CN1177055A - 摩托车发动机供油及点火装置 - Google Patents
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Abstract
摩托车发动机供油及点火装置属于点火控制技术领域,其特征是在原供油及点火装置的基础上,增设了单片机控制系统。该系统包括有输入单片机信号的点火基准、转速、油门开度及加速信号处理电路;单片机输出点火脉冲信号、占空比信号进入相应的控制电路,分别控制可控硅导通、负荷电磁阀开闭,以控制点火时间和空燃比;当系统出现故障时,单片机输出信号关闭点火控制系统及负荷电磁阀,恢复原系统工作的备用电路启动信号。为此本发明使发动机性能提高20%,油耗指标比原有改善15%。
Description
一种摩托车发动机供油及点火装置属于摩托车发动机点火控制技术领域。
目前，摩托车上大多采用两冲程汽油机，供油系统为传统的化油器，点火器采用通用的无触点式CDI点火方式，即磁电机电容放电式无触点点火装置，它包括有可控硅SCR、充电电容C、点火线圈L2，该系统中，可控硅的触发信号来自磁电机触发线圈L1上的感应电压信号。这种发动机供油及点火装置存在的问题是，1.由于进入主油系油井的空气量不可控，进气脉动影响柱塞式化油器的供油特性；2.无触点式CDI点火方式不能满足发动机在不同工况下最佳点火时间要求，因此，上述两大问题决定了与发动机性能有关的两大重要参数(空燃比和点火时间)，不能随发动机所处工况进行变化，以致存在油耗高，排气污染大，汽油机综合性能指标达不到最佳值等缺点。
本发明的目的是提供一种可根据发动机不同工况自动调整空燃比和点火时间的发动机供油及点火装置。该装置通过对混合气浓度和点火时间的最佳综合控制，以改善发动机的各项性能指标。
本发明的装置原理如图1所示，电路原理框图如图3所示。本装置的特征是在原化油器上安装了一个负荷电磁阀9，并增设了一套单片机控制系统16，该系统控制负荷电磁阀开闭及点火器工作，系统包括有点火基准信号处理电路、转速信号处理电路、油门开度信号处理电路及加速信号处理电路，这四路处理电路输出信号进入单片机1的输入通道；它还包括有输入信号来自单片机1的三路控制电路，分别触发可控硅导通的点火控制电路、控制负荷电磁阀开闭的空燃比控制电路及备用电路启动控制电路及其它配套电路。四路处理电路中的点火基准信号和转速信号都取自磁电机触发线圈L1上的感应电压信号，且都分别由电压比较电路2和光电藕合电路3依次串联组成发动机转速信号处理电路和点火基准信号处理电路；油门开度信号取自油门开度把手内传感器上的信号，且由射极跟随电路4和低通滤波电路5依次串联组成油门开度信号处理电路；加速输入信号来自油门开度信号处理电路输出端AN1，且由微分电路6和电压比较电路2依次串联组成加速信号处理电路。三路控制电路各自组成为：取自单片机1PA6端的点火脉冲输出信号，且由光电藕合电路3、功率驱动电路7依次串联组成的点火控制电路；取自单片机1PA5端的占空比控制输出信号，且由输出端光电藕合电路3、反相器10和功度驱动电路7依次串联组成的控制负荷电磁阀开闭的空燃比控制电路，其中负荷电磁阀9装在化油器上；取自单片机1PA4端的控制备用电路输出信号，且由光电藕合电路3、反相器10、功率驱动电路7和继电器电路11依次串联组成的备用电路启动控制电路及随备用电路启动而发生动作的联锁电路；联锁电路是将两个与门12分别接入点火控制电路和空燃比控制电路中，两个与门12的输出端均经限流电阻分别与各自电路中的功率驱动电路7的输入端相连，两个与门12中的一个输入端均取自备用电路启动控制电路中光电藕合电路3输出信号，而另一个输入端则分别在各自电路中取自点火控制电路中光电藕合电路3输出信号、空燃比控制电路中经光电藕合电路3、反相器10输出的信号。故障发生时，单片机1输出一个高电位使备用电路启动工作，同时另两路控制电路中的与门电路12动作，分别关闭可控硅触发信号，关闭负荷电磁阀，而备用电路启动控制电路中的继电器J2工作，使继电器接点J2-1闭合，J2-2开启，恢复原可控硅式点火器工作。
本发明单片机控制系统16中，单片机1的输出端C口采用复用技术提供地址低8位和8路数据线，分别连接着地址锁存器14和存储器15，低位地址锁存器14与存储器15的低位地址相连，单片机1的STRA输出端输出地址锁存信号进入地址锁存器14，单片机1的输出端B口提供地址高8位，与存储器15的高位地址相连，单片机1的输出端E及STRB通过与非门13提供给存储器15数据和指令的读取信号。
本发明对点火时间和占空比的最佳控制是在单片机1的软、硬件配合下完成的，其中点火基准信号的相位对控制系统非常重要，应使基准信号在磁电机触发线圈产生的触发电压过零时发出，该信号位于上止点前某一角度，定义为基准角，以这一信号为基准经不同延迟角度之后再发出点火触发信号，根据基准角＝点火延迟角+点火提前角这一关系在一定范围内调节点火角的大小。当发动机工作时，单片机1通过检测到的发动机的转速及点火基准信号，油门开度及加速信号等基本运行参数，对发动机的工况进行实时监测后，根据发动机当前的转速和油门开度值从预置的二维表中查出最佳的点火延迟角，然后再计算出点火时间，由单片机1发出点火脉信号，经点火控制电路触发可控硅导通，使发动机在最侍时间点火。空燃比控制是通过控制负荷电磁阀的开闭时间来控制进入主油系油井的渗气量，从而控制空燃比。占空比是负荷电磁阀开阀时间所占工作周期的比，确定了占空比和空燃比的关系后，单片机1综合发动机的实际运行情况，根据发动机供油要求，通过控制占空比实现对空燃比的实际控制。占空比信号是发动机转速与柱塞开度的二维函数，将经过实验得到的最佳数据制成表格存入单片机1存储区，摩托车实际运行时，单片机1将检测到的转速与油门开度信号进行数据处理后查表，输出占空比信号，控制负荷电磁阀的开闭从而控制进入主油系油井中的渗气量。
正由于上述条件本发明装置完成了对摩托车发动机在不同工况条件下的空燃比和点火提前角的最佳控制和调整。同时当系统出现故障时，将自动给出错误码，单片机1故障判定后，给出启动备用电路信号，关闭单片机1控制系统，从而关闭负荷电磁阀恢复原有装置，保证车辆正常运行。
图1：本发明装置原理图，L1：磁电机触发线圈，L2：点火线圈，D4、D5：二极管，J2-1、J2-2：继电器J2的常闭、常开触点，F：发动机；
图2：负荷电磁阀控制的柱塞式化油器剖面图，A：汽油，B：空气，E：化油器中柱塞；
图3：本发明装置电路原理框图，8：可控硅控制电路；
图4：本发明装置的电路原理图，J1：负荷电磁阀线圈。
按本发发明所提供的图1～图4方案构成本装置。图4中单片机1选用芯片M68HC11系列中的MC68HC11E-9；各电压比较电路2中的芯片U1选用LM311；各光电藕合电路3中的芯片U2选用TL521；射极跟随电路4、低通滤波电路5及微分电路6中的芯片U3均选用LM324；反相器10选用芯片74HC04；与门12选用芯片74HC08；与非门13选用芯片74HC00；地址锁存器14选用芯片74HC373；存储器15选用芯片27C64；功率驱动电路7中的功放管N2选用芯片TIT132；图4中三极管N1选用3DG6作为放大管；U4为单片机1低电压禁止电路；C′：晶振、R1～R38：电阻、C1～C8电容。
图4中点火基准信号SEF、转速信号SPD分别经电压比较电路，比较后整形输出方波信号，再经光电藕合电路送入单片机1IRQ和PA2端；油门开度传感器是一线性变化的可调电阻W2，放入油门开度手把内，油门开度变化时，电阻值随之变化。电阻W2的中心抽头接射极跟随电路同相输入端，运放输出信号经低通滤波电路滤波后送入单片机1内部的A/D转换器PE1端，由单片机1进行A/D转换处理；加速信号取自油门开度处理电路的输出端(即图4中AN1端)，进入微分电路，再经电压比较电路比较后送入单片机1的PA1端，当摩托车未加速时，PA1端无信号，加速时，PA1端有一正跳变，由单片机1输入该信号。单片机1输出通道的输出端PA6输出点火脉冲信号经放大器N2放大后，再经光电藕合电路、与门电路、功率驱动电路触发可控硅导通，驱动点火器；单片机1输出端PA5输出占空比信号经放大器N3放大后，再经光电藕合电路、反相器、与门、功率驱动电路驱动负荷电磁阀工作；当单片机1检测到故障时，单片机输出端PA4＝1，输出高电平，点火控制电路和空燃比控制电路中的与门12联锁动作，关闭负荷电磁阀，切断点火控制电路，同时，继电器J2工作，继电器常闭触点J2-1开启，常开触点J2-2闭合。恢复原点火装置工作，以保证摩托车在系统发生故障时，也能正常行驶。B口、C口为总线扩展口，单片机1还配有相应的过压保护电路U1，C6、C7、C′、R22组成的晶振电路及R5、R6；R23、R24、R25各自组成的上拉电阻电路。试验证明，用本发明装备的摩托车较好地解决了点火时间和空燃比的综合控制，使发动机性能提高了20％，油耗指标比原有的改善了15％。
Claims (3)
1.一种摩托车发动机供油及点火装置，包括有化油器及包含有可控硅SCR的磁电机电容放电式无触点点火装置，其特征在于：它还包含有单片机控制系统(16)，该系统包括有输入信号都取自磁电机触发线圈L1上的感应电压信号、且都分别由电压比较电路(2)和光电藕合电路(3)依次串联组成的发动机转速信号和点火基准信号处理电路，输入信号取自油门开度把手内传感器上的信号，且由射极跟随电路(4)和低通滤波电路(5)依次串联组成的油门开度信号处理电路，其输入信号来自油门开度信号处理电路的输出端AN1、且由微分电路(6)和电压比较电路(2)依次串联组成的加速信号处理电路，其输入通道分别与转速信号、点火基准信号、油门开度信号和加速信号处理电路的输出端联结的单片机(1)，其输入信号来自单片机(1)的点火脉冲输出端PA6，且由光电藕合电路(3)、功率驱动电路(7)依次串联组成了触发可控硅SCR导通的点火控制电路，其输入信号来自单片机(1)的占空比控制信号输出端PA5、且由输出端接有反相器(10)的光电藕合电路(3)和功率驱动电路(7)依次串联组成的控制装于化油器上的负荷电磁阀(9)开闭的空燃比控制电路，其输入信号来自单片机(1)的控制备用电路信号的输出端PA4、且由光电藕合电路(3)、反向器(10)、功率驱动电路(7)和继电器电路(11)依次串联组成的备用电路启动控制电路，其输出端经限流电阻分别与点火控制电路、空燃比控制电路中的功率驱动电路(7)的输入端相连，而其中一个输入端取自备用电路启动控制信号，另一输入端分别取自点火控制或占空比控制信号的由两个与门(12)组成的备用电路启动控制联锁电路以及其它通用的单片机配套电路。
2.根据权利要求1所述的摩托车发动机供油及点火装置，其特征在于：单片机
(1)的C口输出端连接着由单片机(1)STRA输出端输出信号控制的地址锁存器(14)，
同时，C口还连接着由单片机(1)的B口接入的、并与地址锁存器(14)低位地址相
连、由单片机(1)经与非门(13)输出信号控制的存储器(15)。
3.根据权利要求1所述的摩托车发动机供油及点火装置，其特征在于：单片机
(1)选用型号M68HC11芯片系列。
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1996
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