发动机数字式点火控制系统的设计

摘要

随着人们生活水平的提高和环保意识的增强，发动机在动力性、安全性和环保性上面临着新的挑战。为满足燃料消耗量低和排放废气符合标准的要求，发动机数字式点火系统已取代模拟式点火系统，并成为当今研究发动机点火技术的主要内容。数字式点火技术响应速度快、控制准确、适时性好，有利于研发出在各种工况发动机都能精确点火的系统，并且能降低系统废气排放量与燃料消耗。
　　本文设计了一套基于FPGA的发动机数字式点火系统。本系统具有点火提前角可调范围大、点火能量高的特点，在该系统控制下发动机能适应各种工况且可达到最佳工作状态。
　　本文的研究工作分为两部分：
　　1.设计基于FPGA的发动机数字式点火系统
　　本文系统的设计分为软件部分和硬件电路部分。软件部分是采用模块化方法编写FPGA内部结构，完成速度信号到点火信号的转换。硬件部分主要包括速度信号采集及整形电路、FPGA外围电路、控制字电路、储能电路、点火驱动电路和指示灯电路。
　　2.对本文设计的系统进行实验测试
　　在系统研发过程中，为使部分工作脱离发动机台架实验，本文分别用仿真和硬件搭建平台产生速度信号；缺火检测实验主要是利用自制设备检测系统能否长时间稳定工作。能量测量实验是通过测量电火花判断系统点火能量是否符合标准。实验结果表明，本系统可靠性高、稳定性强，达到了预想的目标。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2数字点火控制系统研究现状

1.3 FPGA及集成开发环境概述

1.4研究内容及结构安排

第二章 发动机的点火控制原理及总体设计

2.1点火系统的要求

2.2影响因素分析

2.3点火系统的工作原理

2.4发动机点火控制系统的总体设计

2.5本章小结

第三章 软件设计

3.1总体设计

3.2各单元作用分析

3.3 FPGA内部总原理图

3.4本章小结

第四章 硬件设计

4.1发动机的改装

4.2速度信号采集及整形电路

4.3 FPGA的外围电路

4.4控制字电路

4.5储能电路

4.6点火驱动电路

4.7指示灯电路

4.8本章小结

第五章 数字式点火控制系统的实验研究

5.1模拟速度信号发生器实验

5.2缺火检测实验

5.3点火能量测试实验

5.4本章小结

第六章 总结

参考文献

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