浅谈微型计算机在摩托车点火系统中的应用

徐桂琴

(河北省涿鹿县公安局低速车辆管理所，河北涿鹿 075600)

随着工业技术的不断进步,摩托车从以前的小排量简易型发展到现在的大排量高档型，这对摩托车的安全性、经济性及环保排放提出了更高的要求。因此，现代摩托车大量使用了微型计算机(以下简称微机)来控制摩托车的各个系统。由于摩托车点火系统的好坏直接影响到摩托车的经济性及排放，下面就简单介绍一下微机在摩托车的“心脏”也就是点火系统中的应用。

1 微机控制摩托车点火系统的组成

微机控制的摩托车点火系统主要由以下三个方面组成(见图1)。

图1微机控制摩托车点火系统的组成

1.1 传感器是监测摩托车发动机工作情况信息的装置，车型不同，传感器的结构形式和装配数量也各不相同。根据工作原理不同可分为位置传感器、发动机工作情况检测传感器以及其它辅助传感器。位置传感器主要有曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、节气门位置传感器等。发动机工作情况检测传感器包括空气流量传感器、爆震传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器、氧气浓度传感器、车辆转速传感器等。其它辅助传感器有空挡起动开关、点火开关、蓄电池检测等。

1.2 微型计算机控制系统简称微机控制系统，也就是大家常说的ECU(ECU是英文Electronics Control Unit 的缩写，中文的意思是电子控制单元或电子控制装置)，是控制发动机的核心部分。微型计算机控制电子系统没有统一的规定名称，不同的厂家或者公司生产出来的微型计算机控制电子系统名称不同；即使是同一个厂家或者公司生产出来的，生产年代不同或是控制内容不同，采用的名称也不一定相同，但是工作原理是一样的。微机控制电子系统主要有输入回路、输出回路、模拟-数字A/D转换器或数字-模拟D/A转换器、中央数字处理器、存储器和电源电路等。微机控制系统通常称为微机或电脑，这是因为微机控制系统的核心部件是微型计算机。微机电子控制系统的作用主要是把发动机各个传感器反馈的信息与微机内存数据作比较，再进行逻辑判断和微机运算处理，之后将微机处理结果输出，作为指令信号控制点火器等有关执行器工作。

1.3 发动机控制系统的执行装置是点火执行机构，它的作用是按照ECU发出的指令信号，通过点火驱动电路的导通或截止直接对点火线圈初级绕组电路的联通或断开，以及通电时间的长短进行控制，使点火线圈次级产生高压电为火花塞提供工作能源。发动机点火器有多种型号，不同型号的点火器内部结构也不相同。主要有三种情况：第一种情况是大功率三极管直接设在电子控制器ECU内部，发动机并不单独配置独立的点火器；第二种情况是点火器用一只达林顿三极管控制开关，其它电子控制元件与电子控制器制成一体；第三种情况是点火器不仅起到控制开关的作用，同时还有恒流控制、闭合角控制、气缸判别、点火监视等功能。

2 微型计算机控制摩托车点火系统的工作原理

摩托车点火系统的基本构成、原理见图2：

图2摩托车点火系统基本构成、原理

根据结构的不同，微机控制点火系统可以分为开环控制和闭环控制两种。

在控制系统中，如果系统各个传感器的输入量对系统的控制作用没有主要影响，就叫开环控制。开环控制系统结构简单，只能够运行微机控制系统中的固定程序；当发动机发生机械磨损等现象时，不能够及时地调整工作情况，使发动机达不到最佳状态。

利用系统本身的调节功能，使系统输出信号对控制产生直接影响称为闭环控制。闭环控制系统结构复杂，能够根据自身的程序以及各种传感器收集的发动机工作状况信号，及时地调整工作情况，不受发动机产生的机械磨损等状况的影响，使发动机总是工作在最佳状态下。不管是开环系统还是闭环系统，发动机的最佳工作状态是由两个最主要的条件决定的——点火提前角和点火通电时间。

发动机在不同工况下，微机要对发动机的运行工况作出比较精确的判断，必须根据各个位置传感器，顾名思义就是传输发动机活塞位置信号的传感器传出的信号进行活塞位置判断，同时计算出发动机的转速值，这样就可以通过系统的节气门传感器(或空气流量传感器)来确定发动机负荷的大小。确定了发动机的转速和负荷的大小，微机再从存储单元中查找出对应此工况的点火提前角和点火初级电路导通时间，根据这些数据对电子点火器进行控制，这样就能实现精确控制了。另外微机控制点火系统还可以根据安装在发动机上的各种传感器所收集的信号对这两个因素进行修正，实现点火系统的智能控制。

2.1 点火提前角的控制

点火提前角对发动机的工作影响较大，因此对点火提前角进行控制就成为点火系统控制的重点。发动机的工作原理和各类实验都表明，发动机的最佳点火提前角与发动机转速及负荷有密切关系，并且发动机运行工况不同时，对其动力性、经济性和污染物排放量有不同的控制标准，这也意味着发动机最佳点火提前角在不同的工况有不同的标准；在怠速时最佳点火提前角应保证在发动机运转平稳的前提下排放污染物控制在最低限度；在部分负荷工况下以经济性为主，最佳提前角应保证发动机的最低燃油消耗量；在大负荷和加速工况下，以动力性为主，最佳提前角应保证使发动机获得最大的输出扭矩。最佳提前角是通过对发动机进行实验而得，设计人员将这些数据存储到微机的存储单元中，在发动机工作时，微机根据各传感器的测量数据确定发动机的运行工况，查出最佳点火提前角数值，再通过点火执行机构对点火提前角进行控制。

2.2 通电时间控制

点火线圈初级电流的大小与电路的接通时间有关，通电时间越长电流越大点火能量就越大，但是电流过大将导致点火线圈发热甚至损坏且造成能量的浪费；同时线圈中的电流也受电源电压的影响，在相同的通电时间内，电源电压越高线圈电流越大，因此有必要对线圈电路的接通时间进行修正。通电时间的控制方法一般是由微机从通电时间与电源电压关系曲线中查出通电时间，再根据发动机转速换算出曲轴转角以决定线圈中电流的大小。

在发动机工作的过程中，ECU不断地通过各种传感器收集到的信号来调整点火提前角及点火通电时间，使发动机的工作状态达到最佳的经济性和最低的排放。

在实际中，发动机的控制是一个比较复杂的过程，单缸摩托车发动机和多缸摩托车发动机的点火系统工作原理是一样的。以上所述是微型计算机在摩托车点火系统中的基本应用情况。

参考文献：

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