1、摩托车发动机点火提前角实时调节系统容济机电整理引言点火系统的两个重要指标一是点火能量，二是点火提前角，其中点火提前角是影响发动机性能的最重要参数之一，点火过早或过迟都会直接影响到发动机的经济性和动力性。对应于给定的发动机运行工况，都存在着一个最佳点火提前角，由于发动机工作状况的复杂性，导致其在整个工作范围的点火曲线也异常复杂。行点火提前角标定，所以厂家生产时把一个系列的化油器发动机的点火提前角多定为一条相同的曲线，这样就不能保证每台发动机都有最佳点火提前角曲线。并且随着环境和使用情况的不同和变化，化油器发动机和电控发动机的最佳点火提前角是变化的，但目前还没有可以实时调节点火提前角的设备。本文研
2、究了一一种能够实时调节发动机点火提前角的调节系统，该系统能够在对化油器发动机进行简单改造(加装点火控制ECU)后方便地调节化油器发动机的点火提前角，这样就可以很好地解决化油器发动机出厂时的点火提前角的标定。同时该系统能够对加装点火控制ECU的化油器发动机和电控发动机的点火提前角进行实时调节，可以根据用户自己的需要调节点火提前角，使用方便快捷。l 发动机点火提前角调节系统原理发动机点火提前角调节系统的基本原理如图l所示，当进行发动机点火提前角标定时，在某一个转速下，点火提前角调节系统首先读取ECU的数据，操作者通过对ECU数据、测得功率、比油耗和排放数据进行分析比较，得出发动机在该转速下的最佳点
3、火提前角。该系统在对发动机进行点火提前角调节时的发动机转速范围从1500rrain到9000rrain，每一工况点发动机点火提前角的调节幅度为07。CA，发动机的转速信号通过磁电机获得。在标定化油器发动机最佳点火提前角时，按照转速逐点对发动机的最佳点火时刻进行标定，并记录下来，最后得出最佳点火提前角曲线，并记人ECU内部，成为该发动机的点火提前角曲线。在标定电控发动机时，按转速和节气门开度对发动机进行最佳点火提前角标定，得出最佳点火提前角曲面。发动机点火提前角调节系统与ECU之间的数据通讯，通过系统内部单片机的串口直接通讯。在点火提前角调节时，该系统首先读取ECU内部的点火提前角曲线，然后对该
4、曲线进行调节生成临时曲线，此时发动机是按调节系统内的临时曲线工作，并提示是否修改ECU内部点火提前角曲线，把临时曲线写入ECU后，完成调节操作。2 点火提前角调节系统硬件组成发动机点火提前角调节系统的结构如图2所示，它由控制模块、液晶显示模块和操作模块3部分组成，其中被调节的发动机必须配有ECU。使用时操作模块向控制模块发送操作指令，控制模块接收到操作指令后对指令进行分析并显示在液晶显示模块上，同时向ECU传达控制命令，使ECU相应的修改发动机点火提前角。控制模块还读取ECU数据，把数据显示在液晶显示模块上，同时对数据进行分析并与控制模块内部的发动机点火提前角数据进行比较。在进行点火提前角标定
5、时，借助测功机和排放仪的数据反复调节以找到某个转速下的最佳点火提前角，这样就完成了某个转速下的点火提前角标定。其中控制模块内部的发动机点火提前角原始数据是工作时直接从ECU中读取的，在ECU内部点火提前角的基础上进行调节，但系统重启后控制系统内部数据会被清空。21 控制模块发动机点火提前角调节系统选用了AT89C52单片机作为控制芯片，它是EPROM型、可寻址64KB字节的程序存储器和64KB字节的外部数据存储器，是一个低电压，高性能CMOS的8位单片机，片内含有8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器(RAM)，片内置通用8位中央处理器和Fl
6、ash存储单元。AT89C52有4O个引脚，32个外部双向输入输出(IO)端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，2个读写口线。单片机在这套调节系统中主要有以下几个作用：1)接收操作模块的操作命令，并对命令进行分析；2)控制液晶显示模块的显示内容；3)调节点火提前角数值、存储数据、读取ECU数据、修改ECU内部发动机点火提前角数值。22 其它部分液晶显示模块选用的是字符型LCD1604B液晶屏显示，液晶显示主要是通过接口与外界通信、管理内外显示RAM，控制驱动器，分配显示数据；控制器还常含有内部ASCII字符库。字符型LCD1604B用于显示字符是58点阵
7、，屏幕显示4行，每行16个字符。操作模块是一个简易键盘，它由上下、左右、确认和返回6个键组成，它的主要功能是选择操作界面，控制调节发动机点火提前角的增减量，以及选择液晶显示模块显示内容。操作模块工作时首先向AT89C52单片机产生中断信号，然后通过单片机的iO口读取控制信息代码，单片机把控制信息代码转换为控制命令并进行分析处理，以实现操作模块的控制目标。3 发动机点火提前角调节系统软件设计发动机点火提前角调节系统流程如图3所示。工作时，首先把系统接上ECU，并在系统供电后对系统所有设备进行初始化。系统开始工作，首先通过读取ECU的数据，得到转速、点火提前角等相关信息；并且调节点火提前角，在系统
8、内部临时生成最佳点火提前角曲线，并判断是否写入ECU。最后判断系统是否继续工作，若继续工作，系统就重新读取ECU信息且重复上面的步骤，否则，系统就结束工作。系统在调节过程中还可以对磁电机角度进行设定，由于每台发动机磁电机角度不相同，所以在进行点火提前角标定过程中首先要设定磁电机角度。系统在调节过程中，既可以根据发动机在具体工作环境下进行实时调节，对点火提前角进行局部修改；又可以选择每隔500rmin选取一个点进行点火提前角标定，从而实现对ECU内部点火提前角的整体修改，以满足不同情况的需求。液晶显示模块的控制通过AT89C52单片机的8个IO(DB0一DB7)口作为数据传输口和3个IO口作为控
9、制El。操作模块的控制通过AT89C52单片机的6个IO口作为按键控制命令El和一个外部中断口。4 发动机点火提前角调节系统实验发动机点火提前角调节系统在摩托车上进行了实际操作实验，实验设备有天波科达科技有限公司的MC100型摩托车底盘测功机，佛山分析仪有限公司的FAG一4000汽车排气分析仪以及钱江QJ一125和QJ125一F型摩托车(发动机型号为QJ157FMI)；以及其它一些辅助设备。实验的主要目的是最佳点火提前角的评价方法，发动机在化油器发动机内部原有点火提前角曲线和调节以后调节系统的临时点火提前角曲线下工作的性能比较。41 点火提前角对发动机性能的影响和最佳点火提前角的选取在调节点火
10、提前角的实验中，对于每个发动机工作点的点火提前角的调节是根据测功机的功率数据、比油耗数据和排放仪的NO 数据进行综合评定，寻找它们的最佳结合点，得出最佳点火提前角 。实验使用钱江QJ一125型摩托车，实验在控制转速3500rmin，节气门50开度情况下进行，摩托车发动机点火提前角对其性能的影响曲线如图4所示。其中图4ac分别是功率、比油耗和NO 排放与点火提前角的关系曲线。其余转速下的最佳点火提前角都用类似方法求出。从图4c可以看出，随着发动机点火提前角的增加，NO 排放也在增加，并且在点火提前角小的时候，NO 排放变化不大，但当点火提前角大于25。CA时，NO 排放随着点火提前角的增加而急剧
11、加大。从图4a可以看出，发动机功率随着点火提前角的增加先增加，然后再减小，在点火提前角是32。CA左右达到最大功率。从图4b可以看出，比油耗的变化趋势是随着点火提前角的增加先减小，然后再增加，在点火提前角是32。CA左右达到较低比油耗。通过综合考虑NO排放，功率和比油耗等指标，最终选定312。CA为节气门开度为50 ，发动机转速为3500rmin工况的最佳点火提前角。实验表明，最佳点火提前角受很多因素影响，并且目前没有统一的评价标准，所以该系统在进行最佳点火提前角标定时可以根据操作者自己的要求确定最佳点火提前角曲线。42 发动机点火提前角调节系统对摩托车点火提前角的标定及性能比较图5为QJ12
12、5一F型摩托车(供油系统为化油器)节气门开度控制在70 的情况下ECU内部装有原点火提前角曲线和在原车发动机上加装点火控制ECU和更换点火器后即发动机安装调节系统后的临时点火提前角曲线、点火提前角及发动机性能在不同转速下的比较关系曲线。实验时先把未经改造的化油器摩托车按它内部原有点火提前角曲线在测功机上进行实验，得出相关数据，然后把摩托车改造成点火提前角可以调节的，利用发动机点火提前角调节系统调节发动机点火提前角，并在相同的实验条件下使摩托车按调节以后调节系统的临时点火提前角曲线在测功机上进行实验，得出实验数据并进行比较，其中图5ad分别是点火提前角、比油耗、扭矩和NO 排放的比较曲线。结果表
13、明，对于比油耗、扭矩和NO 排放，在中低转速时，为了保证经济性和环保，系统调节后的发动机使比油耗、扭矩和NO 排放都有所降低，在高转速时，为了满足动力性要求，系统调节后，使得比油耗、扭矩和NO 排放都有所增加。实验结果表明发动机点火提前角调节系统运行稳定，可以方便地对化油器发动机的点火提前角进行调节和标定，使化油器发动机在整体性能上有更好的动力性，排放性和经济性。5 结论1)开发的发动机点火提前角调节系统可以对化油器发动机进行简单改装后(加装点火控制ECU)，对化油器发动机进行点火提前角调节和标定，从而实现化油器发动机点火提前角的可调节性，实验结果表明，使用该系统的化油器发动机，在整体的动力性、经济性和排放性方面都有所改进，并且使得化油器摩托车对环境有更好的适应性，解决了化油器发动机点火提前角标定困难的难题。2)开发的发动机点火提前角调节系统能够根据发动机所处环境，对发动机点火提前角进行实时、自行调节，并且系统结构简单，操作方便。从实车实验结果来看，发动机点火提前角调节系统在发动机点火提前角调节方面取得了比较理想的测试效果，本系统在发动机及摩托车整车开发、生产以及售后服务中有较大的应用前景。
