CN107100777A - 用于检测发动机爆震和失火的系统和方法 - Google Patents

用于检测发动机爆震和失火的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于检测发动机爆震和失火的系统和方法。公开一种用于提供多个命令至点火线圈驱动器电路以在气缸循环期间提供火花、离子信号积分和点火线圈分流的系统和方法。在一个示例中，通过单个导体连通链路提供多个电压脉冲。所述电压脉冲提供用于点火正时、点火线圈分流和离子信号积分的编码指令。

Description

用于检测发动机爆震和失火的系统和方法
技术领域
本说明书涉及一种用于检测火花点火式发动机的发动机爆震和失火的系统和方法。所述系统和方法可以具体地用于贫或用稀释混合物操作的发动机。
背景技术
火花塞可以提供能量，以在发动机的气缸内开始燃烧。具体地，电压电位可以在火花塞的电极两端开展。如果所述电压电位大于阈值，火花可以在火花塞电极之间产生，从而促进气缸中空气-燃料混合物的点火。空气-燃料混合物的点火提供发动机扭矩并可以导致发动机爆震。当气缸空气-燃料混合物的端部气体由于所述气缸中的温度和压力的增加而点火时，可以产生发动机爆震。端部气体的点火可以导致提供发动机爆震声音的高频率气缸压力振荡。点火线圈次绕组可以经由离子感测电路监控，以确定发动机爆震是否存在。然而，一些较高输出点火线圈具有可以使发动机爆震感测更具有挑战性的较高电感绕组。此外，离子信号可以经积分以估计发动机燃烧质量或失火。
如果导体设置在发出火花正时命令的控制器和用于每个命令信号的点火电路之间，所述系统中的导体的数量可以迅速地增加。此外，多个电路可以必须被供应，以确定火花正时、点火线圈分流(shunting)和离子传感器输出。因此，提供期望水平的点火系统复杂性，可以是困难的和/或不太可靠的。
发明内容
本文发明者已经认识到上述缺点，并且已经开发一种用于提供火花至发动机的方法，所述方法包括：从一个或多个发动机传感器接收输入至控制器；以及响应于所述输入在气缸循环期间经由所述控制器命令点火线圈的分流、充电和放电，所述命令通过单个导体提供在所述控制器和点火线圈驱动电路之间的电连通完成。
通过单个导体提供多个点火电路命令，减少控制器和点火电路之间的导体的数量可以是可能的。导体数量的减少可以减少布线问题并降低系统成本。此外，所述发动机系统内的较低数量的导体可以改进车辆可靠性。具体地，定位在控制器和点火电路之间的单个导体可以承载提供点火正时、点火线圈分流正时和离子信号积分正时的三个或更多个编码电压脉冲。所述电压脉冲由所述单个专有(sole)导体在所述发动机的循环期间承载，使得点火、点火线圈分流和离子信号积分可以在单个气缸循环期间执行。此外，所述脉冲可以对于每个发动机循环进行修改，以调整火花正时，调整点火线圈分流正时，并调整离子信号积分正时。
本说明书可以提供若干优点。具体地，本方法减少发动机系统中的导体的数量。此外，本方法可以通过减少所述系统中的电气系统连接的数量而改进系统可靠性。此外，本方法可以简化电路，以解码点火正时、点火线圈分流和离子信号积分，因为仅单个解码电路用于确定经由控制器发送的点火系统正时信号。
当单独地或与附图结合考虑时，本说明书的以上优点及其他优点和特征将从下列具体实施方式变得显而易见。
应该理解的是，提供上述发明内容以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的概念的选择。它不意在识别所要求保护的主题的关键或主要特征，所述要求保护的主题的范围由随附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中所提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
当单独地或参照附图考虑时，本文所述的优点将通过阅读在本文称为具体实施方式的示例的示例更完全地理解，其中：
图1是发动机的示意图；
图2是点火系统的示意图；
图3至图5是示出根据图6的方法的图2的所述点火系统的操作的示例曲线图；
图6示出用于经由单个导体从控制器提供多个点火系统命令至点火电路的方法；以及
图7示出用于正常燃烧和晚期燃烧的点火系统命令和离子信号积分的曲线图。
具体实施方式
本描述涉及操作火花点火式发动机的点火系统。在一个非限制性示例中，包括多个电压脉冲的控制信号在气缸循环期间经由单个电线提供至点火线圈模块。所述点火线圈模块可以响应于电压脉冲选择性地给点火线圈充电和放电。此外，线圈分流和离子信号积分命令可以通过相同的单个电线或导体经由电压脉冲提供。图1示出示例发动机和点火系统。图2示出图1中所示的所述点火系统的详细视图。示例点火系统控制顺序在图3至图5中示出。用于通过所述单个电线提供编码点火信号的方法在图6中示出。
参照图1，包括其中一个气缸在图1中示出的多个气缸的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制。发动机10包括具有活塞36定位在其中并连接到曲轴40的燃烧室30和气缸壁32。燃烧室30经示出经由相应进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以由进气凸轮51和排气凸轮53操作。可调节进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。可调节排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。
燃料喷射器66经示出定位，以将燃料直接地喷射到气缸30中，这作为直接喷射为本领域的技术人员所知。可替代地，燃料可以喷射到进气道，这作为进气道喷射为本领域的技术人员所知。燃料喷射器66与来自控制器12的信号的脉冲宽度成比例输送液体燃料。燃料由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)的燃料系统(未示出)输送至燃料喷射器66。另外，进气歧管44经示出与任选的电子节气门62连通，该电子节气门62调整节流板64的位置以控制从进气口42至进气歧管44的空气流。
无分电器点火系统88响应于来自控制器12的命令经由火花塞92提供点火火花至燃烧室30。通用排气氧(UEGO)传感器126经示出在催化转化器70上游联接到排气歧管48。可替代地，双态排气氧传感器可以替代UEGO传感器126。
在一个示例中，转化器70能够包括多个催化剂砖。在另一示例中，能够使用每个具有多个砖的多个排放控制装置。在一个示例中，转化器70能够是三元催化剂。
控制器12作为常规微型计算机在图1中示出，包括：微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、只读(例如，非临时性)存储器(ROM)106、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110和常规数据总线。控制器12经示出从联接到发动机10的传感器接收各种信号，除了前面讨论的那些信号，还包括：来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)；用于感测由足132施加的力的联接到加速器踏板130的位置传感器134；来自联接到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量；来自霍尔效应传感器118的感测曲轴40位置的发动机位置传感器；从传感器120进入所述发动机的空气质量的测量；和来自传感器58的节气门位置的测量。大气压力也可以经感测(传感器未示出)用于由控制器12处理。在本描述的一个方面中，发动机位置传感器118对于所述曲轴的每个旋转产生预定数量的等间距脉冲，据此能够确定发动机转速(RPM)。
在一些示例中，所述发动机可以联接到混合动力车辆中的电动机/电池系统。所述混合动力车辆可以具有并联配置、串联配置或它们的变型或组合。此外，在一些示例中，可以采用其他发动机配置，例如所述发动机可以是涡轮增压的或机械增压的。
在操作期间，发动机10内的每个气缸通常经历四冲程循环：所述循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。通常地，在所述进气冲程期间，所述排气门54关闭并且进气门52打开。空气经由进气歧管44引入燃烧室30，并且活塞36移动到所述气缸的底部，以便增加燃烧室30内的容积。其中活塞36接近所述气缸的底部并在其冲程结束时(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)的位置通常由本领域的技术人员称为下止点(BDC)。在所述压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向所述气缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。其中活塞36在其冲程结束时并最接近所述气缸盖(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)的点通常由本领域的技术人员称为上止点(TDC)。在以下称为喷射的过程中，燃料被引入所述燃烧室中。在以下称为点火的过程中，所喷射的燃料由诸如火花塞92等已知点火装置点火，从而导致燃烧。在所述膨胀冲程期间，所述膨胀气体推动活塞36回到BDC。曲轴40将活塞运动转换为所述旋转轴的旋转扭矩。最后，在所述排气冲程期间，所述排气门54打开，以释放所燃烧的空气-燃料混合物至排气歧管48，并且所述活塞返回到TDC。注意上述仅作为示例示出，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以改变，如以提供正或负气门重叠、晚期进气门关闭或各种其他示例。
现在参照图2，示出了示例点火系统88的示意图。在此示例中，控制器12经由导体或电线231从分开的远程点火电路201接收感测的离子数据。控制器12经由单个电线或导体233提供命令电压脉冲至远程点火电路201。在一个示例中，点火电路201可以包括有装配在火花塞的顶部上的线圈。所述点火系统88也包括用于评估发动机10是否正经历火花爆震或失火的离子感测电路225。点火线圈240从电池220提供电能，以选择性地在火花塞92处产生火花。电池220接地280。
点火电路201包括增加由离子感测电路225提供的模拟离子信号的幅度的离子信号放大器202。来自离子感测电路225的离子信号也提供至离子信号积分器电路206，所述离子信号积分器电路206在发动机曲轴持续时间或窗口上对离子信号积分，以提供用于指示燃烧质量或失火的基础。离子信号积分器电路206在基于由所述控制器在气缸循环期间提供的短持续时间电压脉冲(例如，在图4中所示的时间T12和时间T17之间的COPID脉冲)的持续时间内积分所述离子信号。通过所述积分时间段的适当选择，所述控制器能够区分正常燃烧正时和晚期燃烧正时。晚期燃烧在所述积分时间段之后发生。所述积分值是燃烧质量的指示，并且所述积分值经由断开开关211报告回到所述控制器。开关211增加在导体233中的电流，以当开关211闭合时通过激活电流源210提供高电流消耗状态。当开关211断开时，电流源208提供低电流消耗状态。在所述停歇(dwell)时间段的开始时，开关211闭合并且所述电流处于高水平。在停歇期间，电路206中的第二积分器以恒定速率积分。当两个积分值相等时，开关211断开并且所述电流进入至较低水平。通过测量从停歇的开始时间至电流被切换到较低值的时间，所述控制器确定所述积分值。
点火电路201也包括从由导体233承载的电压脉冲产生三个输出信号的电压脉冲解码器电路204。具体地，电压解码器电路204包括组合逻辑，以提供用于给点火线圈240充电和放电的停歇信号。电压解码器电路204也包括组合逻辑，以提供点火线圈分流信号和离子信号积分时间段信号。所述电压解码器电路204经由电阻器250和导体251引导所述停歇信号至绝缘栅双极晶体管(IGBT)252。所述电压解码器电路204经由导体235引导所述点火线圈分流信号至金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)234。所述电压解码器电路204经由导体207引导所述离子积分时间段信号至离子信号积分器电路206。
点火线圈240包括主绕组242和次绕组244。主绕组242包括电耦合到电池220的第一侧243和电耦合到IGBT 252的集电极(collector)255的第二侧241。MOSFET 234在源极(S)处与第一侧243电连通并在漏极(D)处与第二侧241电连通。在分流期间，电流从241流动至243。当较高电压(例如，高于所述MOSFET源极(S)的5V)由解码器电路204应用于栅极(G)时，低电阻电路设置在MOSFET 234的漏极(D)和源极(S)之间。当较低电压(例如，0V或地电位)由解码器电路204应用于栅极(G)时，高电阻电路(例如，开路)设置在MOSFET 234的漏极(D)和源极(S)之间。因此，分流可以通过将较高电压应用于栅极(G)设置在第一侧243和第二侧241之间。通过分流所述主绕组242，改进离子感测的放大使得甚至当次绕组244具有高电感时可以改进发动机爆震检测和失火检测，可以是可能的。次绕组244的第一侧246电耦合到离子感测电路225。离子感测电路电耦合到电池220。次绕组244的第二侧245电耦合到火花塞92。
火花塞92包括第一电极260和第二电极262。空气间隙264设置在第一电极260和第二电极262之间。当IGBT从打开(例如，闭合的开关)切换至关闭(例如，断开的开关)时，火花可以在空气间隙264中发展。
IGBT 252包括发射极253、基极254和集电极255。从解码器电路204至IGBT 254的电流经由电阻器250限制。当较高电压(例如，5V)由解码器电路204应用于基极254时，IGBT252是打开的(例如，闭合的开关)。当较低电压(例如，0V或地电位)由解码器电路204应用于基极254时，IGBT 252是关闭的(例如，断开的开关)。通过闭合IGBT 252，电流从电池220流过主线圈242，以给点火线圈240充电。在主线圈242已经充电之后断开IGBT 252可以引起点火线圈240放电，从而引起在火花塞96处的火花。以这种方式，火花可以经由火花塞92提供至发动机气缸。
离子感测电路225电耦合到次绕组244的第一侧246和电池220。离子感测电路225包括齐纳(Zener)二极管230、二极管226、二极管220、电容器228、电阻器222和电阻器224。离子感测电路的输出端(output)是在二极管226和齐纳二极管230之间的节点。所述离子电路输出端提供至离子放大器202和离子积分电路206。
因此，所述点火系统88提供功能性以提供火花至气缸，感测离子，积分离子信号，并分流点火线圈以改进离子感测。所述离子感测可以提供发动机爆震和/或失火的指示。用于离子感测和点火控制的命令可以经由允许发动机控制器与点火电路配合的单个导体或电线被提供。因此，所述电路可以提供增强的能力，而无所述控制器和所述点火电路之间电连接的增加。
图1和图2的系统提供用于提供火花至发动机的系统，所述系统包括：控制器；包括脉冲解码电路和离子信号积分电路的点火电路；电耦合所述控制器和所述点火线圈预驱动器电路的单个导体；包括主线圈的点火线圈；和与所述脉冲解码电路电连通的点火线圈分流开关。所述系统还包括控制器，其包括存储在非临时性存储器中以经由所述单个导体命令火花正时、点火线圈分流和离子信号积分的可执行指令。所述系统包括存储在非临时性存储器以输出用于火花正时的电压脉冲和用于点火线圈分流的电压脉冲的可执行指令。所述系统包括其中所述点火线圈分流开关电耦合到所述主线圈的第一侧并电耦合到所述主线圈的第二侧。所述系统还包括控制器，其包括存在非临时性存储器中以提供电压脉冲来命令火花正时，提供电压脉冲来命令点火线圈分流并提供电压脉冲来命令离子信号积分的可执行指令。所述系统还包括与所述脉冲解码电路电连通的点火火花开关。
现在参照图3，示出了示出用于在发动机的循环期间提供火花至发动机气缸的点火系统的控制信号的曲线图。所述曲线图示出用于命令并提供火花正时和离子信号积分和/或点火线圈分流正时的编码信号COPID 309。COPID 309是在所述气缸的循环期间在用于一个发动机气缸的点火正时和离子信号积分/线圈分流正时的线圈式火花塞控制信号。所述火花正时和离子信号积分和/或点火线圈分流正时以三个电压脉冲编码。所述COPID309信号由所述控制器提供至所述点火电路。
所述点火停歇时间段(例如，所述点火线圈正在充电的时间)相对于所述COPID309信号在窗口302的正时处示出。所述点火线圈分流正时窗口和/或离子积分窗口相对于所述COPID 309信号在窗口304的正时处示出。所述垂直轴线表示COPID信号水平(例如，电压水平)，并且所述COPID信号在接近所述垂直轴线箭头的较高水平处起作用。所述COPID信号在接近所述水平轴线的较低水平处不起作用。所述水平轴线表示时间，并且时间从图3的左侧至图3的右侧增加。沿所述水平轴线的双S标记表示可以是长或短的持续时间的时间中断。
在时间T0处，所述COPID信号309处于低水平且未起作用。所述点火线圈未在充电，并且所述点火线圈未分流并且所述离子信号也未积分。在所述气缸的先前循环期间，基于所述COPID信号309可以已经接收火花，所述发动机气缸经选择以接收火花。
在时间T1处，所述COPID信号309转换至高水平，以开始其中命令所述点火线圈充电的点火停歇命令时间段。此后不久，所述停歇正时时间段302开始，其中所述点火线圈响应于由所述COPID信号309在时间T1处提供的所述点火停歇命令开始充电。在一个示例中，在时间T1处的COPID信号309的上升边缘和在301处的停歇时间302的开始之间有120微秒的延迟。在时间T1处，所述离子传感器输出未积分，并且所述点火线圈也未分流。
在时间T2处，所述COPID信号309转换至较低水平，以结束所述点火停歇命令时间段。在T2处的结束时间可以对应于特定发动机曲轴角(例如，用于所述气缸接收所述火花的上止点中心压缩冲程的提前的20度)，其中火花点火是期望的。所述停歇正时时间段302在303处结束，其可以是在时间T2处从COPID信号309的下降边缘延迟的45微秒。在时间T1和时间T2之间的持续时间是所述停歇时间(例如，点火线圈充电时间)，并且其可以在1.5毫秒和2.5毫秒之间的范围内。
在时间T3处，信号309转换至较高水平，以提供用于离子积分和/或点火线圈分流正时的信息。在一些示例中，离子积分和点火线圈分流正时可以基于如在304处所示的单个窗口提供。在其他示例中，窗口304的正时可以是用于仅离子积分或仅点火线圈分流的基础。在时间T1和T2之间的所述停歇电压脉冲在时间T3完成。离子积分和/或点火线圈分流在时间T3处不活跃。
在时间T4处，信号309转换至较低水平，以提供识别离子积分和/或点火线圈分流正时信息正从所述控制器输送至所述点火电路的短持续时间电压脉冲。在一个示例中，离子积分和/或点火线圈分流正时电压脉冲可以在持续时间上约为75微秒，以将这些电压脉冲与停歇正时电压脉冲区别。此后不久，所述离子电流积分和/或点火线圈分流正时窗口304打开，以开始离子电流积分和/或点火线圈分流。在一个示例中，从T3到所述离子电流积分的打开和/或点火线圈分流窗口打开的时间是120微秒。此时间允许所述离子积分和/或点火线圈分流正时电压脉冲在离子积分和/或点火线圈分流开始之前完成。
在时间T5处，信号309转换至较高水平，以提供识别离子积分和/或点火线圈分流正时信息正从所述控制器输送到所述点火电路的短持续时间电压脉冲。在时间T5和时间T6之间的脉冲持续时间在持续时间上是75微秒。此第二离子积分和/或点火线圈分流正时电压脉冲识别所述离子积分时间段和/或点火线圈分流正时的结束正时。在时间T6之后不久，所述离子电流积分和/或点火线圈分流窗口304关闭，以停止离子电流积分和/或点火线圈分流。在一个示例中，在时间T5处的所述第三电压脉冲的上升边缘之后，所述离子电流积分和/或点火线圈分流窗口304关闭120微秒。
以这种方式，可以经由通过单个电线或导体输送的三个电压脉冲将点火线圈停歇时间、火花时间、离子电流积分时间段和/或点火线圈分流时间段或正时提供给点火电路。所述电压脉冲由所述控制器提供并输送至点火电路。所述三个电压脉冲的正时可以基于发动机曲轴角。例如，时间T2可以是期望的火花正时角，并且所述离子电流积分和/或点火分流窗口可以以第一期望的发动机曲轴角打开并以第二期望的发动机曲轴角关闭。
现在参照图4，示出了示出用于点火系统在发动机的循环期间提供火花至发动机气缸的控制信号的第二曲线图。所述曲线图示出用于提供火花正时和离子信号积分和/或点火线圈分流正时的编码信号COPID 411。COPID 411是在所述气缸的循环期间的在用于一个发动机气缸的点火正时和离子信号积分/线圈分流正时的线圈式火花塞控制信号。所述火花正时和离子信号积分和/或点火线圈分流正时以四个电压脉冲编码。所述COPID 411信号由所述控制器提供给所述点火电路。在此示例中，所述离子信号积分和/或点火线圈分流正时设置在两个不同时控的窗口412和414中。所述离子信号积分正时窗口可以是412，并且所述点火线圈分流正时窗口可以是414，或者反之亦然。
所述点火停歇时间段(例如，所述点火线圈正在充电的时间)相对于所述COPID411信号在窗口410的正时处示出。所述第一点火线圈分流正时窗口和/或离子积分窗口相对于所述COPID 411信号在窗口412的正时处示出。所述第二点火线圈分流正时窗口和/或离子积分窗口相对于所述COPID 411信号在窗口414的正时处示出。所述第一点火线圈分流正时窗口和/或离子积分窗口412具有与所述第二点火线圈分流正时窗口和/或离子积分窗口414相同的开始正时。所述垂直轴线表示COPID信号水平(例如，电压水平)，并且所述COPID信号在接近所述垂直轴线箭头的较高水平处起作用。所述COPID信号在接近所述水平轴线的较低水平处不起作用。所述水平轴线表示时间并且时间从图4的左侧至图4的右侧增加。沿所述水平轴线的双S标记表示可以是长或短的持续时间的时间中断。
在时间T9处，所述COPID信号411处于低水平且未起作用。所述点火线圈未在充电，并且所述点火线圈未分流，且所述离子信号也未积分。在所述气缸的先前循环期间，基于所述COPID信号411可以已经接收火花，所述发动机气缸经选择以接收火花。
在时间T10处，所述COPID信号411转换至高水平，以开始其中命令所述点火线圈充电的点火停歇命令时间段。此后不久，所述停歇正时时间段410开始，其中所述点火线圈响应于由所述COPID信号411在时间T10处提供的所述点火停歇命令开始充电。在一个示例中，在时间T10处的COPID信号411的上升边缘和在401处的停歇时间410的开始之间有120微秒的延迟。在时间T10处，所述离子传感器输出未积分，且所述点火线圈也未分流。
在时间T11处，所述COPID信号411转换至较低水平，以结束所述点火停歇命令时间段。在T11处的结束时间可以对应于特定发动机曲轴角(例如，用于所述气缸接收所述火花的上止点中心压缩冲程的提前的20度)，其中火花点火是期望的。所述停歇正时时间段410在403处结束，其可以是在时间T11处从COPID信号411的下降边缘延迟的45微秒。在时间T10和时间T11之间的持续时间是所述停歇时间(例如，点火线圈充电时间)，并且其可以在1.5毫秒和2.5毫秒之间的范围内。
在时间T12处，信号411转换至较高水平，以提供用于离子积分和/或点火线圈分流正时的信息。在一些示例中，离子积分和点火线圈分流正时可以基于如在412和414处所示的两个窗口提供。窗口412的正时可以是用于仅离子积分或仅点火线圈分流的基础。同样，窗口414的正时可以是用于仅离子积分或仅点火线圈分流的基础。在时间T10和T11之间的所述停歇电压脉冲在时间T12完成。离子积分和/或点火线圈分流在时间T12处不活跃。
在时间T13处，信号411转换至较低水平，以提供识别离子积分和/或点火线圈分流正时信息正从所述控制器输送至所述点火电路的短持续时间电压脉冲。在一个示例中，离子积分和/或点火线圈分流正时电压脉冲可以在持续时间上约为75微秒，以将这些电压脉冲与停歇正时电压脉冲区别。此后不久，所述离子电流积分和/或点火线圈分流正时窗口412和414打开，以开始离子电流积分和点火线圈分流。在一个示例中，从T12到所述离子电流积分的打开和/或点火线圈分流窗口打开的时间是120微秒。此时间允许所述离子积分和/或点火线圈分流正时电压脉冲在离子积分和/或点火线圈分流开始之前完成。
在时间T14处，信号411转换至较高水平，以提供识别离子积分和/或点火线圈分流正时信息正从所述控制器输送到所述点火电路的短持续时间电压脉冲。在时间T14和时间T15之间的脉冲持续时间在持续时间上是75微秒。此第二离子积分和/或点火线圈分流正时电压脉冲识别所述第一离子积分时间段和/或点火线圈分流正时窗口412的结束正时。在时间T15之后不久，所述离子电流积分和/或点火线圈分流窗口412关闭，以停止离子电流积分和/或点火线圈分流。在一个示例中，在时间T14处的所述第三电压脉冲的上升边缘之后，所述离子电流积分和/或点火线圈分流窗口412关闭120微秒。所述第二离子积分时间段和/或点火线圈分流正时窗口414保持打开，使得离子电流积分或点火线圈分流可以继续。
在时间T16处，信号411转换至较高水平，以提供识别离子积分和/或点火线圈分流正时信息正从所述控制器输送至所述点火电路的短持续时间电压脉冲。在时间T16和时间T17之间的所述脉冲持续时间在持续时间上是75微秒。此第三离子积分和/或点火线圈分流正时电压脉冲识别所述第二离子积分时间段和/或点火线圈分流正时窗口414的结束正时。在时间T17之后不久，所述离子电流积分和/或点火线圈分流窗口414关闭，以停止离子电流积分和/或点火线圈分流。在一个示例中，在时间T16处的所述第四电压脉冲的上升边缘之后，所述离子电流积分和/或点火线圈分流窗口414关闭120微秒。因此，所述第一和第二离子积分时间段和/或点火线圈分流正时窗口412和414关闭。
以这种方式，可以经由通过单个电线或导体输送四个电压脉冲将点火线圈停歇时间、火花时间、离子电流积分时间段和/或点火线圈分离时间段或正时提供给点火电路。所述电压脉冲由所述控制器提供并输送至点火电路。所述四个电压脉冲的正时可以基于发动机曲轴角。例如，时间T11可以是期望的火花正时角，并且所述离子电流积分和/或点火分流窗口可以以第一期望的发动机曲轴角打开并以第二期望的发动机曲轴角关闭。所述四个电压脉冲允许窗口412和窗口414之间的不同结束时间，使得点火线圈分流可以与离子电流积分分离。
现在参照图5，示出了示出用于点火系统在发动机的循环期间提供火花至发动机气缸的控制信号的第三曲线图。所述曲线图示出用于提供火花正时和离子信号积分和/或点火线圈分流正时的编码信号COPID 511。COPID 511是在所述气缸的循环期间的用于一个发动机气缸的点火正时和离子信号积分/线圈分流正时的线圈式火花塞控制信号。所述火花正时和离子信号积分和/或点火线圈分流正时以五个电压脉冲编码。所述COPID 511信号由所述控制器提供给所述点火电路。在此示例中，所述离子信号积分和/或点火线圈分流正时设置在两个不同时控的窗口522和524中。所述正时窗口522和524具有不同的开始时间和停止时间。所述离子信号积分正时窗口可以是522，并且所述点火线圈分流正时窗口可以是524，或者反之亦然。
所述点火停歇时间段(例如，所述点火线圈正充电的时间)相对于所述COPID 511信号在窗口520的正时处示出。所述第一点火线圈分流正时窗口和/或离子积分窗口相对于所述COPID 511信号在窗口522的正时处示出。所述第二点火线圈分流正时窗口和/或离子积分窗口相对于所述COPID 511信号在窗口524的正时处示出。所述第一点火线圈分流正时窗口和/或离子积分窗口522具有与所述第二点火线圈分流正时窗口和/或离子积分窗口524不同的开始正时和结束正时。所述垂直轴线表示COPID信号水平(例如，电压水平)，并且所述COPID信号在接近所述垂直轴线箭头的较高水平处起作用。所述COPID信号在所述水平轴线的较低水平处不起作用。所述水平轴线表示时间，并且时间从图5的左侧至图5的右侧增加。沿所述水平轴线的所述双S标记表示可以是长或短的持续时间的时间中断。
在时间T19处，所述COPID信号511处于低水平且未起作用。所述点火线圈未在充电，并且所述点火线圈未分流，且所述离子信号也未积分。在所述气缸的先前循环期间，基于所述COPID信号511可以已经接收火花，所述发动机气缸经选择以接收火花。
在时间T20处，所述COPID信号511转换至高水平，以开始其中命令所述点火线圈充电的点火停歇命令时间段。此后不久，所述停歇正时时间段520开始，其中所述点火线圈响应于由所述COPID信号511在时间T20处提供的所述点火停歇命令开始充电。在一个示例中，在时间T20处的COPID信号511的上升边缘和在501处的停歇时间520的开始之间有120微秒的延迟。在时间T20处，所述离子传感器输出未积分，且所述点火线圈也未分流。
在时间T21处，所述COPID信号511转换至较低水平，以结束所述点火停歇命令时间段。在T21处的结束时间可以对应于特定发动机曲轴角(例如，用于所述气缸接收所述火花的上止点中心压缩冲程的提前的20度)，其中火花点火是期望的。所述停歇正时时间段520在513处结束，其可以是在时间T21处从COPID信号511的下降边缘延迟的45微秒。在时间T20和时间T21之间的持续时间是所述停歇时间(例如，点火线圈充电时间)，并且其可以在1.5毫秒和2.5毫秒之间的范围内。
在时间T22处，信号511转换至较高水平，以提供用于离子积分和/或点火线圈分流正时的信息。在一些示例中，离子积分和点火线圈分流正时可以基于如在522和524处所示的两个窗口提供。窗口522的正时可以是用于仅离子积分或仅点火线圈分流的基础。同样，窗口524的正时可以是用于仅离子积分或仅点火线圈分流的基础。在时间T20和T21之间的所述停歇电压脉冲在时间T22完成。离子积分和/或点火线圈分流在时间T22处不活跃。
在时间T23处，信号511转换至较低水平，以提供识别离子积分和/或点火线圈分流正时信息正从所述控制器输送至所述点火电路的短持续时间电压脉冲。在一个示例中，离子积分和/或点火线圈分流正时电压脉冲可以在持续时间上约为75微秒，以将这些电压脉冲与停歇正时电压脉冲区别。此后不久，所述离子电流积分和/或点火线圈分流正时窗口522打开，以开始离子电流积分和/或点火线圈分流。在一个示例中，从T22到所述离子电流积分的打开和/或点火线圈分流窗口打开的时间是120微秒。此时间允许所述离子积分和/或点火线圈分流正时电压脉冲在离子积分和/或点火线圈分流开始之前完成。
在时间T24处，信号511转换至较高水平，以提供识别离子积分和/或点火线圈分流正时信息正从所述控制器输送到所述点火电路的短持续时间电压脉冲。在时间T24和时间T25之间的脉冲持续时间在持续时间上是75微秒。此第二离子积分和/或点火线圈分流正时电压脉冲识别所述第二离子积分时间段和/或点火线圈分流正时窗口524的开始正时。在时间T25之后不久，所述离子电流积分和/或点火线圈分流窗口524打开，以开始离子电流积分和/或点火线圈分流。在一个示例中，在时间T24处的所述第三电压脉冲的上升边缘之后，所述离子电流积分和/或点火线圈分流窗口524打开120微秒。所述第一离子积分时间段和/或点火线圈分流正时窗口522保持打开，使得离子电流积分或点火线圈分流可以继续。
在时间T26处，信号511转换至较高水平，以提供识别离子积分和/或点火线圈分流正时信息正从所述控制器输送到所述点火电路的短持续时间电压脉冲。在时间T26和时间T27之间的脉冲持续时间在持续时间上是75微秒。此第四离子积分和/或点火线圈分流正时电压脉冲识别所述第一离子积分时间段和/或点火线圈分流正时窗口522的结束正时。在时间T27之后不久，所述离子电流积分和/或点火线圈分流窗口522关闭，以停止离子电流积分和/或点火线圈分流。在一个示例中，在时间T26处的所述第四电压脉冲的上升边缘之后，所述离子电流积分和/或点火线圈分流窗口522关闭120微秒。因此，所述第一离子积分时间段和/或点火线圈分流正时窗口522关闭。
在时间T28处，信号511转换至较高水平，以提供识别离子积分和/或点火线圈分流正时信息正从所述控制器输送到所述点火电路的短持续时间电压脉冲。在时间T28和时间T29之间的脉冲持续时间在持续时间上是75微秒。此第五离子积分和/或点火线圈分流正时电压脉冲识别所述第二离子积分时间段和/或点火线圈分流正时窗口524的结束正时。在时间T29之后不久，所述离子电流积分和/或点火线圈分流窗口524关闭，以停止离子电流积分和/或点火线圈分流。在一个示例中，在时间T28处的所述第五电压脉冲的上升边缘之后，所述离子电流积分和/或点火线圈分流窗口524关闭120微秒。因此，所述第二离子积分时间段和/或点火线圈分流正时窗口524关闭。
以这种方式，可以经由通过单个电线或导体输送的五个电压脉冲将点火线圈停歇时间、火花时间、离子电流积分时间段和/或点火线圈分流时间段或正时提供给点火电路。所述电压脉冲由所述控制器提供并输送至点火电路。所述五个电压脉冲的正时可以基于发动机曲轴角。例如，时间T21可以是期望的火花正时角，并且所述离子电流积分和/或点火分流窗口可以以第一和第二期望的发动机曲轴角打开并以不同的期望的发动机曲轴角关闭。所述五个电压脉冲允许窗口522和窗口524之间的不同开始时间和结束时间，使得点火线圈分流可以与离子电流积分分离。
现在参照图6，描述了一种用于经由单个导体或电线给火花正时、离子信号积分和点火线圈主绕组分流编码的方法。所述点火系统可以类似于图2中所示的点火系统。此外，图6的方法的至少一部分可以作为可执行指令包括在图1和图2的系统中。此外，图6的方法的至少一部分可以是在物理世界中与控制器和点火系统结合所采取的用来转换点火操作的动作。图6的方法可以应用于所有发动机气缸的点火线圈。图6的方法中使用的第一电压脉冲宽度、第二电压脉冲宽度和第三电压脉冲宽度的描述应用于如果所述点火系统在无劣化情况下操作而存在的电压脉冲宽度。
在602处，方法600确定发动机转速和负荷。发动机转速可以经由发动机位置传感器输出确定，并且发动机负荷可以经由歧管压力传感器或感测穿过所述发动机的空气流的质量空气流量传感器的输出确定。在确定发动机转速和负荷之后，方法600前进到604。
在604处，方法600确定气缸火花正时和停歇时间段。在一个示例中，方法600基于在602处确定的发动机转速和发动机负荷和测量的电池电压索引凭经验确定的火花角的表格和点火线圈停歇时间的表格。所述表格输出相对于用于所述气缸接收所述火花的上止点压缩冲程的火花角和基于点火线圈构造和发动机工况的停歇时间。例如，-10曲轴度(例如，在所述气缸接收所述火花的上止点压缩冲程之前的10曲轴度)的火花角和2微秒的停歇时间可以从所述表格输出。在确定火花角和停歇时间之后，方法600前进到606。
在606处，方法606确定点火线圈主线圈分流正时和离子信号积分正时。在一个示例中，方法600索引输出发动机曲轴角的表格，其中点火线圈主线圈分流开始一气缸循环。此外，方法600索引输出发动机曲轴角的第二表格，其中点火线圈主线圈分流结束一气缸循环。方法600也索引输出发动机曲轴角的表格，其中离子信号积分开始一气缸循环。方法600也索引输出发动机曲轴角的第二表格，其中离子信号积分结束一气缸循环。
所述离子信号积分的窗口(例如，用于离子信号积分的曲轴正时和持续时间)可以在时间上比在604确定的火花角更迟，使得失火可以更精确地检测到。例如，火花正时可以是在上止点压缩冲程之前的30曲轴度，并且离子信号积分可以以在上止点压缩冲程之前的10曲轴度开始。所述离子信号积分窗口可以允许从在上止点压缩冲程之前的10曲轴度的开始正时的90曲轴度的离子信号积分。
同样地，所述点火线圈主绕组分流的窗口(例如，用于点火线圈主绕组分流的曲轴正时和持续时间)可以在时间上比在604确定的火花角更迟。此外，所述点火线圈主绕组分流可以在与离子信号积分相同的时间开始。可替代地，所述点火线圈主绕组分流可以在离子信号积分的正时之前或之后开始。因此，所述离子信号积分窗口和所述点火线圈分流窗口可以在图3至图5中所述的正时处。方法600前进到608。
在608处，方法600经由单个导体或电线输送所请求的火花正时、离子信号积分和点火主绕组分流命令至所述点火系统。用于气缸的火花正时在发动机循环期间经由在所述电线上的第一电压脉冲提供。所述第一电压脉冲的结束以曲轴角设置，其中火花是期望的火花加上延迟时间(例如，45微秒)。所述第一电压脉冲的开始是在604处确定的停歇时间并添加到期望的火花和所述延迟时间的火花角。例如，如果所述期望的点火正时是在上止点压缩冲程之前的30曲轴度并且所述停歇时间是2微秒，所述COPID信号在所述发动机达到用于所述气缸接收所述火花的上止点压缩冲程之前的30曲轴度之前转换至高水平2微秒加上所述第一延迟时间段和第二延迟时间段(例如，120微秒)。以这种方式，所述点火电路可以经由单个电压脉冲被命令一停歇时间和火花角或时间。
方法600然后评估所述离子信号积分窗口正时和所述点火线圈主分流窗口正时。如果所述离子信号积分窗口和所述点火线圈主分流窗口具有如图3中所示相同的打开时间(例如，301)和关闭时间(例如，303)，方法600在输出所述停歇电压脉冲之后输出两个短持续时间电压脉冲。在所述点火停歇脉冲(例如，所述第一电压脉冲在所述气缸循环期间输出)之后的气缸循环中输出两个电压脉冲中的第一电压脉冲(例如，在所述气缸循环中的第二电压脉冲)。识别如图3中所述的点火主线圈分流和/或离子信号积分正时的开始的两个电压脉冲中的第一电压脉冲输出到所述点火电路。识别如图3中所述的点火主线圈分流和/或离子信号积分正时的结束的两个电压脉冲中的第二电压脉冲输出到所述点火电路。所述两个脉冲在如图3中所示的火花正时停歇脉冲之后在所述气缸循环期间输出。类似的停歇和点火主线圈分流和/或离子信号积分正时电压脉冲可以在随后气缸循环期间输出。
如果所述离子信号积分窗口和所述点火线圈主分流窗口具有如图4中所示相同的打开时间(例如，405和406)和不同的关闭时间(例如，407和409)，方法600在所述停歇电压脉冲之后输出三个短持续时间电压脉冲。三个短持续时间电压脉冲中的第一短持续时间电压脉冲(例如，所述气缸循环中的第二电压脉冲)在所述点火停歇脉冲(例如，所述第一电压脉冲在所述气缸循环期间输出)之后的气缸循环中输出。识别如图4中所述的点火主线圈分流和/或离子信号积分正时的开始的三个短持续时间电压脉冲中的第一短持续时间电压脉冲输出到所述点火电路。识别如图4中所述的一个点火主线圈分流和/或离子信号积分正时的结束的三个短持续时间电压脉冲中的第二短持续时间电压脉冲输出到所述点火电路。识别如图4中所述的第二点火主线圈分流和/或离子信号积分正时的结束的三个短持续时间电压脉冲中的第三短持续时间电压脉冲输出到所述点火电路。所述三个脉冲如图4中所示在所述火花正时停歇脉冲之后在所述气缸循环期间输出，以在气缸循环期间提供全部四个电压脉冲。类似的停歇和点火主线圈分流和/或离子信号积分正时电压脉冲可以在随后的气缸循环期间输出。
如果所述离子信号积分窗口和所述点火线圈主分流窗口具有如图5中所示不同的打开时间(例如，505和506)和不同的关闭时间(例如，507和509)，方法600在所述停歇电压脉冲之后输出四个短持续时间电压脉冲。四个短持续时间电压脉冲中的第一短持续时间电压脉冲(例如，在所述气缸循环中的第二电压脉冲)在所述点火停歇脉冲(例如，所述第一电压脉冲在所述气缸循环期间输出)之后的气缸循环中输出。识别如图5中所述的点火主线圈分流和/或离子信号积分正时的第一开始的四个短持续时间电压脉冲中的第一短持续时间电压脉冲输出到所述点火电路。识别如图5中所述的第二点火主线圈分流和/或离子信号积分正时的开始的四个短持续时间电压脉冲中的第二短持续时间电压脉冲输出到所述点火电路。识别如图5中所述的第一点火主线圈分流和/或离子信号积分正时的结束的四个短电压脉冲中的第三短电压脉冲输出到所述点火电路。识别如图5中所述的第二点火主线圈分流和/或离子信号积分正时的结束的四个短电压脉冲中的第四短电压脉冲输出到所述点火电路。所述四个短持续时间脉冲如图5中所示在所述火花正时停歇脉冲之后在所述气缸循环期间输出。类似的停歇和点火主线圈分流和/或离子信号积分正时电压脉冲可以在随后的气缸循环期间输出。
所述停歇电压脉冲和所述点火主线圈分流和/或离子信号积分正时电压脉冲经由单个导体或电线从所述控制器输出到所述点火电路。对于每个气缸循环提供新电压脉冲序列，并且所述脉冲序列反映发动机操作的变化。方法600前进到610。
在610处，方法600给所述停歇电压脉冲和所述点火主线圈分流和/或离子信号积分正时电压脉冲解码。在一个示例中，所述停歇电压脉冲转化成应用于IGBT以给所述点火线圈充电和放电的电压脉冲。所述点火主线圈分流和/或离子信号积分正时电压脉冲转化成应用于分流开关(例如，图2的234)的点火线圈分流电压脉冲。此外，所述点火主线圈分流和/或离子信号积分正时电压脉冲转化成应用于离子信号积分器的离子信号积分电压脉冲。所述离子信号积分器输出在离子信号积分器窗口的打开期间积分离子信号的值到所述控制器。在提供给所述控制器的所述脉冲序列解码且所述点火系统根据所述脉冲序列操作之后，方法600前进到退出。
以这种方式，图6的方法提供不同数量的短持续时间电压脉冲，以指示期望的离子信号积分正时和点火线圈主绕组分流。所述短持续时间电压脉冲在指示点火线圈充电时间和火花正时或角的停歇脉冲之后在单个气缸循环期间提供。
因此，图6的方法提供用于提供火花至发动机的方法，所述方法包括：从一个或多个发动机传感器接收输入至控制器；以及响应于所述输入在气缸循环期间经由所述控制器命令点火线圈的分流、积分、充电和放电，所述命令通过单个导体提供在所述控制器和点火线圈驱动电路之间的电连通完成。
所述方法包括其中所述点火线圈的所述充电和放电通过所述单个导体经由停歇脉冲命令。所述方法包括其中所述分流提供低电阻电路在点火线圈的主线圈的第一侧和所述主点火线圈的第二侧之间。
在一些示例中，所述方法包括其中所述分流在发动机曲轴间隔期间执行，其中发动机爆震是预期的(例如，从TDC至在所述气缸接收火花的TDC之后的90曲轴度)。所述方法包括其中所述一个或多个发动机传感器包括发动机曲轴位置传感器。所述方法包括其中所述点火线圈驱动电路包括脉冲解码器电路。所述方法包括其中所述命令通过所述单个导体经由一个或多个电压脉冲提供。所述方法包括其中分流(例如，提供低电阻电流电路在主点火线圈的两侧之间)包括关闭点火线圈的主线圈的第一侧和所述主点火线圈的第二侧之间的开关。
图6的方法也提供一种用于提供火花至发动机的方法，所述方法包括：从一个或多个发动机传感器接收输入至控制器；以及响应于所述输入在气缸循环期间经由所述控制器命令点火线圈的分流、积分、充电和放电，所述命令通过单个导体提供在所述控制器和点火线圈驱动电路和三个或更多个电压脉冲之间的电连通完成。
在一些示例中，所述方法还包括经由所述控制器命令离子信号积分正时，其中所述离子信号积分正时经缩短，以便不在所述气缸循环期间积分整体晚期燃烧离子波形式，其中所述至少三个或更多个电压脉冲中的第三电压脉冲是用于开始或结束点火线圈分流的电压脉冲或用于开始或结束离子信号积分的电压脉冲，并且其中所述至少三个或更多个电压脉冲中的第四电压脉冲是用于开始点火线圈分流或离子信号积分的电压脉冲。所述方法包括其中所述分流和离子信号积分正时在时间上比表示点火正时停歇的脉冲更晚，其中所述至少三个或更多个电压脉冲中的第三电压脉冲是用于开始点火线圈分流或离子信号积分的电压脉冲。所述方法包括其中所述三个或更多个电压脉冲中的第一电压脉冲是点火正时停歇脉冲，并且其中所述三个或更多个电压脉冲中的第三电压脉冲是用于结束点火线圈分流或离子信号积分的脉冲。
所述方法也包括其中所述三个或更多个电压脉冲的第二电压脉冲是用于点火线圈分流、离子信号积分或点火线圈分流和离子信号积分两者的开始的脉冲，其中所述三个或更多个电压脉冲中的第三电压脉冲是用于结束点火线圈分流、离子信号积分或者结束点火线圈分流和离子信号积分两者的脉冲，其中所述三个或更多个电压脉冲中的第四电压脉冲是用于结束点火线圈分流并结束离子信号积分或者结束点火线圈分流和离子信号积分两者的脉冲，其中所述三个或更多个电压脉冲中的第五电压脉冲是用于结束点火线圈分流或离子信号积分的脉冲。所述方法也包括其中所述三个或更多个电压脉冲包括用于点火停歇的脉冲、比用于主点火线圈分流的开始的所述点火停歇的所述脉冲更短的脉冲、比用于离子信号积分的开始的所述点火停歇的所述脉冲更短的脉冲、比用于主点火线圈分流的结束的所述点火停歇的所述脉冲更短的脉冲和比用于离子信号积分的结束的所述点火停歇的所述脉冲更短的脉冲。
现在参照图7，示出了用于气缸循环的正常燃烧和晚期燃烧的点火系统命令和离子信号积分的曲线图。所述曲线图示出用于命令并提供火花正时和离子信号积分的编码信号COPID 702。COPID 702是在所述气缸的循环期间的在用于一个发动机气缸的点火正时和离子信号积分正时的线圈式火花塞控制信号。所述火花正时和离子信号积分正时以三个电压脉冲编码。所述COPID 702信号由所述控制器提供给所述点火电路。图7中所示的信号可以由图1和图2的系统根据图6的方法提供。图7示出用于正常燃烧和晚期燃烧的离子信号的对比。用于积分所述离子信号的电压脉冲的正时是基于用于基于发动机转速和负荷的所述气缸中的所述空气-燃料混合物的预期燃烧速率的曲轴角持续时间。
来自图7的顶部的第一曲线图是COPID对时间的曲线图。所述垂直轴线表示COPID电压，并且所述水平轴线表示时间。COPID电压在所述垂直轴线箭头的方向上增加。时间从图7的左侧至图7的右侧增加。
来自图7的顶部的第二曲线图是用于正常燃烧的离子信号对时间的曲线图。所述垂直轴线表示用于正常燃烧的离子信号电压，并且所述水平轴线表示时间。用于正常燃烧的离子信号电压在所述垂直轴线箭头的方向上增加。时间从图7的左侧至图7的右侧增加。
来自图7的顶部的第三曲线图是表示用于正常燃烧的所述积分离子信号的所述COPID信号上的电流消耗对时间的曲线图。所述垂直轴线表示在COPID上的电流消耗，并示出在停歇期间的两个非零值。所述水平轴线表示时间，并且时间从所述曲线图的左侧至所述曲线图的右侧增加。用于正常燃烧的积分离子信号由从停歇的开始(例如，停歇电压脉冲的上升边缘)至所述高到低电流水平开关的所述时间表示。
来自图7的顶部的第四曲线图是用于晚期燃烧的离子信号对时间的曲线图。所述垂直轴线表示用于正常燃烧的离子信号电压，并且所述水平轴线表示时间。用于晚期燃烧的离子信号电压在所述垂直轴线箭头的方向上增加。时间从图7的左侧至图7的右侧增加。
来自图7的顶部的第五曲线图是表示用于晚期燃烧的积分离子信号的所述COPID信号上的电流消耗对时间的曲线图。所述垂直轴线表示在所述COPID信号上的电流消耗，并且其示出在停歇期间的两个非零值。所述水平轴线表示时间。时间从图7的左侧至图7的右侧增加。用于晚期燃烧的积分离子信号由从停歇的开始至所述高到低水平电流开关的所述时间表示。
在时间T30处，所述COPID信号处于较低水平，并且用于先前气缸循环的点火正时信号已经结束。用于正常燃烧和晚期燃烧的离子信号是零(例如，所述水平轴线的离子信号水平)，在用于正常燃烧和晚期燃烧的COPID上的电流消耗也是零。
在时间T31处，所述控制器输出其中命令火花的用于所述气缸的停歇电压脉冲的上升边缘。在时间T31和T32之间的停歇时间限定存储在点火线圈中的能量的量。用于正常燃烧和晚期燃烧的离子信号是零(例如，所述水平轴线的离子信号水平)。所述在COPID上的电流消耗值均进入高水平。
在T32之前的一个时间处，当开关211断开时，所述在COPID上的电流消耗值进入其较低水平。从停歇的开始T31到此开关点的时间指示用于所述先前燃烧事件的积分离子信号值。
在时间T32处，所述控制器输出结束所述停歇时间段并开始在所述气缸中产生火花的所述线圈放电的电压脉冲的下降边缘。用于正常和晚期燃烧的离子信号是零(例如，所述水平轴线的所述离子信号水平)，用于正常和晚期燃烧的所述COPID电流消耗值也是零。来自所述先前燃烧事件的存储积分值被重置为零。
在时间T33处，所述控制器输出指示所述离子信号积分时间段的开始将很快到来的电压脉冲的上升边缘。用于正常燃烧和晚期燃烧的离子信号能够是非零(例如，高于所述水平轴线的离子信号水平)，但不会积分任何信号内容。用于正常燃烧和晚期燃烧的所述COPID电流消耗值保持处于零。在此示例中，在所述气缸循环中的所述停歇电压脉冲之后的所述第一电压脉冲以随即在用于正常燃烧的离子信号和用于晚期燃烧的离子信号开始增加之后的正时输出。
在时间T34处，所述控制器输出指示所述离子信号积分时间段的开始的电压脉冲的下降边缘。用于正常燃烧和晚期燃烧的离子信号继续增加并且所述离子信号的积分开始。
在时间T34和时间T35之间，用于正常燃烧的离子信号增加并减少两次；然而，不是所有离子信号将遵循所示的轨迹。所述第一峰值随即在时间T34之后发生，并且第二峰值在时间T35之前发生。用于晚期燃烧的离子信号在时间T34和时间T35之间增加一次并减少一次。此外，因为晚期燃烧，用于晚期燃烧的离子信号的幅度减小。所述发动机曲轴角度窗口经调整在曲轴范围内积分，其中用于正常燃烧的离子信号的预定部分(例如，大于75％)经预期发生。所述发动机曲轴角度窗口在用于晚期燃烧的离子信号的预定部分(例如，小于75％)经预期发生之前开始和结束。因此，所述积分器积分与用于晚期燃烧的离子信号的一部分相比较的用于正常燃烧的离子信号的更大的部分。
在时间T35处，所述控制器输出指示所述离子信号积分时间段的结束随即到来的电压脉冲的上升边缘。在此示例中，用于正常燃烧的离子信号继续减少，并且用于晚期燃烧的离子信号也在减少，但是对于其他示例可以不是所述情况。
在时间T36处，所述控制器输出指示所述离子信号积分时间段的结束的电压脉冲的下降边缘。所述第三电压脉冲的下降边缘在用于晚期燃烧的离子信号内容的结束之前发生。以这种方式，用于晚期燃烧的离子信号的积分被阻断，使得用于晚期燃烧的积分离子信号少于用于正常燃烧的离子信号。
在时间T36和时间T37之间，用于晚期燃烧的离子信号增加，但是因为所述离子信号积分时间段已经结束，用于晚期燃烧的积分离子信号不增加。因此，在时间T33和T35处的所述电压脉冲的正时允许来自正常燃烧的离子信号积分两个离子信号峰值，同时在此示例中仅允许用于晚期燃烧的离子信号的一个峰值的积分。所述用于晚期燃烧的较低积分离子信号可以是用于确定不可取的燃烧的基础。
在时间T37处，所述气缸循环结束，并且新停歇脉冲被输出用于随后气缸循环。COPID电流消耗进入较高水平。在停歇T38的结束之前的某个时间处，COPID电流消耗将切换到所述较低水平，所述切换点较早地对于晚期燃烧循环发生。以这种方式，所述积分器值连通回到所述控制器。在时间T38处，在积分对于此随后气缸循环开始之前，停歇结束，火花发生，并且所述积分器被重置为零。
因此，在T34和T36之间的离子信号积分时间段可以用于将正常燃烧与晚期燃烧区别。具体地，如果所述积分离子信号小于阈值，但是比所述失火情况大，则可以确定晚期燃烧正在发生。在T34和T36之间的正时可以缩短到预定发动机曲轴转角持续时间，以改进晚期燃烧的检测。同样地，在T34和T36之间的正时可以经增加以积分用于晚期燃烧的离子信号的更大部分。
如由本领域的普通技术人员将理解，图6中所述的程序可以表示任何数量的诸如时间驱动、中断驱动、多任务、多线程等处理策略中的一个或多个。因此，所示的各种步骤或功能可以以所示的顺序、并行地执行或在一些省略的情况下。同样地，不必要求所述处理顺序来实现本文所述的目标、特征和优点，但是便于说明和描述而提供。本文所述的方法和顺序可以经由存储在本文所述的一个或多个系统中的控件的非临时性存储器中的可执行指令提供。虽然未明确地示出，但是本领域中的普通技术人员将认识到所示的步骤或功能中的一个或多个可以根据正在使用的具体策略重复地执行。
此总结本说明书。由本领域的技术人员进行的阅读将使人想到许多替代和修改，而不脱离本说明书的精神和范围。例如，以天然气、汽油或可替代燃料配置操作的I3、I4、I5、V6、V8、V10和V12发动机可以使用本说明书优化。

Claims (20)

1.一种用于提供火花至发动机的方法，所述方法包括：
从一个或多个发动机传感器接收输入至控制器；以及
响应于所述输入在气缸循环期间经由所述控制器命令点火线圈的分流、积分、充电和放电，所述命令通过单个导体提供在所述控制器和点火线圈驱动电路之间的电连通完成。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述点火线圈的所述充电和放电通过所述单个导体经由停歇脉冲命令。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述分流提供低电阻电路在点火线圈的主线圈的第一侧和所述主点火线圈的第二侧之间。
4.根据权利要求3所述的方法，其中在其中预期发动机爆震的发动机曲轴间隔期间执行所述分流。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个发动机传感器包括发动机曲轴位置传感器。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述点火线圈驱动电路包括脉冲解码器电路。
7.根据权利要求1所述的方法，其中通过所述单个导体经由一个或多个电压脉冲提供所述命令。
8.根据权利要求1所述的方法，其中分流包括闭合在点火线圈的主线圈的第一侧和所述主点火线圈的第二侧之间的开关。
9.一种用于提供火花至发动机的方法，所述方法包括：
从一个或多个发动机传感器接收输入至控制器；以及
响应于所述输入在气缸循环期间经由所述控制器命令点火线圈的分流、积分、充电和放电，所述命令通过单个导体提供在所述控制器和点火线圈驱动电路和三个或更多个电压脉冲之间的电连通完成。
10.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括经由所述控制器命令离子信号积分正时，其中所述离子信号积分正时被缩短，以便不在所述气缸循环期间积分整体晚期燃烧离子波形式，其中所述至少三个或更多个电压脉冲中的第三电压脉冲是用于开始或结束点火线圈分流的电压脉冲或用于开始或结束离子信号积分的电压脉冲，并且其中所述至少三个或更多个电压脉冲中的第四电压脉冲是用于开始点火线圈分流或离子信号积分的电压脉冲。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述分流和离子信号积分正时在时间上比表示点火正时停歇的脉冲更晚，其中所述至少三个或更多个电压脉冲中的第三电压脉冲是用于开始点火线圈分流或离子信号积分的电压脉冲。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述三个或更多个电压脉冲中的第一电压脉冲是点火正时停歇脉冲，并且其中所述三个或更多个电压脉冲中的第三电压脉冲是用于结束点火线圈分流或离子信号积分的脉冲。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述三个或更多个电压脉冲中的第二电压脉冲是用于开始点火线圈分流、离子信号积分、或点火线圈分流和离子信号积分二者的脉冲，其中所述三个或更多个电压脉冲中的第三电压脉冲是用于结束点火线圈分流、离子信号积分或者结束点火线圈分流和离子信号积分二者的脉冲，其中所述三个或更多个电压脉冲中的第四电压脉冲是用于结束点火线圈分流并结束离子信号积分或者结束点火线圈分流和离子信号积分二者的脉冲，其中所述三个或更多个电压脉冲中的第五电压脉冲是用于结束点火线圈分流或离子信号积分的脉冲。
14.根据权利要求9所述的方法，其中所述三个或更多个电压脉冲包括用于点火停歇的脉冲、比用于主点火线圈分流的开始的所述点火停歇的所述脉冲更短的脉冲、比用于离子信号积分的开始的所述点火停歇的所述脉冲更短的脉冲、比用于主点火线圈分流的结束的所述点火停歇的所述脉冲更短的脉冲和比用于离子信号积分的结束的所述点火停歇的所述脉冲更短的脉冲。
15.一种用于供应火花至发动机的系统，所述系统包括：
控制器；
包括脉冲解码电路和离子信号积分电路的点火电路；
电耦合所述控制器和点火线圈预驱动器电路的单个导体；
包括主线圈的点火线圈；和
与所述脉冲解码电路电连通的点火线圈分流开关。
16.根据权利要求15所述的系统，还包括控制器，所述控制器包括存储在非临时性存储器中以经由所述单个导体命令火花正时、点火线圈分流和离子信号积分的可执行指令。
17.根据权利要求16所述的系统，其中存储在非临时性存储器中的可执行指令包括输出用于火花正时的电压脉冲和用于点火线圈分流的电压脉冲的指令。
18.根据权利要求15所述的系统，其中所述点火线圈分流开关电耦合到所述主线圈的第一侧和所述主线圈的第二侧。
19.根据权利要求15所述的系统，还包括控制器，所述控制器包括存储在非临时性存储器中以提供命令火花正时的电压脉冲、命令点火线圈分流的电压脉冲和命令离子信号积分的电压脉冲的可执行指令。
20.根据权利要求15所述的系统，还包括与所述脉冲解码电路电连通的点火火花开关。
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