CN101338723B

CN101338723B - 智能型汽油发动机点火提前角测试仪及其测试方法

Info

Publication number: CN101338723B
Application number: CN2008101980586A
Authority: CN
Inventors: 吴伟斌; 刘落实; 李礼夫; 洪添胜; 李震
Original assignee: GUANGZHOU TRIV ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: GUANGZHOU TRIV ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2028-08-28
Also published as: CN101338723A

Abstract

本发明公开了一种智能型汽油发动机点火提前角测试仪，包括传感器、信号调理模块、数据采集卡和计算机；其中，传感器分别与汽车发动机和信号调理模块相连接；信号调理模块分别与数据采集卡和传感器相连接；数据采集卡分别与计算机和信号调理模块相连接。该测试仪的测试过程如下：在计算机中选择发动机适用的车型、选择发动机的点火系统类型、选择发动机气缸个数、选择发动机缸位顺序、选择上止点传感器类型、选择点火信号输入方式、选择测试结果存储的路径，启动发动机进行测试，测得发动机的点火提前角显示在计算机上。该测试仪可同时测量4～8缸点火提前角，可持续监测，自动化程度高、测量精度高。

Description

智能型汽油发动机点火提前角测试仪及其测试方法

技术领域

本发明涉及一种点火提前角测试仪及其测试方法，具体地说，涉及一种智能型汽油发动机点火提前角测试仪及其测试方法。

背景技术

点火提前角的测试随着点火控制系统和测量技术的更新而发展，而点火控制系统经历了传统、一般电子和现代点火系统三个阶段。在传统点火系统中，采用断电器触电控制。点火提前角的测试是凭经验、听发动机运转的声音来完成的，测量准确度低。在一般电子点火系统中，采用了电感、电容有触点控制或磁脉冲、光电等无触点控制。点火提前角的测量，一般使用正时灯。正时灯由点火脉冲触发后闪光，人工判断上止点标记与发动机壳体上的标记之间的角度，因为标志刻度精度较低(2～5°)，且范围有限(0～30°)，所以误差较大，而高档的正时灯还具有延时、数字显示功能，但无论是那种正时灯，由于依靠人工判断标志，误差在所难免。另外，单个正时灯只能读取单缸的信号，且长时间连续使用容易发生故障。

现代点火系统都采用微机控制，分为有分电器和无分电器两大类。后者又分为同时点火和独立点火。在非独立点火系统中，点火提前角的测量仍然使用正时灯，但因为其传感器只能夹在分缸高压线上，所以不适用于无外露高压线的独立点火系统上。

微机控制的点火系统，点火提前角测试也不断向自动化发展。利用微机(如单片机)制作的解码器与ECU通讯可方便地获取点火提前角，但数据流延时较大，兼容能力较低。国外产品，利用微机编程自动测量并且LED显示，能保证较高的精度。但由于其功能模块都是以硬件和固化软件的形式存在，不能根据发动机点火的具体情况来灵活改变测试的技术，缺乏普遍适用性。因此，已经不能适应汽车工业快速发展的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种普遍适用的，能测量独立点火及有分电器的汽油发动机的点火提前角的测试仪及其测试方法。

为达上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种智能型汽油发动机点火提前角测试仪，包括传感器、信号调理模块、数据采集卡和计算机；其中，传感器分别与发动机和信号调理模块相连接；信号调理模块分别与数据采集卡和传感器相连接；数据采集卡分别与计算机和信号调理模块相连接，其特征是，所述信号调理模块是由比较器LM393N和施密特触发器HCC40106BF及其外围电路构成；具体是指：比较器的反向输入端与上止点传感器和/或点火信号传感器相连接，比较器的反向输入端与输出端之间串联第一电阻(10)，比较器的正向输入端串联第二电阻(11)后接地；比较器的输出端与施密特触发器的输入端之间串联第三电阻(12)，第三电阻(12)串联电容(13)后接地，电容(13)为100pF；施密特触发器的输出端与数据采集卡相连，第一电阻(10)、第二电阻(11)、第三电阻(12)的阻值均为0～1k欧姆。

为了更好地实现本发明，所述智能型汽油发动机点火提前角测试仪还包括闪光装置，闪光装置分别与发动机、信号调理模块和数据采集卡相连接。

所述闪光装置为正时灯CP7515。

所述传感器包括上止点传感器和点火信号传感器。

所述上止点传感器是电容传感器、CYP传感器、TDC传感器或CMP传感器；所述点火信号传感器由屏蔽插针和钳式拾波器构成。

所述数据采集卡为PCI型计数/定时卡，含有8个32位晶振20MHz的计数/定时器，其晶振稳定性为50ppm。

所述计算机包括主操作控制模块、自动检测模块、辅助功能模块和信息处理模块，主操作控制模块、自动检测模块、辅助功能模块、信息处理模块两两双向连接；所述自动检测模块包括重要参数子模块、数据存储子模块和实时检测子模块；所述辅助功能模块包括用户管理子模块、搜索系统子模块和帮助系统子模块；所述信息处理模块包括历史回访子模块、统计分析子模块和报表打印子模块。

上述智能型汽油发动机点火提前角测试仪的测试方法，测试过程如下：在计算机中选择发动机适用的车型、选择发动机的点火系统类型、选择发动机气缸个数、选择发动机缸位顺序、选择上止点传感器类型、选择点火信号输入方式、选择测试结果存储的路径，启动发动机进行测试，测得发动机的点火提前角显示在计算机上。

所述进行测试是指在主操作控制模块设置点火提前角的极限、设置发动机转速的极限、设置测试结果显示的时间间隔，然后运行自动检测模块控制上止点传感器采集发动机上ECU发出的点火信号，将采集到的点火信号传送到信号调理模块进行放大整形，再传送到数据采集卡进行记数、测量，自动检测模块调取数据采集卡的数据进行计算得到该发动机的点火提前角，按存储路径存储并显示在计算机上。

本发明相对于现有技术的主要优点和有益效果是：(1)本发明公开的智能型汽油发动机点火提前角测试仪突破了传统的测量仪只适用于某种或某几种发动机的局限，可适用于所有发动机点火提前角的测试；(2)本发明公开的智能型汽油发动机点火提前角测试仪突破了正时灯测量人工读数、操作存在危险电压的局限，实现了自动化测试及结果数字化显示，安全可靠，测量精度高；(3)本发明的智能型汽油发动机点火提前角测试仪突破了传统正时灯长时间连续使用容易发生故障的局限，可连续测量，适应现代汽车发动机点火系统的发展。

附图说明

图1是本发明智能型汽油发动机点火提前角测试仪的测试原理示意图；

图2是本发明智能型汽油发动机点火提前角测试仪的方框图；

图3是图2的智能型汽油发动机点火提前角测试仪的信号调理模块的电路原理图；

图4是图2的智能型汽油发动机点火提前角测试仪的计算机的内部结构框图；

图5是本发明智能型汽油发动机点火提前角测试仪的测试流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本发明智能型汽油发动机点火提前角测试仪测量的原理是：如图1所示，将与发动机相连的上止点传感器采集到的信号(上止点传感器采用TDC传感器)作为美国国家仪器(NI)公司的数据采集卡6602中记数器的触发信号(触发的边沿由软件进行设定)，将点火信号IG作为记数器的停止信号，则记数器所测时间就是时间差t。通过测量上止点传感器信号与点火信号IG各自相应边沿之间的时间间隔t以及通过TDC或IG的周期T，获得发动机的转动周期，经过计算即得发动机点火提前角。

本发明智能型汽油发动机点火提前角测试仪的方框图如图2所示，传感器1分别与汽车发动机6和信号调理模块2相连接；信号调理模块2分别与数据采集卡3、传感器1和闪光装置5相连接；数据采集卡3分别与计算机4、信号调理模块2和闪光装置5相连接；闪光装置5分别与汽车发动机6、信号调理模块2和数据采集卡3相连接。其中，传感器1包括上止点传感器7和点火信号传感器8。上止点传感器7的类型可选择电容传感器、CYP传感器、TDC传感器或CMP传感器，其中电容传感器采用具有缓冲液面波动的同心圆柱形电容，CYP传感器为磁感应传感器，信号输出为正弦波，TDC传感器类型有磁感应、光电、霍尔传感器，输出为正弦波和方波，CMP为霍尔传感器，输出为方波；点火信号传感器8由屏蔽插针和钳式拾波器连接构成。

信号调理模块2的电路原理图如图3所示，比较器9的型号为LM393N，施密特触发器14的型号为HCC40106BF，具体连接关系为：比较器9的反向输入端与上止点传感器7和/或点火信号传感器8相连接，比较器9的反向输入端与输出端之间串联电阻10，比较器9的正向输入端串联电阻11后接地；比较器9的输出端与施密特触发器14的输入端之间串联电阻12，电阻12串联电容13后接地，电容13为100pF；施密特触发器14的输出端与数据采集卡3相连，电阻10、11、12的阻值均为0～1k欧姆。数据采集卡3为PCI型计数/定时卡，含有8个32位晶振20MHz的计数/定时器，其晶振稳定性为50ppm，具体采用的是美国国家仪器(NI)公司的数据采集卡6602。

如图4所示，计算机4包括主操作控制模块、自动检测模块、辅助功能模块和信息处理模块，主操作控制模块、自动检测模块、辅助功能模块、信息处理模块两两双向连接。其中，自动检测模块包括重要参数子模块、数据存储子模块和实时检测子模块；辅助功能模块包括用户管理子模块、搜索系统子模块和帮助系统子模块；信息处理模块包括历史回访子模块、统计分析子模块和报表打印子模块。采用LabVIEW语言编程实现上述模块对数据采集的控制和显示，显示的内容包括点火提前角显示、曲轴转速显示、超过极限亮灯显示，变化趋势显示，日期时间显示等；控制部分包括控制开关、存储数据频率、极限值、初始值等设置。通过更改软件程序，还可实现各种扩展功能，如同时测量4～8缸的点火提前角等等。

闪光装置5属于可选择的扩展功能，用于正时时刻的辅助参考，便于现场观测发动机的运转状态是否稳定，具体采用正时灯CP7515。闪光装置5是这样工作的：点火初级线圈负极的点火信号经过点火信号传感器8传送到信号调理模块2放大整形后，再传送到数据采集卡3，作为触发信号驱动闪光灯装置5。

如图5所示，本发明的智能型汽油发动机点火提前角测试仪的测试过程如下：在计算机4中依次选择需要测定的发动机的参数：选择车型、选择点火系统类型、选择气缸个数、选择缸位顺序、选择上止点传感器类型、选择点火信号输入方式，然后选择测试结果存储的路径，启动发动机，进行测试：在主操作控制模块设置点火提前角的极限、设置发动机转速的极限、设置测试结果显示的时间间隔，然后运行自动检测模块控制上止点传感器7采集发动机6上ECU发出的点火信号，将采集到的点火信号传送到信号调理模块2，经过信号调理模块2内的运算放大器9的比较放大和施密特触发器14的整形处理之后，输出TTL电平，再传送到数据采集卡3进行记数、测量，自动检测模块调取数据采集卡3的数据进行计算得到该发动机6的点火提前角，按存储路径存储并显示在计算机4上。

传感器1采集的点火信号通过点火初级线圈负极及ECU发出的点火信号获得，由于它们均存在于所有的点火系统中，因此，本发明的测试仪可适用于测试所有类型的发动机点火提前角。

计算机中包含的信息处理模块和辅助功能模块，作为本测试仪功能的扩展，可以通过历史回访子模块、统计分析子模块和报表打印子模块实现对历史测试结果的访问、比较分析和打印；或者通过用户管理子模块、搜索系统子模块和帮助系统子模块实现用户对本测试仪及其存储数据的更方便使用。

将本发明的智能型发动机点火提前角测试仪用于测试东风日产公司 Nissan Pulsar独立点火的四缸发动机点火提前角，此发动机的缸位顺序为1-3-4-2，上止点传感器采用磁感应CYP传感器，点火信号输入方式为点火信号传感器中的屏蔽插针，存储的路径为F：\TEST。通过本发明的测试仪测试，发动机四个缸的点火提前角的测试结果同时显示在计算机4上，并按设定的显示间隔更新，同时还可以显示完整详细的波形趋势。测试的结果与已标定过的PC机系统(转速测量绝对误差为±5r·min^-1，提前角测量绝对精度为±1°)测试的结果相比较，以标定系统的测试值为真值，比较的结果如表1所示。可见，本发明的智能型发动机点火提前角测试仪对点火提前角的测量绝对精度达到±1°。

表1

设定转速(rmin^-1)	—缸提前角绝对误差(度)	二缸提前角绝对误差(度)	三缸提前角绝对误差(度)	四缸提前角绝对误差(度)	绝对误差绝对值平均(度)
						1000	-0.48	-0.48	-0.45	-0.46	0.47
1500	0.22	0.03	-0.01	-0.02	0.07
						2000	-0.08	0.03	0.15	-0.20	0.11
2500	0.23	0.38	0.11	0.08	0.20
						3000	0.10	0.14	0.97	-0.01	0.31

而采用正时灯测试上述相同的发动机点火提前角，单个正时灯只能读取单缸的信号，连续长时间使用容易发生故障，不适合耐久性发动机实验，应用范围极度受限。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种智能型汽油发动机点火提前角测试仪，包括传感器、信号调理模块、数据采集卡和计算机；其中，传感器分别与发动机和信号调理模块相连接；信号调理模块分别与数据采集卡和传感器相连接；数据采集卡分别与计算机和信号调理模块相连接，其特征是，所述传感器包括上止点传感器和点火信号传感器，所述信号调理模块是由比较器LM393N和施密特触发器HCC40106BF及其外围电路构成；具体是指：比较器的反向输入端与上止点传感器和/或点火信号传感器相连接，比较器的反向输入端与输出端之间串联第一电阻(10)，比较器的正向输入端串联第二电阻(11)后接地；比较器的输出端与施密特触发器的输入端之间串联第三电阻(12)，第三电阻(12)串联电容(13)后接地，电容(13)为100pF；施密特触发器的输出端与数据采集卡相连，第一电阻(10)、第二电阻(11)、第三电阻(12)的阻值均为0～1k欧姆。

2.根据权利要求1所述智能型汽油发动机点火提前角测试仪，其特征是，所述智能型汽油发动机点火提前角测试仪还包括闪光装置，闪光装置分别与发动机、信号调理模块和数据采集卡相连接。

3.根据权利要求2所述智能型汽油发动机点火提前角测试仪，其特征是，所述闪光装置为正时灯CP7515。

4.根据权利要求1所述智能型汽油发动机点火提前角测试仪，其特征是，所述上止点传感器是电容传感器、CYP传感器、TDC传感器或CMP传感器；所述点火信号传感器由屏蔽插针和钳式拾波器构成。

5.根据权利要求1所述智能型汽油发动机点火提前角测试仪，其特征是，所述数据采集卡为PCI型计数/定时卡，含有8个32位晶振20MHz的计数/定时器，其晶振稳定性为50ppm。

6.根据权利要求1所述智能型汽油发动机点火提前角测试仪，其特征是，所述计算机包括主操作控制模块、自动检测模块、辅助功能模块和信息处理模块，主操作控制模块、自动检测模块、辅助功能模块、信息处理模块两两双向连接；所述自动检测模块包括重要参数子模块、数据存储子模块和实时检测子模块；所述辅助功能模块包括用户管理子模块、搜索系统子模块和帮助系统子模块；所述信息处理模块包括历史回访子模块、统计分析子模块和报表打印子模块。

7.权利要求1所述智能型汽油发动机点火提前角测试仪的测试方法，其特征是，测试过程如下：在计算机中选择发动机适用的车型、选择发动机的点火系统类型、选择发动机气缸个数、选择发动机缸位顺序、选择上止点传感器类型、选择点火信号输入方式、选择测试结果存储的路径，启动发动机进行测试，测得发动机的点火提前角显示在计算机上。

8.根据权利要求8所述智能型汽油发动机点火提前角测试仪的测试方法，其特征是，所述进行测试是指在主操作控制模块设置点火提前角的极限、设置发动机转速的极限、设置测试结果显示的时间间隔，然后运行自动检测模块控制上止点传感器采集发动机上ECU发出的点火信号，将采集到的点火信号传送到信号调理模块进行放大整形，再传送到数据采集卡进行记数、测量，自动检测模块调取数据采集卡的数据进行计算得到该发动机的点火提前角，按存储路径存储并显示在计算机上。