一种基于单片机技术的火花塞离子电流检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于发动机缸的点火领域，具体地是一种基于单片机技术的火花塞离子电流检测系统。
【背景技术】
[0002]传统点火发动机大多以发动机的外部特征参数来进行控制，比如燃料消耗率、动力参数以及排放废气中污染物的含量等，没有直接进行缸内燃烧状况的检测，难以对发动机工况进行精确的诊断和控制。而火花塞离子电流法是利用火花塞作为传感器，实现对发动机缸内燃烧状况的在线监测、分缸监测。该方法具有代价低廉、结构简单，不需要对发动机进行结构修改等优点。
[0003]目前，研究者主要采用在火花塞两极加上偏置电压，使缸内燃烧和高温下形成的离子定向移动形成离子电流；通过检测离子电流强弱来获得发动机工作过程中的爆震、空燃比、失火等燃烧信息。
【发明内容】
[0004]本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种基于单片机技术的火花塞离子电流检测系统，本发明具有能够对发动机火花塞离子电流信号实时在线采集并由界面显示，同时对采集信号进行特征值提取，为离子电流检测系统的进一步研究提供参考；并具有稳定性好、操作简单、准确度高的优点。
[0005]为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。
[0006]本发明一种基于单片机技术的火花塞离子电流检测系统，其中包括火花塞、点火控制器、高压硅堆、直流电源、滑动变阻器、上位机、单片机；其结构要点是:直流电源输出供电接给高压硅堆、上位机、滑动变阻器，其中滑动变阻器还与单片机相连接，从花塞中心引出一跟导线分两路，一路连接到点火控制器上，另一路连接到高压硅堆上；火花塞和滑动变阻器分别与地相连接。
[0007]作为本发明的一种优选方案，所述滑动变阻器能够使信号落在一个合适的电压区间范围内，各电器元件之间采用带屏蔽的线缆连接，以减少外界对离子电流采集信号的干扰。
[0008]作为本发明的另一种优选方案，所述单片机采用本身自带Α/D转换模块设置的单片机 MC9S12XS128。
[0009]进一步地，本发明所述单片机MC9S12XS128采用CPU12X V2内核，可运行在40MHz总线频率上，具有速度快、功能强、成本低、功耗低等特点，在汽车电子、工业控制、中高档机电产品等应用领域具有广泛的用途；MC9S12XS128是16位单片机，由8KB数据 Flash ( D-lash) ,8 kBRAM、16 位中央处理单元(CPUl2X) ,128 kB 程序 Flash (Ρ-lash)组成；主要功能模块包括:内部PLL锁相环模块、内部存储器、I个串行外设接口SPI,2个异步串口通讯SC1、MSCAN模块、中断定时器模块PIT、16通道A/D转换模块ADC。
[0010]另外，本发明所述A/D转换模块ADC自身可进行12bit精度数据采集，采样时间为4 μ S，同时芯片内置采样保持电路，能很好地满足实验需要。
[0011]本发明的有益效果是。
[0012]本发明以MC9S12XS128单片机为核心的离子电流检测系统，该系统应用单片机技术以及离子电流回路检测发动机工作时的燃烧信号，通过高压硅堆以及小波降噪技术自动隔离高压、高频信号，然后对火花塞离子电流信号进行在线采集并通过界面显示，有效提取特征参数；完成基于高性能单片机MC9S12XS128的火花塞离子电流检测系统的开发，实现了发动机内离子电流信号的采集、记录和特征参数提取、显示等功能；并具有稳定性好、操作简单、准确度高等优点，为深入分析火花塞离子电流信号与燃烧过程匹配提供了良好的平台。
【附图说明】
[0013]图1是本发明一种基于单片机技术的火花塞离子电流检测系统框图。
[0014]图2是本发明一种基于单片机技术的火花塞离子电流检测系统主程序流程图。
【具体实施方式】
[0015]如图1所示，为本发明一种基于单片机技术的火花塞离子电流检测系统框图。图中包括火花塞、点火控制器、高压硅堆、直流电源、滑动变阻器、上位机、单片机；直流电源输出供电接给高压硅堆、上位机、滑动变阻器，其中滑动变阻器还与单片机相连接，从花塞中心引出一跟导线分两路，一路连接到点火控制器上，另一路连接到高压硅堆上；火花塞和滑动变阻器分别与地相连接。
[0016]如图2所示，为本发明一种基于单片机技术的火花塞离子电流检测系统主程序流程图。其中，主程序包括系统初始化、外围电路及模块的初始化、电压测量、复位程序的初始化、相关参数处理以及R S-232串口通信，单片机被为一个持续等待上位机指令的从机，在接收到指令后将指令分解并调用相应的子函数进行处理。
【主权项】
1.一种基于单片机技术的火花塞离子电流检测系统，其中包括火花塞、点火控制器、高压硅堆、直流电源、滑动变阻器、上位机、单片机；其特征在于:直流电源输出供电接给高压硅堆、上位机、滑动变阻器，其中滑动变阻器还与单片机相连接，从花塞中心引出一跟导线分两路，一路连接到点火控制器上，另一路连接到高压硅堆上；火花塞和滑动变阻器分别与地相连接。2.根据权利要求1所述的一种基于单片机技术的火花塞离子电流检测系统，其特征在于:所述单片机采用本身自带Α/D转换模块设置的单片机MC9S12XS128。3.根据权利要求2所述的一种基于单片机技术的火花塞离子电流检测系统，其特征在于:所述单片机 MC9S12XS128 采用 CPU12X V2 内核，由 8KB 数据 Flash ( D-lash)、8 kBRAM、16 位中央处理单元(CPU12X)、128 kB 程序 Flash( Ρ-lash)组成。4.根据权利要求2所述的一种基于单片机技术的火花塞离子电流检测系统，其特征在于:所述Α/D转换模块ADC自身可进行12bit精度数据采集，采样时间为4 μ s,同时芯片内置采样保持电路。
【专利摘要】一种基于单片机技术的火花塞离子电流检测系统。本发明具有能够对发动机火花塞离子电流信号实时在线采集并由界面显示，同时对采集信号进行特征值提取，为离子电流检测系统的进一步研究提供参考；并具有稳定性好、操作简单、准确度高的优点。其中包括火花塞、点火控制器、高压硅堆、直流电源、滑动变阻器、上位机、单片机；其结构要点是：直流电源输出供电接给高压硅堆、上位机、滑动变阻器，其中滑动变阻器还与单片机相连接，从花塞中心引出一跟导线分两路，一路连接到点火控制器上，另一路连接到高压硅堆上；火花塞和滑动变阻器分别与地相连接。
【IPC分类】F02P17/12
【公开号】CN105508119
【申请号】CN201410496887
【发明人】祁艳
【申请人】祁艳
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2014年9月25日