汽車發(fā)動機點火性能測試儀設計

1、    汽車發(fā)動機點火性能測試儀設計摘要：實現(xiàn)了一種全集成可變帶寬中頻寬帶低通濾波器，討論分析了跨導放大器-電容(OTAC)連續(xù)時間型濾波器的結構、設計和具體實現(xiàn)，使用外部可編程電路對所設計濾波器帶寬進行控制，并利用ADS軟件進行電路設計和仿真驗證。仿真結果表明，該濾波器帶寬的可調范圍為126 MHz，阻帶抑制率大于35 dB，帶內波紋小于05 dB，采用18 V電源，TSMC 018m CMOS工藝庫仿真，功耗小于21 mW，頻響曲線接近理想狀態(tài)。關鍵詞：Butte汽車發(fā)動機的點火系統(tǒng)包括上百種電氣和機械零部件，生產線分布較廣，因此分布式間接監(jiān)控方式在

2、點火系統(tǒng)的監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)中得到廣泛應用。發(fā)動機點火性能測試儀通過測量發(fā)動機的閉合角與分火角，對其分電器和點火器性能進行分析。閉合角、分火角與點火提前角的關系閉合角以汽油機四沖程發(fā)動機為例，活塞往復四個單程完成一個工作周期，四個沖程包括進氣、壓縮、做功和排氣沖程。在一個工作循環(huán)中，發(fā)動機凸輪軸轉過一周共360°。在點火系統(tǒng)中，點火線圈初級繞組的電流從截止到導通再到截止這一周期中，多缸發(fā)動機每缸所占的凸輪轉角稱為閉合角。在一個完整的工作周期中，初級電流共經歷4次由截止到導通再到截止的過程，產生4個點火脈沖，4個汽缸各有一次點火。如圖1所示，四沖程的4缸發(fā)動機一個工作周期T為T=(a1

3、+a2+a3+a4+b1+b2+b3+b4)；式中，ai(i=1，2，3，4)為初級電流在工作周期T中第i次導通的時間，bi(i=1，2，3，4)為初級電流在工作周期T中第i次截止的時間。第1缸的閉合角1為1=a1×360°T；第2缸的閉合角2為2=a2×360°T；第3缸和第4缸依此類推。如果閉合角小，閉合時間短，初級電流增長不到需要的數(shù)值，會造成點火能量不足。若閉合角太大，對觸點式點火系統(tǒng)而言，說明觸點間隙小，會使觸點發(fā)生電弧放電，反而減弱了點火能量，不利于正常點火，且觸點閉合時間過長，初級電流增長到最大值以后繼續(xù)通電，還會使點火線圈發(fā)熱。閉合角相同

4、時，轉速高所占的時間短，轉速低所占的時間長。閉合角隨轉速而變化是最好的情況。一般8缸機的閉合角為29°32°，6缸機為 38°42°，4缸機為43°47°，3缸機為63°67°。分火角觀察分火角均勻度是汽車發(fā)動機點火性能測試的關鍵環(huán)節(jié)之一。這里1缸分火角1為l=(al+b1)×360°T；2缸分火角2為2=(a2+b2)×360°T；第3缸和第4缸依此類推。點火提前角汽油發(fā)動機吸入汽缸中的混合氣，并需要一定時間燃燒。為使活塞到達上止點時混合氣已充分燃燒，以達到最大功率，應使火

5、花塞在活塞到達上止點前跳火。從點火開始到活塞到達上止點這段時間曲軸轉過的角度為點火提前角。 點火過早，加速時會出現(xiàn)爆震，發(fā)出類似金屬敲擊的聲音，活塞上行受阻，效率降低，磨損加劇。點火過遲，氣體做功效率低，則發(fā)動機不易起動，提速慢，還會出現(xiàn)排氣管放炮、發(fā)動機過熱的現(xiàn)象。因此，點火過早或過遲，都會影響轉速的提升。影響點火提前角的最大因素是轉速。隨著轉速的上升，轉過同樣角度的時間會變短。因此最佳點火提前角可根據發(fā)動機閉合角和分火角進行調整。調整的目的就是在各種不同狀況下使氣體膨脹趨勢最大段處于活塞做功下降行程，實現(xiàn)效率最高，振動最小，溫升最低。 理論上最小點火提前角為0°，但為了防止在進氣

6、行程點燃進氣，往往設為5°以上，一般不超過60°。電路設計點火性能測試儀包括電源模塊、測量與控制模塊、顯示模塊等，其電路原理框圖如圖2所示。電源模塊將220V交流電源轉換成5V直流電提供給其他模塊。測量與控制模塊對點火信號進行采集和限幅處理后，輸入單片機89C52進行閉合角及分火角的測量和計算，得出的角度值送顯示模塊，依照汽缸的點火次序依次顯示角度值。測量和控制模塊設計測量和控制模塊的功能主要由預處理電路和單片機實現(xiàn)，如圖3所示。預處理電路將輸入的點火信號進行限幅和整形處理，抑制干擾信號，尤其是抑制可能產生的過電壓或負電壓。限幅和整形主要由運算放大器集成芯片LM324結合二

7、極管的導通截止特性完成。LM324輸出的方波信號經反向器74LS14，輸出兩路互為反相的信號，其中與點火信號的反相信號接入89C52的引腳P1.0和INT0，另一路則接入P1.1和INT1。89C52 單片機是測量和控制模塊的核心芯片。測試中的點火周期信號頻率較低，因此由信號的邏輯控制計數(shù)器的工作，信號輸入端為高電平時計數(shù)，為低電平時停止計數(shù)。通過軟件設置控制位TR0和GATE均為1，并選擇計數(shù)器0工作方式為模式1，則TH0+TL0是否計數(shù)取決于INT0引腳的信號，當INT0由0變1 時，開始計數(shù)，INT0由1變0時，停止計數(shù)。計數(shù)過程中用查詢方式測試IO口P1.0信號的電平，高電平時，由計數(shù)器自動計數(shù)；測試到低電平時，表明計數(shù)結束，單片機可以取計數(shù)值并計算計數(shù)結果。這樣，INT0端信號的高電平脈寬可由計