专利名称：一种摩托车发动机电喷点火调试装置及其控制方法
技术领域：
本发明属于发动机电喷点火控制系统设计领域，特别涉及一种摩托车发动机电喷点火调试装置及其控制方法。
背景技术：
电喷系统就是通过各种传感器将发动机的温度、油门状况、发动机的转速、曲轴位置等信号输入微控制器，微控制器对信号进行分析、计算和判断，精确地控制和选择最佳点火和喷油时刻及喷油量，确保发动机始终工作在最佳状态。电喷发动机与传统的机械系统控制发动机相比，突出的优点是能准确控制混合气的质量，保证气缸内的燃料燃烧完全，使废气排放物和燃油消耗都能够相应降低，同时它还提高了发动机的充气效率，增加了发动机的功率和扭矩。现有摩托车发动机电喷点火调试装置及常用控制方法基本实现了利用传感器检测发动机转速，单片机处理信号并控制点火时刻、点火次数等。但是现有装置仍存在如下缺点1)电路结构复杂，现有装置采用A/D模块实现信号转换处理，采用组合按键进行参数设置，部分装置甚至采用2片单片机处理等；幻控制方法粗略，功能较单一，现有装置只是根据发动机转速调节点火提前角；幻信息显示不完整，部分现有装置采用LED数码管作为显示模块只能显示简单数字信息，部分装置即使采用LCD液晶显示模块，也只是显示转速和点火时刻信息，不可能给使用者提供足够信息以优化发动机电喷点火控制系统运行参数。因此，需要提供一种电路结构简单、控制方法更加精确且能够提供足够信息给使用者的调试装置以及控制方法。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种摩托车发动机电喷点火调试装置及其控制方法，其具有点火精度高、自适应控制能力强、抗干扰能力强等诸多优点，能快速优化发动机动力性能和排放性能，有助于缩短摩托车发动机研发周期。本发明的目的通过以下的技术方案实现一种摩托车发动机电喷点火调试装置， 包括信号采集模块，用于采集当前环境温度，以及为核心控制模块进一步计算转速和控制喷油脉宽、点火延迟角、空气进气量提供发动机的相关信号；核心控制模块，用于根据工作模式的不同，对获取的外部信号进行分析处理，根据手动调节旋钮设定值或已确定的控制逻辑控制喷油脉宽、点火延迟角、空气进气量，并将处理后的数据和采集到的原始数据发送到液晶显示模块；液晶显示模块，用于实时显示核心控制模块传递来的数据；手动调节模块，用于调试模式下手动调节点火延迟角和喷油脉宽，并将信号传递到核心控制模块；开关电源模块，用于对液晶显示模块和核心控制模块供电；
上述各模块中，信号采集模块、手动调节模块、液晶显示模块均分别与核心控制模块相连，开关电源模块与液晶显示模块和核心控制模块相连，核心控制模块与外部发动机设备相连。所述信号采集模块包括温度传感器、霍尔传感器、光电耦合器和钥匙开关，温度传感器与核心控制模块中的输入接口相连，霍尔传感器通过光电耦合器与核心控制模块中的外部中断接口相连，启动信号钥匙开关通过光电耦合器与核心控制模块中的输入接口相连。在信号采集模块中，温度传感器用于检测当前温度，霍尔传感器用于采集喷油信号和点火信号，为单片机进一步计算发动机转速、确定发动机是否启动等提供信号。所述核心控制模块包括单片机和继电器，单片机具体为带快速A/D转换模块的增强型51单片机。单片机用于获取各路传感器信号、检测调节旋钮档位，计算发动机转速，确定当前点火延迟角、喷油脉宽及空气进气量，控制相应继电器动作，同时将当前环境温度、 发动机转速、点火延迟角、喷油脉宽等信息输出给液晶显示模块显示。在调试阶段这些信息完整显示有助于操作人员快速确定参数调节规律。所述液晶显示模块采用YJD12832A液晶显示模组，用于实时显示核心控制模块传递的当前环境温度、发动机转速、点火延迟角、喷油脉宽等信息。所述手动调节模块包括精密可调电位计和模式选择按钮，精密可调电位计与单片机的A/D转换接口相连，模式选择按钮与单片机输入接口相连。手动调节模块用于进行工作模式选择和相关运行参数设置等。更具体的，所述手动调节模块中包括两个精密可调电位计，一个用于调节点火延迟角，一个用于调节喷油脉宽，调节精度为0. IMS。所述开关电源模块具体是以MC34063芯片为核心的供电模块，为整个装置提供可靠的工作电源。一种基于上述摩托车发动机电喷点火调试装置的控制方法，具体包括以下步骤(1)核心控制模块根据预设初始值控制发动机点火延迟角度、喷油脉宽和空气进气量使发动机启动；(2)核心控制模块利用定时中断扫描模式选择按钮状态，判断系统是处于调试模式还是运行模式，如果是调试模式，进入步骤(3)；如果是运行模式，进入步骤(4)；(3)核心控制模块利用定时中断读取手动调节模块中精密可调电位计状态，采集当前喷油脉宽和点火延迟角的信息，利用外部中断读取霍尔传感器信号，计算出发动机当前对应的转速和角速度，同时采集当前环境温度，并将信息传递到液晶显示模块进行显示； 操作人员根据液晶显示模块上显示的参数和实测发动机运行参数，通过手动调节模块手动改变点火延迟角和喷油脉宽，单片机读取手动调节模块调节的信息，然后根据此信息不断修正控制规律，最终确定一套发动机电喷点火控制逻辑；(4)核心控制模块利用外部中断读取霍尔传感器信号，计算发动机的转速和角速度，然后根据调试模式下确定的电喷点火控制逻辑确定喷油脉宽、点火延迟角和空气进气量，并通过信号采集模块采集当前环境温度，将信息传递到液晶显示模块刷新显示。更进一步的，调试确定的发动机电喷点火控制逻辑将点火延迟角、喷油脉宽、空气进气量调节与转速的匹配分为多档调节方式，其中点火延迟时间调节档位根据发动机曲轴转速分为13档，喷油量调节档位根据发动机曲轴转速分为11档，空气进气量调节档位根据发动机曲轴转速分为11档。更具体的，所述点火延迟时间调节档位根据发动机曲轴转速分为13档，分别是 1档0 500转/分，2档500 600转/分，3档600 700转/分，4档700 800转/ 分，5档800 900转/分，6档900 1000转/分，7档1000 1500转/分，8档1500 2000 转 / 分，9 档 2000 2500 转 / 分，10 档 2500 3000 转 / 分，11 档 3000 ；3500 转 / 分，12档；3500 4000转/分，13档4000转/分以上；所述喷油量调节档位和空气进气量调节档位根据发动机曲轴转速分为11档，分别是1档0 500转/分，2档500 1000转/分，3档1000 1500转/分，4档1500 2000转/分，5档2000 2500转/分，6档2500 3000转/分，7档3000 ；3500转/分， 8 档；3500 4000 转 / 分，9 档 4000 4500 转 / 分，10 档 4500 5000 转 / 分，11 档 5000 转/分以上。本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果1、本发明装置可以通过手动调节模块确定发动机电喷点火控制逻辑，然后根据此控制逻辑，在本发明装置处于工作模式时，可以根据摩托车发动机运行转速自适应调整喷油量、点火时刻和空气进气量，控制逻辑严密，使发动机具有良好的冷启动性能，动力更强劲，燃烧效率更高，有助于提升节能减排的功效。2、本发明中核心控制模块采用一片带高速A/D转换接口的单片机，既能快速采集外部信号实现A/D转换过程，满足控制逻辑处理精度和速度要求，又省去了两片单片机协同工作、外围扩展A/D转换模块的复杂结构，整体上也提高了系统抗干扰能力，而且性价比更高。3、本发明调试装置的控制逻辑充分考虑了发动机启动运转能效与喷油量、点火时刻、空气进气量的综合关系，而不只是处理转速与喷油量的简单对应关系。控制方法中将点火时刻根据转速划分了 13档进行控制，考虑了低速启动阶段与中高速运行阶段的不同需求，而且喷油量、空气进气量的控制也根据转速划分了 11档调节，大大提高了控制精度，确保发动机以更低油耗获得最佳运行状态。4、本发明中调试装置对于来自发动机的启动信号、喷油信号、点火信号都经过光耦隔离再进入单片机接口，单片机输出控制喷油、点火和开/关电磁阀的信号也是经光耦隔离输出，进一步提高系统抗干扰能力。5、本发明中调试装置配备了模式选择按钮、精密可调电位计和液晶显示屏，便于在发动机研发阶段通过手动调节喷油量、点火延迟，监测发动机运行参数，快速确定与发动机匹配的电喷点火控制逻辑。该装置具有良好的通用性，可适用于任意系列的摩托车发动机。
图1是本发明实施例1的结构示意图；图2是本发明方法的流程示意图；图3是本发明中定时中断的控制流程图；图4是本发明中外部中断的控制流程图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例1如图1所示，一种摩托车发动机电喷点火调试装置，包括信号采集模块，用于采集当前环境温度，以及为核心控制模块进一步计算转速和控制喷油脉宽、点火延迟角、空气进气量提供发动机的相关信号；核心控制模块，用于根据工作模式的不同，对获取的外部信号进行分析处理，根据手动调节旋钮设定值或已确定的控制逻辑控制喷油脉宽、点火延迟角、空气进气量，并将处理后的数据和采集到的原始数据发送到液晶显示模块；液晶显示模块，用于实时显示核心控制模块传递来的数据；手动调节模块，用于调试模式下手动调节点火延迟角和喷油脉宽，并将信号传递到核心控制模块；开关电源模块，用于对液晶显示模块和核心控制模块供电；上述各模块中，信号采集模块、手动调节模块、液晶显示模块均分别与核心控制模块相连，开关电源模块与液晶显示模块和核心控制模块相连，核心控制模块与外部发动机设备相连。本实施例中，所述信号采集模块包括1路温度传感器、1路启动信号钥匙开关、2路霍尔传感器、3路光电耦合器，温度传感器与核心控制模块中的输入接口相连，2路霍尔传感器通过2路光电耦合器与核心控制模块中的外部中断接口相连，1路启动信号钥匙开关通过1路光电耦合器与核心控制模块中的输入接口相连。在信号采集模块中，温度传感器用于检测当前环境温度，2路霍尔传感器安装在发动机上，与单片机的两路外部中断接口相连，供单片机确定点火输入信号和喷油输入信号，同时用于计算发动机转速。所述核心控制模块包括单片机和继电器，单片机具体为带快速A/D转换模块的增强型51单片机。本实施例中采用STC12C5A08AD单片机，这种单片机内部资源包括8K Flash ROM, 1028字节片内RAM，8路高速10位A/D转换接口，内部集成MAX810专用复位电路，4个 16位定时/计数器，32个I/O 口等。显示模块采用液晶显示模组YJD12832A。2个精密可调电位计与单片机两路A/D转换接口相连。2个霍尔传感器对应喷油监测点和点火监测点， 经光电耦合器隔离后进入单片机的2路外部中断接口。钥匙开关对应的发动机启动信号经光电耦合器隔离后进入单片机输入接口。温度传感器DS18B20数据线直接与单片机输入接口相连。单片机输出的喷油控制、点火控制信号经光电耦合器隔离后经过三极管驱动放大输出与发动机喷油、点火线圈相连，单片机输出的空气进气量控制信号经三极管隔离后驱动继电器，间接控制电磁阀。单片机用于获取各路传感器信号、检测调节旋钮档位，计算发动机转速，确定当前点火延迟角、喷油脉宽及空气进气量，控制相应继电器动作，同时将当前温度、发动机转速、 点火延迟角、喷油脉宽等信息输出给液晶显示模块显示。在调试阶段这些信息完整显示有助于操作人员快速确定参数调节规律。所述液晶显示模块采用YJD12832A液晶显示模组，用于实时显示核心控制模块传递的当前环境温度、发动机转速、点火延迟角、喷油脉宽等信息。
所述手动调节模块包括精密可调电位计和模式选择按钮等，精密可调电位计与单片机的A/D转换接口相连，模式选择按钮与单片机输入接口相连。模式选择按钮用于设定两种模式，一种是调试模式，一种是运行模式。所述手动调节模块中包括两个精密可调电位计，一个用于调节点火延迟角，一个用于调节喷油脉宽，调节精度为0. IMS。所述开关电源模块具体是以MC34063芯片为核心的供电模块，为整个装置提供可靠的工作电源。如图2所示，一种基于上述摩托车发动机电喷点火调试装置的控制方法，具体包括以下步骤(1)核心控制模块根据预设初始值控制发动机点火延迟角度、喷油脉宽和空气进气量使发动机启动；(2)核心控制模块利用定时中断扫描模式选择按钮状态，判断系统是处于调试模式还是运行模式，如果是调试模式，进入步骤(3)；如果是运行模式，进入步骤；(3)核心控制模块利用定时中断读取手动调节模块中精密可调电位计状态，采集当前喷油脉宽和点火延迟角的信息，利用外部中断读取霍尔传感器信号，计算出发动机当前对应的转速和角速度，同时采集当前环境温度，并将信息传递到液晶显示模块进行显示； 操作人员根据液晶显示模块上显示的参数和实测发动机运行参数，通过手动调节模块手动改变点火延迟角和喷油脉宽，单片机读取手动调节模块调节的信息，然后根据此信息不断修正控制规律，最终确定一套发动机电喷点火控制逻辑；(4)核心控制模块利用外部中断读取霍尔传感器信号，计算发动机的转速和角速度，然后根据调试模式下确定的电喷点火控制逻辑确定喷油脉宽、点火延迟角和空气进气量，并通过信号采集模块采集当前环境温度，将信息传递到液晶显示模块刷新显示。本实施例中，调试确定的发动机电喷点火控制逻辑将点火延迟时间、喷油量、空气进气量调节与转速的匹配分为多档调节方式，其中点火延迟时间调节档位根据发动机曲轴转速分为13档，喷油量调节档位根据发动机曲轴转速分为11档，空气进气量调节档位根据发动机曲轴转速分为11档。更具体的，所述点火延迟时间调节档位根据发动机曲轴转速分为13档，分别是 1档0 500转/分，2档500 600转/分，3档600 700转/分，4档700 800转/ 分，5档800 900转/分，6档900 1000转/分，7档1000 1500转/分，8档1500 2000 转 / 分，9 档 2000 2500 转 / 分，10 档 2500 3000 转 / 分，11 档 3000 ；3500 转 / 分，12档；3500 4000转/分，13档4000转/分以上；所述喷油量调节档位和空气进气量调节档位根据发动机曲轴转速分为11档，分别是1档0 500转/分，2档500 1000转/分，3档1000 1500转/分，4档1500 2000转/分，5档2000 2500转/分，6档2500 3000转/分，7档3000 ；3500转/分， 8 档；3500 4000 转 / 分，9 档 4000 4500 转 / 分，10 档 4500 5000 转 / 分，11 档 5000 转/分以上。上述控制方案实施于50CC摩托车发动机，实现精确点火延迟角控制和燃油、空气进气量控制，具有良好的冷启动性能，动力更强劲，燃烧效率更高，实现了节能减排的功效。下面通过图3所示控制流程来说明定时中断处理的主要过程，在系统处于运行模式时，核心控制模块定时检测转速的脉冲计数标志是否有效，如果有效则首先开始转速脉冲计数，如果无效则直接判断是否收到喷油信号、点火信号、是否正在输出点火脉冲，如果收到信号则开始计数，并根据各自设定的时间判断时间是否已到，一旦时间到了，就将各自计数单元置零，消除对应标志位，停止输出喷油脉冲和点火脉冲，设置点火标志输出点火脉冲，然后退出中断，等待下次扫描时间到来；如果没有收到上述信号，则维持当前各标志位信息，直接退出中断。下面通过图4所示控制流程来说明外部中断处理的主要过程，系统收到喷油信号，设置计速标志，为主程序计算发动机转速提供依据，然后根据钥匙开关状态判断外部是否有启动信号，如果有启动信号，设置喷油脉宽为运行模式初始值，并设置标志位为有启动信号标志位，否则设置喷油脉宽为当前喷油调节旋钮设定值，消除启动信号标志位，然后控制外围设备开始喷油，退出中断。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种摩托车发动机电喷点火调试装置，其特征在于，包括信号采集模块，用于采集当前环境温度，以及为核心控制模块进一步计算转速和控制喷油脉宽、点火延迟角、空气进气量提供发动机的相关信号；核心控制模块，用于根据工作模式的不同，对获取的外部信号进行分析处理，根据手动调节旋钮设定值或已确定的控制逻辑控制喷油脉宽、点火延迟角、空气进气量，并将处理后的数据和采集到的原始数据发送到液晶显示模块；液晶显示模块，用于实时显示核心控制模块传递来的数据；手动调节模块，用于调试模式下手动调节点火延迟角和喷油脉宽，并将信号传递到核心控制模块；开关电源模块，用于对液晶显示模块和核心控制模块供电；上述各模块中，信号采集模块、手动调节模块、液晶显示模块均分别与核心控制模块相连，开关电源模块与液晶显示模块和核心控制模块相连，核心控制模块与外部发动机设备相连。
2.根据权利要求1所述的摩托车发动机电喷点火调试装置，其特征在于，所述信号采集模块包括温度传感器、霍尔传感器、光电耦合器和钥匙开关，温度传感器与核心控制模块中的输入接口相连，霍尔传感器通过光电耦合器与核心控制模块中的外部中断接口相连， 启动信号钥匙开关通过光电耦合器与核心控制模块中的输入接口相连。
3.根据权利要求1所述的摩托车发动机电喷点火调试装置，其特征在于，所述核心控制模块包括单片机和继电器，单片机具体为带快速A/D转换模块的增强型51单片机。
4.根据权利要求1所述的摩托车发动机电喷点火调试装置，其特征在于，所述液晶显示模块采用YJD12832A液晶显示模组，用于实时显示核心控制模块传递的当前环境温度、 发动机转速、点火延迟角、喷油脉宽信息。
5.根据权利要求1所述的摩托车发动机电喷点火调试装置，其特征在于，所述手动调节模块包括精密可调电位计和模式选择按钮，精密可调电位计与单片机的A/D转换接口相连，模式选择按钮与单片机输入接口相连。
6.根据权利要求1所述的摩托车发动机电喷点火调试装置，其特征在于，所述手动调节模块中包括两个精密可调电位计，一个用于调节点火延迟角，一个用于调节喷油脉宽，调节精度为0. IMS。
7.根据权利要求1所述的摩托车发动机电喷点火调试装置，其特征在于，所述开关电源模块具体是以MC34063芯片为核心的供电模块。
8.一种基于权利要求1所述的摩托车发动机电喷点火调试装置的控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤(1)核心控制模块根据预设初始值控制发动机点火延迟角度、喷油脉宽和空气进气量使发动机启动；(2)核心控制模块利用定时中断扫描模式选择按钮状态，判断系统是处于调试模式还是运行模式，如果是调试模式，进入步骤(3)；如果是运行模式，进入步骤(4)；(3)核心控制模块利用定时中断读取手动调节模块中精密可调电位计状态，采集当前喷油脉宽和点火延迟角的信息，利用外部中断读取霍尔传感器信号，计算出发动机当前对应的转速和角速度，同时采集当前环境温度，并将信息传递到液晶显示模块进行显示；操作人员根据液晶显示模块上显示的参数和实测发动机运行参数，通过手动调节模块手动改变点火延迟角和喷油脉宽，单片机读取手动调节模块调节的信息，然后根据此信息不断修正控制规律，最终确定一套发动机电喷点火控制逻辑；(4)核心控制模块利用外部中断读取霍尔传感器信号，计算发动机的转速和角速度，然后根据调试模式下确定的电喷点火控制逻辑确定喷油脉宽、点火延迟角和空气进气量，并通过信号采集模块采集当前环境温度，将信息传递到液晶显示模块刷新显示。
9.根据权利要求8所述的摩托车发动机电喷点火控制方法，其特征在于，所述步骤(3) 中，调试确定的发动机电喷点火控制逻辑将点火延迟时间、喷油量、空气进气量调节与转速的匹配分为多档调节方式，其中点火延迟时间调节档位根据发动机曲轴转速分为13档，喷油量调节档位和空气进气量调节档位根据发动机曲轴转速均分为11档。
10.根据权利要求9所述的摩托车发动机电喷点火控制方法，其特征在于，所述点火延迟时间调节档位根据发动机曲轴转速分为13档，分别是1档0 500转/分，2档500 600转/分，3档600 700转/分，4档700 800转/分，5档800 900转/分，6档 900 1000 转 / 分，7 档 1000 1500 转 / 分，8 档 1500 2000 转 / 分，9 档 2000 2500 转/分，10档2500 3000转/分，11档3000 ；3500转/分，12档；3500 4000转/分， 13档4000转/分以上；所述喷油量调节档位和空气进气量调节档位根据发动机曲轴转速分为11档，分别是 1档0 500转/分，2档500 1000转/分，3档1000 1500转/分，4档1500 2000 转/分，5档2000 2500转/分，6档2500 3000转/分，7档3000 ；3500转/分，8档 3500 4000 转 / 分，9 档 4000 4500 转 / 分，10 档 4500 5000 转 / 分，11 档 5000 转 / 分以上。
全文摘要
本发明公开了一种摩托车发动机电喷点火调试装置及其控制方法，该装置包括核心控制模块和与其相连的信号采集模块、液晶显示模块、手动调节模块和开关电源模块，开关电源模块还与液晶显示模块相连，核心控制模块与外部发动机设备相连。该方法是核心控制模块根据预设初始值使发动机启动，然后根据所选择的工作模式分别进行处理，如果是调试模式，则通过手动调节模块、核心控制模块和液晶显示模块相互作用确定一套发动机电喷点火控制逻辑；如果是运行模式，则根据转速和控制逻辑来确定点火延迟角、喷油脉宽和空气进气量。本发明具有点火精度高、自适应控制能力强、抗干扰能力强等诸多优点。
文档编号F02B77/08GK102322366SQ201110186879
公开日2012年1月18日 申请日期2011年7月5日 优先权日2011年7月5日
发明者彭选荣, 章劲松, 黄晓红 申请人:广东轻工职业技术学院