CN200975309Y - 摩托车可调点火提前角试验仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型请求保护一种摩托车可调点火提前角试验仪，它由检测控制电路、点火电路和显示电路三部分组成，通过利用单片机技术，测量摩托车磁电机上的触发器产生的触发脉冲，从而得到发动机转速度n和最大进角范围。对该仪器输入需要的点火角度θ，单片机自动处理为点火时刻去控制点火系统按照设定的点火提前角点火。摩托车转速、进角范围、点火角度通过LED显示出来。本试验仪能准确并且简单迅速测定发动机最佳点火提前角曲线，以便改进发动机和设计匹配的点火器，从而缩短摩托车研发周期。

Description

摩托车可调点火提前角试验仪

技术领域

本实用新型属于车辆电器技术领域，具体涉及一种摩托车可调点火提前角试验仪

背景技术

摩托车发动机的点火系统必须保证点火时刻出现在活塞上止点前某一位置，这是因为火花塞点火后，混合气体需经过诱导期，火焰才能在燃烧室内传播。这一活塞位置对应的发动机曲轴曲拐位置与活塞上止点曲拐位置间的夹角称提前角。点火提前角对最高爆发压力、燃气温度、热效率和废气有害成分的形成有很大影响，因此决定了发动机的输出功率、油耗及尾气排放。通常将发动机输出功率最大、油耗最低时的点火提前角称为最佳点火提前角。不同发动机的最佳点火提前角不同，同一台发动机在不同工况下最佳点火提前角也不同。其中发动机转速与最佳点火提前角关系最明显。最佳点火提前角θ随转速n(r/min)增大而增大。但θ与n并非线性关系。发动机和点火系统设计时，获得θ与n的关系曲线非常重要。实际为获得θ与n的关系数据或经验公式，需要作大量测功实验，需反复设计制作多个不同进角的点火器来配合发动机测功实验才能实现。摩托车可调点火进角试验仪器就是根据这一需要而设计的。

发明内容

本实用新型针对现有技术的欠缺，提供了一种摩托车可调点火提前角的试验仪，能准确并且简单迅速测定发动机最佳点火提前角曲线，以便改进发动机和设计匹配的点火器，从而缩短摩托车研发周期。

本实用新型的技术方案如下：

摩托车可调点火进角试验仪由检测控制电路、点火电路和显示电路三部分组成。检测控制电路以PIC16F630单片机为核心，由电阻R1、R2、R7，稳压管Z1、Z2，电解电容E1、E2组成限幅、分离电路，接受由磁电机来的输入PC脉冲，限幅、分离电路转换得到独立的正负脉冲，接入由V1、V2、V3组成的整形、倒向电路，最后分别将正负脉冲接入单片机PI C16F630的输入脚。单片机按预设的程序自动测量磁电机输入的PC脉冲，算出转速n和最大进角范围。

当输入需要的点火提前角后，单片机自动转换为点火时刻，去控制点火系统点火。点火系统采用电容储能可控硅控制点火方式。可控硅SCR1的触发端由PIC16F630输出脉冲B经V8控制，由单片机按照设定的点火时刻输出点火脉冲触发可控硅导通，点火电容放电，通过点火线圈给发动机点火。点火储能电容C11的充电端既通过D7连接交流磁电机系统，同时又通过二极管D6连接由三极管V6、V7、振荡变压器T1、电阻R19、R20，电容C8组成的DC-DC升压电路，电阻R23、R24、R25，稳压管Z4组成高压限幅电路，与升压电路三极管V6的基极连接，V6的基极同时通过二极管D2、电阻R17、三极管V5与单片机PIC16F630的输出脉冲A端连接，使升压电路振荡受控制。对于使用交流磁电机的系统，由磁电机充电线圈经D7整流后直接给点火电容充电，对于使用直流磁电机的系统，则由升压电路产生需要的高压，经D6整流后给点火电容充电。

单片机测量到的转速n、最大进角范围和人为设定的点火提前角经单片机输出给显示电路，显示系统以MAX7219为译码器，其LOAD、CLK、DIN端与单片机PIC16F630数据输出端连接，其译码输出端分别连接驱动多个LED，LED分别显示4位转速n(r/min)和3位点火提前角θ，按键SW1通过电阻R12连接单片机PIC16F630的RC4端，按键SW2通过电阻R13连接单片机PIC16F630的RC5端，用于分别输入点火角度θ的增减，同时按下SW1和SW2时，则θ变为显示最大进角范围。

本检测仪通过利用单片机技术，测量摩托车磁电机上的触发器产生的触发脉冲，从而得到发动机转速度n和最大进角范围。对该仪器输入需要的点火角度θ，单片机自动处理为点火时刻去控制点火系统按照设定的点火提前角点火。摩托车转速、进角范围、点火角度通过LED显示出来。由于常用的磁电机点火系有交流和直流两种，本仪器对交流和直流两种磁电机均可使用。

摩托车可调点火提前角试验仪可以配合发动机测功台使用，在任意转速下，设定任意点火提前角，经过发动机测功台测量该速度下的输出功率、曲轴钮矩、燃油消耗等数据。保持转速不变，改变点火提前角又可得到另一组数据。通过多组数据比较很快可以确定该转速下的最佳点火提前角。将各种转速下的最佳点火提前角确定后，可以得到发动机的最佳点火提前角曲线。为发动机点火系统设计提供依据。

摩托车可调点火进角试验仪也可以安装在摩托车上，代替点火器在行使中进行实际工况试验，在不同道路状况、不同车速下，改变点火提前角，试验加速性能、动力特性等，得到最真实的数据为点火器设计进角特性提供依据。

附图说明

图1摩托车可调点火进角试验仪检测控制电路图

图2摩托车可调点火进角试验仪点火系统电路图

图3摩托车可调点火进角试验仪显示电路图

图4摩托车可调点火进角试验仪软件流程图

具体实施方案

摩托车可调点火进角试验仪的控制电路参见图1，采用MICROCHIP公司生产的PIC16F630单片机，它具备12个独立方向控制功能的I/O口，2.0～5.5V的宽电压范围，低功耗。PIC16F630内部含4MHz±1％的振荡器，但考虑到转速测量的精度要求，这里采用了12M的外部晶振Y1，接在PIC16F630的2、3脚之间。由磁电机来的输入PC脉冲经R1、Z1、Z2、R2、E1、R7、E2等组成的限幅、分离电路得到独立的正负脉冲，经V1、V2、V3整形、倒向电路后，分别从PIC16F630的8、9脚输入矩形负脉冲和正脉冲，PIC16F630测量脉冲间隔时间后算出转速n。按键SW1、SW2分别经5、6脚输入点火提前角增加或者减少信号(低电平有效)，每次增加或者减少1度，长按则连续增减，单片机据此设定点火时刻。同时按下SW1、SW2则单片机根据输入脉冲计算磁电机最大的进角范围。PIC16F630的7脚按照设定的点火时刻输出点火触发脉冲，13脚输出同样脉冲去控制点火系统直流升压电路。10、11、12脚输出转速、进角范围、点火提前角数据到LED显示电路。由于摩托车电器系统使用12V蓄电池，所以整机电源采用12V直流供电，其中单片机所需的5V电源经三端稳压器78L05获得。

图2是点火电路，C11是点火储能电容，交流应用时通过D7充电，直流应用时由升压变压器通过D6充电。V6、V7、T1、D6等组成DC-DC升压电路，将12V的电源电压提升到200V左右，Z4、R23、R24、R25对高压限幅，升压电路的振荡受PIC16F630输出脉冲A控制。点火由可控硅SCR1瞬间导通，点火电容通过点火线圈放电实现，SCR1的触发由PIC16F630输出脉冲B经V8控制。

参见图3，显示电路由MAX7219驱动LED，显示4位转速n(r/min)和3位点火提前角θ，同时按下SW1和SW2时，则θ变为显示最大进角范围。摩托车可调点火提前角试验仪软件流程如图4。其主程序上电复位后首先进行芯片输入输出端口、内部定时器和中断逻辑的初始化，然后对显示控制芯片进行工作方式设置及数码管的开机自检，并显示一串字符，进入待机状态。磁电机开始旋转后，单片机检测到第一脉冲立即起动周期计时器，然后等待第二脉冲到来。一旦第二脉冲到，立即保存此时的计时值到TdMax2内，计算出磁电机凸台长度，这也决定了它的最大可调进角范围。然后等待下一周第一脉冲的到来，保存周期计时器的值到CntTN2内，由它可以计算出磁电机的转速，随即起动点火定时器，采用定时器中断方式点火。第二脉冲到后再次保存计时值到TdMax2，再把TdMax2和CntTN2存入TdMax和CntTN中，然后根据当前点火提前角和当前转速计算出下一周期的点火延时值。随后程序检查按键状态，根据按键状态增加、减少提前角，或者计算出的磁电机凸台长度，向显示芯片输出一组数据，显示当前点火提前角和当前转速或者最大进角范围。完成后程序跳转到等待第一脉冲处，如此循环。

中断服务子程序处理点火定时器中断点火和周期计时器溢出。第一脉冲起动点火定时器后，当定时器产生中断，则进入点火定时器中断点火子程序用于控制升压电路，完成后清点火定时器中断标志，关闭点火定时器，返回主程序。在磁电机转速小于343r/min时，周期定时器会溢出，程序停止点火。但可以通过按键调整点火提前角，当转速大子343r/min时，则可按设定的点火提前角点火。

本试验仪共有5个对外接口，分别为：输入脉冲(接磁电机PC脉冲端)、VCC(12V电源正极)、地线(12V电源负级)、点火输出(接点火线圈)、交流充电端(接交流磁电机充电线圈)。

Claims (3)

1、摩托车可调点火提前角试验仪，其特征在于：由检测控制电路、点火电路和显示电路三部分组成；

检测控制电路以单片机为核心，由电阻R1、R2、R7，稳压管Z1、Z2，电解电容E1、E2组成限幅、分离电路，连接由磁电机来的输入PC脉冲，限幅、分离电路转换得到独立的正负脉冲，接入由三极管V1、V2、V3组成的整形、倒向电路，最后分别将正负脉冲接入单片机的输入脚，由单片机按预设的程序自动测量磁电机输入的PC脉冲；单片机的电源端通过三端稳压器78L05连接摩托车电器系统的蓄电池，获得5V电源；

显示电路以MAX7219为译码器，其LOAD、CLK、DIN端与单片机数据输出端连接，其译码输出端分别连接驱动多个LED，LED分别显示4位转速n和3位点火提前角θ，按键SW1通过电阻R12连接单片机的RC4端，按键SW2通过电阻R13连接单片机的RC5端，用于输入点火角度θ的增减，同时输入则θ变为显示最大进角范围。

2、根据权利要求1所述的摩托车可调点火提前角试验仪，其特征在于所述的点火电路采用电容储能可控硅控制点火方式，可控硅SCR1的触发端由单片机输出脉冲B经三极管V8控制；点火储能电容C11的充电端既通过二极管D7连接交流磁电机系统，同时又通过二极管D6连接由三极管V6、V7、振荡变压器T1、电阻R19、R20、电容C8组成的DC-DC升压电路，用于直流磁电机系统，电阻R23、R24、R25、稳压管Z4组成高压限幅电路，与升压电路三极管V6的基极连接，V6的基极同时通过二极管D2、电阻R17、三极管V5与单片机的输出脉冲A端连接，使升压电路振荡受控制。

3、根据权利要求1所述的摩托车可调点火提前角试验仪，其特征在于试验仪共有5个对外接口，分别为：接磁电机PC脉冲端的输入脉冲接口、VCC接口、地线接口、点火输出接口和交流充电接口。

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