徐桂琴

(河北省涿鹿縣公安局低速車輛管理所，河北涿鹿 075600)

隨著工業(yè)技術(shù)的不斷進步,摩托車從以前的小排量簡易型發(fā)展到現(xiàn)在的大排量高檔型，這對摩托車的安全性、經(jīng)濟性及環(huán)保排放提出了更高的要求。因此，現(xiàn)代摩托車大量使用了微型計算機(以下簡稱微機)來控制摩托車的各個系統(tǒng)。由于摩托車點火系統(tǒng)的好壞直接影響到摩托車的經(jīng)濟性及排放，下面就簡單介紹一下微機在摩托車的“心臟”也就是點火系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1 微機控制摩托車點火系統(tǒng)的組成

微機控制的摩托車點火系統(tǒng)主要由以下三個方面組成(見圖1)。

圖1微機控制摩托車點火系統(tǒng)的組成

1.1 傳感器是監(jiān)測摩托車發(fā)動機工作情況信息的裝置，車型不同，傳感器的結(jié)構(gòu)形式和裝配數(shù)量也各不相同。根據(jù)工作原理不同可分為位置傳感器、發(fā)動機工作情況檢測傳感器以及其它輔助傳感器。位置傳感器主要有曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器等。發(fā)動機工作情況檢測傳感器包括空氣流量傳感器、爆震傳感器、冷卻液溫度傳感器、進氣溫度傳感器、氧氣濃度傳感器、車輛轉(zhuǎn)速傳感器等。其它輔助傳感器有空擋起動開關(guān)、點火開關(guān)、蓄電池檢測等。

1.2 微型計算機控制系統(tǒng)簡稱微機控制系統(tǒng)，也就是大家常說的ECU(ECU是英文Electronics Control Unit 的縮寫，中文的意思是電子控制單元或電子控制裝置)，是控制發(fā)動機的核心部分。微型計算機控制電子系統(tǒng)沒有統(tǒng)一的規(guī)定名稱，不同的廠家或者公司生產(chǎn)出來的微型計算機控制電子系統(tǒng)名稱不同；即使是同一個廠家或者公司生產(chǎn)出來的，生產(chǎn)年代不同或是控制內(nèi)容不同，采用的名稱也不一定相同，但是工作原理是一樣的。微機控制電子系統(tǒng)主要有輸入回路、輸出回路、模擬-數(shù)字A/D轉(zhuǎn)換器或數(shù)字-模擬D/A轉(zhuǎn)換器、中央數(shù)字處理器、存儲器和電源電路等。微機控制系統(tǒng)通常稱為微機或電腦，這是因為微機控制系統(tǒng)的核心部件是微型計算機。微機電子控制系統(tǒng)的作用主要是把發(fā)動機各個傳感器反饋的信息與微機內(nèi)存數(shù)據(jù)作比較，再進行邏輯判斷和微機運算處理，之后將微機處理結(jié)果輸出，作為指令信號控制點火器等有關(guān)執(zhí)行器工作。

1.3 發(fā)動機控制系統(tǒng)的執(zhí)行裝置是點火執(zhí)行機構(gòu)，它的作用是按照ECU發(fā)出的指令信號，通過點火驅(qū)動電路的導(dǎo)通或截止直接對點火線圈初級繞組電路的聯(lián)通或斷開，以及通電時間的長短進行控制，使點火線圈次級產(chǎn)生高壓電為火花塞提供工作能源。發(fā)動機點火器有多種型號，不同型號的點火器內(nèi)部結(jié)構(gòu)也不相同。主要有三種情況：第一種情況是大功率三極管直接設(shè)在電子控制器ECU內(nèi)部，發(fā)動機并不單獨配置獨立的點火器；第二種情況是點火器用一只達林頓三極管控制開關(guān)，其它電子控制元件與電子控制器制成一體；第三種情況是點火器不僅起到控制開關(guān)的作用，同時還有恒流控制、閉合角控制、氣缸判別、點火監(jiān)視等功能。

2 微型計算機控制摩托車點火系統(tǒng)的工作原理

摩托車點火系統(tǒng)的基本構(gòu)成、原理見圖2：

圖2摩托車點火系統(tǒng)基本構(gòu)成、原理

根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，微機控制點火系統(tǒng)可以分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種。

在控制系統(tǒng)中，如果系統(tǒng)各個傳感器的輸入量對系統(tǒng)的控制作用沒有主要影響，就叫開環(huán)控制。開環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，只能夠運行微機控制系統(tǒng)中的固定程序；當(dāng)發(fā)動機發(fā)生機械磨損等現(xiàn)象時，不能夠及時地調(diào)整工作情況，使發(fā)動機達不到最佳狀態(tài)。

利用系統(tǒng)本身的調(diào)節(jié)功能，使系統(tǒng)輸出信號對控制產(chǎn)生直接影響稱為閉環(huán)控制。閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能夠根據(jù)自身的程序以及各種傳感器收集的發(fā)動機工作狀況信號，及時地調(diào)整工作情況，不受發(fā)動機產(chǎn)生的機械磨損等狀況的影響，使發(fā)動機總是工作在最佳狀態(tài)下。不管是開環(huán)系統(tǒng)還是閉環(huán)系統(tǒng)，發(fā)動機的最佳工作狀態(tài)是由兩個最主要的條件決定的——點火提前角和點火通電時間。

發(fā)動機在不同工況下，微機要對發(fā)動機的運行工況作出比較精確的判斷，必須根據(jù)各個位置傳感器，顧名思義就是傳輸發(fā)動機活塞位置信號的傳感器傳出的信號進行活塞位置判斷，同時計算出發(fā)動機的轉(zhuǎn)速值，這樣就可以通過系統(tǒng)的節(jié)氣門傳感器(或空氣流量傳感器)來確定發(fā)動機負荷的大小。確定了發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和負荷的大小，微機再從存儲單元中查找出對應(yīng)此工況的點火提前角和點火初級電路導(dǎo)通時間，根據(jù)這些數(shù)據(jù)對電子點火器進行控制，這樣就能實現(xiàn)精確控制了。另外微機控制點火系統(tǒng)還可以根據(jù)安裝在發(fā)動機上的各種傳感器所收集的信號對這兩個因素進行修正，實現(xiàn)點火系統(tǒng)的智能控制。

2.1 點火提前角的控制

點火提前角對發(fā)動機的工作影響較大，因此對點火提前角進行控制就成為點火系統(tǒng)控制的重點。發(fā)動機的工作原理和各類實驗都表明，發(fā)動機的最佳點火提前角與發(fā)動機轉(zhuǎn)速及負荷有密切關(guān)系，并且發(fā)動機運行工況不同時，對其動力性、經(jīng)濟性和污染物排放量有不同的控制標(biāo)準(zhǔn)，這也意味著發(fā)動機最佳點火提前角在不同的工況有不同的標(biāo)準(zhǔn)；在怠速時最佳點火提前角應(yīng)保證在發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)的前提下排放污染物控制在最低限度；在部分負荷工況下以經(jīng)濟性為主，最佳提前角應(yīng)保證發(fā)動機的最低燃油消耗量；在大負荷和加速工況下，以動力性為主，最佳提前角應(yīng)保證使發(fā)動機獲得最大的輸出扭矩。最佳提前角是通過對發(fā)動機進行實驗而得，設(shè)計人員將這些數(shù)據(jù)存儲到微機的存儲單元中，在發(fā)動機工作時，微機根據(jù)各傳感器的測量數(shù)據(jù)確定發(fā)動機的運行工況，查出最佳點火提前角數(shù)值，再通過點火執(zhí)行機構(gòu)對點火提前角進行控制。

2.2 通電時間控制

點火線圈初級電流的大小與電路的接通時間有關(guān)，通電時間越長電流越大點火能量就越大，但是電流過大將導(dǎo)致點火線圈發(fā)熱甚至損壞且造成能量的浪費；同時線圈中的電流也受電源電壓的影響，在相同的通電時間內(nèi)，電源電壓越高線圈電流越大，因此有必要對線圈電路的接通時間進行修正。通電時間的控制方法一般是由微機從通電時間與電源電壓關(guān)系曲線中查出通電時間，再根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速換算出曲軸轉(zhuǎn)角以決定線圈中電流的大小。

在發(fā)動機工作的過程中，ECU不斷地通過各種傳感器收集到的信號來調(diào)整點火提前角及點火通電時間，使發(fā)動機的工作狀態(tài)達到最佳的經(jīng)濟性和最低的排放。

在實際中，發(fā)動機的控制是一個比較復(fù)雜的過程，單缸摩托車發(fā)動機和多缸摩托車發(fā)動機的點火系統(tǒng)工作原理是一樣的。以上所述是微型計算機在摩托車點火系統(tǒng)中的基本應(yīng)用情況。

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