憑借儲量豐富、排氣污染少、經(jīng)濟性好等特點， 天然氣逐漸成為良好的汽車代用燃料。在進(jìn)行雙燃料汽車改裝時，為了兼顧使用汽油時的性能一般對原發(fā)動機結(jié)構(gòu)不做改動［1］，由于氣體燃料與汽油燃燒特性不同，原點火系統(tǒng)不能充分發(fā)揮氣體燃料的效能，動力明顯下降。文獻(xiàn)［2］針對氣體燃料辛烷值高，氣體燃料火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷奶攸c設(shè)計了點火提前角控制器，取得了較好的效果。但是不同型號的發(fā)動機，點火提前角的MAP圖是不同的，而且MAP圖的獲得需要經(jīng)過大量的實驗，開發(fā)周期長，成本高，限制了此類點火控制器的廣泛應(yīng)用。本文設(shè)計的兩用燃料汽車點火控制器對點火提前角和點火能量進(jìn)行綜合控制，不需要獲得點火MAP圖，縮短了開發(fā)周期和成本，通用性強，而且能明顯提升汽車的動力，降低排放。
　　點火參數(shù)控制方案設(shè)計
　　點火系統(tǒng)的性能主要體現(xiàn)在點火時刻和點火火花強度兩個方面［3］。由于氣體燃料燃燒傳播速度慢，著火延遲期長，著火溫度高，汽車在燃用天然氣時需要比汽油更大的點火提前角和點火能量。本文對點火提前角的控制，是通過在控制器上設(shè)置調(diào)整開關(guān)，根據(jù)所用燃料的不同選擇不同的點火調(diào)整角度，點火角度調(diào)整范圍從0o~20o，對天然氣、液化石油氣、汽油等燃料都適用。
　　對于六缸發(fā)動機，分電器上霍爾傳感器給出的點火信號一個周期對應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)過120o（四缸為180o），如果測得分電器輸出點火信號周期所對應(yīng)時間為T，則曲軸轉(zhuǎn)1o所對應(yīng)時間為T/120，若點火提前需要提前ao，則時域上相位移動Dt=（ao/120o）*T，式中T是可以測得的量，ao為通過撥碼開關(guān)設(shè)定的提前角度，調(diào)整范圍為0-20o。當(dāng)ao=20o時，Dt/T=1/6;當(dāng)ao=10o時，Dt/T=1/12;當(dāng)ao=0o時，Dt/T=0;只要確定好Dt與T的比例關(guān)系，就可以使點火提前角隨著點火頻率的變化為一定值，為了使角度調(diào)整更加精確，通過撥碼開關(guān)設(shè)置了16個檔位來選擇提前角度，即提前角度，式中x為撥碼開關(guān)所對應(yīng)編碼值，將的值帶入Dt=（ao/120o）*T， 得，即1個單位x對應(yīng)點火提前角約0.67o。
　　點火能量大小與點火線圈初級電流大小有關(guān)，初級電流大小受初級回路導(dǎo)通時間控制，因此要控制一個最佳導(dǎo)通時間。傳統(tǒng)點火系統(tǒng)初級電路的導(dǎo)通時間受凸輪形狀或傳感器信號的限制，由于占空比不變，導(dǎo)致發(fā)動機在低速運行時，初級電路導(dǎo)通時間長，初級電流大，點火線圈容易發(fā)熱;高速時，初級電路導(dǎo)通時間短，初級電流小，次級電壓低，點火不可靠［4］。本文是利用單片機控制點火導(dǎo)通時間，占空比的設(shè)置可以隨著頻率的變化而變化。點火線圈的充電時間一般為10ms達(dá)到飽和，所以當(dāng)點火信號頻率低時，保證充電時間為10ms;當(dāng)點火信號頻率增加，點火周期不足10ms時，保留2ms的放電時間，其余時間全部導(dǎo)通，充分利用了點火信號的占空比，保證發(fā)動機高速和低速運轉(zhuǎn)時具有最佳導(dǎo)通時間。
　　點火控制器硬件設(shè)計
　　以單片機為核心的點火控制器的硬件組成框圖如圖1所示。
　　
　　整形電路對分電器輸出的信號進(jìn)行整形，使之成為能被單片機處理的脈沖信號，該信號經(jīng)過光電隔離電路加到PIC單片機的I/O口。單片機采用Microchip公司的PIC16F73單片機，該型號單片機具有運行速度高、功耗低、驅(qū)動能力強、外圍模塊豐富等優(yōu)點［5］，本系統(tǒng)主要應(yīng)用了單片機的定時器模塊、外中斷模塊、輸出比較模塊。單片機對輸入信號進(jìn)行處理，再經(jīng)過光電隔離控制功率驅(qū)動電路中大功率管的導(dǎo)通與截止，實現(xiàn)對點火提前時間和點火閉合時間的控制。在驅(qū)動電路中，輸出信號首先經(jīng)過三級管進(jìn)行放大，然后再控制大功率場效應(yīng)管的導(dǎo)通與截止，輸出峰值電流可達(dá)8-9A（原車為6-7A）。
　　由于汽車提供的電壓為直流12V，而單片機工作需要5V直流電壓，所以設(shè)計了相應(yīng)的電源電路，采用三端穩(wěn)壓器件78M05將12V轉(zhuǎn)換成5V，為單片機及其他部分電路供電。
　　在控制器上設(shè)置了4個撥碼開關(guān)，分別代表2，4，8，16，通過不同的編碼組合可以實現(xiàn)對點火提前角的調(diào)整?？刂破魃弦?條線用于與汽車進(jìn)行連線，分別為12V電源線、地線、分電器信號輸入線、控制器信號輸出線、分電器電源線。