随着汽车工业的飞速发展,能源危机和尾气排放问题日益突出。精确控制发动机点火时刻不仅提升了车辆性能,还有助于缓解环境压力。与传统机械调节式系统相比,基于微电子技术的新型电子点火控制装置显现出了其优越性。因此,我们从发动机点火控制策略出发,设计了一种能够提高点火控制精度的先进电子点火系统。
系统工作原理
发动机点火时刻通过调整点火提前角来实现,这个角度决定了活塞位置与上止点曲轴转过的角度之间的关系。影响这个过程的是发动机转速、负荷大小、水温以及爆震等多种因素。
点火系统硬件由传感器、信号调理电路、A/D转换器、电控单元、点火电路及电源和 火花塞组成,其原理框图如图1所示。
传感器输出经调理后输入单片机,并经过一定算法处理,最终生成合适时刻的控制信号,驱动电路使得最终实现发动机的正确燃烧。
系统硬件设计
2.1 传感器及其调理电路
包括转速传感器、水温传感器、爆震传感器及节气门开度传感器及其对应调理电路。
转速传感器采用光学式,其作用是测量转速和曲轴位置;水温采用集成温度计MAX6611测量冷却水温度;爆震使用安装在缸体上的压电加速度计;节气门开度使用线性输出模拟型TPS。
2.2 电控单元及A/D转化设计
AT89C2051作为核心单片机,与ADC0809进行A/D转换操作,对前端输入信号进行数模变换,包括温度信号、二次空载定位信号、三次空载定位信号及引擎油耗信息。此外P3.4用于计算T0中断服务子程序,而P3.5则输出给DQ801-8引脚以产生高压供给至喷油泵。
2.3 点火控制设计
设计利用12V直流为输入,在接受来自AT89C2051 P3.5引脚低级别或高级别指令后,即可触发T1-T4二极管快速放大并且释放储存在L1中的能量至L2,从而产生足够强大的高压,以便激励燃油喷射口,并最终达到预期时间完成每一次有效燃烧周期。这一过程中D10起到保护作用避免反向击穿损害其他元件。
2.4 电源管理设计
设计采取W78L05集成芯片将12V直流升频至5V稳定的DC-DC降压模块以满足不同芯片需求,使得整个系统更加稳定且灵活地适应不同的应用场景。
3 系统软件设计
主要由主程序(初始化+基本提前角确定+A/D采集+运算处理),延时子程序(确保数据准确读取)、计算基本提前角子程序(查表法), 计数T0中断服务子程序, A/D交互子程序, 水温修正子程序(暖/过热修正)、爆震修正子程序(临界状态维持)以及节气门开度修正都包含在内。这一切都是为了让整个系统按照最佳参数运行,为用户提供更好的驾驶体验,同时减少污染物排放,为地球带来更多清洁之恩。在此基础上,该系统已成功测试并投入实际应用。