CN105370476B - 使用离子电流积分和rpm调节的熄火检测 - Google Patents

使用离子电流积分和rpm调节的熄火检测 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种点火系统，由动力系统控制器通过传送闭合角信号的闭合角线来控制点火系统，该点火系统具有状态机，以监控连续的闭合角信号之间的闭合角周期并且因此调节可变时钟信号的频率。通过可调时钟信号使多位计数器进行计时。计数器具有：第一组位，以建立积分周期；和第二组位，耦接至生成阶梯信号的阶梯电阻。电流传感器提供与离子电流成比例的电流信号。比较器将电流信号与阶梯信号比较。在积分周期期间，每当电流信号指示离子电流幅值大于阶梯信号时，离子电流计数器都递增。作为离子电流的测量值将在积分周期结束时累积的计数报告给动力系统控制器。

Description

使用离子电流积分和RPM调节的熄火检测
技术领域
本发明通常涉及检测机动车辆的内燃发动机中的熄火(misfire)，更具体地，涉及用于检测熄火的积分离子电流的电路和方法。
背景技术
汽车使用催化转化器减少发动机废气中的污染物的数量。然而，当气缸熄火使得出现不燃烧或不完全燃烧时，未燃烧的燃料被引入废气，该未燃烧的燃料在热的催化转化器中燃烧。来自于催化转化器中的燃料燃烧的热量会破坏催化剂。因此，期望检测并且计算发动机熄火，并且在发生过多的熄火时通知车辆驾驶员，使得可以采取措施保护催化转化器。在高负载和高RPM的情况下，汽油涡轮增压直喷(GTDI)发动机尤其易受熄火的影响。
还期望检测熄火以允许适应性地控制发动机燃烧，以提高发动机性能或者可能地消除导致熄火的条件或移除熄火汽缸中的燃料，从而保护发动机。通常记录熄火汽缸的特性和熄火的频率，以稍后在车辆的诊断和维修期间使用。
例如，已知为了检测熄火而监控曲轴加速度，但是该已知方法对于混合电动车辆和具有双质量飞轮的车辆是无效的。
用于检测熄火的另一种方法监控点火火花产生之后流经火花塞的离子电流。燃烧越充分，燃烧产物的传导性越大并且流动的离子电流越大。在火花之后对用于特定大小的曲轴转角角度的离子电流信号之下的区域进行积分被视为熄火和延迟延烧的可靠指示，但是传统的实施方式昂贵并且需要外部信号线以将每一个点火线圈直接连接至动力系统控制模块(PCM)、PCM微处理器中的附加模数转换器输入端以及实时对离子电流曲线下的区域进行积分的软件。期望以不需要PCM的附加输入端并且最小化对任何附加软件(如，用于对离子电流进行积分)的需要的方式来对离子电流进行积分。
发明内容
在本发明的一个方面中，动力系统控制器经由传送(carrying)闭合角(dwell)信号的闭合角线控制点火系统，以对电感式点火线圈进行充电。点火线圈接口电路(interface)中的状态机监控连续的闭合角信号之间的闭合角周期并且根据闭合角周期来调节可变时钟信号的频率。通过可调时钟信号使多位计数器进行计时。计数器具有：第一组位，状态机使用该第一组位来建立积分周期；和第二组位，耦接至在积分周期期间生成具有多个循环周期的阶梯信号的阶梯电阻。电流传感器提供与离子电流成比例的电流信号。比较器将电流信号与阶梯信号进行比较。在积分周期期间，每当电流信号指示离子电流幅值大于阶梯信号时，离子电流计数器都累加。在积分周期结束时将累积计数(较小的计数指示熄火)作为离子电流的测量值报告给动力系统控制器。
附图说明
图1是示出了燃烧发动机的动力系统控制器和点火系统的框图。
图2是示出闭合角命令信号、一次电流以及二次电流之间关系的波形图。
图3是更加详细地示出点火电路和点火接口电路的一个优选实施例的示意图。
图4是示出与离子电流的积分有关的信号的波形图。
图5是示出闭合角命令的可变吸收电流的波形图，以从点火接口电路向动力系统控制器提供反馈信号。
图6是示出本发明的用于检测熄火的一种优选方法的流程图。
图7是示出用于调节时钟信号以提供用于对离子电流进行积分的基准的一种优选方法的流程图。
图8是示出适应于在火花结束时突然出现(ringout)的电流尖峰的四种方法的波形图。
图9是示出在减速期间检测突然出现的电流尖峰的幅值的一种优选方法的流程图。
图10示出了从闭合角结束至积分周期的开始的延时时间随RPM的变化的实例。
具体实施方式
参考图1，动力系统控制模块(PCM)10耦接至点火系统11。PCM 10的典型功能在于检测熄火，并且当检测到熄火时，采取缓解措施，诸如点亮故障指示灯(MIL)12或改变发动机运行状态，以减少或消除熄火。点火系统11被示出为装在火花塞上的点火线圈(COP)系统，其中，独立线圈连接至每一个汽缸的相应的火花塞。示出了两个汽缸的COP点火系统的具体细节。对于第一汽缸，驱动器13a、线圈14a以及火花塞15a被布置为以传统方式生成点火火花。电流传感器16a被布置为(与驱动器13a中的适当的电路一起)用于生成并且监控在最初的火花事件之后流经火花塞15a的离子电流。每一个附加汽缸都需要相同的点火部件，诸如如图所示的第二汽缸的驱动器13b、线圈14b、火花塞15b以及电流传感器16b。
闭合角线17a从PCM 10向驱动器13a提供闭合角命令。诸如线17b的附加闭合角线为其他汽缸提供相应的闭合角命令。通过专用传感器线18a从传感器16a向PCM 10提供测量的电流信号。用于检测熄火的离子电流的传统用法需要PCM 10，以除了用于表征离子电流并对离子电流进行积分的附加软件之外，PCM 10还包括用于每一个汽缸的电流传感器输入端，从而导致成本大幅增加。
结合图2来进一步解释用于检测熄火的离子电流的使用。在图2(a)中，通过PCM在闭合角线上生成闭合角命令20。当闭合角命令20具有高电平时，通过驱动器供电给点火线圈的一次绕组，从而导致图2(b)中的21处所示的电流的上升斜坡。在闭合角命令20结束时(即，当该闭合角命令变回低电平时)，一次绕组截止并且在火花塞中产生点火火花。在二次线圈中感应高电压和电流，并且将该高电压和电流施加于火花塞。在产生火花之后，将预定电压被驱动到火花塞上，使得生成离子电流，该离子电流具有指示发生燃烧程度的幅值。图2(c)示出了与火花相关联的负电流22。在火花结束时，通过点火线圈中的残余能量的突然出现而导致正电流尖峰23。尖峰23可以与离子电流24的最初部分一致并且掩盖离子电流24的最初部分。已知的在预定数量的曲轴旋转期间流动的离子电流24涉及点火事件的质量。通过对离子电流曲线24之下的交叉阴影线区域进行积分，可以获得点火质量(如，已燃烧的燃料与未燃烧的燃料的比率)。如果燃料未燃烧，则离子电流小并且检测到熄火。
图3示出了点火接口电路25耦接在PCM 10与一次侧开关26之间的本发明的实施例，该一次侧开关驱动点火线圈14的一次线圈。接口电路25中的移位寄存器27通过闭合角线17接收闭合角命令。来自移位寄存器27的闭合角信号耦接至开关26的输入端，作为驱动开关26的条件闭合角命令。
离子电流生成器和传感器电路28耦接至点火线圈14的二次绕组。在火花事件期间将电容器30充电至预定电压，通过齐纳二极管31(其与电容器30并联)和前馈二极管32来确定该预定电压，其中，通过前馈二极管将电容器30耦接至电池电压Vbatt。在火花事件结束之后，存储在电容器30上的预定电压经由二次绕组和电阻器34驱动离子电流流经火花塞15。在电阻器33与34之间的连接点(junction)处出现的电压与离子电流成比例。
电阻器33与34的连接点连接至隔离测量的离子电流信号的运算放大器35的一个输入端，然后将该测量的离子电流信号提供给比较器36的非反相输入端。比较器36的输出端通过传输与门38耦接至加/减积分计数器37的加输入端。如下文更详细地描述的，计数器37累积与积分离子电流相对应的计数。
RPM周期计数器40用于确保在预定数量的曲轴旋转期间产生离子电流积分。该RPM周期计数器连同由RPM周期状态机41和时钟频率状态机42组成的状态机一起运行。如下文要解释的，固定基准时钟43耦接至晶振电路44，以生成用于接口电路25中的各个元件的固定基准时间。
RPM周期计数器40是多位计数器，该多位计数器具有布置为相应的组45、46和47的多个输出位Q。组45、46和47可以重叠(即，使用一些相同的输出位Q)。通常，组45由比组46更少的有效位组成，并且组46由比组47更少的有效位组成。另外，一个特定位通过线48耦接至与门38的一个输入端。
来自RPM计数器40的第一组位45耦接至状态机41。阶梯电阻50耦接至第二组位46，其中，阶梯电阻50的输出端耦接至比较器36的反相输入端。第三组位47耦接至状态机41。状态机41生成积分周期，该积分周期输出到耦接至与门38的另一输入端的线51上。状态机41生成“忽略闭合角边沿”信号，该信号通过输出线52耦接至反相器53的输入端。反相器53具有连接至与门54、55和56的相应的输入端的输出端。除了当检测到非常短的闭合角间隔时(如，在再启动(re-strike)操作期间)之外，“忽略闭合角边沿”信号会很低。因此，只要不出现短闭合角间隔，则与门54至56用作传输它们的其他输入信号的传输门。
基准时间43从其输出端57、58和59分别向移位寄存器27、与门54和时钟频率状态机42提供相应的固定时钟频率。在运行中，移位寄存器27消除了通过闭合角线17接收的闭合角命令中的小噪声干扰，以向开关26和与门54供应合格的闭合角命令。闭合角命令的下降沿初始化来自移位寄存器27的包括负载脉冲和复位脉冲的事件序列。通过与门55将负载脉冲提供给时钟频率状态机42的输入端。通过与门56将复位脉冲提供给RPM周期计数器40、RPM周期状态机41以及加/减计数器37。
RPM周期计数器40生成从一个闭合角事件的下降沿至下一闭合角事件的下降沿(如，在复位脉冲之间)的计数。由于期望对在大约90°的曲轴角度期间的离子电流进行积分，所以期望将在复位脉冲之间(如，与720°相对应)所达到的总计数保持在关于发动机的完整运行速度范围的合理范围内。为了完成该目标，RPM周期状态机41调节时钟频率状态机42的计数速率，使得通过RPM周期计数器40所累积的总计数保持在预定范围内。更加具体地，在闭合角的下降沿处检查该组位47，并且如果该组位不再预定范围内，则从状态机41向状态机42提供递增信号(INC)或递减信号(DEC)。更加具体地，在状态机41中的计数值小于第一阈值期间，INC信号可以为高，否则其为低。在状态机41中的计数值大于第二(更高)阈值期间，DEC信号可以为高，否则其为低。当出现负载脉冲时，时钟频率状态机42检验INC和DEC信号，并且因此更新其所使用的计数频率，以生成施加于RPM周期计数器40的CLK输入端的时钟脉冲。
作为以上运行的结果，RPM周期计数器40以与发动机速度成比例的速率进行计数。第二组位46具有计数循环周期内的选择的有效位，使得阶梯电阻50内的相继激活的电阻器生成向比较器36的反相输入端提供的阶梯信号。第二组位46不包括最高有效位，使得生成的阶梯信号在每一个积分周期期间重复多个循环周期，通过状态机41在线51上发送积分周期。通过阶梯电阻中的电阻值来确定阶梯信号的步长，该阶梯信号可以优选地采取线性增长。可选地，可以通过阶梯电阻50生成非线性步距，以加强低或高的电流等级。特别地，阶梯的对数标度可以具有特定的优势。
在阶梯信号的每一个重新开始的循环周期期间，比较器36生成高输出电平直到阶梯信号的幅值超过离子电流信号的幅值。在每一个阶梯信号中的离子电流最大的部分期间，计数器37进行加计数(即，递增其累积计数)。当阶梯信号的所有循环周期都完成时，计数器37将累积与离子电流的积分成比例的计数。通过RPM周期计数器40的单个输出位的速率(rate of a single bit)来确定计数器37的计数速率，其中，RPM周期计数器40经由输出线48连接至与门38。
在随后的闭合角命令期间，以如下方式将与离子电流积分相对应的累积计数回馈给PCM 10。通过电流吸收器62并且通过开关60与电流吸收器61的串联组合将闭合角线17接地。加/减计数器37具有连接至开关60以使该开关闭合和断开的借位输出端。当在闭合角命令期间通过PCM 10将闭合角线17驱动至高电压时，根据开关60的状态，从闭合角线17吸收可变数量的电流。当开关60闭合时，激活电流吸收器61和62两者，以从闭合角线17输出第一电流幅值。当开关60断开时，由于仅激活电流吸收器62，所以输出小于第一电流的二次电流。将PCM 10配置为检测从闭合角线17吸收的电流等级。如下文所解释的，可变电流吸收器等级的转变时间用于通知PCM 10存储在计数器37中的累积计数的值。
优选地，开关60是常闭的，使得在来自PCM 10的闭合角命令开始时激活更高的电流吸收器等级。在闭合角命令开始时，计数器37保持积分离子电流计数，并且借位输出端处于低电平。而且，在闭合角命令期间，通过与门54将来自基准时钟电路43的固定的时钟信号从线58耦接至计数器37的减输入端。计数器37以固定的速率进行减计数直到其为零，此时借位输出端变为高电平，从而在与在先前的闭合角命令期间获得的积分计数的大小成比例的时间段之后断开开关60。为了确定计数器37中累积的计数值，PCM 10监控介于闭合角命令开始与电流吸收器转变之间的时间段。然后，PCM 10将该时间与阈值进行比较，以检测是否发生熄火。应该注意，由于加计数的速率根据发动机的RPM是可变的，所以用于使离子电流计数器进行减计数的时钟频率与使离子电流计数器进行加计数的频率不同。
图4示出了在熄火的检测和报告期间图3的接口电路中的各个信号的状态。图4中的(a)示出了闭合角命令20的下降沿。在由移位寄存器确定的固定时间之后，生成如图4(b)所示的脉冲63(其可以是上述的复位脉冲或负载脉冲)。图4(c)示出了由脉冲63所触发的积分周期64，并且该积分周期持续由RPM状态机所确定的时间或计数。图4(d)示出了在通过运算放大器反相之后的离子电流65。图4(e)示出了在每一个阶梯循环周期期间，在零与最大值之间跃变的阶梯信号66。图4(f)中示出了在每个阶梯循环周期期间递增的加/减计数器中的累加计数，直到阶梯信号超过离子电流，然后保持当前值，直到阶梯信号的下一个循环周期。
图5示出了使用可变吸收电流以向PCM报告累积的离子电流计数。从图5(a)中的闭合角命令20开始时，在图5(b)所示的减计数窗口71期间存在第一等级的电流吸收器。图5(c)示出了加/减计数器的内容，该计数器沿着线段73斜坡下降直到在74处到达零计数。在到达零计数的同时，图5(b)中的电流吸收器降至72处的第二等级并且保持该第二等级直到闭合角命令20结束。
图6示出了本发明的一种优选方法，其中在步骤80中，在闭合角命令结束之后建立预定延时，以进行等待直到实际的火花事件消退。延时还可以包括突然出现的电流尖峰发生的时间，这将在下文中进行说明。使用所存储的来自火花事件的能量，为了表征获得的燃烧等级，生成通过火花塞的离子电流。在步骤81中，阶梯信号用于重复检测离子电流的瞬时等级。在步骤82中，在离子电流等级大于阶梯信号的时间段期间，积分计数器递增。计数继续进行直到积分窗口结束。在步骤83中，在积分窗口结束之后，在下一个闭合角命令期间，将积分计数器中的值报告给PCM。在步骤84中，PCM检查以确定积分计数是否小于阈值。如果计数不小于阈值，则在步骤85中记录未出现熄火。如果计数小于阈值，则在步骤86中检测到熄火，并且PCM采取缓解措施，诸如通过故障指示灯来通知驾驶员或切断熄火汽缸的燃料。
图7中示出了用于更新RPM状态机以使积分周期与发动机的运行速度相匹配的优选方法。在步骤90中，响应于诸如闭合角命令的下降沿的基准事件，使RPM计数器复位。在步骤91中，RPM周期计数器以当前时钟频率从零进行加计数，直到在步骤92中出现下一个基准事件。然后保存RPM计数的值。例如，响应于相同的特定汽缸的下一个闭合角命令，在发动机旋转720°之后出现下一个基准事件。在步骤93中，进行检查，以确定RPM计数是否大于目标计数与偏移量Δ之和。如果RPM计数大于目标计数与偏移量Δ之和，则在步骤94中减小对RPM计数进行计数的时钟频率并且返回至步骤90。如果在步骤93中的检查为否，则在步骤95中进行检查，以确定RPM计数是否小于目标计数与偏移量Δ的差值。如果RPM计数小于目标计数与偏移量Δ的差值，则在步骤96中增加RPM计数时钟频率并且返回至步骤90。如果步骤95中的检查为否，则在不改变时钟频率的情况下返回至步骤90。
如上所述，在闭合角信号结束之后的最初时间期间存在火花电流和随后突然出现的电流尖峰。如图8所示，图8(a)中的闭合角命令信号的下降沿导致移位寄存器产生图8(b)中的复位脉冲和图8(c)中的负载脉冲。图8(d)示出了二次电流，包括突然出现的电流尖峰100。
为了得到对积分离子电流的最优估计，期望从积分离子电流值中排除火花电流和突然出现的电流尖峰。测量电路可以通过响应于负电流，产生零电压来排除火花电流。关于电流尖峰，结合图8(e)至8(h)示出了从积分电流中去除电流尖峰的四个不同的实施例。
在图8(e)的第一实施例中，积分周期101开始于闭合角信号之后的102处(如，在复位脉冲或负载脉冲处)。在该实施例中，PCM通过保持积分电流尖峰的估计值从积分电流中去除包括在离子电流积分中的电流尖峰。对于当前发动机运行状态，基于是否向汽缸中注入燃料都会产生突然出现的电流尖峰的事实来测量该估计值。因此，在燃料喷嘴被关闭时的发动机滑行(称为“减速断油”事件)期间，将积分电流用于表征突然出现的电流尖峰，而不是使用积分电流来检测熄火。
如图9所示，为了去除突然出现的尖峰(ring-out spike)作用，将PCM配置为保持每一个汽缸的电流尖峰积分值，以从实际的点火事件中减去该电流尖峰积分值。在步骤120中，PCM检查以确定在闭合角命令的时间段期间是否切断燃料。如果切断燃料，则在步骤121中，PCM更新电流尖峰的移动平均值。由于切断了燃料并且没有燃烧，所以从接口电路所接收的积分电流值中没有离子电流作用并且仅代表与火花相关的电流尖峰。例如，可以使用有限脉冲响应(FIR)滤波器来计算减速断油事件的积分电流值的平均值。如果步骤120确定没有切断燃料(即，进行正常的燃烧事件)，则使PCM从用于当前燃烧事件的积分离子电流值中减去积分电流尖峰的移动平均值。然后，在没有由电流尖峰导致的任何错误的情况下，PCM以已知的方式使用生成的离子电流值来继续检测熄火。
在图8(f)所示的第二个实施例中，积分周期104开始于上升沿105，在闭合角在107处结束，随后在可变延时106之后触发该上升沿。可以根据完成火花电流和突然出现的电流尖峰通常所需的时间量来以实践经验地提前推导出延时106。这些事件的持续时间通常取决于发动机RPM和其他因素。如图10所示，可以根据延时时间td与发动机的RPM之间的预定关系125来确定可变延时td。注意，当RPM增加时，延时时间td减小。由于优选地实时测量用于确定积分周期开始的延时，所以图3中的RPM周期状态机41可以具有与时钟频率状态机42的直接连接，以接收用于测量可变延时的选择的时钟频率。
在图8(g)的第三个实施例中，积分周期108具有在突然出现的尖峰在112处开始之后的固定延时111处出现的上升沿110。如图8(d)所示，为了检测突然出现的尖峰的开始，高阈值TH可以用于与二次电流100进行比较。因此，提供运算放大器35的输出端与RPM周期状态机41之间的连接(图3)。状态机41包括比较器(未示出)，以将来自运算放大器35的瞬时二次电流与高阈值TH进行比较。将固定延时111配置为对应于突然出现的尖峰的典型持续时间。
图8(h)示出了第四个实施例，其中积分周期113开始于上升沿114，通过如下的突然出现的尖峰的检测来触发该上升沿。首先，使用如上所述的高阈值TH来检测尖峰的开始。然后，继续监控二次电流的幅值，直到二次电流降至较低阈值TL以下，所选择的该较低阈值大于离子电流的典型的初期幅值。对于该实施例，状态机41包括两个比较器，每一个都将二次电流与相应的高阈值和低阈值进行比较。
每一个积分周期都随着下降沿103而结束，优选地，可以在稍前所述的预定曲轴转角处结束。

Claims (19)

1.一种点火系统，动力系统控制器通过传送闭合角信号的闭合角线来控制该点火系统，包括：
状态机，监控连续的闭合角信号之间的闭合角周期并且根据所述闭合角周期来调节可变时钟信号的频率；
多位计数器，通过可调时钟信号使所述计数器进行计时，所述计数器具有：第一组位，所述状态机使用所述第一组位来建立积分周期；和第二组位，耦接至生成在所述积分周期期间具有多个循环周期的阶梯信号的阶梯电阻；
电流传感器，提供与离子电流成比例的电流信号；
比较器，将所述电流信号与所述阶梯信号进行比较；
离子电流计数器，在所述积分周期期间，每当所述电流信号指示离子电流幅值大于所述阶梯信号时，所述离子电流计数器都递增，其中，作为所述离子电流的测量值，将在所述积分周期结束时的累积计数报告给所述动力系统控制器。
2.根据权利要求1所述的点火系统，其中，所述状态机包括时钟频率状态机和RPM周期状态机组成，所述时钟频率状态机被配置为以多种预定频率中的任何一种来生成时钟信号，并且所述RPM周期状态机响应于所述多位计数器在所述闭合角周期期间累积闭合角与闭合角之间的计数，响应于所述闭合角与闭合角之间的计数，所述RPM周期状态机生成提供给所述时钟频率状态机的控制信号，以选择所述多种频率中的一种。
3.根据权利要求1所述的点火系统，其中，所述阶梯电阻提供多种线性阶梯电阻。
4.根据权利要求1所述的点火系统，其中，所述阶梯电阻提供多种非线性阶梯电阻。
5.根据权利要求1所述的点火系统，还包括：可变电流吸收器，耦接至所述闭合角线，其中，通过在响应于所述累积计数而确定的时间处将所述可变电流吸收器从第一电流变为第二电流来向所述动力系统控制器报告所述累积计数。
6.根据权利要求5所述的点火系统，其中，所述离子电流计数器在特定的闭合角信号期间从先前闭合角信号结束之后所累积的累积计数开始进行减计数，并且当所述离子电流计数器达到零时，所述电流吸收器从所述第一电流转变至所述第二电流。
7.根据权利要求1所述的点火系统，其中，在所述闭合角信号之后的预定时间处，开始所述积分周期。
8.根据权利要求7所述的点火系统，其中，所述预定时间与耦接至所述点火系统的发动机的速度成比例。
9.根据权利要求1所述的点火系统，其中，在所述电流信号中突然出现的尖峰开始之后的预定时间处，开始所述积分周期。
10.根据权利要求1所述的点火系统，其中，在响应于所述电流信号首先超过高阈值并且然后降至低阈值以下所检测到的电流信号中的突然出现的尖峰之后，开始所述积分周期。
11.一种检测燃烧发动机的点火系统的熄火的方法，包括：
在积分窗口期间重复地将阶梯信号与感测的离子电流比较；
在所述感测的离子电流具有的幅值大于所述阶梯信号的时间段期间累积计数；以及
将累积计数与阈值进行比较，以检测是否出现熄火。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述阶梯信号在所述积分窗口期间包括多个循环周期。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：
将所述积分窗口结束之后的累积计数报告给动力系统控制器；以及
响应于检测到的熄火，采取缓解措施。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，闭合角线将所述动力系统控制器耦接至所述点火系统，所述点火系统包括耦接至所述闭合角线的可变电流吸收器，并且报告步骤包括：在响应于所述累积计数而确定的时间处将所述可变电流吸收器从第一电流改变为第二电流。
15.一种用于确定燃烧发动机的点火系统的熄火的系统，所述系统包括：
点火线圈，用于所述点火系统，所述点火线圈包括一次绕组和二次绕组；
火花塞，连接至所述二次绕组的高压端；
电池，连接至所述二次绕组的低压端；
前馈二极管，与感测电阻器网络一起连接在所述低压端与所述电池之间，以提供离子电流信号；
控制器，被配置为在所述点火系统的控制线上提供闭合角命令；以及
点火接口电路，包括：
状态机，监控连续的闭合角命令之间的闭合角周期并且根据所述闭合角周期来调节可变时钟信号的频率；
多位计数器，通过可调时钟信号使所述计数器进行计时，所述计数器具有：第一组位，所述状态机使用所述第一组位来建立积分周期；和第二组位，耦接至生成在所述积分周期期间具有多个循环周期的阶梯信号的阶梯电阻；
比较器，耦接至所述电阻器网络以将所述离子电流信号与所述阶梯信号进行比较；
离子电流计数器，在所述积分周期期间，每当所述离子电流信号大于所述阶梯信号时，所述离子电流计数器都递加，其中，在随后的闭合角命令期间，所述离子电流计数器从在所述积分周期结束时所得到的累积计数开始进行递减；和
电流吸收器，连接在所述控制线与地线之间，以在所述闭合角命令期间吸收电流，其中，当所述离子电流计数器从所述累积计数开始递减，直到所述离子电流计数器到达零时，吸收第一电流，然后吸收第二电流；
其中，响应于所述电流吸收器吸收所述第一电流的持续时间，所述控制器检测熄火。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，在所述闭合角命令之后的预定时间处，开始所述积分周期。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述预定时间与所述发动机的速度成比例。
18.根据权利要求15所述的系统，其中，在所述电流信号中的突然出现的尖峰开始之后的预定时间处，开始所述积分周期。
19.根据权利要求15所述的系统，其中，在响应于所述电流信号首先超过高阈值并且然后降至低阈值以下而检测的电流信号中的突然出现的尖峰之后，开始所述积分周期。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9739252B1 (en) 2016-02-19 2017-08-22 Ford Global Technologies, Llc System and method for detecting engine knock and misfire
JP7276295B2 (ja) * 2020-09-29 2023-05-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の失火検出装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1920512A (zh) * 2006-09-19 2007-02-28 天津大学 均质压燃与火花点燃双模式汽油发动机燃烧信息在线检测装置
CN101672237A (zh) * 2009-09-16 2010-03-17 李家新 指针式发动机点火角度表
CN102418643A (zh) * 2011-08-08 2012-04-18 同济大学 用于火花点燃式发动机失火控制的装置及方法
CN103850852A (zh) * 2012-12-03 2014-06-11 上海汽车集团股份有限公司 用于检测发动机早燃的系统及方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5215067A (en) 1991-03-07 1993-06-01 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Misfire-detecting system for internal combustion engines
US6104195A (en) 1995-05-10 2000-08-15 Denso Corporation Apparatus for detecting a condition of burning in an internal combustion engine
US6505605B2 (en) * 2000-03-29 2003-01-14 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Control system for an internal combustion engine and method carried out by the same
US6615811B1 (en) 2002-03-04 2003-09-09 Delphi Technologies, Inc. Ignition coil integrated ion sense with combustion and knock outputs
US7055372B2 (en) * 2002-11-01 2006-06-06 Visteon Global Technologies, Inc. Method of detecting cylinder ID using in-cylinder ionization for spark detection following partial coil charging
US6922057B2 (en) * 2002-11-01 2005-07-26 Visteon Global Technologies, Inc. Device to provide a regulated power supply for in-cylinder ionization detection by using a charge pump
US7690352B2 (en) * 2002-11-01 2010-04-06 Visteon Global Technologies, Inc. System and method of selecting data content of ionization signal
US7137385B2 (en) * 2002-11-01 2006-11-21 Visteon Global Technologies, Inc. Device to provide a regulated power supply for in-cylinder ionization detection by using the ignition coli fly back energy and two-stage regulation
US6998846B2 (en) * 2002-11-01 2006-02-14 Visteon Global Technologies, Inc. Ignition diagnosis using ionization signal
US7063079B2 (en) * 2002-11-01 2006-06-20 Visteon Global Technologies, Inc. Device for reducing the part count and package size of an in-cylinder ionization detection system by integrating the ionization detection circuit and ignition coil driver into a single package
US7013882B2 (en) * 2003-08-26 2006-03-21 Delphi Technologies, Inc. Over-dwell protection circuit for an automotive ignition control system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1920512A (zh) * 2006-09-19 2007-02-28 天津大学 均质压燃与火花点燃双模式汽油发动机燃烧信息在线检测装置
CN101672237A (zh) * 2009-09-16 2010-03-17 李家新 指针式发动机点火角度表
CN102418643A (zh) * 2011-08-08 2012-04-18 同济大学 用于火花点燃式发动机失火控制的装置及方法
CN103850852A (zh) * 2012-12-03 2014-06-11 上海汽车集团股份有限公司 用于检测发动机早燃的系统及方法

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