专利名称：：一种发动机火花塞点火控制器及点火控制方法
技术领域：
：本发明属于汽车测试领域，具体涉及一种发动机火花塞点火控制器。
背景技术：
：火花塞是发动机的关重零部件之一，其工作可靠性直接影响到发动机的性能，目前火花塞耐久试验只能作为参试件在发动机可靠性试验中进行，而发动机可靠性试验并不因为火花塞而单独开展，这样试验成本过高，从而严重制约火花塞耐久试验的进行。本发明可模拟发动机在某一转速下火花塞的工作状况，在常温下进行火花塞的耐久试验，提供了一种考核火花塞的试验设备，节约了试验成本。
发明内容为克服现有技术中存在的上述问题，本发明公开了一种可以单独进行火花塞试验的发动机火花塞点火控制器及点火控制方法。本发明具体采用以下技术方案—种发动机火花塞点火控制器，包括计算机1、接口芯片2、单片机3、驱动电路4;计算机1通过接口芯片2与单片机3相接，单片机3通过驱动电路4与点火线圈5的初级绕组相连，点火线圈5的次级绕组与火花塞6相连；计算机1根据设定的发动机转速、点火脉宽和点火顺序计算出各缸点火起止时间以及点火信号时序，然后将计算结果发送给单片机3，由单片机3通过驱动电路4控制点火线圈5的充放电，驱使火花塞6点火。通过调整计算机1中设定的发动机转速、点火脉宽和点火顺序，实时更改单片机3获得的数据，使各个火花塞6得到不同的点火信号，从而实现火花塞6在各种模拟转速、点火脉宽和点火顺序下工作。本发明通过模拟火花塞工作条件，进行火花塞常温耐久试验，不再依靠真实发动机进行试验，节约了发动机资源、大量的试验燃油和水电气资源；同时，该发明操作简单，设置好参数后，控制器能独立工作，安全性好，不再需要人员干预，节约了人力资源；该发明采用微秒级单片机AT89S52，时间控制精度高，可以精确的模拟点火脉宽和点火时序，提高试验精度。图1为火花塞点火控制器结构示意图；图中l-计算机，2-接口芯片，3-单片机，4-驱动电路，5-点火线圈，6-火花塞。图2为火花塞点火控制器电路原理图；图中7-串口，8-稳压三极管，9-稳压电容，10_限流电阻，11-NPN型三极管，12-电阻，13-PNP型三极管，14-NPN型三极管，15-电阻。图3为单片机点火控制原理4图中16-点火脉冲，T-l个工作循环周期，Tl-点火脉宽，T2-点火结束到下一缸点火开始间隔时间。图4为单片机主程序流程图；图5为单片机TO中断程序流程图；图6为单片机串口中断程序流程图。具体实施例方式以下结合说明书附图对本发明作进一步说明。如图2所示，计算机通过RS232串口线与串口7相连，接口芯片2(本示例采用MAX232)的第13引脚(Rlin，数据接收)和第14引脚(Tlout，数据发送)分别与串口7(D型9针串口公头)的第3弓|脚(TXD，数据发送)和第2弓|脚(RXD，数据接收)相连，串口7的第5引脚接地，而接口芯片2的第11引脚(Tlin，数据输入)和第12引脚(Rlout，数据输出)分别与单片机3的P3.1弓|脚(TXD，数据发送)和P3.0引脚(RXD，数据接收)相连；NPN型三极管ll(本实例选用S8050)的基极通过限流电阻IO(本实例选用4.7K)与单片机3的输出端口P1.0引脚相接，集电极通过电阻12(本实例选用5.1K)与NPN型三极管14(本实例采用TIP122)的集电极连接，其发射极与三极管14的基极连接，同时通过下拉电阻15(本实例采用120K)接地；三极管14的发射极直接接地，集电极和PNP型三极管13(本实例采用MJ2955)的基极连接；三极管13集电极接地，发射极通过点火线圈5和+12V电源相接；单片机3的其它输出端口PI.1、P1.2、P1.3引脚连接的驱动电路与输出端口PI.0引脚所连接的驱动电路4相同；稳压三极管8(本实例采用7805)将+12V直流电源转换为+5V直流电源，并通过稳压电容9(本实例采用电解电容220u/10V)稳压，分别供单片机3和接口芯片2使用。在计算机中通过VisualBasic或其他编程软件，设置6个数值输入框，分别用于发动机转速n(r/min)、点火脉宽Tl(ms)、4个缸的点火顺序X1，X2，X3，X4的输入(如点火顺序为1、3、4、2，则将数值按顺序填入相应的输入框中)；并增设2个按钮，一个用于数据发送与点火开始控制，一个用于点火停止控制；软件通讯选择串口通讯模式，波特率为115200，奇偶检验位无，数据位8，停止位1;计算机发送的数据结构为<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>发动机1个工作循环周期<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>如图3，四冲程发动机1个工作循环点火4次，则两次点火间隔时间为T/4，即<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>转换为单片机计时数值<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>(其中f0SC为晶振频率；单位M，本实例选用22.1184M;X为单片机中断处理过程中消耗的时间，进行时间补偿)设定点火顺序后，各缸点火脉冲上升沿和下降沿对应关系也确定(如图3)，以每次点火脉冲上升沿和下降沿对应时刻作为触发点，以点火顺序1-3-4-2为例，以第1缸点火脉冲上升沿为第一次触发点，各缸点火脉冲对应关系如下表(表中，1代表高电平即点火线圈通电，O代表低电平即点火线圈断电，表中为一个工作循环)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>根据触发次序和对应的各缸电平给D8至D15赋值，如按上表D8就为1(二进制为00000001)。如图4，单片机3上电后，进入主程序进行初始化设置波特率、定时器、串口和定时器中断，并分配单片机变量与存储地址，令单片机3的Pl口输出全为低电平，定时器T0处于非计时状态，然后进入循环等待。计算机设置好所有参数后，点击数据发送按钮，计算机通过RS232通讯将数据发送到单片机，单片机进入串口中断程序，如图6，首先判断接收标志位是否为1(为1表示计算机发送到单片机的数据还未接收完，为0表示接收到计算机发送到单片机的本组数据的第一个字节)，当接收标志位为0时，置接收标志位为1，置接收字节数m为15(表示需要接收15个字节的数据)，然后进行数据接收，并且将数据存储到单片机指定的地址；如果接收标志位为l，则直接进入数据接收，并将数据存储到单片机指定地址；数据接收后判断接收字节数m减1是否为0，如果不为0，则直接退出中断程序，如果为0表示接收完毕，置接收标志位为O，判断接收到的本组数据中第一个字节(对应数据结构表中的D1)是否为0，如果为0则表示计算机请求停止点火，则停止定时器T0计时，置TR0为0，令单片机3的Pl口为低电平输出，然后退出中断程序；如果接收到的本组数据中第一个字节不为O，则表示计算机允许点火，判断此时定时器TO是否正在计时，如果正在计时(TR0=1)则退出中断程序，否则将接收到的数据中第2到第4个字节的数据(对应数据结构表中的D2至D4)赋给定时器T0和记录TO中断次数的变量(由于定时器只有两个字节，因此需要分配一个变量记录定时器中断的次数，相当于TO计时数的倍数，该变量作为第三个字节)，并开始计时，置触发标志位为l，然后退出中断程序。单片机定时器溢出触发，进入T0中断程序，如图5，首先判断定时器T0计时是否完成，即计时数是否达到设定值(数据结构中的Cl或C2)，如果未达到则退出中断程序，否则触发次数X增1，并判断触发次数X是否小于等于8，如果为真则直接进入下一步，将第X次触发对应的变量值(数据结构中D8至D15中对应的一个值，D8为第1次触发对应值，D9为第2次触发对应值，以此类推)赋给单片机3的Pl口；如果触发次数X大于8，则令X为1，然后将第1次触发对应的变量值赋给单片机3的P1口；赋值完成后判断触发标志位是否为l，如果为1则将单片机接收数据中的C2赋给定时器T0和记录中断次数的变量，置触发标志位为0，TO定时器重新计时，然后退出中断程序；如果触发标志位不为l，则将单片机接收数据中的Cl赋给定时器T0和记录中断次数的变量，置触发标志位为1，TO定时器重新计时，然后退出中断程序。单片机3的P1口进行高低电平控制，即控制各缸点火时序；单片机3给P1.0、Pl.1、P1.2、P1.3脚同步赋值，即同时对多个缸点火脉冲进行同步控制，可以防止转速、点火脉宽、点火顺序修改后，导致时序与前次时序混乱，引起点火信号常高电平或常低电平，造成驱动电路损坏或信号失真。由于计算机将数据发送到单片机后，单片机将数据存储到单片机中，在计算机再次发送最新数据之前，单片机将一直按照上次发送的数据循环执行控制，因此单片机得到数据后可以脱离计算机独立连续工作；同时也可以在计算机上修改参数，然后发送数据，更新单片机执行的数据，实现实时控制。计算机将数据C1、C2和各缸脉冲信号值发送给单片机3，单片机3将Cl赋给定时器TO，启动TO计时，同时将对应的脉冲信号值赋给P1;Pl.0脚高电平输出时，三极管11导通，三极管14基极为高电平，三极管14导通，三极管13基极为低电平，三极管13导通，点火线圈5负极与电源地导通，点火线圈5充电；单片机3定时器TO计时完成，进入TO中断程序，将C2赋给定时器T0，重新计时，并将此时对应的脉冲信号值赋给Pl;Pl.0低电平输出时，三极管11截止，三极管14基极为低电平，三极管14截止，三极管13基极为高电平，三极管13截止，点火线圈5负极与电源地断开，点火线圈5由于磁通量突变，产生高压电动势，驱使火花塞6点火；单片机3定时器T0再次计时完成，中断触发，此时又将Cl赋给定时器T0，同时将对应的脉冲信号值赋给P1，依次循环；同理，Pl.1、P1.2、P1.3控制相应的驱动电路控制火花塞点火，从而实现按设定点火顺序点火。单片机的Pl.0至Pl.3引脚对应的驱动电路可分别连接1只点火线圈，整个控制器最多可控制4只点火线圈，1只点火线圈连接1只火花塞，则可以同时控制4只火花塞点火，但部分车辆使用的点火线圈可以安装2只火花塞，因此4只点火线圈最多可以同时连接8只火花塞，控制8只火花塞点火。权利要求一种发动机火花塞点火控制器，包括计算机(1)、接口芯片(2)、单片机(3)、驱动电路(4)；其特征在于计算机(1)通过接口芯片(2)与单片机(3)相接，单片机(3)通过驱动电路(4)与点火线圈(5)的初级绕组相连，点火线圈(5)的次级绕组与火花塞(6)相连；计算机(1)根据设定的发动机转速、点火脉宽和点火顺序计算出各缸点火起止时间以及点火信号时序，然后将所计算出的各缸点火起止时间以及点火信号时序数据发送给单片机(3)，由单片机(3)通过驱动电路(4)控制点火线圈(5)的充放电，驱使火花塞(6)点火。2.如权利要求1所述的一种发动机火花塞点火控制器，其特征在于通过调整计算机(1)中设定的发动机转速、点火脉宽和点火顺序，实时更改单片机(3)获得的数据，使各个火花塞(6)得到不同的点火信号，从而实现火花塞(6)在各种模拟转速、点火脉宽和点火顺序下的工作。3.如权利要求1所述的一种发动机火花塞点火控制器，其特征在于单片机(3)接收到计算机(1)发送的数据后，根据当前的数据，独立连续循环工作，控制火花塞点火，此时可以断开计算机通讯连接。4.如权利要求1所述的一种发动机火花塞点火控制器，其特征在于在单片机(3)的不同输出端口分别连接相同结构的驱动电路，用于分别控制不同的点火线圈的充放电，单片机(3)采用同一定时器同步控制各驱动电路，实时刷新各路输出。5.如权利要求4所述的一种发动机火花塞点火控制器，其特征在于所述单片机(3)同时连接四只点火线圈(5)，控制八只火花塞(6)点火。6.利用权利要求l-5之任一项所述的发动机火花塞点火控制进行发动机火花塞点火控制的方法，其特征在于，所述方法按以下步骤进行所述单片机(3)上电后，进入主程序进行初始化设置波特率、定时器、串口和定时器中断，并分配单片机变量与存储地址，令单片机(3)的P1口输出全为低电平，定时器TO处于非计时状态，然后进入循环等待；计算机设置好所有参数后，点击数据发送按钮，计算机通过RS232通讯将数据发送到单片机，单片机进入串口中断程序首先判断接收标志位是否为l，为1表示计算机发送到单片机的数据还未接收完，为0表示接收到计算机发送到单片机的本组数据的第一个字节；当接收标志位为O时，置接收标志位为l，置接收字节数m为15，然后进行数据接收，并且将数据存储到单片机指定的地址；如果接收标志位为l，则直接进入数据接收，并将数据存储到单片机指定地址；数据接收后判断接收字节数m减1是否为0，如果不为0，则直接退出中断程序，如果为0表示接收完毕，置接收标志位为0，判断接收到的本组数据中第一个字节是否为0，如果为0则表示计算机请求停止点火，则停止定时器T0计时，置TR0为0，令单片机3的Pl口为低电平输出，然后退出中断程序；如果接收到的本组数据中第一个字节不为O，则表示计算机允许点火，判断此时定时器T0是否正在计时，如果正在计时，即TR0=1，则退出中断程序，否则将接收到的数据中第2到第4个字节的数据赋给定时器T0和记录TO中断次数的变量，并开始计时，置触发标志位为l，然后退出中断程序；单片机定时器溢出触发，进入TO中断程序首先判断定时器TO计时是否完成，即计时数是否达到设定值，如果未达到则退出中断程序，否则触发次数X增1，并判断触发次数X是否小于等于8，如果为真则直接进入下一步，将第X次触发对应的变量值赋给单片机3的PI口；如果触发次数X大于8，则令X为1，然后将第1次触发对应的变量值赋给单片机3的PI口；赋值完成后判断触发标志位是否为l，如果为1则将单片机接收数据中的C2赋给定时器TO和记录中断次数的变量，置触发标志位为O，TO定时器重新计时，然后退出中断程序；如果触发标志位不为l，则将单片机接收数据中的Cl赋给定时器TO和记录中断次数的变量，置触发标志位为l，TO定时器重新计时，然后退出中断程序。全文摘要本发明公开了一种发动机火花塞点火控制器，包括计算机、接口芯片、单片机、驱动电路；计算机通过接口芯片与单片机相接，单片机通过驱动电路与点火线圈的初级绕组相连，点火线圈的次级绕组与火花塞相连；计算机根据设定的发动机转速、点火脉宽和点火顺序计算出各缸点火起止时间以及点火信号时序，然后将所计算出的各缸点火起止时间以及点火信号时序数据发送给单片机，由单片机通过驱动电路控制点火线圈的充放电，在火花塞电极间产生高压，驱使火花塞点火。本发明通过模拟火花塞工作条件，进行火花塞常温耐久试验，不再依靠真实发动机进行试验，节约资源；同时，该发明操作简单，设置好参数后，控制器能独立工作，安全性好，不再需要人员干预，节约人力资源；该发明采用微秒级单片机AT89S52，时间控制精度高，可以精确的模拟点火脉宽和点火时序，提高试验精度。文档编号H01T13/58GK101694422SQ20091019103公开日2010年4月14日申请日期2009年9月30日优先权日2009年9月30日发明者李海洋,蒲江,金国庆申请人:重庆长安汽车股份有限公司;