基于AT Tiny13 的智能點火控制器設計

凌鋒

（麗水學院工學院，浙江麗水，323000）

基于AT Tiny13 的智能點火控制器設計

凌鋒

（麗水學院工學院，浙江麗水，323000）

本文介紹以AT Tiny13單片機為核心設計了小型汽油發動機使用的低成本的點火控制器，并進行硬件及軟件結合設計，達到精確地控制點火提前角。此系統解決了無觸點磁電機電容放電點火系統(CDI)和無觸點蓄電池式晶體管點火系統低速斷火和高速失火問題，并且具有降低油耗、降低成本優點。

點火控制器；點火提前角； AT Tiny13

0 引言

點火器在汽油機中起著十分重要的作用，點火時刻的準確與否直接影響到汽油機的驅動動力和油耗。點火器的種類很多，如目前用得較多的無觸點磁電機電容放電點火系統(CDI)和無觸點蓄電池式晶體管點火系統。隨著單片機的迅猛發展，出現了以單片機控制的點火系統，稱之為數字點火器(DCDI)，但這類點火器采用的51的老單片機其體積較大，價格較高，外圍電路較繁瑣，并且由于沒有看門狗(WDT)電路，抗干擾能力較差，無法在強電磁環境和其它工作環境較為惡劣的摩托車等小型汽油發動機上應用。常規的模擬式電子點火系統，即使在已經獲得最佳點火角變化規律時，由于反應不靈敏及其他固有缺陷，仍很難按此規律做出準確的點火角控制。專用智能點火器芯片由于價格過高，應用受限。所以，我們提出了以高性價比的基于微控制器的智能點火控制器。基于微控制器的智能點火控制器可發揮軟件的強大功能，精確地控制點火提前角，使發動機在各種轉速下較準確的達到最佳性能。AT Tiny13微控制器是8腳超小新型單片機,它包含1K flash, 6個I/O口,片內集成AD,可在線進行一線接口的debug調試,由它作為主芯片設計的點火控制器價格低廉,加上軟件計算做到靈活的提前角,并加入溫度修正控制,熱機與冷機點火提前角補償，性能優良。

1 主要硬件電路

在設計中，使用8腳的AT tiny13單片機實現對點火提前角的控制系統，2個IO口(1觸發輸入1觸發輸出)根據磁電機觸發信號靈活調整提前點火角度，AD的1個IO口根據外部熱敏電阻傳感器來讀取發動機為熱機還是冷機起動，來修正點火的提前角，剩下的3個IO口用于節氣門開度傳感器輸入，來輔助控制點火提前角，從而使發動機在各種工作轉速范圍內均能夠達到最佳性能，實現了提前角的數字化智能控制。研發開發了以8腳ATtiny13單片機為核心點火器硬件電路。電路分為輸入信號調理電路、單片機電路、高壓產生電路。電路為基于小型汽油機發電機使用轉速信號的數字點火系統做準備，設計開發完成電路的電原理圖詳見

設計樣機PCB電路板階段。因為工程樣機設計，為了測試方便，使用直插型器件封裝裝配測試，后期改成SMT工藝。PCB設計電路排版圖詳見圖1。

圖1 PCB設計電路排版圖

2 軟件設計。

研究建立了小型汽油機發電機以磁電機觸發信號為依托的信號處理模型，根據點火器的工作原理，設計軟件工作流程圖詳見圖2。

圖2 軟件工作流程圖

3 設計中存在的一些問題及解決方案

常規的模擬式電子點火系統即使在已經獲得最佳點火角變化規律，但由于反應不靈敏及其他先天固有缺陷，仍很難按規律做出準確的點火角控制。本設計使用微控制器為核心采用軟件編程可以做到靈活的調整各個參數，拋棄了以模擬點火控制調整煩瑣、性能及一致性差的缺點。從而控制發動機在各種工作轉速范圍內均能夠達到最佳性能，實現了數字化智能控制。從而一定程度上增強汽油機的動力性能。在成本上僅在主控制芯片硬件成本上就能節約成本5元左右，與昂貴的專用點火器芯片相比，更是節約成本在20元以上。又因所選用ATtiny13 單片機集成度高，成本大多都在軟件開發設計上，而生產中使用單片機軟件（固化程序）成本在幾乎接近于零，在批量產品生產上，可以最大限度的降低產品成本。根據內燃機最佳點火時刻準確控制，直接影響汽油內燃機對環境尾氣排放指標。在不改變內燃機結構的情況下，混合燃料氣體的燃燒程度，即點火控制器點火時刻控制是最直接的因素。智能的調整點火時刻，以接近或達到內燃機設計人員最初的理想的設計指標。直接增強汽油機的動力性能及降低油耗、減少尾氣有害物質排放。

4 結束語

設計的點火器在通過后期通過電磁干擾及實際的散熱和防水處理，已經成功用于多種型號汽油發電機上，在實際使用中效果良好。有很強的應用價值。如果用于摩托等點火控制器上，可加入中控鎖防盜功能。即使非法人員接行接通點火器電源，因與中控鎖單元通信效驗不成功，而沒法啟動發動機。

[1]蔣德明.內燃機燃燒與排放學[M]西安：西安交通大學出版社2001.

[2]毛永華等.摩托車汽油機點火提前角的影響因素及確定[J].山東內燃機，2003 (3).

[3]王曉薇等.點火提前角優化對汽油機工作的影響[J].移動電源與車輛，2002（2）.

Based on the AT Tiny13 intelligent ignition controller design

Ling Feng
(Lishui college institute of technology,lishui Zhejiang,323000)

This paper introduces the AT Tiny13 microcontroller as the core design of the ignition controller of low cost small gasoline engine used, and combined with the design of hardware and software, to achieve precise control of ignition advance angle. The system solves the problem of low speed fire and high speed misfire of contactless magnetic capacitor discharge ignition system (CDI) and contactless battery type transistor ignition system, and has the advantages of reducing fuel consumption and reducing cost.

ignition controller; ignition advance angle; AT Tiny13

麗水學院校級重點建制實驗室（中心）建設項目——電子工程實驗中心（麗學院辦〔2017〕11號）。