汽油机点火参数测量的研究
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摘要
随着汽车工业的发展，无论是开发设计工程师还是维修服务人员，都迫切需要有价格低廉、携带方便的点火参数测量仪。而目前市场上还没有这样的测量仪。因此，研究低成本的汽油机点火参数测量方法，具有十分重要的意义。
本文在深入分析国内外汽油机点火参数的测量方法和研究现状的基础上，对汽油机点火参数测量的理论和方法进行了深入的研究。
首先，在认真分析汽油机电容放电点火系统的工作原理及其点火参数的特性的基础上，提出了汽油机转速、点火提前角、点火电压、点火电流和点火能量的测量方法。
其次，利用80C196KB单片机中高速输入器（HSI）的特殊功能，完成了汽油机转速和点火提前角的测量。采用高速A/D转换器和先进先出存储器（FIFO），有效地实现了高速数据采集，实现了对点火电压、点火电流的采集。通过仔细的时序分析，解决了高速数据采集模块和低速控制电路之间的速度配合。
最后，充分考虑了电磁兼容性，针对汽油机点火系统火花放电的强电磁干扰，从硬件设计和软件设计两个方面采取了有效的抗干扰措施，确保测量仪能够正常工作。
本文的测量方法不仅满足了工程应用的需要，而且具有成本低、体积小的优点，因而具有比较广阔的应用前景，会带来较好的经济效益和社会效益。
With the development of the automobile industry, a low cost portable instrument for ignition parameters in gasoline engine is in high demand by both design engineers and servicemen. The short of such kind of instrument makes it important to develop a low cost method for ignition parameters measurement.
Based on the of thorough investigation on the related literatures at home and abroad, this thesis is aimed to investigate the theory and measurement methodology of ignition parameters in gasoline engine.
Firstly, based on the analysis of the principle of the capacitor discharge ignition system in the gasline engine and the characteristics of ignition parameters in the gasline engine, the author proposes the methods of ignition parameters measurement, including the speed of the gasline engine, ignition advance angle, ignition voltage , ignition current and igniton energy.
Secondly, the author accomplished the measurement of the speed of gasline engine and ignition advance angle utilizing the special function of the high speed input unit(HSI) in the microcontroller of 80C196KB. Then the author has also accomplished the high speed data acquisition of ignition voltage and ignition current by adopting the high speed analog to digital conversion device and the first in and first out memory device(FIFO). Furthermore, the author has successfully matched the speed of high speed data acquisition module and the low speed control module after analysizing of their timing carefully.
Finally, the authorhas taken into full account the electromagnetic compatiblity. For the strong electro and magnetic interference brought by the sparkle discharge of the ignition system in the gasoline engine, effective anti-interference measures have been taken both in hardware and software so as to assure that the instrument can work normally.
Not only does the method satisfy the needs of the engineering applications, but also features the virtues of low cost and small volume. So it will find a wide and prospective applications and make benefits both economically and socially.
本文在深入分析国内外汽油机点火参数的测量方法和研究现状的基础上，对汽油机点火参数测量的理论和方法进行了深入的研究。
首先，在认真分析汽油机电容放电点火系统的工作原理及其点火参数的特性的基础上，提出了汽油机转速、点火提前角、点火电压、点火电流和点火能量的测量方法。
其次，利用80C196KB单片机中高速输入器（HSI）的特殊功能，完成了汽油机转速和点火提前角的测量。采用高速A/D转换器和先进先出存储器（FIFO），有效地实现了高速数据采集，实现了对点火电压、点火电流的采集。通过仔细的时序分析，解决了高速数据采集模块和低速控制电路之间的速度配合。
最后，充分考虑了电磁兼容性，针对汽油机点火系统火花放电的强电磁干扰，从硬件设计和软件设计两个方面采取了有效的抗干扰措施，确保测量仪能够正常工作。
本文的测量方法不仅满足了工程应用的需要，而且具有成本低、体积小的优点，因而具有比较广阔的应用前景，会带来较好的经济效益和社会效益。
With the development of the automobile industry, a low cost portable instrument for ignition parameters in gasoline engine is in high demand by both design engineers and servicemen. The short of such kind of instrument makes it important to develop a low cost method for ignition parameters measurement.
Based on the of thorough investigation on the related literatures at home and abroad, this thesis is aimed to investigate the theory and measurement methodology of ignition parameters in gasoline engine.
Firstly, based on the analysis of the principle of the capacitor discharge ignition system in the gasline engine and the characteristics of ignition parameters in the gasline engine, the author proposes the methods of ignition parameters measurement, including the speed of the gasline engine, ignition advance angle, ignition voltage , ignition current and igniton energy.
Secondly, the author accomplished the measurement of the speed of gasline engine and ignition advance angle utilizing the special function of the high speed input unit(HSI) in the microcontroller of 80C196KB. Then the author has also accomplished the high speed data acquisition of ignition voltage and ignition current by adopting the high speed analog to digital conversion device and the first in and first out memory device(FIFO). Furthermore, the author has successfully matched the speed of high speed data acquisition module and the low speed control module after analysizing of their timing carefully.
Finally, the authorhas taken into full account the electromagnetic compatiblity. For the strong electro and magnetic interference brought by the sparkle discharge of the ignition system in the gasoline engine, effective anti-interference measures have been taken both in hardware and software so as to assure that the instrument can work normally.
Not only does the method satisfy the needs of the engineering applications, but also features the virtues of low cost and small volume. So it will find a wide and prospective applications and make benefits both economically and socially.
引文
[1] 钟俊，点火参数调整仪的研制[学位论文]，重庆，重庆大学，2000.5，5—7
[2] 张月相等，电子点火系统的原理与检修，第一版，黑龙江，黑龙江科学技术出版社，1996.12，58－62
[3] 谢晓红等，摩托车用无触点电容放电式点火系统特性分析，磁电机，第三期，中国磁电机行业组主办，1990.3，15－21
[4] 李及贤等，磁电机点火系统主要参数测试及其典型波形，磁电机，第五期，中国磁电机行业组主办，1993.5，1－5
[5] 董昆，摩托车点火装置的原理与检修，第一版，北京，人民邮电出版社社，1993.6
[6] 张仁豫等，高电压试验技术，第一版，重庆，重庆大学出版社，1982.6
[7] 薛瑞峰，石輝，磁电机点火性能分析与测试，摩托车技术，1993.1，15－20
[8] 李及贤等，磁电机综合测试台的研制（1）~（2），摩托车技术，1997.8－1997.9
[9] 孙涵芳，Intel 16 位单片机，第一版，北京，北京航空航天大学出版社，2001.7，7－143
[10] Analog Devices, AD9225 Datasheet, America, Analog Devices Inc, Martch 1998
[11] Motorola, MC12429 Datasheet, America, Motorola Inc, June 2000
[12] Dallas Semiconductor Corporation, DS12C887 Dtatasheet, America, Dallas Semiconductor Corporation, July 2000
[13] 曹素芬，CS-51单片微型计算机原理与接口技术，第一版，沈阳，东北大学出版社，1994．3
[14] 何立民，单片机应用技术选编(6)，第一版，北京，北京航空航天大学出版社，1998．3
[15] 何立民，单片机应用技术选编(2)，第一版，北京，北京航空航天大学出版社，1994．5
[16] 汪建，MCS-96系列单片机原理及应用技术，第一版，武汉，华中理工大学出版社，1999．8
[17] 武汉力源电子股份有限公司，X25043/45可编程看门狗监控EEPROM数据手册，武汉力源电子股份有限公司，2000.6
[18] 封小钰等，利用8098单片机实现高精度实时转速测量，电测与仪表，1997.5，23－26
[19] 张豫南等，汽车发动机计算机系统基本检查与故障自诊断，第一版，北京，中国物资出版社，1998.
[20] 李杏春等，8098单片机原理及实用接口技术，第一版，北京，北京航空航天大学出版社，1996.5
[21] 胡刚，点火参数测量仪的研制[学位论文]，重庆，重庆大学，2001
[22] 苟欣璞等，80C196KB单片机与MGLS12864液晶显示模块的接口，仪表技术，2002.6，25－27
[23] 郭强等，液晶显示器件应用技术，第一版，北京，北京邮电学院出版社，1993.6
[24] 赵新民，智能仪器原理及设计，第一版，哈尔滨，哈尔滨工业大学出版社，1990.12
[25] 沈兰荪，高速数据采集系统的原理与应用，第一版，北京，人民邮电出版社，1995.2
[26] 王茹玉等，摩托车点火系统点火能量的测量，山东建材学院学报，1999.6，180－182
[27] 卢珞先等，汽车发动机点火系统瞬变信号的捕捉技术，汽车电器，2001.2，54－56
[28] 吴光夏，内燃机测试技术发展的崭新阶段，车用发动机，1997.1，1－6
[29] 刘皓春等，汽车发动机点火系统高速数据采集技术研究，车用发动机，1999.2，45－46
[30] 黄涛，李志祥，发动机点火系统的测试数据处理技术，车用发动机，1999.8，43－47
[31] 陈同玲等，一种用于摩托车发动机转速测量的仪表-SZ-A型转速表，摩托车技术，1998.7
[32] 童诗百，模拟电子技术基础，第二版，北京，高等教育出版社，1988.5
[33] Analog Devices, AD9631/AD9632 Datasheet, America, Analog Devices Inc, Nov 1994
[34] Cypress Semiconductor Corporation, CY7C4275 Datasheet, America, Cypress Semiconductor Corporation, July 1997
[35] Cypress Semiconductor Corporation, CY7C1021 Datasheet, America, Cypress Semiconductor Corporation, July 2000
[36] Adolfo A. Garcia, Evaluation Boards for Single, Dual, and Quad Operational Amplifiers, AN-398, America, Analog Devices Inc, May 1995
[37] A. Paul Brokaw, Analog Signal-Handling for High Speed and Accuracy, AN-342, America, Analog Devices Inc, May 1994
[38] Subba.Rao,Das.S.K,EMI Analysis of Automotive Vehicles and Its Suppression Techniques, Electromagnetic Interference and Compatibility, 1995. International Conference on , Dec 1995, 109-117
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[40] 郭英辉等，高速数据采集卡及其接口电路设计，电子技术应用，1999.11，62－64
[41] 阎石，数字电子技术基础，第三版，北京，高等教育出版社，1989.3
[42] 王幸之等，单片机应用系统抗干扰技术，第一版，北京，北京航空航天大学出版社，2000．2，1－20
[43] Jürgen Kasedorf著，李滋兰等译，汽车电气系统，第一版，北京，电子工业出版，2000.1徐青，摩托车产生的无线电干扰及其抑制措施，摩托车技术，1997.5，378－417
[44] 白同云等，电磁兼容设计，第一版，北京，北京邮电大学出版社，2001.3
[45] 黄金火等，汽车点火测试技术的综合研究，汽车电器，1994.5，20－24
[46] 陈建铎，8098单片机原理及应用技术，第一版，北京，电子工业出版社，1995.2
[47] Valeriy I.Didenko and Andrey L.movchan,Minimization of Number of Metrological Parameters for Data acquisition System,IEEE Transaction and Measurement, Feb 2002
[48] Xicor Application Note, Interfaceing the X25043 Watchdog Timer to 8051 Microcontrollers, AN21, Xicor,Inc., Jan 1996
[49] Hakan Traff and Jacob Wikner,Snapshot Sampling for Ultra High Speed Data Acquisition, Electronics System, Oct 1997, 11-13
[50] Dave Vaness, A Circular FIFO PSOC Style, Cypress Application Note, AN2036, Cypress Microsystems,inc., Feb 1998,
[51] Hwang.S, Simulation of Advance Ignition System for A Four Stroke and Single Cylinder Engine Using Photo Sensor and 8751 H Microcontroller, Control Applications, 1992., First IEEE Conference on, Sep 1992, 907-908
[52] Marvin.A.C, Introduction to EMC phenomena, Vehicle Electromagnetic Compatibility, IEE Colloquium on , Mar 1988, 40-45
Wu Qianjiao, A Study of Automobile Electromagnetic Disturbance or Noise Source, Electromagnetic Compatibility Proceedings, 1997 International Symposium on , May 1997, 199-202
[2] 张月相等，电子点火系统的原理与检修，第一版，黑龙江，黑龙江科学技术出版社，1996.12，58－62
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