基于AT Tiny13 的智能点火控制器设计

凌锋

（丽水学院工学院，浙江丽水，323000）

基于AT Tiny13 的智能点火控制器设计

凌锋

（丽水学院工学院，浙江丽水，323000）

本文介绍以AT Tiny13单片机为核心设计了小型汽油发动机使用的低成本的点火控制器，并进行硬件及软件结合设计，达到精确地控制点火提前角。此系统解决了无触点磁电机电容放电点火系统(CDI)和无触点蓄电池式晶体管点火系统低速断火和高速失火问题，并且具有降低油耗、降低成本优点。

点火控制器；点火提前角； AT Tiny13

0 引言

点火器在汽油机中起着十分重要的作用，点火时刻的准确与否直接影响到汽油机的驱动动力和油耗。点火器的种类很多，如目前用得较多的无触点磁电机电容放电点火系统(CDI)和无触点蓄电池式晶体管点火系统。随着单片机的迅猛发展，出现了以单片机控制的点火系统，称之为数字点火器(DCDI)，但这类点火器采用的51的老单片机其体积较大，价格较高，外围电路较繁琐，并且由于没有看门狗(WDT)电路，抗干扰能力较差，无法在强电磁环境和其它工作环境较为恶劣的摩托车等小型汽油发动机上应用。常规的模拟式电子点火系统，即使在已经获得最佳点火角变化规律时，由于反应不灵敏及其他固有缺陷，仍很难按此规律做出准确的点火角控制。专用智能点火器芯片由于价格过高，应用受限。所以，我们提出了以高性价比的基于微控制器的智能点火控制器。基于微控制器的智能点火控制器可发挥软件的强大功能，精确地控制点火提前角，使发动机在各种转速下较准确的达到最佳性能。AT Tiny13微控制器是8脚超小新型单片机,它包含1K flash, 6个I/O口,片内集成AD,可在线进行一线接口的debug调试,由它作为主芯片设计的点火控制器价格低廉,加上软件计算做到灵活的提前角,并加入温度修正控制,热机与冷机点火提前角补偿，性能优良。

1 主要硬件电路

在设计中，使用8脚的AT tiny13单片机实现对点火提前角的控制系统，2个IO口(1触发输入1触发输出)根据磁电机触发信号灵活调整提前点火角度，AD的1个IO口根据外部热敏电阻传感器来读取发动机为热机还是冷机起动，来修正点火的提前角，剩下的3个IO口用于节气门开度传感器输入，来辅助控制点火提前角，从而使发动机在各种工作转速范围内均能够达到最佳性能，实现了提前角的数字化智能控制。研发开发了以8脚ATtiny13单片机为核心点火器硬件电路。电路分为输入信号调理电路、单片机电路、高压产生电路。电路为基于小型汽油机发电机使用转速信号的数字点火系统做准备，设计开发完成电路的电原理图详见

设计样机PCB电路板阶段。因为工程样机设计，为了测试方便，使用直插型器件封装装配测试，后期改成SMT工艺。PCB设计电路排版图详见图1。

图1 PCB设计电路排版图

2 软件设计。

研究建立了小型汽油机发电机以磁电机触发信号为依托的信号处理模型，根据点火器的工作原理，设计软件工作流程图详见图2。

图2 软件工作流程图

3 设计中存在的一些问题及解决方案

常规的模拟式电子点火系统即使在已经获得最佳点火角变化规律，但由于反应不灵敏及其他先天固有缺陷，仍很难按规律做出准确的点火角控制。本设计使用微控制器为核心采用软件编程可以做到灵活的调整各个参数，抛弃了以模拟点火控制调整烦琐、性能及一致性差的缺点。从而控制发动机在各种工作转速范围内均能够达到最佳性能，实现了数字化智能控制。从而一定程度上增强汽油机的动力性能。在成本上仅在主控制芯片硬件成本上就能节约成本5元左右，与昂贵的专用点火器芯片相比，更是节约成本在20元以上。又因所选用ATtiny13 单片机集成度高，成本大多都在软件开发设计上，而生产中使用单片机软件（固化程序）成本在几乎接近于零，在批量产品生产上，可以最大限度的降低产品成本。根据内燃机最佳点火时刻准确控制，直接影响汽油内燃机对环境尾气排放指标。在不改变内燃机结构的情况下，混合燃料气体的燃烧程度，即点火控制器点火时刻控制是最直接的因素。智能的调整点火时刻，以接近或达到内燃机设计人员最初的理想的设计指标。直接增强汽油机的动力性能及降低油耗、减少尾气有害物质排放。

4 结束语

设计的点火器在通过后期通过电磁干扰及实际的散热和防水处理，已经成功用于多种型号汽油发电机上，在实际使用中效果良好。有很强的应用价值。如果用于摩托等点火控制器上，可加入中控锁防盗功能。即使非法人员接行接通点火器电源，因与中控锁单元通信效验不成功，而没法启动发动机。

[1]蒋德明.内燃机燃烧与排放学[M]西安：西安交通大学出版社2001.

[2]毛永华等.摩托车汽油机点火提前角的影响因素及确定[J].山东内燃机，2003 (3).

[3]王晓薇等.点火提前角优化对汽油机工作的影响[J].移动电源与车辆，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

丽水学院校级重点建制实验室（中心）建设项目——电子工程实验中心（丽学院办〔2017〕11号）。