CN106460767A - 用于确定火花电压的检测系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于确定电容性放电点火系统(52)中的火花塞(54)的火花电压的检测系统(59)。该检测系统可以具有传感器电路(60)，其配置成通过测量初级线圈(68)的低侧(78)上的电压来检测火花的发生。该检测系统还可以具有连接到传感器电路的电子控制单元(58)。该电子控制单元可以配置成从传感器电路接收指示电压超过阈值的信号。该电子控制单元还可以配置成基于信号来确定火花时间，并且基于火花时间来确定火花电压。

Description

用于确定火花电压的检测系统

技术领域

本发明涉及检测系统，并且更具体地涉及一种用于确定火花电压的检测系统。

背景技术

许多发动机(包括汽油发动机、气体燃料发动机和双燃料发动机)包括用于点燃空气/燃料混合物以产生热量的点火系统，热量可用于产生机械动力。一些点火系统包括产生点燃空气/燃料混合物的火花的火花塞。诸如点火线圈的电气装置向火花塞输出高压电以用于产生火花。在一些发动机中，检测系统在发动机操作时测量点火系统的各种参数。电子控制单元(ECU)和/或机器操作者可以利用由检测系统输出的信息来监测发动机操作和/或确定何时需要进行维护(例如，需要更换火花塞)。例如，电子控制单元可以确定火花电压(即，刚好在产生火花之前的火花塞电极的电压)，火花电压可以是火花塞的剩余使用寿命的指示。

在先前的检测系统中，电子控制单元可以基于初级电流上升时间的测量来估计火花电压，例如点火线圈的初级线圈中的电流在点火循环期间从其最终值的大约0％上升到100％的时间量。虽然该方法可以给出火花电压的一些指示，但是它具有局限性。例如，上升电流的非线性特性可能导致火花电压未准确地进行估计。此外，某些不利状况，诸如多弧状况(例如，在一个点火循环期间从一个火花塞产生多个火花)、引起异常低或高的火花电压、高发动机负载和/或燃烧湍流的状况，可能也会导致不准确。火花电压的不准确估计可能导致火花塞的低效使用。例如，可能在必需更换之前就更换了火花塞。

在2002年12月10日授予Downs的美国专利第6,492,818号(“'818专利”)中公开了尝试确定火花电压而不使用初级电流上升时间的一个示例。具体地，'818专利的检测系统包括响应于所反映的从次级线圈到初级线圈的火花事件的火花检测电路。检测系统确定开始电容性放电和发生所反映的火花事件之间的时间差。处理电路可以利用该时间差来确定火花电压。虽然'818专利的检测系统使用了测量初级电流上升时间来确定火花电压的替代方案，但其可能不够理想。具体地，'818专利没有解决某些不利状况下的火花检测，因此，检测系统不能配置成持续地确定火花电压。

本发明旨在克服上述的一个或多个问题和/或现有技术的其它问题。

发明内容

在一方面，本发明涉及一种用于确定电容性放电点火系统中的火花塞的火花电压的方法。该方法可以包括测量初级线圈的低侧上的电压。该方法还可以包括基于该电压确定火花时间。该方法可以进一步包括基于火花时间确定火花电压。

在另一方面，本发明涉及一种用于确定电容性放电点火系统中的火花塞的火花电压的检测系统。该检测系统可以包括配置成通过测量初级线圈的低侧上的电压来检测火花的发生的传感器电路。该检测系统还可以包括连接到传感器电路的电子控制单元。电子控制单元可以配置成从传感器电路接收指示电压超过阈值的信号。电子控制单元可以进一步配置成基于信号确定火花时间，并且基于火花时间确定火花电压。

附图说明

图1是示例性公开的发动机的示意图；

图2是可以结合图1的发动机使用的示例性公开的检测系统的示意图；

图3是可以结合图2的检测系统使用的传感器电路的示意图；

图4和图5描绘了示例性点火循环的次级电压与时间以及初级线圈上升时间与时间的关系的波形；以及

图6和图7描绘了示例性点火循环的次级电压和传感器电路输出与时间的关系的波形。

具体实施方式

图1示出了示例性内燃机10。为了本发明的目的，发动机10将被描述为四冲程气体燃料发动机，例如天然气发动机。然而，本领域技术人员将认识到，发动机10可以是任何其他类型的内燃机，例如汽油或双燃料发动机。发动机10可以包括至少部分地限定一个或多个汽缸14(图1中仅示出一个)的发动机缸体12。活塞16可以可滑动地设置在每个汽缸14内，以在上止点(TDC)位置和下止点(BDC)位置之间往复运动，并且汽缸盖18可以与每个汽缸14相关联。汽缸14、活塞16和汽缸盖18可以一起限定燃烧室20。可以设想，发动机10可以包括任何数量的燃烧室20，并且燃烧室20可以设置成“直列”配置、“V”配置或任何其它合适的配置。

发动机10还可以包括可旋转地设置在发动机缸体12内的曲轴22。连杆24可以将每个活塞16连接到曲轴22，使得活塞16在每个相应汽缸14内的上止点位置与下止点位置之间的滑动运动导致曲轴22的旋转。类似地，曲轴22的旋转可以导致活塞16在上止点位置与下止点位置之间的滑动运动。在四冲程发动机中，活塞16可以通过进气冲程、压缩冲程、燃烧或动力冲程、以及排气冲程在上止点位置与下止点位置之间往复运动。还可以设想，发动机10可以可选地是二冲程发动机，其中完整循环包括压缩/排气冲程(下止点至上止点)和动力/排气/进气冲程(上止点至下止点)。

汽缸盖18可以限定进气通道26和排气通道28。进气通道26可以将来自进气歧管30的压缩空气或者空气和燃料混合物引导通过进气开口32并进入到燃烧室20中。排气通道28可以类似地将来自燃烧室20的排气引导通过排气开口34并进入到排气歧管36中。

具有阀元件40的进气阀38可以设置在进气开口32内并且配置成选择性地接合阀座42。阀元件38可以在第一位置与第二位置之间移动，在第一位置处，阀元件40接合阀座42以抑制相对于进气开口32的流体流动，而在第二位置处，阀元件40从阀座42移除以允许流体流动。

具有阀元件46的排气阀44可以类似地设置在排气开口34内，并且配置成选择性地接合阀座48。阀元件46可以在第一位置与第二位置之间移动，在第一位置处，阀元件46接合阀座48以抑制相对于排气开口34的流体流动，而在第二位置处，阀元件46从阀座48移除以允许流体流动。

一系列阀致动组件(未示出)可以与发动机10可操作地关联，以使阀元件40和46在第一位置与第二位置之间移动。应当注意，每个汽缸盖18可以包括多个进气开口32和多个排气开口34。每个这样的开口将与进气阀元件40或排气阀元件46相关联。发动机10可以包括用于每个汽缸盖18的阀致动组件，该阀致动组件配置成致动汽缸盖18的所有进气阀38或所有排气阀44。还可以设想，如果需要，单个阀致动组件能够致动与多个汽缸盖18相关联的进气阀38或排气阀44。例如，阀致动组件可以体现为凸轮/推杆/摇臂装置、螺线管致动器、液压致动器或本领域已知的任何其它用于致动的装置。

燃料喷射装置50可以与发动机10相关联以将加压燃料引导到燃烧室20中。例如，燃料喷射装置50可以体现为处于与进气通道26连通的电子阀。可以设想，喷射装置50能够可选地实施为液压地、机械地或气动地致动的喷射装置，其选择性地加压和/或允许加压燃料经由进气通道26或以另一种方式(即，直接地)进入燃烧室20。燃料可以包括压缩气体燃料，例如天然气、丙烷、生物气体、垃圾填埋气体或氢气。还可以设想，燃料可以是液化的，例如汽油、柴油、甲醇、乙醇或任何其它液体燃料，并且可能需要车载泵(未示出)来加压燃料。

由喷射装置50允许进入进气通道26中的燃料量可以与引入燃烧室20中的燃料与空气的比率相关联。具体地，如果期望将燃料和空气的贫混合物(与空气量相比，具有相对少量的燃料的混合物)引入燃烧室20中，与需要燃料和空气的富混合物(与空气量相比，具有相对大量的燃料的混合物)相比，喷射装置50可以在喷射位置保持更短的时间段(或可以以其它方式被控制为每个给定循环喷射较少的燃料)。同样地，如果需要燃料和空气的富混合物，那么与需要贫混合物相比，喷射装置50可以在喷射位置保持更长的时间段(或可以以其他方式被控制为每个给定循环喷射较多的燃料)。

点火系统52可以与发动机10相关联，以帮助在一系列点火序列期间调节燃烧室20内的燃料和空气混合物的燃烧。在示例性实施例中，点火系统52可以是电容性放电点火系统，但是其他系统也是可行的。点火系统52可以包括任何已知的点火部件，例如点火线圈53、火花塞54、一个或多个辅助喷射器(未示出)、电源56和电子控制单元(ECU)58。电子控制单元58可以配置成基于所存储的控制策略和/或响应于从传感器电路60接收的输入来调节这种点火系统部件的操作。

点火线圈53可以与电子控制单元58、火花塞54和/或电源56可操作地连接、电耦接、通信和/或以其他方式相关联。点火线圈53可以是点火系统52的单独部件，或者，在另外的示例性实施例中，点火线圈53可以是火花塞54或包括在点火系统52中的其他电气装置的部件。点火线圈53可以包括电感器、电容器、和/或配置为存储电能直到这种能量被可控地释放的其他类似的电气装置。点火线圈的这种能量存储和/或排放特性可以导致图4至图7中所示的波形的特性。

火花塞54可以有助于在每个点火序列期间燃烧室20内的燃料和空气混合物的点燃。具体地，为了在起动事件期间或在发动机10的操作期间开始燃料和空气混合物的燃烧，火花塞54可以产生对混合物进行局部加热的火花，从而形成在整个燃烧室20传播的火焰。例如，火花塞54可以在将初级电流的流动在所需电压下引导到点火线圈53之后产生火花。随着燃烧过程的进行，燃烧室20内的温度可以继续上升到支持混合物的有效自动点火的水平。应当理解，火花塞54可以可选地是本领域中已知的另一类型的点火器。

电源56可以可操作地连接到电子控制单元58并且配置成向点火系统52的一个或多个部件和/或本文所讨论的其它发动机部件供应能量。在示例性实施例中，电源56可以是恒定电压的直流电源，例如电池或其他类似装置。在这样的实施例中，电源56可以体现为发动机10连接到的车辆的电池。然而，在可选的示例性实施例中，电源56可以与车辆电池分离，并且可以例如专用于向点火系统52供电。在另外的示例性实施例中，电源56可以是交流电能源。电源56可以配置成将任何期望的电压引导到点火系统52的各部件以有助于其操作，并且这种电压可以通过一个或多个转换器、步进电路、放大电路和/或其他类似电气器件来增大和/或减小。

电子控制单元58可以体现为单个或多个微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)等，其包括用于控制发动机10和/或各个发动机部件的操作的装置。例如，电子控制单元58可以配置成基于存储在电子控制单元58的存储器中的控制程序来控制点火系统52和/或检测系统59。许多商业上可用的微处理器可以配置成执行电子控制单元58的功能。应当认识到，电子控制单元58可以容易地体现为能够控制许多系统功能和操作模式的通用发动机微处理器。各种其它已知的电路可以与电子控制单元58相关联，包括电源电路、信号调节电路、致动器驱动器电路(即，为螺线管、电动机或压电致动器供电的电路)、通信电路、定时器电路和其它适当的电路。

检测系统59可以包括配置成检测与点火系统42相关联的一个或多个参数的一个或多个检测、测量、监测和/或处理部件。在示例性实施例中，检测系统59可以包括点火系统52的一个或多个部件以及传感器电路60。例如，检测系统59可以包括电子控制单元58和传感器电路60。在示例性实施例中，传感器电路60可以可操作地耦接到电子控制单元58和点火线圈53，并且配置成检测、测量、感测和或监测与点火系统52相关联的一个或多个参数。例如，传感器电路60可以配置成测量与点火线圈53和/或点火线圈53与电源56之间的一个或多个电路和/或电连接相关联的电压和/或电流。在一些实施例中，传感器电路60可以是点火线圈53的整体部件。传感器电路60可以电子地连接到电子控制单元58，使得电子控制单元58可以向传感器电路60发送信号和接收来自传感器电路60的信号。

图2更详细地描绘了点火系统52和检测系统59的某些部件。在示例性实施例中，电源62(其可以与电源56相同或不同)向点火驱动器电路63提供交流电或直流电电力。在一些实施例中，电源56可以包括或连接到配置成将电力转换成适合于点火驱动器电路63的形式的转换器。点火驱动器电路63可以连接到点火线圈53并且包括通过点火线圈53与低侧78分离的高侧74。

高侧74可以包括连接到电源62的电容器64。电容器64可以是配置成存储从电源56接收的电能的高压电源电容器。高侧74还可以包括连接在电容器64与点火线圈53之间的高侧开关66。可由电子控制单元58控制的高侧开关66可以是配置成打开和闭合以选择性地实现电容器64与点火线圈53之间的电路的点火开关。此外，在点火循环期间，高侧开关66可以打开和闭合以在上阈值和下阈值之间调制驱动器电路63中的电流。

高侧74可以例如通过高侧引脚75通向点火线圈53的初级线圈68。初级线圈68可以包括连接在高侧74与低侧78之间的初级绕组76。如图2所示，初级线圈68可以例如通过低侧引脚79通向点火驱动器电路63的低侧78。

低侧78可以包括低侧开关70和电流感测电阻器77。低侧开关70可以是配置成打开和闭合以选择性地允许电流流过驱动器电路63并且因此在次级线圈72中建立电压的开关。次级线圈72可以将高电压引导至火花塞54以产生火花。电流感测电阻器77可以配置成测量驱动器电路63中的电流并且可以连接来向电子控制单元58提供电流信号。

低侧78还可以包括传感器电路60。传感器电路60可以配置成测量初级线圈68在低侧78上的电压。在一些实施例中，传感器电路60可以连接在初级绕组76与低侧开关70之间。例如，传感器电路60可以直接连接到低侧引脚79。在另一实施例中，传感器电路60可以邻近电流感测电阻器77连接在低侧开关70的另一侧上，以测量电流感测电阻器77附近的电压。例如，传感器电路70可以直接连接在电流感测电阻器77处。

图3示意性地描绘了传感器电路60的示例性实施例。如图3所示，传感器电路60可以连接来从至少一个初级线圈68的低侧78接收输入。在一些实施例中，传感器电路60可以从与多个点火线圈53和/或火花塞54相关联的多个初级线圈68接收输入。以这种方式，单个传感器电路60可以测量不止一个初级线圈68的电压。在示例性实施例中，由传感器电路60接收的输入是电压信号。

传感器电路60可以包括配置成从初级线圈68接收电压信号的电容耦合器80。在示例性实施例中，电容耦合器80可以配置成将输入与所连接的初级线圈中的一个隔离，使得一次仅测量来自一个初级线圈68的电压信号。电子控制单元58随后可以确定哪个初级线圈68与经过传感器电路60的特定电压信号相关联。

电容耦合器80可将所接收的电压信号引导至多个放大器和滤波器。例如，电压信号可以经过初级放大器82、初级滤波器83、次级放大器84和次级滤波器85。初级放大器82和次级放大器84可以是任何已知的配置成调制或以其他方式改变电压信号的信号放大器。初级滤波器83和/或次级滤波器85可以是高通滤波器、低通滤波器、组合和/或本领域中已知的其他类型的滤波器。

在经过放大器和滤波器之后，电压信号可以被引导至比较器电路86和保持电路88。比较器电路86可以包括配置成将所接收的电压信号值(例如，幅度)与另一个值进行比较的任何已知电路部件。例如，比较器电路86可以将当前电压信号值与固定阈值进行比较。在另一示例中，比较器电路86可以将当前电压信号与先前电压信号值进行比较以确定电压的变化，并将该差值与阈值进行比较。如果当前电压信号值或者当前值与先前值之间的差值超过相应的阈值，比较器电路86可以向保持电路88输出信号脉冲。启用/禁用电路89可以连接到比较器电路86和电子控制单元58，以允许电子控制单元58选择性地启用和禁用传感器电路60。

保持电路88可以监测来自比较器电路86的信号脉冲并将输出信号引导至电子控制单元58，该输出信号指示每次接收到信号脉冲的时间。以这种方式，传感器电路60可以向电子控制单元58提供输出信号，以指示检测到电压尖峰的时间。因此，由于火花的发生引起了相关联的初级线圈68中的电压尖峰，所以传感器电路60可以配置成提供电子控制单元58可以用于确定火花发生的时间的输出信号。

图4至图7描绘了同与点火系统52和检测系统59相关联的示例性点火循环相关联的波形。具体地，图4描绘了在正常状况下与点火系统52的操作相关联的次级电压波形和初级电流波形。图5至图7描绘了在不利状况下与点火系统52的操作相关联的波形。如本文所使用的，“不利状况”可以指不利的操作状况(例如，燃烧湍流、高发动机负载)和/或不利的测量状况(例如，在相对低电压下产生火花的新火花塞)。具体地，图5描绘了与多弧状况相关联的次级电压波形和初级电流波形。图6描绘了与低火花电压状况相关联的次级电压波形和传感器电路60输出波形。图7描绘了与高火花电压状况相关联的次级电压波形和传感器电路60输出波形。

工业实用性

示例性公开的检测系统可以适用于包括火花点火器的任何点火系统，提供了用于测量与火花塞和/或点火线圈(例如，在点火循环期间产生火花)相关联的一个或多个参数的更稳健且更持续的系统。具体地，配置成测量初级线圈的低侧上的初级线圈电压的示例性公开的传感器电路通过检测火花发生的时间来持续地检测火花的发生。对火花的持续检测允许更准确地确定火花塞状况。以这种方式，可以更有效地执行发动机维护(例如，火花塞更换)。下面更详细地描述发动机10、点火系统52和检测系统59的操作以及可作为结果观察到的示例性波形。

在图1所示的发动机10的进气冲程期间，当活塞16在上止点位置和下止点位置之间在燃烧室20内移动时，进气阀38可以处于第一位置，如图1所示。在进气冲程期间，活塞16朝向下止点位置的向下运动可以在燃烧室20内形成低压状况。低压状况可用于将燃料和空气从进气通道26经由进气开口32抽吸到燃烧室20中。涡轮增压器可以可选地用于迫使压缩空气和燃料进入到燃烧室20中。燃料可以在涡轮增压器的上游或下游被引入到空气流中，或者可选地，燃料可以直接喷射到燃烧室20中。可以设想的是，如果需要，燃料可以可选地在压缩冲程的一部分期间被引入到燃烧室20中。

在进气冲程之后，进气阀38和排气阀44均可以处于第二位置，在该第二位置，燃料和空气混合物在活塞16随后的向上压缩冲程期间被阻止离开燃烧室20。当活塞16向上移动(在压缩冲程期间从下止点位置朝向上止点位置)时，燃烧室20内的燃料和空气可以被混合和压缩。每次在压缩冲程期间或者可选地紧接着在压缩冲程完成之后，可以启动压缩混合物的燃烧，包括点火系统52开始点火循环。

电子控制单元58可以通过使点火系统52的一个或多个部件(例如点火线圈53和/或火花塞54)通电来启动点火循环(并由此燃烧)。例如，电子控制单元58可以将电流从电源62引导至点火线圈53，以便在火花塞54处产生火花，对当前的压缩燃料和空气混合物进行局部加热。这种局部加热可以导致在整个燃烧室20中传播的火焰，从而选择性地点燃发动机10内剩余的燃料和空气混合物。

具体地，电子控制单元58可以通过与点火驱动器电路63通信来启动点火循环，以闭合高侧开关66和低侧开关70中的一个或多个，从而完成驱动器电路63。驱动器电路63的完成可以引起增加通过驱动器电路63的电流并在次级线圈72中建立高电压。高电压可以被引导到火花塞54的电极，这可能导致该电极与接地电极之间的足以在燃烧室20中引起火花的电压差(例如，电压增加，直到发生火花)。

此外，随着驱动器电路63中的电流增加，电流感测电阻器77可以输出信号以向电子控制单元58提供电流测量。电子控制单元58可以监测电流测量并且在电流达到上阈值水平时发送信号以打开高侧开关66。当电流达到较低的阈值水平时，电子控制单元58可以继续监测电流并重新闭合高侧开关66。电子控制单元58此后可以以这种方式打开和闭合高侧开关66，以调制驱动器电路63中的电流(例如，在对应的火花间隙上保持火花，使来自电容器64的电荷耗散最小化，防止电流达到不期望的水平等)。

在完成点火循环之后，高侧开关66和低侧开关70中的一个或多个可以打开，直到启动下一次点火循环。电子控制单元58可以以这种方式并根据控制策略和/或发动机正时来控制与发动机10相关联的每个点火线圈53，从而实现发动机10的常规操作(例如，以便产生机械输出)。

在点火系统52的一个或多个点火循环期间，检测系统59可以操作以测量和/或检测初级线圈68的低侧78处的电压信号。检测系统59可以测量初级线圈68的电压信号，以便检测在点火循环期间发生火花的时间。可以在初级线圈电压信号中检测到火花，这是因为在发生火花时，电压尖峰从次级线圈72反映到初级线圈68。传感器电路60可以配置成检测该电压尖峰并在发生电压尖峰时输出信号脉冲。

如已经描述的，传感器电路60可以连接在初级线圈68的低侧78上，并且当点火线圈53在点火循环期间操作时接收电压信号。电容耦合器80可以从多个初级线圈68接收电压信号，保持每个电压彼此独立，以有助于每个信号的单独测量。电容耦合器80可以引导电压信号经过初级放大器82、初级滤波器83、次级放大器84和次级滤波器85，以将测量集中在电压信号的特定部分上(诸如可以观察到所反映的电压尖峰的频率)并去除噪声。电压信号可以接着经过比较器电路86，该比较器电路86可以将电压信号的振幅和/或振幅的变化与阈值进行比较，以确定是否发生电压尖峰。每当检测到电压尖峰时，比较器电路86可以向保持电路88输出信号脉冲。保持电路88可以跟踪每个信号脉冲并将对应的输出信号引导到电子控制单元58。

电子控制单元58可以利用输出信号来确定发生所反映的电压尖峰的时间。因此，电子控制单元58可以确定火花发生的时间。在某些实施例中，例如，电子控制单元58还可以基于发动机正时来确定连接到传感器电路60(通过电容耦合器80)的多个点火线圈中的哪个点火线圈53与所接收的输出信号相关联。如下所述，电子控制单元58可以利用对发生火花的时间的确定来监测发动机10的操作和/或点火系统52的一个或多个部件(例如火花塞54)的状况。

图4描绘了与在正常操作状况下发生的示例性点火循环相关联的波形110和120。波形110可以描绘次级线圈电压，例如在点火循环期间次级线圈72中的电压。高侧开关66和低侧开关70中的至少一个可以在时间112闭合，这可能导致火花塞54的电极上的电压差，进而引发在时间114处的火花。时间112和114之间的时间差可以为点火循环“火花时间”。另一方面，波形120可以描绘在相同点火循环期间的初级线圈电流。如已经描述的，一些检测系统可以利用时间122和时间124来确定上升时间126，时间122和时间124可以分别表示电流在最大值的0％和100％的时间。

火花时间116和上升时间126都可以用于确定火花电压(例如，刚好在火花发生之前的电压)。然而，火花时间116允许比上升时间126更准确地确定火花电压，这是因为火花时间116与火花的实际正时相关联，而上升时间126仅仅是火花时间116的近似。如图4所示，上升时间126可能不是火花时间116的精确近似，这是因为时间124可能在时间114(火花发生的时间)之后才发生。在一些实施例中，电子控制单元58可以利用火花时间116和上升时间126的组合来确定火花时间，例如以增强检测系统59的可靠性。

电子控制单元58可以配置成基于从传感器电路60接收的信号和其他已知的正时来确定给定点火循环的火花时间。例如，电子控制单元58可以配置成确定高侧开关66和低侧开关70中的一个或多个闭合的时间、确定传感器电路60检测到火花的时间、并且确定这些时间之间的差，所述时间差是火花时间。电子控制单元58可以基于从传感器电路60接收的信号脉冲来确定传感器电路60检测到火花的时间，当电压信号超过阈值(例如，由比较器电路86确定)时，该信号脉冲可能已经产生。

电子控制单元58可以配置成例如通过利用定义火花时间和火花电压之间的关系的一个或多个算法、方程式、映射和/或查找表，基于所确定的火花时间来确定火花电压。在某些实施例中，火花电压可以用于确定火花塞54的状况。例如，电子控制单元58可以将火花电压与阈值进行比较。基于该比较，电子控制单元58可以确定火花塞54是否需要更换。此外，由于使用的是火花时间而不是上升时间，所以可以进行火花塞54的更准确的诊断，促进火花塞54的有效使用并降低维护成本。

此外，甚至在不利状况(例如多弧状况、低火花电压状况和高火花电压状况)下，检测系统59的示例性公开配置还允许进行持续的火花检测。当在一个点火循环期间火花塞产生多个火花(或电弧)时，便发生了多弧状况。图5描绘了与包括多弧状况的示例性点火循环相关联的波形130和140。波形130描绘了与点火循环相关联的次级电压，示出了高侧开关66和低侧开关70中的一个或多个闭合的时间132与发生第一火花的时间134之间的火花时间指示不受后续火花的发生所影响的火花时间136。另一方面，描绘与相同的点火循环相关联的初级线圈电流的波形140示出了对应于最大电流的0％的时间142与对应于最大电流的100％的时间144之间的时间差受到多个火花的发生的影响，从而导致了与火花时间136大不相同的上升时间146。

图5示出了在诸如多弧状况的不利状况下，对于确定火花电压而言，使用火花时间比使用上升时间更准确。当多弧状况发生时，电子控制单元58可以通过在相同的点火循环期间测量高侧开关66和/或低侧开关70的闭合与检测到多次火花发生中的第一次火花发生之间的时间来确定火花时间。电子控制单元58可以基于从传感器电路60接收的输出信号来确定第一次火花发生的时间。配置成测量初级线圈68的低侧78上的电压的传感器电路60可以持续地检测到第一次火花发生。因此，即使在多弧状况下，电子控制单元58也可以持续且准确地确定火花电压。

低火花电压状况可以对应于在点火循环的启动与火花发生之间存在异常短的时间段的情况。类似地，高火花电压状况可以对应于在点火循环的启动和火花发生之间存在异常长的时间段的情况。低火花电压状况和高火花电压状况可能例如是由使用新的火花塞、燃烧湍流、高发动机负载和/或其它不利状况而引起。图6和图7描绘了指示传感器电路60可以分别确定在低火花电压状况和高火花电压状况下发生火花的时间的波形。

图6描绘了与在低火花电压状况下发生的示例性点火循环相关联的波形210和220。波形210描绘了与点火循环相关联的次级电压，并且波形220描绘了与传感器电路60相关联的输出信号。波形210示出了，在高侧开关和低侧开关70中的一个或多个闭合的时间212之后，在紧接其后的时间214处发生火花，这指示了异常短的火花时间216。波形220示出了在火花发生的时间输出信号脉冲222。电子控制单元58可以接收信号脉冲222并且确定火花时间216。以这种方式，通过测量初级线圈68的低侧78上的电压，即使在低火花电压状况下，传感器电路60也可以持续地输出指示火花发生的时间的信号脉冲。例如，即使在高侧开关66和低侧开关70闭合以导致火花发生之后小于80μs发生火花时，传感器电路60也可以检测到火花。在一些实施例中，即使在高侧开关66和低侧开关70闭合之后低至10μs发生火花时，传感器电路60也可以检测到火花。

图7描绘了与在高火花电压状况下发生的示例性点火循环相关联的波形230和240。波形230描绘了与点火循环相关联的次级电压，并且波形240描绘了与传感器电路60相关联的输出信号。波形230示出了，在高侧开关66和低侧开关70闭合的时间232之后，在其后相对长的时间段的时间234发生火花，这指示了异常长的火花时间236。波形240示出了在火花发生的时间输出信号脉冲242。电子控制单元58可以接收信号脉冲242并且确定火花时间236。以这种方式，通过测量初级线圈68的低侧78上的电压，甚至在高火花电压状况下，传感器电路60也可以持续地输出指示火花发生的时间的信号脉冲。例如，即使在高侧开关66和低侧开关70闭合以引起火花发生之后大于140μs发生火花时，传感器电路60也可以检测到火花。

对于本领域技术人员将会是显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对本发明的检测系统进行各种修改和变化。考虑到本文所公开的实施例的说明书和实践，其他实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。说明书和示例仅被认为是示例性的，本发明的真实范围由所附权利要求书指示。

Claims (10)

1.一种用于确定电容性放电点火系统(52)中的火花塞(54)的火花电压的方法，包括：

测量初级线圈(68)的低侧(78)上的电压；

基于所述电压确定火花时间；以及

基于所述火花时间确定火花电压。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，测量所述初级线圈的所述低侧上的所述电压包括测量初级绕组(76)与低侧开关(70)之间的电压。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，测量所述初级线圈的所述低侧上的所述电压还包括测量所述初级线圈的低侧引脚(79)处的电压。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，测量所述初级线圈的所述低侧上的所述电压包括测量电流感测电阻器(77)附近的电压。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，测量所述初级线圈的所述低侧上的所述电压包括直接测量所述电流感测电阻器处的电压。

6.一种用于确定电容性放电点火系统(52)中的火花塞(54)的火花电压的检测系统(59)，包括：

传感器电路(60)，其配置成通过测量初级线圈(68)的低侧(78)上的电压来检测火花的发生；以及

电子控制单元(58)，其连接到所述传感器电路，

其中所述电子控制单元配置成：

从所述传感器电路接收指示所述电压超过阈值的信号；

基于所述信号确定火花时间；以及

基于所述火花时间确定火花电压。

7.根据权利要求6所述的检测系统，其中，所述传感器电路连接在所述初级线圈的初级绕组(76)与低侧开关(70)之间。

8.根据权利要求7所述的检测系统，其中，所述传感器电路直接连接到所述初级线圈的低侧引脚(79)。

9.根据权利要求6所述的检测系统，其中，所述传感器电路连接在电流感测电阻器(77)附近，以测量所述电流感测电阻器附近的电压。

10.根据权利要求9所述的检测系统，其中，所述传感器电路直接连接在所述电流感测电阻器处。