DHQ—027型數字化點火器的研制

摘 要：本文主要介紹了數字化點火器的研制過程。重點闡述數字化點火器的構成、研制過程中的技術攻關和問題解決。

關鍵詞：數字化；點火；程序

中圖分類號：TK464 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 14-0000-01

點火器是摩托車點火系統最重要的零部件之一，直接影響到摩托車的起動性、動力性、經濟性等指標。點火器能夠控制火花塞電極產生電火花，點燃被壓縮的混合氣，從而使發動機作功。點火提前角是控制點火時機的重要參數，它直接影響汽油機的性能，而數字點火器更是提高發動機性能的有效途徑之一。

一、產品技術指標

（1）點火方式：DC CDI，放電電容為2.2μf。

（2）工作電壓范圍：8V～16V，DC。

（3）一般性能：（工作電壓為DC14.5±0.5V）：最低連續點火轉速：≤200r/min；連續點火特性：（200～10000）r/min；點火輸出電壓：220±20V（1000～8000）r/min；點火器靜態工作電流：≤40mA（電源電壓14.5V）；點火器動態工作電流：（電源電壓14.5V）；1500r/min：≤300mA；800r/min：≤650mA。

（4）保護電壓：26±2V。

二、設計方案及確定

（一）設計思路

由于點火器是通過獲取汽油機的最佳點火提前角變化規律并使其按照該規律運行的，傳統的點火器主要是通過硬件和部分集成電路來完成整個點火控制過程，無法達到非常精確的控制效果。該點火器采用單片機控制點火提前角，點火提前角曲線完全可以根據用戶車輛需要進行設置，通過軟件完成精確控制，通過硬件完成基本功能控制。兩者相結合，使該點火器抗干擾能力強，點火能量大，點火精度高。

（二）設計方案

（1）電路。因摩托車整車電源由12V蓄電池提供，所以DHQ-027型點火器采用由脈沖變壓器構成的自激振蕩電路，將12V直流電轉換為300V左右的交流電經過半波整流為儲能電容充電。通過濾波整形電路對磁電機傳感器的輸入信號進行整形。單片機完成輸入到輸出的轉換，通過轉速計算出相應轉速下的點火提前角，并輸出點火脈沖，控制單向可控硅的導通，對儲能電容瞬間放電，產生高壓電火花，完成點火。

（2）關鍵元器件選用。從控制曲線的難易程度和綜合性價比各方面進行考慮，最終選擇 MEGA48作為數字化點火器的主控MCU。該單片機具有高性能、低功耗特點，同時具有最高16K系統內可編程FLASH，也具有先進的RISC結構、非易失性的程序和數據存儲器、特殊的微控制器等特點，由于其先進的指令集及單時鐘周期指令執行時間，數據吞吐率高達1MIPS/1MHz，從而可以緩解系統在功耗和處理速度之間的矛盾。

三、研制過程

DHQ-027型數字點火器主要由四部分組成，第一部分為PC信號處理電路，主要為MCU提供經過整形的脈沖信號；第二部分為電源處理電路，主要為單片機提供供給電源；第三部分為MCU處理電路；第四部分為充放電電路。點火器主要是通過寫入單片機的控制程序對PC信號處理電路提供的脈沖信號進行采樣，精確計算，以便在規定時間內提供點火脈沖，進而控制單向可控硅的導通和關斷，對儲能電容進行放電，完成點火功能。

（一）電路設計

（1）PC信號處理電路設計。與傳統的PC信號處理電路基本相同，通過PC信號處理電路將正、負脈沖信號轉換為統一的負脈沖信號后，輸入單片機，單片機對脈沖進行計數和計算。設計這部分電路時，通過對信號波形的分析、計算，在正、負脈沖發出之后分別增加了1個單向導通二極管1N4007，防止信號幅值過高時造成電路中半導體器件擊穿。

（2）電源處理電路。電源處理電路主要由提供5V電壓部分、逆變電路、保護電路部分組成。

提供5V電壓部分：主要通過穩壓管和三極管組成5V穩壓電路，給單片機及數字電路部分提供工作電壓；

逆變電路部分：主要是通過電壓逆變線圈、三極管、二極管和單片機將12V的電瓶電壓轉換成為點火需要的300V電壓，給電容充、放電，完成對振蕩電路停振和起振的轉換控制，從而實現點火。逆變振蕩電路的好壞將直接影響點火器的點火能量。

保護電路部分：若儲能電容上電壓超過300V，保護電路中的300V穩壓管導通，與之相連的三極管開始工作，隨之逆變電路中的功率三極管停止工作，逆變電路停止工作對點火器起到保護作用。

（二）軟件設計

該點火器點火功能主要通過對單片機AVR MEGA48的程序設計來控制雙點火曲線來完成點火，分為左、右側點火曲線，左、右側點火原理基本相同。

（三）技術攻關及問題解決

該產品在設計過程中主要技術難點是硬件電路與軟件部分的匹配性和兼容性問題，需要通過調整元器件參數（特別是三極管參數）、調整程序寫入過程中的計數時間等來達到軟、硬件的完美結合。關鍵元器件三極管使用TO-220封裝形式，提高該點火器的可靠性。經過對基板上形成回路的地線進行設計改進，解決了高頻信號對單片機的輸入信號產生干擾，導致單片機工作信號不穩定的問題。

四、結束語

該產品的研制順應了社會發展的需求，產品性能滿足了各項技術要求，工藝穩定、控制點火提前角精確，減少了汽油燃燒不充分對環境的污染、可靠性高等優點，已通過客戶鑒定。

參考文獻：

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[作者簡介]樊彩燕，女，工程師，2013年畢業于中央廣播電視大學，現在陜西華凌電器有限公司從事產品研發工作；張紅娟，女，工程師，2000年畢業于陜西理工學院，現在陜西華經微電子股份有限公司從事產品研發工作。