專利名稱：：一種發(fā)動機火花塞點火控制器及點火控制方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于汽車測試領域，具體涉及一種發(fā)動機火花塞點火控制器。
背景技術：
：火花塞是發(fā)動機的關重零部件之一，其工作可靠性直接影響到發(fā)動機的性能，目前火花塞耐久試驗只能作為參試件在發(fā)動機可靠性試驗中進行，而發(fā)動機可靠性試驗并不因為火花塞而單獨開展，這樣試驗成本過高，從而嚴重制約火花塞耐久試驗的進行。本發(fā)明可模擬發(fā)動機在某一轉速下火花塞的工作狀況，在常溫下進行火花塞的耐久試驗，提供了一種考核火花塞的試驗設備，節(jié)約了試驗成本。
發(fā)明內容為克服現有技術中存在的上述問題，本發(fā)明公開了一種可以單獨進行火花塞試驗的發(fā)動機火花塞點火控制器及點火控制方法。本發(fā)明具體采用以下技術方案—種發(fā)動機火花塞點火控制器，包括計算機1、接口芯片2、單片機3、驅動電路4;計算機1通過接口芯片2與單片機3相接，單片機3通過驅動電路4與點火線圈5的初級繞組相連，點火線圈5的次級繞組與火花塞6相連；計算機1根據設定的發(fā)動機轉速、點火脈寬和點火順序計算出各缸點火起止時間以及點火信號時序，然后將計算結果發(fā)送給單片機3，由單片機3通過驅動電路4控制點火線圈5的充放電，驅使火花塞6點火。通過調整計算機1中設定的發(fā)動機轉速、點火脈寬和點火順序，實時更改單片機3獲得的數據，使各個火花塞6得到不同的點火信號，從而實現火花塞6在各種模擬轉速、點火脈寬和點火順序下工作。本發(fā)明通過模擬火花塞工作條件，進行火花塞常溫耐久試驗，不再依靠真實發(fā)動機進行試驗，節(jié)約了發(fā)動機資源、大量的試驗燃油和水電氣資源；同時，該發(fā)明操作簡單，設置好參數后，控制器能獨立工作，安全性好，不再需要人員干預，節(jié)約了人力資源；該發(fā)明采用微秒級單片機AT89S52，時間控制精度高，可以精確的模擬點火脈寬和點火時序，提高試驗精度。圖1為火花塞點火控制器結構示意圖；圖中l(wèi)-計算機，2-接口芯片，3-單片機，4-驅動電路，5-點火線圈，6-火花塞。圖2為火花塞點火控制器電路原理圖；圖中7-串口，8-穩(wěn)壓三極管，9-穩(wěn)壓電容，10_限流電阻，11-NPN型三極管，12-電阻，13-PNP型三極管，14-NPN型三極管，15-電阻。圖3為單片機點火控制原理4圖中16-點火脈沖，T-l個工作循環(huán)周期，Tl-點火脈寬，T2-點火結束到下一缸點火開始間隔時間。圖4為單片機主程序流程圖；圖5為單片機TO中斷程序流程圖；圖6為單片機串口中斷程序流程圖。具體實施例方式以下結合說明書附圖對本發(fā)明作進一步說明。如圖2所示，計算機通過RS232串口線與串口7相連，接口芯片2(本示例采用MAX232)的第13引腳(Rlin，數據接收)和第14引腳(Tlout，數據發(fā)送)分別與串口7(D型9針串口公頭)的第3弓|腳(TXD，數據發(fā)送)和第2弓|腳(RXD，數據接收)相連，串口7的第5引腳接地，而接口芯片2的第11引腳(Tlin，數據輸入)和第12引腳(Rlout，數據輸出)分別與單片機3的P3.1弓|腳(TXD，數據發(fā)送)和P3.0引腳(RXD，數據接收)相連；NPN型三極管ll(本實例選用S8050)的基極通過限流電阻IO(本實例選用4.7K)與單片機3的輸出端口P1.0引腳相接，集電極通過電阻12(本實例選用5.1K)與NPN型三極管14(本實例采用TIP122)的集電極連接，其發(fā)射極與三極管14的基極連接，同時通過下拉電阻15(本實例采用120K)接地；三極管14的發(fā)射極直接接地，集電極和PNP型三極管13(本實例采用MJ2955)的基極連接；三極管13集電極接地，發(fā)射極通過點火線圈5和+12V電源相接；單片機3的其它輸出端口PI.1、P1.2、P1.3引腳連接的驅動電路與輸出端口PI.0引腳所連接的驅動電路4相同；穩(wěn)壓三極管8(本實例采用7805)將+12V直流電源轉換為+5V直流電源，并通過穩(wěn)壓電容9(本實例采用電解電容220u/10V)穩(wěn)壓，分別供單片機3和接口芯片2使用。在計算機中通過VisualBasic或其他編程軟件，設置6個數值輸入框，分別用于發(fā)動機轉速n(r/min)、點火脈寬Tl(ms)、4個缸的點火順序X1，X2，X3，X4的輸入(如點火順序為1、3、4、2，則將數值按順序填入相應的輸入框中)；并增設2個按鈕，一個用于數據發(fā)送與點火開始控制，一個用于點火停止控制；軟件通訊選擇串口通訊模式，波特率為115200，奇偶檢驗位無，數據位8，停止位1;計算機發(fā)送的數據結構為<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>發(fā)動機1個工作循環(huán)周期<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>如圖3，四沖程發(fā)動機1個工作循環(huán)點火4次，則兩次點火間隔時間為T/4，即<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>轉換為單片機計時數值<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>(其中f0SC為晶振頻率；單位M，本實例選用22.1184M;X為單片機中斷處理過程中消耗的時間，進行時間補償)設定點火順序后，各缸點火脈沖上升沿和下降沿對應關系也確定(如圖3)，以每次點火脈沖上升沿和下降沿對應時刻作為觸發(fā)點，以點火順序1-3-4-2為例，以第1缸點火脈沖上升沿為第一次觸發(fā)點，各缸點火脈沖對應關系如下表(表中，1代表高電平即點火線圈通電，O代表低電平即點火線圈斷電，表中為一個工作循環(huán))<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>根據觸發(fā)次序和對應的各缸電平給D8至D15賦值，如按上表D8就為1(二進制為00000001)。如圖4，單片機3上電后，進入主程序進行初始化設置波特率、定時器、串口和定時器中斷，并分配單片機變量與存儲地址，令單片機3的Pl口輸出全為低電平，定時器T0處于非計時狀態(tài)，然后進入循環(huán)等待。計算機設置好所有參數后，點擊數據發(fā)送按鈕，計算機通過RS232通訊將數據發(fā)送到單片機，單片機進入串口中斷程序，如圖6，首先判斷接收標志位是否為1(為1表示計算機發(fā)送到單片機的數據還未接收完，為0表示接收到計算機發(fā)送到單片機的本組數據的第一個字節(jié))，當接收標志位為0時，置接收標志位為1，置接收字節(jié)數m為15(表示需要接收15個字節(jié)的數據)，然后進行數據接收，并且將數據存儲到單片機指定的地址；如果接收標志位為l，則直接進入數據接收，并將數據存儲到單片機指定地址；數據接收后判斷接收字節(jié)數m減1是否為0，如果不為0，則直接退出中斷程序，如果為0表示接收完畢，置接收標志位為O，判斷接收到的本組數據中第一個字節(jié)(對應數據結構表中的D1)是否為0，如果為0則表示計算機請求停止點火，則停止定時器T0計時，置TR0為0，令單片機3的Pl口為低電平輸出，然后退出中斷程序；如果接收到的本組數據中第一個字節(jié)不為O，則表示計算機允許點火，判斷此時定時器TO是否正在計時，如果正在計時(TR0=1)則退出中斷程序，否則將接收到的數據中第2到第4個字節(jié)的數據(對應數據結構表中的D2至D4)賦給定時器T0和記錄TO中斷次數的變量(由于定時器只有兩個字節(jié)，因此需要分配一個變量記錄定時器中斷的次數，相當于TO計時數的倍數，該變量作為第三個字節(jié))，并開始計時，置觸發(fā)標志位為l，然后退出中斷程序。單片機定時器溢出觸發(fā)，進入T0中斷程序，如圖5，首先判斷定時器T0計時是否完成，即計時數是否達到設定值(數據結構中的Cl或C2)，如果未達到則退出中斷程序，否則觸發(fā)次數X增1，并判斷觸發(fā)次數X是否小于等于8，如果為真則直接進入下一步，將第X次觸發(fā)對應的變量值(數據結構中D8至D15中對應的一個值，D8為第1次觸發(fā)對應值，D9為第2次觸發(fā)對應值，以此類推)賦給單片機3的Pl口；如果觸發(fā)次數X大于8，則令X為1，然后將第1次觸發(fā)對應的變量值賦給單片機3的P1口；賦值完成后判斷觸發(fā)標志位是否為l，如果為1則將單片機接收數據中的C2賦給定時器T0和記錄中斷次數的變量，置觸發(fā)標志位為0，TO定時器重新計時，然后退出中斷程序；如果觸發(fā)標志位不為l，則將單片機接收數據中的Cl賦給定時器T0和記錄中斷次數的變量，置觸發(fā)標志位為1，TO定時器重新計時，然后退出中斷程序。單片機3的P1口進行高低電平控制，即控制各缸點火時序；單片機3給P1.0、Pl.1、P1.2、P1.3腳同步賦值，即同時對多個缸點火脈沖進行同步控制，可以防止轉速、點火脈寬、點火順序修改后，導致時序與前次時序混亂，引起點火信號常高電平或常低電平，造成驅動電路損壞或信號失真。由于計算機將數據發(fā)送到單片機后，單片機將數據存儲到單片機中，在計算機再次發(fā)送最新數據之前，單片機將一直按照上次發(fā)送的數據循環(huán)執(zhí)行控制，因此單片機得到數據后可以脫離計算機獨立連續(xù)工作；同時也可以在計算機上修改參數，然后發(fā)送數據，更新單片機執(zhí)行的數據，實現實時控制。計算機將數據C1、C2和各缸脈沖信號值發(fā)送給單片機3，單片機3將Cl賦給定時器TO，啟動TO計時，同時將對應的脈沖信號值賦給P1;Pl.0腳高電平輸出時，三極管11導通，三極管14基極為高電平，三極管14導通，三極管13基極為低電平，三極管13導通，點火線圈5負極與電源地導通，點火線圈5充電；單片機3定時器TO計時完成，進入TO中斷程序，將C2賦給定時器T0，重新計時，并將此時對應的脈沖信號值賦給Pl;Pl.0低電平輸出時，三極管11截止，三極管14基極為低電平，三極管14截止，三極管13基極為高電平，三極管13截止，點火線圈5負極與電源地斷開，點火線圈5由于磁通量突變，產生高壓電動勢，驅使火花塞6點火；單片機3定時器T0再次計時完成，中斷觸發(fā)，此時又將Cl賦給定時器T0，同時將對應的脈沖信號值賦給P1，依次循環(huán)；同理，Pl.1、P1.2、P1.3控制相應的驅動電路控制火花塞點火，從而實現按設定點火順序點火。單片機的Pl.0至Pl.3引腳對應的驅動電路可分別連接1只點火線圈，整個控制器最多可控制4只點火線圈，1只點火線圈連接1只火花塞，則可以同時控制4只火花塞點火，但部分車輛使用的點火線圈可以安裝2只火花塞，因此4只點火線圈最多可以同時連接8只火花塞，控制8只火花塞點火。權利要求一種發(fā)動機火花塞點火控制器，包括計算機(1)、接口芯片(2)、單片機(3)、驅動電路(4)；其特征在于計算機(1)通過接口芯片(2)與單片機(3)相接，單片機(3)通過驅動電路(4)與點火線圈(5)的初級繞組相連，點火線圈(5)的次級繞組與火花塞(6)相連；計算機(1)根據設定的發(fā)動機轉速、點火脈寬和點火順序計算出各缸點火起止時間以及點火信號時序，然后將所計算出的各缸點火起止時間以及點火信號時序數據發(fā)送給單片機(3)，由單片機(3)通過驅動電路(4)控制點火線圈(5)的充放電，驅使火花塞(6)點火。2.如權利要求1所述的一種發(fā)動機火花塞點火控制器，其特征在于通過調整計算機(1)中設定的發(fā)動機轉速、點火脈寬和點火順序，實時更改單片機(3)獲得的數據，使各個火花塞(6)得到不同的點火信號，從而實現火花塞(6)在各種模擬轉速、點火脈寬和點火順序下的工作。3.如權利要求1所述的一種發(fā)動機火花塞點火控制器，其特征在于單片機(3)接收到計算機(1)發(fā)送的數據后，根據當前的數據，獨立連續(xù)循環(huán)工作，控制火花塞點火，此時可以斷開計算機通訊連接。4.如權利要求1所述的一種發(fā)動機火花塞點火控制器，其特征在于在單片機(3)的不同輸出端口分別連接相同結構的驅動電路，用于分別控制不同的點火線圈的充放電，單片機(3)采用同一定時器同步控制各驅動電路，實時刷新各路輸出。5.如權利要求4所述的一種發(fā)動機火花塞點火控制器，其特征在于所述單片機(3)同時連接四只點火線圈(5)，控制八只火花塞(6)點火。6.利用權利要求l-5之任一項所述的發(fā)動機火花塞點火控制進行發(fā)動機火花塞點火控制的方法，其特征在于，所述方法按以下步驟進行所述單片機(3)上電后，進入主程序進行初始化設置波特率、定時器、串口和定時器中斷，并分配單片機變量與存儲地址，令單片機(3)的P1口輸出全為低電平，定時器TO處于非計時狀態(tài)，然后進入循環(huán)等待；計算機設置好所有參數后，點擊數據發(fā)送按鈕，計算機通過RS232通訊將數據發(fā)送到單片機，單片機進入串口中斷程序首先判斷接收標志位是否為l，為1表示計算機發(fā)送到單片機的數據還未接收完，為0表示接收到計算機發(fā)送到單片機的本組數據的第一個字節(jié)；當接收標志位為O時，置接收標志位為l，置接收字節(jié)數m為15，然后進行數據接收，并且將數據存儲到單片機指定的地址；如果接收標志位為l，則直接進入數據接收，并將數據存儲到單片機指定地址；數據接收后判斷接收字節(jié)數m減1是否為0，如果不為0，則直接退出中斷程序，如果為0表示接收完畢，置接收標志位為0，判斷接收到的本組數據中第一個字節(jié)是否為0，如果為0則表示計算機請求停止點火，則停止定時器T0計時，置TR0為0，令單片機3的Pl口為低電平輸出，然后退出中斷程序；如果接收到的本組數據中第一個字節(jié)不為O，則表示計算機允許點火，判斷此時定時器T0是否正在計時，如果正在計時，即TR0=1，則退出中斷程序，否則將接收到的數據中第2到第4個字節(jié)的數據賦給定時器T0和記錄TO中斷次數的變量，并開始計時，置觸發(fā)標志位為l，然后退出中斷程序；單片機定時器溢出觸發(fā)，進入TO中斷程序首先判斷定時器TO計時是否完成，即計時數是否達到設定值，如果未達到則退出中斷程序，否則觸發(fā)次數X增1，并判斷觸發(fā)次數X是否小于等于8，如果為真則直接進入下一步，將第X次觸發(fā)對應的變量值賦給單片機3的PI口；如果觸發(fā)次數X大于8，則令X為1，然后將第1次觸發(fā)對應的變量值賦給單片機3的PI口；賦值完成后判斷觸發(fā)標志位是否為l，如果為1則將單片機接收數據中的C2賦給定時器TO和記錄中斷次數的變量，置觸發(fā)標志位為O，TO定時器重新計時，然后退出中斷程序；如果觸發(fā)標志位不為l，則將單片機接收數據中的Cl賦給定時器TO和記錄中斷次數的變量，置觸發(fā)標志位為l，TO定時器重新計時，然后退出中斷程序。全文摘要本發(fā)明公開了一種發(fā)動機火花塞點火控制器，包括計算機、接口芯片、單片機、驅動電路；計算機通過接口芯片與單片機相接，單片機通過驅動電路與點火線圈的初級繞組相連，點火線圈的次級繞組與火花塞相連；計算機根據設定的發(fā)動機轉速、點火脈寬和點火順序計算出各缸點火起止時間以及點火信號時序，然后將所計算出的各缸點火起止時間以及點火信號時序數據發(fā)送給單片機，由單片機通過驅動電路控制點火線圈的充放電，在火花塞電極間產生高壓，驅使火花塞點火。本發(fā)明通過模擬火花塞工作條件，進行火花塞常溫耐久試驗，不再依靠真實發(fā)動機進行試驗，節(jié)約資源；同時，該發(fā)明操作簡單，設置好參數后，控制器能獨立工作，安全性好，不再需要人員干預，節(jié)約人力資源；該發(fā)明采用微秒級單片機AT89S52，時間控制精度高，可以精確的模擬點火脈寬和點火時序，提高試驗精度。文檔編號H01T13/58GK101694422SQ20091019103公開日2010年4月14日申請日期2009年9月30日優(yōu)先權日2009年9月30日發(fā)明者李海洋,蒲江,金國慶申請人:重慶長安汽車股份有限公司;