[發明專利]火花點火發動機點火提前角及轉速信號采集系統

無效

• 申請號: 200910232561.3
• 申請日: 2009-12-07
• 公開（公告）號: CN101718242A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 李冰林;魏民祥
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F02P5/15
• 分類號: F02P5/15;F02D41/02;F02D41/26
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及發動機的信號采集系統，尤其涉及火花點火發動機點火提前角及轉速信號采集系統，屬于火花點火發動機性能監測領域。

背景技術

目前，現有火花點火發動機的轉速信號主要是采集來自曲軸(或凸輪軸)相位傳感器的信號或磁電機內部的觸發線圈信號。

發動機的點火提前角也是影響發動機動力和排放性能的一個主要指標，而現有的發動機很少有對點火提前角參數進行監測的功能，這給發動機的改裝或者試驗帶來很大的不便，特別是對發動機建模時，由于往往得不到點火提前角參數，通常假設點火提前角在某一范圍內為固定值，這與發動機的實際運行狀況相背離。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對磁電機點火系統和蓄電池點火系統，分別提出相應的結構簡單準確性高、且能同時獲得點火提前角及轉速信號的采集監測系統。

本發明的一種火花點火發動機點火提前角及轉速信號采集系統，包括：磁環互感器、信號采集調理電路、微控制器單元、串口通信模塊、PC機和電壓轉換模塊，其中：磁環互感器與信號采集調理電路連接，信號采集調理電路的輸出端依次串接微控制器單元、串口通信模塊后連接PC機的輸入端，點火系統中的蓄電池通過電壓轉換模塊分別給信號采集調理電路、微控制器單元和串口通信模塊供電。

本發明的另一種火花點火發動機點火提前角及轉速信號采集系統，包括：磁環互感器、信號采集調理電路、微控制器單元、串口通信模塊、PC機、電壓轉換模塊和退耦濾波電路，其中：磁環互感器與信號采集調理電路連接，信號采集調理電路的輸出端依次串接微控制器單元、串口通信模塊后連接PC機的輸入端，點火系統中的蓄電池依次通過退耦濾波電路和電壓轉換模塊后分別給信號采集調理電路、微控制器單元和串口通信模塊供電。

所述微控制器單元還接入點火系統的上止點輸入信號。

所述磁環互感器套在點火系統中的點火線圈的初級端上。

所述信號采集調理電路包括信號整流濾波電路、整形電路、脈沖延時展寬電路和光電隔離電路，信號整流濾波電路、整形電路、脈沖延時展寬電路、光電隔離電路依次相連接。

所述退耦濾波電路采用電解電容和無感電容的并聯結構。

所述信號采集調理電路中的整形電路采用施密特整形電路。

本發明針對發動機點火瞬間電壓較高的問題，采用了降壓處理和濾波的方式，對毛刺信號進行較好的濾除和整形；針對放電瞬間時間很短的問題，采用脈沖延時展寬電路對波形進行展寬，有利于微控制器進行采集，使采集的信號更穩定，更準確的獲得轉速信號，不至于漏掉脈沖。本發明所采集的信號都可以作為電子轉速計的信號，結構簡單，性能可靠，與現有技術相比，具有如下有益效果：

(1)本發明是在現有的火花點火發動機基礎上，增加了點火線圈初級信號采集調理電路，能很好的獲得發動機的曲軸位置轉角信號，進而得到轉速輸出信號；

(2)將發動機的曲軸位置轉角信號與同步采集的上止點輸入信號進行對比運算，從而獲得發動機的點火提前角信號；對點火提前角信號進行監控，給發動機的改裝或試驗帶來便利，并有利于測試發動機在不同工況下的點火提前角參數。

附圖說明

圖1是本發明應用于磁電機點火系統的點火提前角及轉速信號采集系統應用結構示意圖。

圖2是本發明應用于蓄電池點火系統的點火提前角及轉速信號采集系統應用結構示意圖。

圖1和圖2中標號名稱：1為發動機；2為火花塞；3為點火線圈；4為磁環互感器；5為信號采集調理電路；6為發動機自帶的點火控制單元；7為微控制器單元；8為串口通信模塊；9為PC機；10為蓄電池；11為熄火開關；12為點火觸發單元；13為磁電機；14為整流模塊；15為上止點輸入信號；16為RCD吸收單元；17為點火開關；18為電壓轉換模塊；19為開關管；20為退耦濾波電路。

圖3是信號采集調理處理(磁環互感器、信號采集調理電路及微控制器)電路原理圖，圖中：L1為磁環互感器；U1為施密特整形電路；U2為脈沖延時展寬電路(單穩態電路)；U3為光電隔離電路；U4為微控制器。

圖4是退耦濾波電路原理圖，圖中：JP1為插座1；JP2為插座2。

圖5是電壓轉換模塊的電路原理圖，圖中：U5為電源電壓轉換芯片；JP1為插座1；JP3為插座3。

圖6是微控制器與PC機之間串口通信模塊的電路原理圖，圖中：U6為RS232電平轉換芯片。

具體實施方式