CN100575689C - 发动机异常情况检测装置 - Google Patents

Abstract

一种点火系统的发动机异常情况检测装置，该点火系统包括具有初级线圈(11)和次级线圈(12)的点火线圈(10)、连接在初级线圈(11)和地之间的开关元件(20)、电池(Ba)和连接到次级线圈(12)的一端的火花塞(40)，发动机异常情况检测装置包括：齐纳二极管，其连接在次级线圈(12)的另一端和地之间，使得流在次级线圈中的二次电流能够流向所述地；电阻器(R)，其连接在次级线圈(12)和地之间，以便将流过次级线圈(12)的二次电流限制在预置电平；二次电流检测电路(60，60A)，其用于检测流过电阻器(R)的二次电流值；电子控制电路(30)，其用于根据流过电阻器(R)的二次电流值来判定点火系统的异常情况。

Description

发动机异常情况检测装置

技术领域

本发明涉及一种内燃机的异常情况检测装置。

背景技术

在如JP-2001-271699A所公开的发动机点火系统中，向点火线圈的初级线圈提供很大的一次电流，从而在切断一次电流的电流时在点火线圈的次级线圈处产生高压电功率，从而在火花塞处提供点火火花。在该装置中，将电阻器与次级线圈串联连接，以检测流过火花塞的电极的放电电流的值，从而检测火花塞的异常情况，例如其表面积炭。

当给上述的点火系统中的点火线圈的初级线圈提供一次电流时，在次级线圈感应出高压电。这种高压电可以在除了正常点火以外的时刻导致穿过火花塞电极的异常放电。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种异常情况的检测装置，其能够检测出在火花塞处的这种异常放电。

根据本发明的一个方面，发动机点火系统的异常情况检测装置包括连接在点火线圈的次级线圈的低电压端和地之间的电流限制部件、用于检测二次电流的值的二次电流检测电路；以及根据二次电流的值来判定点火系统的异常情况的装置。在该结构中，电流限制部件(R)是电阻值大约等于或大于100KΩ的电阻器。

因此，当为初级线圈提供初级电流时，在次级线圈中感应的二次电压的电压电平可以被有效地控制。

上述实施例可以进一步包括连接在次级线圈的另一端和地之间的二极管，以便使二次电流能够从次级线圈的另一端流向地，并防止二次电流从地流向次级线圈的所述另一端。

在上述实施例中，当一次电流流过初级线圈时，用于判定异常情况的装置可以利用流过次级线圈的二次电流值来判定异常情况，如果在一次电流开始流过初级线圈后的连续时间段内，二次电流值大于阈值，则判定火花塞表面有积炭，或者如果恰好在正常点火时刻开关元件(20)将一次电流切断之前的时间段(tz)内，二次电流值大于阈值(ia)，则判定有提前点火。该二极管可以是齐纳二极管或者是与电流限制部件并联连接的二极管。

根据本发明的另一方面，点火系统的发动机异常情况的检测装置包括：连接在次级线圈的低电压端和地之间的齐纳二极管，以使得二次电流能够在次级线圈中流向地；连接在次级线圈和地之间的电阻器，其用于将流过次级线圈的二次电流限制在预置值；用于检测流过该电阻器的二次电流值的二次电流检测电路；以及电子控制电路，其用于根据流过该电阻器(R)的二次电流值来判定点火系统的异常情况。

根据本发明的另一方面，点火系统的发动机异常情况的检测装置包括：连接在次级线圈的低电压端和地之间的电流限制电路，以使二次电流能够在方向流动，并将流向另一方向的二次电流限制在预置电平；用于检测流过电流限制电路的二次电流值的二次电流检测电路；以及用于参考流过电流限制电路的二次电流值来判定点火系统的异常情况的电子控制电路。

在上述发动机异常情况检测装置中，电流限制电路可以包括齐纳二极管(ZD)和电阻器(R)，其相互并联连接。

附图说明

图1是内燃机的点火系统的方框图，其包括根据本发明的优选实施例的异常情况检测装置；

图2是示出点火信号、二次电压波以及二次电流波之间的时间关系的时序图；

图3是如图1所示的异常情况检测装置的操作的流程图；

图4是示出当出现异常情况时点火信号、二次电压波和二次电流波之间关系的时序图；

图5是示出当出现异常情况时点火信号、二次电压波和二次电流波之间关系的时序图；

图6是内燃机的点火系统的方框图，其包括根据本发明的优选实施例的异常情况检测装置的变体。

具体实施方式

以下将参考附图描述根据本发明的优选实施例的发动机异常情况检测装置。

如图1所示，点火系统包括点火线圈10、绝缘栅双极晶体管(以下称为IGBT)20、电子控制单元(以下称为ECU)30、火花塞40、二次电流检测电路60、电池Ba、齐纳二极管ZD、电阻器R，等等。发动机异常情况检测装置是由ECU 30、二次电流检测电路60、齐纳二极管ZD和电阻器R构成。

点火线圈10包括初级线圈11和次级线圈12。初级线圈的一端与装在车上的电池Ba的正极接线柱连接，而另一端通过IGBT 20与地连接。IGBT 20的开关由ECU 30所控制。次级线圈12的高电压端12h连接到火花塞40的中心电极41a，而低电压端12L则通过齐纳二极管ZD连接到地。火花塞40也具有设置在离中心电极41a有一定距离的位置上的地电极41b。齐纳二极管控制次级线圈12中所感应的二次电压电平。电阻器R的电阻等于或大于100KΩ并且与齐纳二极管ZD并联连接，以便检测点火系统的异常情况，例如提前点火。

二次电流检测电路60连接在齐纳二极管ZD负电极侧的电阻器R和ECU 30之间，以便为后者提供电阻器R的所放大的电压降信号。

ECU 30时由微型计算机、存储器、计时器等构成。ECU 30控制控制IGBT 20，从而控制点火定时并检测异常情况，诸如提前点火、火花塞的表面积炭或点火线圈失效等。附带说明的是发动机的每个汽缸均设有火花塞40、电阻器R和齐纳二极管ZD。

以下将参考图2-5描述点火系统的操作。

当ECU 30将点火信号传送给IGBT 20以使其在t₀时刻导通时，一次电流流过初级线圈11。结果，如图2所示，次级线圈12中感应出二次电压。附带说明的是当IGBT 20在t₀时刻导通时，次级线圈12的高电压端12h变成正的。这是因为在高电压端12h和地之间形成了杂散电容C，最初流过次级线圈12的二次电流对该杂散电容C充电。从而，如图1中的箭头a所示，二次电流从地通过电阻器R流向次级线圈12的低电压端12L。

如图2中的虚线区域所示，如果二次电流值变大，则二次电压峰值增加到可以击发出点火火花的电平。而阻值等于或大于100KΩ的电阻器R控制该峰值电平，如图中的实线所示。

在t₁时刻，当ECU 30截止IGBT 30时，一次电流被中断。从而在ta时刻，在次级线圈12的高电压端12h出现负高压，使得在火花塞40的中心电极41a和其接地电极41b之间产生点火火花。

此时，如图1中的箭头b所示，放电电流从次级线圈12的高压端12h开始，经过其低电压端12L和齐纳二极管流向地。因此，该齐纳二极管通过对电阻器R进行旁路而防止点火功率的能量损耗。

发动机的异常情况检测装置根据如图3中的流程图所示的方法检测点火系统的异常情况。

首先，在步骤S100，在固定的时间段内对二次电流检测电路60输出的信号进行采样，并步骤在S110检测点火线圈是否出现失效。这是通过检测在IGBT 20导通之后的一个连续的时间段tx内二次电流值是否高于阈值ia来执行的。如果该连续时间段tx比第一阈值Ta短，则判定点火线圈10出现断线。在这种情况下，在S110处设为YES，并在S111处将标记f1设置为f1＝1。另一方面，如果该连续时间段tx不比第一阈值Ta短，则在S110处设为NO，接着为S120，在该处判定火花塞40是否存在积炭表面。附带说明的是，如果用大量未燃烧的液体燃料浸泡火花塞，可以形成积炭表面。如果该连续时间段tx等于或大于比Ta大的第二阈值Tb时，则判定火花塞40存在积炭表面。因此设为YES以转向S121，此处失效提醒标记2被设定为f2＝1。

附带说明的是，如果该连续时间段tx比第一阈值Ta长但比第二阈值Tb短(即Ta＜tx＜Tb)，则判定火花塞40不具有积炭表面，并且点火线圈10不具有断线。

在接下来的步骤130中，将检测是否发生提前点火。如图5所示，在t1之前的时段tz内，当一次电流被切断时，如果二次电流值大于阈值ia，则判定发生了提前点火。从而，此处设为YES，并且在S131处将失效提醒标记3设置为f3＝1。附带说明的是，在时刻t₀之后甚至在tz时段内，如果二次电流值持续大于阈值电平ia，由于认为火花塞具有积炭表面，步骤S130将不提供YES。

此后，程序返回到步骤S100以对二次电流检测电路60的输出信号进行采样，在S110处检测是否存在点火线圈失效，在S120处检测火花塞40是否存在的积炭表面，以及在S130处检测是否发生提前点火。重复执行这些步骤。

附带说明的是，如图6所示，可以将该电阻器R连接在齐纳二极管ZD的阴极和二次电流检测电路60A之间，以便该二次电流检测电路60A能直接检测次级线圈。

在上述本发明的说明中，已参考本发明的具体实施例公开了本发明。然而，将会很明显的是，在不偏离如所附权利要求书所阐述的本发明的范围的情况下，可以对本发明的特定实施例进行特定的变形和修改。因此，认为对本发明的描述是说明性的，而不是限制性的。

Claims (9)

1、一种点火系统的发动机异常情况检测装置，所述点火系统包括：点火线圈(10)，所述点火线圈(10)具有初级线圈(11)和次级线圈(12)；电池(Ba)，所述电池(Ba)的输出端与所述初级线圈的一端连接而所述电池(Ba)的另一端与地连接；与所述电池(Ba)和所述初级线圈(11)串联连接的开关元件(20)，用于切断流过所述初级线圈的一次电流，使得所述次级线圈能够产生点火电压；以及火花塞(40)，所述火花塞(40)的一端直接连接到所述次级线圈的一端，在所述次级线圈产生所述点火电压时(ta)，所述火花塞(40)产生点火火花，其特征在于，所述发动机异常情况检测装置包括：

电流限制元件(R)，所述电流限制元件(R)的一端与所述次级线圈(12)的另一端连接而所述电流限制元件(R)的另一端与所述地连接；

二次电流检测电路(60，60A)，其用于在所述一次电流流过所述初级线圈时(t₀-t₁)检测流过所述电流限制元件的二次电流值；以及

用于根据所述二次电流值判定点火系统的异常情况的装置(30)，

其中所述电流限制元件(R)包括电阻大约为100KΩ或大于100KΩ的电阻器。

2、如权利要求1所述的发动机异常情况检测装置，进一步包括连接在所述次级线圈(12)的所述另一端和所述地之间的二极管(ZD)，使得所述二次电流能够从所述次级线圈的所述另一端流向所述地，并防止所述二次电流从所述地流到所述次级线圈的所述另一端。

3、如权利要求1所述的发动机异常情况检测装置，其中如果在一次电流开始流过所述初级线圈(11)之后的连续时间段(tx)内，二次电流值大于阈值(ia)，则所述用于判定异常情况的装置(30)判定所述火花塞具有积炭表面。

4、如权利要求1所述的发动机异常情况检测装置，其中如果恰好在正常点火时刻所述一次电流被所述开关元件(20)切断之前，所述二次电流值在时间段(tz)内大于阈值(ia)，则所述用于判定异常情况的装置(30)判定存在提前点火。

5、如权利要求1所述的发动机异常情况检测装置，其中：

所述电流限制元件(R)连接在所述次级线圈(12)和所述二次电流检测电路(60A)之间。

6、如权利要求2所述的发动机异常情况检测装置，其中所述二极管(ZD)包括齐纳二极管。

7、一种点火系统的发动机异常情况检测装置，所述点火系统包括：点火线圈(10)，所述点火线圈(10)具有初级线圈(11)和次级线圈(12)；连接在所述初级线圈(11)和地之间的开关元件(20)；电池(Ba)，所述电池(Ba)的输出端与所述初级线圈的一端连接而所述电池(Ba)的另一端与地连接；以及火花塞(40)，所述火花塞(40)的一端直接连接到所述次级线圈(12)的一端，其特征在于，所述发动机异常情况检测装置包括：

齐纳二极管(ZD)，其连接在所述次级线圈(12)的另一端和所述地之间，使得流在所述次级线圈中的二次电流能够流向所述地；

电阻器(R)，所述电阻器(R)的一端直接与所述次级线圈(12)连接而所述电阻器(R)的另一端与所述地连接，以便将流过所述次级线圈(12)的所述二次电流限制在预置水平；

二次电流检测电路(60，60A)，其用于在所述一次电流流过所述初级线圈时(t₀-t₁)检测流过所述电阻器(R)的所述二次电流值；以及

电子控制电路(30)，其用于根据流过所述电阻器(R)的所述二次电流值来判定所述点火系统的异常情况。

8、一种点火系统的发动机异常情况检测装置，所述点火系统包括具有初级线圈(11)和次级线圈(12)的点火线圈(10)、连接在所述初级线圈(11)和地之间的开关元件(20)、电池(Ba)和直接连接到所述次级线圈(12)的一端的火花塞(40)，其特征在于，所述发动机异常情况检测装置包括：

电流限制电路(ZD，R)，所述电流限制电路(ZD，R)的一端直接与所述次级线圈(12)的另一端连接而所述电流限制电路(ZD，R)的另一端与所述地连接，使得二次电流在一个方向上流动并将在另一方向上流动的所述二次电流限制在预置的水平；

二次电流检测电路(60，60A)，其用于在所述一次电流流过所述初级线圈时(t₀-t₁)检测流过所述电流限制电路(ZD，R)的二次电流值；以及

电子控制电路(30)，其用于根据流过所述电流限制电路(ZD，R)的所述二次电流的检测值来判定所述点火系统的异常情况。

9、如权利要求8所述的发动机异常情况检测装置，其中所述电流限制电路包括相互并联连接的齐纳二极管(ZD)和电阻器(R)。

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