1.引言

　　在最近的實驗研究中，一種新的發(fā)動機工作情況檢測方法--離子電流檢測法得到國內(nèi)外研究人員的密切關(guān)注。當發(fā)動機工作室，由于工況不同，燃氣密度不同，通過火花塞離子電流的大小及變化也不同，因此利用火花塞電極作為信號感受器可以檢測各種不同發(fā)動機信號。離子電流檢測法主要有兩大優(yōu)點：首先是便于安裝，直接用火花塞作為傳感器，結(jié)構(gòu)簡單對發(fā)動機結(jié)構(gòu)無損壞，測試原理比較簡單，電路易實現(xiàn)，可以用在工程測量方面；其次是價格較低，可以大范圍運用。

　　本文所介紹的點火測試系統(tǒng)主要是模擬四缸發(fā)動機的運轉(zhuǎn)，通過MCU發(fā)出四路相位差為90度的脈沖信號來模擬，同時脈沖信號的占空比可以根據(jù)點火能量實時調(diào)整。而離子電流檢測部分則主要對火花塞產(chǎn)生的離子電流信號的提取并進行放大處理高壓隔離后進行檢測。該檢測儀的最大特點是在不需要特殊的傳感器的情況下進行能夠方便的進行檢測。

　　2.發(fā)動機點火系統(tǒng)和離子電流檢測電路

　　2.1 點火系統(tǒng)的工作原理

　　圖2-1為初級電路等效電路圖，由電源（蓄電池），電阻，點火線圈的初級繞組，觸點和電容組成。具體工作過程為：當觸點閉合時，初級電流通過電源，附加電阻，再流過點火線圈的初級繞組，其中初級電流的增長方式是按照指數(shù)規(guī)律而增長的，并且初級電流存在極限值，這個極限值約為UB/R.在初級電流不斷增長的同時，初級繞組中產(chǎn)生自感電勢，次級繞組相應(yīng)產(chǎn)生電勢，大小為1.5KV到2KV，但是這個電勢不足以擊穿火花塞的間隙。

　　2.2 離子電流電測法的原理

　　離子電流檢測法就是根據(jù)外加偏置電壓后，發(fā)動機燃燒室內(nèi)火花塞兩電極之間產(chǎn)生的離子電流進行分析檢測，從而得知發(fā)動機運轉(zhuǎn)情況的方法。由于火花塞離子電流信號中包含大量發(fā)動機運轉(zhuǎn)和燃燒的相關(guān)信息，因此我們可以通過對離子電流信號的采集及處理，提取出我們所需要的發(fā)動機運行參數(shù)，以保證發(fā)動機時刻保持在最佳運行狀態(tài)。應(yīng)用這些運行參數(shù)，我們也可以完成對發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)實時監(jiān)控，同時可以處理反饋的信息完成相應(yīng)的控制，也可以對發(fā)動機進行故障檢測。

　　3.發(fā)動機離子電流檢測儀的設(shè)計實現(xiàn)

　　3.1 MCU控制部分電路設(shè)計

　　動電路部分將MCU發(fā)出的脈沖信號放大直接與點火線圈相連，另外設(shè)置了保護電路將信號反饋給MCU部分保護整個測試系統(tǒng)。兩部分之間采用光電耦合器進行光電隔離。MCU整體的原理圖設(shè)計如圖3-1所示，晶振為12M。

　　3.2 驅(qū)動部分電路設(shè)計

　　為了使整個點火測試系統(tǒng)比較安全可靠，MCU部分和驅(qū)動部分分別設(shè)計成兩塊PCB板，MCU完成控制顯示功能，驅(qū)動部分則與點火線圈相連，根據(jù)MCU發(fā)出的控制信號控制點火線圈的充放電。兩部分之間用光電耦合器隔離開。一路驅(qū)動電路的設(shè)計如圖3-2所示。