汽車發(fā)動機(jī)點(diǎn)火性能測試儀設(shè)計

1、    汽車發(fā)動機(jī)點(diǎn)火性能測試儀設(shè)計摘要：實(shí)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(dǎo)放大器-電容(OTAC)連續(xù)時間型濾波器的結(jié)構(gòu)、設(shè)計和具體實(shí)現(xiàn)，使用外部可編程電路對所設(shè)計濾波器帶寬進(jìn)行控制，并利用ADS軟件進(jìn)行電路設(shè)計和仿真驗證。仿真結(jié)果表明，該濾波器帶寬的可調(diào)范圍為126 MHz，阻帶抑制率大于35 dB，帶內(nèi)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(guān)鍵詞：Butte汽車發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)包括上百種電氣和機(jī)械零部件，生產(chǎn)線分布較廣，因此分布式間接監(jiān)控方式在

2、點(diǎn)火系統(tǒng)的監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。發(fā)動機(jī)點(diǎn)火性能測試儀通過測量發(fā)動機(jī)的閉合角與分火角，對其分電器和點(diǎn)火器性能進(jìn)行分析。閉合角、分火角與點(diǎn)火提前角的關(guān)系閉合角以汽油機(jī)四沖程發(fā)動機(jī)為例，活塞往復(fù)四個單程完成一個工作周期，四個沖程包括進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣沖程。在一個工作循環(huán)中，發(fā)動機(jī)凸輪軸轉(zhuǎn)過一周共360°。在點(diǎn)火系統(tǒng)中，點(diǎn)火線圈初級繞組的電流從截止到導(dǎo)通再到截止這一周期中，多缸發(fā)動機(jī)每缸所占的凸輪轉(zhuǎn)角稱為閉合角。在一個完整的工作周期中，初級電流共經(jīng)歷4次由截止到導(dǎo)通再到截止的過程，產(chǎn)生4個點(diǎn)火脈沖，4個汽缸各有一次點(diǎn)火。如圖1所示，四沖程的4缸發(fā)動機(jī)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(dǎo)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(diǎn)火能量不足。若閉合角太大，對觸點(diǎn)式點(diǎn)火系統(tǒng)而言，說明觸點(diǎn)間隙小，會使觸點(diǎn)發(fā)生電弧放電，反而減弱了點(diǎn)火能量，不利于正常點(diǎn)火，且觸點(diǎn)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(diǎn)火線圈發(fā)熱。閉合角相同

4、時，轉(zhuǎn)速高所占的時間短，轉(zhuǎn)速低所占的時間長。閉合角隨轉(zhuǎn)速而變化是最好的情況。一般8缸機(jī)的閉合角為29°32°，6缸機(jī)為 38°42°，4缸機(jī)為43°47°，3缸機(jī)為63°67°。分火角觀察分火角均勻度是汽車發(fā)動機(jī)點(diǎn)火性能測試的關(guān)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(diǎn)火提前角汽油發(fā)動機(jī)吸入汽缸中的混合氣，并需要一定時間燃燒。為使活塞到達(dá)上止點(diǎn)時混合氣已充分燃燒，以達(dá)到最大功率，應(yīng)使火

5、花塞在活塞到達(dá)上止點(diǎn)前跳火。從點(diǎn)火開始到活塞到達(dá)上止點(diǎn)這段時間曲軸轉(zhuǎn)過的角度為點(diǎn)火提前角。 點(diǎn)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(diǎn)火過遲，氣體做功效率低，則發(fā)動機(jī)不易起動，提速慢，還會出現(xiàn)排氣管放炮、發(fā)動機(jī)過熱的現(xiàn)象。因此，點(diǎn)火過早或過遲，都會影響轉(zhuǎn)速的提升。影響點(diǎn)火提前角的最大因素是轉(zhuǎn)速。隨著轉(zhuǎn)速的上升，轉(zhuǎn)過同樣角度的時間會變短。因此最佳點(diǎn)火提前角可根據(jù)發(fā)動機(jī)閉合角和分火角進(jìn)行調(diào)整。調(diào)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(shí)現(xiàn)效率最高，振動最小，溫升最低。 理論上最小點(diǎn)火提前角為0°，但為了防止在進(jìn)氣

6、行程點(diǎn)燃進(jìn)氣，往往設(shè)為5°以上，一般不超過60°。電路設(shè)計點(diǎn)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(zhuǎn)換成5V直流電提供給其他模塊。測量與控制模塊對點(diǎn)火信號進(jìn)行采集和限幅處理后，輸入單片機(jī)89C52進(jìn)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(diǎn)火次序依次顯示角度值。測量和控制模塊設(shè)計測量和控制模塊的功能主要由預(yù)處理電路和單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，如圖3所示。預(yù)處理電路將輸入的點(diǎn)火信號進(jìn)行限幅和整形處理，抑制干擾信號，尤其是抑制可能產(chǎn)生的過電壓或負(fù)電壓。限幅和整形主要由運(yùn)算放大器集成芯片LM324結(jié)合二

7、極管的導(dǎo)通截止特性完成。LM324輸出的方波信號經(jīng)反向器74LS14，輸出兩路互為反相的信號，其中與點(diǎn)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(jī)是測量和控制模塊的核心芯片。測試中的點(diǎn)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(shè)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(dāng)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(jié)束，單片機(jī)可以取計數(shù)值并計算計數(shù)結(jié)果。這樣，INT0端信號的高電平脈寬可由計