必须相同。
    点火时，点火线圈将产生20000V左右的高压电。高压线把高压电输送给火花塞。为了避免过大的电压损失，要求高压线要有良好的绝缘性和较高的传输效率。摩托车高压线普遍采用铜线做芯，外部包覆合成橡胶。
    高压线的另一端就是火花塞。一般使用火花塞帽把高压线和火花塞连接在一起。火花塞布置在气缸盖上，其前端伸向燃烧室。火花塞的结构如图所示。中心电极是一个金属芯，从高压线端子一直延伸到中心电极前端。由高压线圈来的高压电接在中心电极上。侧电极焊接在螺纹部下沿上，和气缸盖的地线连接在一起。火花塞的中心电极和侧电极之间有一定的间隙，该间隙叫火花塞间隙，它是跳火点燃混合气的位置。火花塞跳火的时刻，称为点火正时。
    火花塞间隙越大,跳出的火花越大，混合气越容易点燃。但过大的火花塞间隙要求的放电电压也很高，电极消耗过快，电能消耗也大。所以火花塞必须有一个适当的间隙。一般火花塞间隙约为0.8mm左右。
    由于火花塞工作时中心电极的电压会高达20000V左右，为了防止高压电流短路，中心电极采用陶瓷做绝缘材料。在陶瓷外侧是波纹状绝缘体，该绝缘体的作用是进一步加强火花塞的绝缘性能。利用上述绝缘办法，能使高压电顺利地从高压线端子流到中心电极前端，不会在中途产生弧光放电现象。
    电流通过时，火花塞中心电极温度高达800℃。在燃烧时，火花接触瞬时温度高达2000-3000℃高温燃气。在进气行程时，火花塞又接触低温混合气，混合气温度大都低于60℃。火花塞除了承受反复的热冲击之外，又承受着强烈的振动。火花塞工作的环境是非常严荷的，所以绝缘材料的性能十分重要，要求在高温时尽可能少地接受热量，以避免温度上升过高，同时又能把热量顺利地传导出去。一般火花塞的绝缘材料大都是氧化铝。
    中心电极和侧电极的材料性能同样也很高：必须具有良好的热传导性和较高的强度，在反复放电过程中烧损少。现在普遍采用的是镍合金。为了进一步提高耐烧蚀性能，也有使用白金及其它贵重金属制造的。有些火花塞为了提高散热性，在中心电极根部封入了一个铜芯。火花塞的螺纹材料是普通碳素钢。
    在某些单缸机和2缸发动机上，由于缸径大、排量大、燃烧速度过慢。为了迅速点燃混合气，大都装用了双火花塞。此外，为了防止异常燃烧，有些风冷发动机也装用了双火花塞。这种每个气缸装有两个火花塞的叫双火花塞方式。双火花塞能在气缸内形成两个火源，使混合气快速燃烧。但是采用4气门或更多气门的高性能发动机不宜采用两个火花塞，因为没有足够的空间布置双火花塞。
    点火线圈工作时必须规律性地切断电源，这个过程由断电器来控制。根据其结构和工作特性，可以分为触点式点火和无触点点火。
    触点式断电器是一个机械触点形状，结构十分简单，利用弹簧压力使触点接通，在需要点火时利用凸轮使触点断开，从而切断初级电流。在二冲程发动机上，用曲轴驱动断电器凸轮，在四冲程发动机上，用凸轮轴驱动断电器凸轮。触点式断电器存在着很多缺点。例如，触点容易被油污损，导致接触不良。而触点反复开闭，很容易产生损伤和磨损，触点接触面产生麻点将使通电困难，触点磨损严重将使通电时间变短，并使点火正时出现变化。所以必须进行经常的检查和保养，到了使用周期后应该更换新品，十分麻烦。
　　无触点断电器是一种电流感应装置。这种装置相当于一台超小型发电机，发电机定子线圈的作用相当于断电器的凸轮。在需要火花塞点火时，转子的磁铁部位正好转到定子的线圈部位，使线圈产生脉冲电流，在该脉冲电流的触发下，晶体管发火器动作，从而切断点火线圈的初级电流。这种脉冲电流叫作是点火正时信号。无触点点火方式无需保养，大量生产的发火器价格不贵，现在的摩托车几乎全部使用无触点点火方式。
    在无触点点火方式的基础上，又发展出了晶体管点火方式。它利用晶体管的接通和截止，瞬间地切断点火线圈的初级电流，从而产生高压电。一般称之为电流切断式点火方式。
    点方线圈工作时，必须有电源向其供给初级电流。根据电源的不同，又可分为蓄电池点火方式和磁电机点火方式两种。
　　蓄电池点火方式就是由蓄电池直接给初级线圈供电，蓄电池点火方式供电稳定，在低转速时也能使火花塞产生稳定的火花。其缺点是必须装用较重的蓄电池。
    磁电机也就是发电机，磁电机点火方式直接使用发电机的电流作用为初级电流。磁电机点火方式也分为二种，一种是直接使用磁电机电流，另一种是把磁电机电压升高再供给点火系。磁电机点火方式低速时电流习，高速时电流强。磁电机点火方式不需要蓄电池，能减轻摩托车重量。由于上述优点，赛车大都采用这种点火方式。部分摩托车也装用了这种点火方式。其中在一部分摩托车上，不装用蓄电池，并把照明用电和点火用电分开，点火系直接由发电机供电。也有的摩托车装用小型蓄电池，以便在怠速或低速时确保照明用电。磁电机点火方式又叫飞轮永磁发电机点火方式。
    现在很多摩托车都喜欢在车上标注“CDI”三个英文字母，不少购车者也十分注重CDI，认为标注CDI的车辆才有档次。CDI是什么？它是英文“CondenserDrodeIgnite”的缩写，也就是“电容二极管点火”的意思。它的工作过程是这样的：当发动机运转起来，磁电机也随之转动产生电流，电流通过硅二极管整流向电容器充电，此时可控硅处于截止状态，电流无法通过可控硅。当脉冲转子转到点火位置时，脉冲发生器发出电信号，这个电信号加在可控硅的控制极上，触发可控硅导通，于是电容器的电能通过可控硅进入点火线圈。当脉冲转子转过点火位置时，脉冲发生器停止发出电信号，可控硅立即截止，点火线圈的电流被断开，这时点火线圈就会立即产生自耦高压电，使火花塞迸发火花点火。如此反复循环，就能保证发动机正常工作。
    CDI是一种并不复杂的电子电路，它实际上是将磁电机的结构简单化，降低了成本，而且提高了点火工作的可靠性，所以绝大多数摩托车都用CDI。电容放电点火方式可以使用蓄电池做电流，也可以使用发电机做电源。
　　电容放电点火方式能产生强大的电火花，而且次级电流上升快，对高速发动机十分有利，而且也有利于防止火花塞污损。上述特点和二冲程发动机的特殊要求极其吻合，所以高性能二冲程发动机大都使用这种点火方式。
    在大多数摩托车方向把的右侧，装有一个红色的断电开关。它是供紧急情况使用，用来切断点火装置供电电流使发动机熄火的应急开关。它只控制点火装置，对照明电路没有影响。所以正常停车不要使用。

摩托车用点火系统及点火控制
一．点火系统的功能和基本工作原理

点火系统的基本功能是依据发动机的工作顺序适时的向发动机提供强烈的高压火花。点火系统的功能体现在点火的时机和产生点火火花的强度。要实现摩托车上的12V低压直流电转化为可以产生足够强度火花的高压电，只有采用变压器通过次级线圈和初级线圈的较大比值来产生高压电。点火系统一般由控制初级线圈通断的开关、产生高压电的点火线圈和将高压电变成点火火花的火花塞构成。系统的蓄电池提供12V的电源，通过断电开关接通和切断初级线圈中的电流，这样在次级线圈中就会产生高达上万伏的高压电。当断电开关闭合时初级线圈中有电流通过并且电流值随着闭合时间的增长而不断的提高，当开关突然打开时由于电磁感应在次级线圈中便产生足够的电压并将该电压加到火花塞上使其产生火花点

10楼：

>>参与讨论

作者： tyw 于 2007/3/27 22:12:00 发布：

自制的点火器,很详细,参考一下

自制的点火器

新闻出处：搜配网发布时间： 2006-12-13 13:55

　　去年夏天，一时高兴，帮一个朋友修点火器，连车拉回家里，本想运气应该没那么背，点火器一般不会坏，把全车线路捋清，几个星期天就能搞顶，结果那点火器不是一般的难搞，化了估计1个多月，把点火器都拆开了，耐着性子把元件从封胶里抠出来，检测里边进CPU的信号，都是正常的，可输出脚就是没输出，一点招没有了，以前一直想做个单片机控制的点火器，这次可有了充足的开工理由了，
计划：
先在面包板上搭出电路，调通程序后再用实验板做出实用的原形，先声明，我可不是搞电路的，对很多东西其实并不了解，很多东西都是闭门瞎琢磨或者凑合出来的。写这个东西希望能给大家提供一个更近距离了解数字式点火器的例子，毕竟机器是可以拆开看的，而点火器是用单片机程序控制的，看不见摸不着，很多人好象都有神秘感。
整个过程还算顺利，就是时间比较长，去年9月底放弃原车点火器后，10。1前开始打草稿，
搭出电路调程序到11月初，就被单位扔到外地出差，回来过了年2月份才收住心接着搞，
其实正经用的时间并不多，只能周末花些时间搞搞，还要刨出我那乱七八糟的事的时间，
具体过程就不说了，前前后后为这个车几个朋友差不多吃了1年的饭，每次都是美其名曰开会讨论。

正式介绍前，先说下关于点火器的几个知识点
1，点火提前角，这个不用说了吧。
2，进口车的磁电机发出的触发波形
注意进口车的磁电机上一般有4个或6个磁块，而不是国产车上的1个，顺便说句：
只有一个触发磁块的国产车是没有可能实现程序控制进角的！
那些杂志上打广告说有自动进角功能的点火器纯粹骗人的，因为他们从原理上就不可能实现，
3，晶体管点火方式和CDI点火方式的区别，

这就是晶体管点火方式，功率晶体管直接带高压包的初级，通过短时间内改变线圈内的电流，在次级也就是。但因为转速原因太长时间是不允许的。这需要根据是否怠速做不同处理。
5 预置了256个数据，分别对应1200之间的提前角，再往高转就固定为提前30度点火了，实际使用感觉250个数也够用了，如果128个虽然查表方便，但太粗糙了。
6 其他的有兴趣的到程序里看把，很多做法都是有原因的。
程序里填的数据，是我根据磁电机尺寸和一般常用转速算出来的几个理论值，然后做个简单的中间插值得到的，其实这些数据很有搞头，不过我瞎填的这些数据感觉效果还不错，试车的时候没有觉得有什么不好的，加速一样很快，只是从怠速到高转之间开始的时候有个过度明显能感觉到有个“坎”，有点生硬，甚至觉得有点象2冲车的加速。这是因为我把怠速的值估计高了。总之，有兴趣的可以慢慢搞。
不足：
很显然，现在这个版本还不完

11楼：	>>参与讨论
作者： tyw 于 2007/3/27 22:23:00 发布：摩托车电子点火器的原理、制作与维修摩托车电子点火器的原理、制作与维修.pdf → http://bbs.21ic.com/upfiles/img/20073/2007327222358567.pdf * - 本贴最后修改时间：2007-3-27 22:24:57 修改者：tyw

12楼：	>>参与讨论
作者： beebees 于 2007/4/2 12:48:00 发布：谢谢TYW的精彩讲解 !!!

13楼：	>>参与讨论
作者： tjsheep 于 2007/4/2 21:02:00 发布： tyw真是比google还好的人肉搜索引擎啊不过那个自制点火器的真乃神人也，应该请到偶们公司去，顶下30个研发工程师……

14楼：	>>参与讨论
作者： festool 于 2007/4/2 22:00:00 发布：忠心感谢

15楼：	>>参与讨论
作者：天臾于 2009/6/25 17:37:26 发布：海内存知己！tyw精神永存。

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