汽车实用技术
2016年第8期
设计研究
AUTOMOBILE APPLIED TECHNOLOGY
2016N0.8
10.16638/j.cnki.1671-798.2016.08.045
尼桑K25燃气发动机点火系统的设计
叶健,王红琴2
(1.华中科技大学自动化学院,湖北武汉430074:2.守波市金榜汽车电子有限公司,浙江宁波315040)
摘要:文章主要对尼桑K25燃气发动机的点火系统进行设计开发。依据尼桑K25机型的具体参数与特性,确定点
火控制系统的方案。由34齿山轴信号与1齿凸轮轴方波信号产生顺序四缸点火信号,并在实验台架上对该点火方
案进行验证,实验表明了该方案的可行性。
关键词:燃气发动机;点火系统
中图分类号:U464文献标识码:A文章编号:1671-7988(2016)08-138-03
The Design of Nissan K25 gas engine ignition system
Ye Jian, Wang Hongqur
( institute o! automation of wuhan huazhong university of scicncc and tcchnology, Hubci Wuhan 430074
2. Ningbo jinbang automotive electronics co, LTD Zhejiang Ningbo 315040)
Abstract: This paper mainly discusses the development of Nissan K25 gas engine ignition system. Accordin to the
spccific paramctcrs and characlcristics of Nissan K25, dctcrminc the ignition control systcm schcmc. T hrough the 34 tccth
of crankshaft signal and I teeth of camshaft signal generate four cylinder ignition signal, and validating the ignition scheme
on the cxpcrimcntal bench, cxpcrimcntal results show the feasibility of the schcmc
Keywords: gas engine; ignition system
CLC NO: U464 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)08-138-03
电磁兼容性,具有可靠性高,抗干扰能力强,并且内部还嵌
引言
有协处理器,工作主频是CPU的炳倍,同时具有丰富的外设
燃气发动机具有低排放、使用经济性好等特点,因而已
点火模块由电源电路、输入信号滤波电路、驱动电路与驱动
成为我国发动机研究领域的热点。对其研究的一个重要问题保护电路等构成。点火模块硬件结构示意图如图1所示。
就是如何精确控制点火提前角,提高点火能量以保证燃气发
传感??号速波
动机的动力性、降低排温,进一步改善排放与经济性山。
山辅位置传感器电路
???
重る器
拟信
点火线图
1、总体分析
电池+12V
换电路
护电路
1.1点火模块工作原理
图1点火模块硬件结构示意图
木系统以飞思卡尔MC9S12单片机为核心进行设计。
微处理器使用内部IOC捕获模块捕获凸轮轴、曲轴方波
MC9S12单片机作为汽车电子方面的芯片,片内集成闪速存
储器,容量大,读写速度快,应用锁相环技术提高了系统的信号,通过凸轮轴与山轴的相位方波信号计算当前燃气发动
机曲轴转角位置,同时通过判断当前发动机运行工況以及采
作者简介:叶健,男,就读于华中科技大学自动化学院。
集进气温度、节气门位置等信号计算当前最佳点火提前角,
通讯作者:王红琴,就职于宁波市金榜汽车也子有限公司。
利用单片机内部输出比较功能控制
点火线圈的通断电米控制
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汽车实用技术
2016年第8期
火花塞发火时序。
点火缸号为四缸,依据发动机的1、4、3、2点火顺序,通过
1.2齿盘安装相位
曲轴大齿信号,更新当前点火缸号
图2所示为尼桑K25凸轮轴与曲轴齿楹结构、曲轴传感
器与凸轮轴传感器的机械安装位置及对应的相位关系。凸轮
Ⅱ轴信
IIULLTUULLLTUUTIL
轴有一凸齿,曲轴共有34齿:包括32个小齿,2个大齿。
由信号齿盘的安装相位与传感器的安装位置关系,可实时获
得发动机相位信息及运转状态。
轮位置传感
图41#缸点火控制时序示意图
inria?
在图4中3为最佳点火提前角,の2为
点火线圈励磁角度
1为
点火线圈通电开启前延时角度。当检测到当前山轴转角
角度与点火线圈通电开启时刻の1<10°时,依据发动机当前转
速计算7の1与7の,并开启延时输出比较功能,经过7の1点火
置其器
线圈开始通电,通电经过励磁时间7の2,点火线圈断电次级
图2信号齿盘安装相位关系
线圈点火,使得在当前点火缸号压缩上止点前の点火。
1.3点火线圈励磁时间
1.5点火提前角的控制
为保证足够的点火能量与次级线圏输出点火电压,又不
由于天然气的辛烷值较汽油的辛烷值高,故在木系统中
至于使点火线圈发热,需要使得点火线圈工作在合适的状态未进行爆震的控制。为使得发动机获得最佳的动力性、经济
下。如式1所示ム1为初级线圈电感,夕为初级线圈断开电流。性和最佳排性,需要对发动机的点火提前角进行控制。点
E
火提前角由初始点火提前角、基本点火提前角以及修正量组
成,如式2所示
为保证线圈工作在合适的状态下,需要选择合适的夕,
点火提前角=初始点火提前角+基木点火提前角+修正量
即通过控制点火线圈的励磁时间便可控制夕值的大小。
(2)
本点火系统采用DQG127A干式点火线圈与博世火花
初始点火提前角为固定点火提前角,基木点火提前角通
塞。如图3为励磁电流夕=6A的条件下,测量在不同的电压过査找进气压力与转速二维MAP表获得,修正量包括水温、
下的励磁时间关系图,在该条件下,次级线圈输出点火电压节气门位置等对点火角的补偿
高达32KV
2、软件设计
876
GATE
Gear Num++
891011121314151
电池电压V
图3电池电压与励磁时间关系图
cPU中入口)计域寸间72
1.4点火时序
本系统实验机型为尼桑K25燃气发动机,直列四缸机
更新ド缸点
点火时序的控制以出轴和凸轮轴方波信号为依据,图4为一
除巾断标志位
缸点火控制时序示意图。出轴信号通过安装于飞轮上的霍尔
CPU
传感器测量得到,出轴每旋转一圈有34个方波信号,小齿对
图5曲轴处理函数
应的相邻炳方波上升沿信号间隔10°曲轴转角,大齿对应的
在软件中,采用CPU与协处理器交互式处理的模式。通
相邻两方波上升沿间隔信号间隔20°曲轴转角,每次检测到过协处理器可以大