摩託車直流限速點火器的製作方法

2023-05-19 00:01:26 1

專利名稱：摩託車直流限速點火器的製作方法
技術領域：
本發明是一種高精度的摩託車點火器，尤其是一種直流型點火器，涉及摩 託車限速裝置及排放的改進。
背景技術：
隨著經濟的發展，車輛激增，致使交通越發擁擠，交通事故不斷攀升，尤 其高速行駛的摩託車事故發生率居高不下，預計不久摩託車限速將提上日程。 相對於歐美的摩託車市場，對摩託車及其配件的安全性能要求較高，幾乎普遍 要求加裝限速功能。將車速最高限制在適當範圍內，對於減少交通事故和發動 機的保護具有重要的意義。現有的摩託車限速功能的實現， 一般採用如下方法
①減少空氣濾清器的進氣量來降低發動機的功率實現限速；②改變化油器的氣 化量來降低發動的功率實現限速；③堵塞排氣量來降低發動機的功率實現限速； ④限制油門開度以實現限速。其中方法①、②、③會直接影響摩託車的動力性， 造成發動機過熱等現象；方法④雖然不會直接影響摩託車的動力性，但控制車 速誤差大，且容易被用戶自行更改而失去限速功能。
另外，交流點火器由磁電機充電繞組供電，電壓的高低由發動機的轉速決 定，其存在波動，發動機轉速低於320r/min時基本上點不著火，且點火火花強 度因轉速不同變化較大。
環保意識的增強，使得對摩託車的排放要求越來越高，尤其是對於歐美國 家來^。因此燃油的充分燃燒非常重要，於是對於提前角的計算的精度要求越 來越高。

發明內容
本發明的目的在於克服以上所述的幾種限速方法的缺點及交流點火器的不
足，提供一種更為理想的摩託車直流限速點火器；通過改進磁電機點火脈衝信
號捕獲的方法，增進脈衝捕獲和車速計算精度，提高對點火提前角的控制，改 變點火器的供電方式。
、、按照本i、明提供的技術方案，所述摩託車直流限速點火器包括電源電路、升 壓電路、點火脈衝信號整形電路、點火控制裝置、點火執行電路以及點火線圈 和火花塞；其特徵是電源電路的輸入端與蓄電池的兩端相連接，中間串有熄 火開關；升壓電路將電壓抬升至3S0 420V，為單片機(Ul)、點火脈衝信號整 形電路及點火執行電路供電；點火脈衝信號整形電路的輸入端與觸發線圈連接; 上述點火控制裝置包括單片機(Ul)及其接口電路，單片機(Ul)設置輸入端 和輸出端各一個，輸出端與點火執行電路的輸入端相連接，單片機(Ul)的輸 入端與點火脈衝信號整形電路的輸出端連接，點火脈衝信號整形電路將點火脈 衝信號的正脈衝取反、負脈衝信號濾掉，並進行濾波處理，送出一個整型後的 點火脈衝信號。
點火控制裝置的主電路包括單片機(Ul)、電晶體(Q3)和可控矽(SCR1)， 單片機(Ul)的l腳連接電源電路，單片機(Ul)的2腳和3腳懸空，單片機
(Ul)的4腳連接點火脈衝信號整形電路的輸出端，單片機(Ul)的5腳、6 腳及8腳接地，單片機(Ul)的7腳與電晶體(Q3)的基極連接；電晶體(Q3) 的集電極連接電源電路，電阻(R5)連接在電晶體(Q3)的發射極和可控矽(SCR1) 的控制極之間；可控矽(SCR1)的正極連接點火執行電路(Cl)，電阻(R6) 和電容(C6)並聯後連接與可控矽(SCR1)的控制極與負極之間，並將其接地； 單片機(Ul)根據它的4腳所捕獲的脈衝信號，控制單片機(Ul)的7腳點火 脈衝的產生，從而控制可控矽(SCR1)。
點火脈衝信號整形電路包括電晶體(Q4)，穩壓管(Z4)，電容(C12、 C13、 C14)，電阻(R13、 R14、 R15、 R16、 R17);點火脈衝信號輸入端經串聯電阻
(R15)、通過電容(C12)接地、及穩壓管(Z4)接地，再經過電阻(R13)和 電容(C13)並聯組成的平移耦合電路接至電晶體(Q4)的基極，電晶體(Q4) 的發射極接地，電晶體(Q4)的集電極分為兩路， 一路通過電阻(R17)接至單 片機(Ul)的4腳，並經過電容(C14)接地，另一路經串聯電阻(R16)後接 至電源電路的輸出端，電阻(R13)、電容(C13)構成的平移耦合電路使信號加 速。
升壓電路的主電路包括變壓器(Tl)，電晶體(Ql、 Q2)，穩壓管(Z2)， 二極體(D2)，及電阻(R2、 R3、 RIO、 Rll)，電容(C4、 C10);變壓器(Tl)、 電晶體(Ql)、電阻(R2、 R3)構成振蕩電路，電阻(R2、 R3)與電容(C4) 構成比例積分電路，電晶體(Q2)用於在電壓過高時關斷電晶體(Ql)，晶體 管(Q2)的控制端取決於電阻(RIO、 Rll)的分壓及穩壓管(Z2);變壓器(Tl) 的初級線圈的一端接電源電路的輸入端，變壓器(T1)的另一端接於電晶體(Q1) 的集電極；變壓器(Tl)的次級線圈有上中下三個抽頭，位於中間的抽頭接地， 位於上面的抽頭連接於電阻(R3)的一端，並與電晶體(Ql)構成自激振蕩電 路，位於下面的抽頭為高壓輸出端，給放電電容(Cl)充電，電容C1的電壓上 限通過電阻(RIO、 Rll)及穩壓管(Z2)、電晶體(Q2)來控制。
所述升壓電路包括放大電路以及由變壓器及電晶體構成的自激振蕩電路。
本發明限速原理為通過拾取點火脈衝信號作為點火脈衝信號和車速檢測 信號，將車速換算成相應的磁電機轉速，利用單片機控制技術，超過設定速度 時，通過單片機自動控制火花塞放電時間作適當的滯後，進角回頭，造成點火 角與發動機失諧，以實現對摩託車車速的精確限制。所需限速值和回頭角度可 通過修改單片機軟體參數來實現。
本發明點火原理為通過拾取點火脈衝信號作為點火脈衝信號和車速檢測 信號，將車速換算成相應的磁電機轉速，當轉速達到100轉/分時開始點火，並 在超過100轉/分時連續點火，當轉速達到設定的初次起始進角速度值時開始第 一次進角，達到初次進角完畢速度時停止進角並保持，達到第二次起始進角速 度值時開始第二次進角，第二次進角完畢速度值到來時停止進角，並保持該進 角值，直到達到最大限定速度，超過最大限定速度，開始反向進角，在一定升
速範圍內至最大返回角度，並保持該角度。最大進角，提前角，初次、第二次 起始進角速度，初次、第二次進角終了速度可以通過修改單片機軟體參數來實 現，非常方便。
本發明由於電子點火器採用單片機等數字電路作為控制單元，工作時易受 火花塞高壓放電、喇叭等各種幹擾的影響。這些幹擾會使單片機錯誤的將幹擾 作為點火觸發脈衝，從而得到錯誤的點火提前角，嚴重時還會造成程序跑飛，
不能正常工作。對於前者，採用當P1.5是高電平時置位標誌位，返回循環，下 次只判斷低電平，是高電平返回循環，低電平則認為輸入脈衝到來的方法消除 輸入幹擾。對於後者在程序循環的地方加入"看門狗"，在程序存儲器ROM空白 區，和程序轉移指令之後加入"軟體陷阱"的方法，使程序跑飛的時候能夠正常復 位運行。
對於通過定時器計算速度時低速定時器溢出的情形，通過增加定時器溢出 標誌位來改善，將定時溢出值也加入計算，解決了低速時的速度計算問題。
本發明與現有限速點火器比較，具有結構新穎、構思巧妙、成本低廉，點 火點控制更精確，車速限制範圍更精確的特點。摩託車的起動性能和加速性能 優良，行使過程順暢，無"發衝"現象。確保了摩託車駕乘者的安全，延長了發動 機的使用壽命，且具有油耗低、排汙少的優點，起到一定的環保作用。
本發明通過改進磁電機點火脈衝信號捕獲的方法，增進脈衝捕獲和車速計 算精度，提高對點火提前角的控制，改變點火器的供電方式。該點火器由蓄電 池進行供電，以磁電機的點火脈衝信號作為點火脈衝信號和車速檢測信號，利 用單片機控制技術，當車速達到起始進角速度值時開始進角，達到進角完畢速 度時停止進角並保持，進角曲線分為兩段，超過一定速度時，進角平滑回頭以 實現對摩託車車速的精確控制；通過對點火脈衝信號的處理，採用智能算法計 算提前角，改善了燃油燃燒性能；改由蓄電池供電使得起始點火轉速更小(達 到100r/min)。


圖1為本發明的結構原理方框圖2為本發明的電路原理圖3為本發明的脈衝信號整形電路原理圖及整形後點火脈衝信號示意圖； 圖4為本發明的程序流程圖。
具體實施例方式
參照圖1、 2、 3，智能型摩託車直流限速點火器包括電源電路、升壓電路、 點火脈衝信號整形電路、點火控制裝置、點火執行電路以及點火線圈和火花塞; 其中，電源電路的輸入端與蓄電池的兩端相連接，中間串有熄火開關；升壓電 路將電壓抬升至3S0 420V，為單片機Ul、點火脈衝信號整形電路及點火執行 電路供電；點火脈衝信號整形電路的輸入端與觸發線圈連接；上述點火控制裝 置包括單片機U1及其接口電路，單片機U1設置輸入端和輸出端各一個，輸出 端與點火執行電路的輸入端相連接，單片機U1的輸入端與點火脈衝信號整形電 路的輸出端連接，點火脈衝信號整形電路將點火脈衝信號的正脈衝取反、負脈衝信號濾掉，並進行濾波處理，送出一個整型後的點火脈衝信號。所述升壓電 路包括放大電路以及由變壓器及電晶體構成的自激振蕩電路。
本發明所述點火控制裝置的主電路包括單片機Ul、電晶體Q3和可控矽 SCR1，單片機U1的1腳連接電源電路，單片機U1的2腳和3腳懸空，單片機 Ul的4腳連接點火脈衝信號整形電路的輸出端，單片機Ul的5腳、6腳及8 腳接地，單片機Ul的7腳與電晶體Q3的基極連接；電晶體Q3的集電極連接 電源電路，電阻R5連接在電晶體Q3的發射極和可控矽SCR1的控制極之間； 可控矽SCR1的正極連接點火執行電路C1，電阻R6和電容C6並聯後連接與可 控矽SCR1的控制極與負極之間，並將其接地；單片機U1根據它的4腳所捕獲 的脈衝信號，控制單片機U1的7腳點火脈衝的產生，從而控制可控矽SCR1。 網絡標號1004.1為整形脈衝輸入，1004.0為點火脈衝輸出控制端。其具體連接 關係如圖2所示。單片機U1為整個控制的核心，根據U1的P1.5腳捕獲的脈衝 信號控制U1的P0.4腳的點火脈衝產生，實現對點火的控制。
點火脈衝信號整形電路包括電晶體Q4，穩壓管Z4，電容C12、 C13、 C14， 電阻R13、 R14、 R15、 R16、 R17;點火脈衝信號輸入端經串聯電阻R15、通過 電容C12接地、及穩壓管Z4接地，再經過電阻R13和電容C13並聯組成的平 移耦合電路接至電晶體Q4的基極，電晶體Q4的發射極接地，電晶體Q4的集 電極分為兩路， 一路通過電阻R17接至單片機U1的P1.5腳，並經過電容C14 接地，另一路經串聯電阻R16後接至電源電路的輸出端(即網絡標號1000.0)， 電阻R13、電容C13構成的平移耦合電路使信號加速。網絡標號1001.0即為點 火脈衝信號輸入端，1004.1為該模塊整形脈衝信號輸出端，1000.0為該模塊電 源輸入端。其連接關係如圖3所示。電阻R13及電容C13構成平移耦合電路， 對信號加速。該信號整形電路將之前類似於正弦波的信號整形為如圖3所示的信號。
所述升壓電路的主電路包括變壓器T1，電晶體Q1、 Q2，穩壓管Z2， 二極 管D2，及電阻R2、 R3、 RIO、 Rll，電容C4、 C10;變壓器T1、電晶體Q1、 電阻R2、 R3構成振蕩電路，電阻R2、 R3與電容C4構成比例積分電路，晶體 管Q2用於在電壓過高時關斷電晶體Ql，電晶體Q2的控制端取決於電阻RIO、 Rll的分壓及穩壓管Z2;變壓器T1的初級線圈的一端接電源電路的輸入端，變 壓器T1的另一端接於電晶體Q1的集電極；變壓器T1的次級線圈有上中下三 個抽頭，位於中間的抽頭接地，位於上面的抽頭連接於電阻R3的一端，並與晶 體管Q1構成自激振蕩電路，位於下面的抽頭為高壓輸出端，給放電電容C1充 電，電容C1的電壓上限通過電阻RIO、 R11及穩壓管Z2、電晶體Q2來控制。
本發明所述電源電路由二極體Dl，穩壓管Z1，電阻R1，電容C1、 C2、 C3構成。1000.0為3.3V電源電路的出端。為單片機U1、點火脈衝信號整形電 路、點火執行電路供電。其具體連接關係如圖2所示。
本發明所述升壓電路由變壓器T1，電晶體Q1、 Q2，穩壓管Z2， 二極體D2、 及電阻R2、 R3、 RIO、 Rll，電容C4、 C10構成。Tl、 Ql、 R2、 R3、構成振蕩 電路，1002.2連接Q1的基極，R2、 R3、 C4構成比例積分電路，Q2用於在電
壓過高時關斷Q1， Q2的控制端取決於R10、 Rll的分壓及Z2。其具體連接關 系如圖2所示。通過自激振蕩使變壓器工作，從而在變壓器次級線圈端產生所 需的高壓。
本發明所述點火執行電路以及與之連接的點火線圈、火花塞與現有技術相 同或相似。
本發明所述車速計算是通過點火脈衝信號計算獲得的，根據點火脈衝信號 精確控制點火點，其具體程序流程如圖4所示。
本發明封裝後，設置的接線連接端為1、懸空；2、高壓輸出端，與點火 線圈連接，3、點火脈衝信號輸入端，與觸發線圈連接；4、公共接地端；5、公 共接地端；6、電源輸入端，與蓄電池相連接。如圖2中co皿ector所示。
權利要求
1、一種智能型摩託車直流限速點火器，包括電源電路、升壓電路、點火脈衝信號整形電路、點火控制裝置、點火執行電路以及點火線圈和火花塞；其特徵是電源電路的輸入端與蓄電池的兩端相連接，中間串有熄火開關；升壓電路將電壓抬升至380～420V，為單片機(U1)、點火脈衝信號整形電路及點火執行電路供電；點火脈衝信號整形電路的輸入端與觸發線圈連接；上述點火控制裝置包括單片機(U1)及其接口電路，單片機(U1)設置輸入端和輸出端各一個，輸出端與點火執行電路的輸入端相連接，單片機(U1)的輸入端與點火脈衝信號整形電路的輸出端連接，點火脈衝信號整形電路將點火脈衝信號的正脈衝取反、負脈衝信號濾掉，並進行濾波處理，送出一個整型後的點火脈衝信號。
2、 如權利要求1所述的摩託車直流限速點火器，其特徵是點火控制裝置的主電路包括單片機(Ul)、電晶體(Q3)和可控矽(SCR1)，單片機(Ul) 的l腳連接電源電路，單片機(Ul)的2腳和3腳懸空，單片機(m)的4腳 連接點火脈衝信號整形電路的輸出端，單片機(Ul)的5腳、6腳及8腳接地， 單片機(Ul)的7腳與電晶體(Q3)的基極連接；電晶體(Q3)的集電極連接 電源電路，電阻(R5)連接在電晶體(Q3)的發射極和可控矽(SCR1)的控制 極之間；可控矽(SCR1)的正極連接點火執行電路(Cl)，電阻(R6)和電容 (C6)並聯後連接與可控矽(SCR1)的控制極與負極之間，並將其接地；單片 機(Ul)根據它的4腳所捕獲的脈衝信號，控制單片機(Ul)的7腳點火脈衝 的產生，從而控制可控矽(SCR1)。
3、 如權利要求1所述的摩託車直流限速點火器，其特徵是點火脈衝信號 整形電路包括電晶體(Q4)，穩壓管(Z4)，電容(C12、 C13、 C14)，電阻(R13、 R14、 R15、 R16、 R17);點火脈衝信號輸入端經串聯電阻(R15)、通過電容(C12) 接地、及穩壓管(Z4)接地，再經過電阻(R13)和電容(C13)並聯組成的平 移耦合電路接至電晶體(Q4)的基極，電晶體(Q4)的發射極接地，電晶體(Q4) 的集電極分為兩路， 一路通過電阻(R17)接至單片機(Ul)的4腳，並經過電 容(C14)接地，另一路經串聯電阻(R16)後接至電源電路的輸出端，電阻(R13)、 電容(C13)構成的平移耦合電路使信號加速。
4、 如權利要求1所述的摩託車直流限速點火器，其特徵是升壓電路的主 電路包括變壓器(Tl)，電晶體(Ql、 Q2)，穩壓管(Z2)， 二極體(D2)，及電 阻(R2、 R3、 RIO、 Rll)，電容(C4、 C10);變壓器(Tl)、電晶體(Ql)、電 阻(R2、 R3)構成振蕩電路，電阻(R2、 R3)與電容(C4)構成比例積分電 路，電晶體(Q2)用於在電壓過高時關斷電晶體(Ql)，電晶體(Q2)的控制 端取決於電阻(RIO、 Rll)的分壓及穩壓管(Z2);變壓器(Tl)的初級線圈 的一端接電源電路的輸入端，變壓器(Tl)的另一端接於電晶體(Ql)的集電 極；變壓器(Tl)的次級線圈有上中下三個抽頭，位於中間的抽頭接地，位於 上面的抽頭連接於電阻(R3)的一端，並與電晶體(Ql)構成自激振蕩電路，位於下面的抽頭為高壓輸出端，給放電電容(Cl)充電，電容C1的電壓上限通過電阻(RIO、 Rll)及穩壓管(Z2)、電晶體(Q2)來控制。
5、如權利要求1所述的摩託車直流限速點火器，其特徵是所述升壓電路包括放大電路以及由變壓器及電晶體構成的自激振蕩電路。
全文摘要
摩託車限速點火器是在現有普通摩託車點火器的基礎上引入微處理器和先進的控制算法，使發動機工作在最理想狀態。以P89LPC901微處理器為核心的無觸點數字點火器，電路簡單，單輸入單輸出，上電復位，無外時鐘電路。採用直流電源供電，使其起始點火轉速較交流點火器大為提前，使點火電壓更穩定。其原理是磁電機凸輪切割觸發線圈所產生的觸發信號通過整形作為輸入信號，微處理器辨識後轉化為速度和點火信號參考點信號，與預設定好的限速值進行比較，通過模糊智能控制，得到最佳點火出現時刻，由微處理器輸出去控制點火電路，從而能精確控制點火點。本發明與其他點火器技術比較，結構簡單，成本低廉，點火點精確，發動機性能高，車速限制範圍精確等特點。
文檔編號F02P3/04GK101201037SQ20071019144
公開日2008年6月18日 申請日期2007年12月19日 優先權日2007年12月19日
發明者吳定會, 紀志成, 黃旭東 申請人:江南大學