CN1184942A - 诊断和确定火花塞的劣化/更换的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一个根据流过火花塞的电流诊断点火系统的火花塞的装置,该装置包括:一电流探测装置用于探测流过火花塞的电流;一转换装置,用于将电流探测装置所测得的电流转换为数字信号;一判定装置,用于根据数字信号对火花塞的劣化和更换作出判定;一显示装置,根据数字信号,通过运用判定装置作出的判定,显示火花塞劣化警报和更换警报。

Description

诊断和确定火花塞的劣化/更换的方法和装置

本发明涉及一种汽车发动机点火系统，更具体地，涉及一种确定火花塞的劣化程度，以决定是否需要更换的方法和装置。

一点火系统对火花塞施加一高电压点燃在燃烧室中的空/燃混合物。

该点火系统具有两个互连的电路：一初级电路和一次级电路。初级电路对一点火线圈的初级绕组施加一低电压，从而沿点火线圈产生一磁场。次级电路对火花塞施以高压浪涌。

同时，近年来计算机控制的点火系统的应用，从发动机中简化了一些机械构造。一计算机从多个传感器中接收输入信号，并以这些输入信号为依据，确定一最佳点火时间，向点火组件发出指令信号，在其对应的精确时间激发该次级电路，从而导致总体效率增加。

现今典型的点火系统，如图1所示，包括一ECU(电子控制单元)11，一点火组件12，一开关晶体管13，一点火线圈14，一火花塞15，一点火开关16，和一电池17。开关晶体管13，点火线圈14的初级绕组L1，点火开关16和电池17构成初级电路；点火组件12，点火线圈14的次级绕组L2，和火花塞15构成次级电路。

依据自传感器组10提供的某些发动机运行状况，例如：曲柄轴位置，发动机转速，油门位置，发动机冷却液温度，以及起始和运行的歧管压力或大气压力作为输入信号，ECU11确定一最佳点火时间，ECU11将这些实际状况与它的存贮器(图中未示)中所贮存的一组状况相比较，决定最佳点火时间的设置，并对点火组件12输出一个信号，以点燃火花塞，其中连接到ECU上的点火组件12控制点火命令和时间。

开关晶体管13响应于一来自点火组件12的触发信号来开关初级电路。

点火线圈14为一脉冲变压器，将电池电压转换为一高压短脉冲。

火花塞15为一个用于响应于提供给其的高压短脉冲，在其间隙产生一电火花的装置。

点火开关16，通过使用一汽车点火钥匙来操纵，用来闭合初级电路，起动点火系统。

电池17对初级电路施加一基本在12V左右的电压。

火花塞15的反复点火可能会由于过浓的空/燃混合物或不完全燃烧，在火花塞的尖端引起积碳，结果造成点火故障。因此，点火故障会降低发动机的总输出功率。

参见图2，表示了一种典型的，作为车辆累计行驶里程的函数的初级电压的变化。其中初级电压为点火线圈14的初级绕组两端的电压。如图2所示，可知，最佳点火所需的初级电压随着积碳的增多而升高。从技术角度看，积碳所带来的问题可通过提高初级电压来解决。

同时，一普通司机察觉点火故障和发动机输出功率的下降是非常困难的，所以，为解决点火故障和发动机功率的下降，在行驶里程基数超过一个诊断基数时，推荐用新火花塞来代替旧火花塞。

更换火花塞的首要原则是，例如，每20,000至50,000km车辆行驶里程更换一次。然而，根据这个首要原则而没有对火花塞的状态进行适当诊断的前提下确定的更换间隔，就会产生不必要的浪费。

所以，本发明的一个主要目的是提供一种方法和装置，用以诊断一火花塞并确定其劣化程度，以决定是否需要更换该火花塞。

根据本发明，其提供了一种装置，用以诊断一点火系统的火花塞，该装置包括：一电流探测装置，用于探测流过火花塞的电流；一转换装置，用来将电流探测装置所测量的电流转换成一数字信号；一判定装置，用来根据该数字信号对火花塞的劣化和更换作出决定；一显示装置，通过使用判定装置的决定，根据数字信号指示火花塞的劣化和更换。

本发明的上述和其它目的以及特性，可从下列较佳实施例的描述，并参照附图，得到明白体现。其中：

图1表示一典型的点火系统；

图2表示作为一车辆累计行驶里程函数的典型的初级电压变量；

图3表示本发明的点火系统；

图4表示作为时间的函数的施加在火花塞隙的示意性电压升高；

图5表示一程序，判定一火花塞的劣化程度，以决定是否需要更换火花塞。

参见图3，图示有一种根据本发明的点火系统。图1和图3中相同的图标表示相同的元件。

一显示器30，一电流探测器31和A/D(模/数)转换器32被附加在图1所示的常用点火系统中，其中显示器30可以是一种装在一车辆仪表盘上的图线显示器，按两种可区别的状态显示一火花塞的劣化程度，一种是劣化警告状态，另一种是更换警告状态，下面将进一步描述细节。

电流探测器31探测流过火花塞15的电流，并串接插入次级电路中，即在火花塞15和点火线圈14的次级绕组L2之间，或者在点火线圈14的次级绕组L2和点火组件12之间。在本发明的一较佳实施例中电流探测器31具体表现为一电阻器。由于电阻两端的电压与流过其中的电流成一简单的比例关系，探测电阻器两端的电压即可认为是等效于探测电流。

电阻器两端所测得的电压为一模拟信号，为了输给ECU11，要在A/D转换器32中转换为一数字信号。

ECU11运用数字信号，判定火花塞15的劣化程度是处于容许状态还是更换警告状态。

同时，图4表示两条施加在火花塞15的火花隙的示意电压曲线，A和B。假定曲线A反映火花塞在一最佳时间t₁点火，此时电压为V₁的正常条件。曲线B表示火花塞点火之前，火花塞15的尖端的积碳增多时，在火花塞的火花隙的电压的升高。

如上所述，火花塞15尖端的积碳增多，积碳可看作是逐次插在火花塞15尖端之间的一层绝缘体。这层绝缘体等效于一高阻值电阻器。这高阻值电阻器分担了部分施加在次级绕组的电压，所以，施加在火花隙上的净电压下降。

由于积碳造成的火花隙两端的电压降由图4中的曲线B作定性的表示。在此情况，火花塞在相比最佳时间t₁被延迟直至次级绕组的电压进一步升高以使火花隙两端的电压达到V₁的时间t₂点火。该延迟妨碍了车辆发动机的有效运行，所以是不可接受的。在点火阶段，在次级绕组中点燃积碳的火花塞15所需高压的暂时升高可以以当汽车点火钥匙打开时功率浪涌的形式被实现，虽然电池17的输出是固定的。

也就是说，当积碳增加时，火花塞需要一个较高的次级电压。并且随着次级电压升高，流过次级电路的电流量降低，因为由初级电路所提供的电功率保持恒定。

所以，通过测量流过次级电路的电流可以确定由积碳引起的火花塞的劣化程度。

图5表示由ECU实现的一程序，用于确定火花塞15的劣化程度，并发出一更换警告。

在程序的开始，以预设初始值对参数进行初始化。各参数包括一点火计数器I-CNT，一参考点火计数器I-CNTref，一火花塞劣化计数器SPD-CNT，一参考火花塞劣化计数器SPD-CNTref，一环路计数器N，一参考初级电压V₁ref，和一参考次级电流I₂ref。

首先，在步骤S₁，检查点火开关16是否被接通。如果点火开关16被接通，点火计数器I-CNT在步骤S2增加1。如果点火开关16未被接通，则程序不进行。当进行ECU11的初始安装或火花塞15的更换时，点火计数器I-CNT清零。

在步骤S3，点火系统开始以一预设初级电压V1，例如12V开始运行。接着，在步骤S4电流探测器31测量次级电流I₂。在步骤S5次级电流I₂与参考次级电流I₂相比较，看是否需要提高初级电压，其中参考次级电流I₂ref为一指示火花塞15正常打火的最小次级电流。

如果次级电流I₂于参考次级电流I₂ref，在步骤S6初级电压V₁提高一个量化值，例如0.2V。接着，在步骤S7环路计数器N减少1，其中N为一个正整数，起始值设置为例如10。在步骤S8检查N是否为0。如果N不为0，步骤返回步骤S3，从S3至S8连成循环步骤。如果在步骤S8N等于0，意味着即使将初级电压提高到某一值后，次级电流未达到最小次级电流，可确定火花塞15处于劣化状态，程序走到步骤S10。

回到步骤S5，如果I₂等于或大于I₂ref，意味着火花塞15工作正常，程序走到步骤S9。

在步骤S9，初级电压V₁与V1ref相比较。如果V₁小于V₁ref，表示火花塞15是洁净的，程序终止。如果在步骤S9确定V₁大于或等于V₁ref，即表示火花塞15有欠缺，程序进行到步骤S10。

在步骤S10，火花塞劣化计数器SPD-CNT增加1.SPD-CNT与SPD-CNTref在步骤S11相比较。如果SPD-CNT小于或等于SPD-CNTref，程序终止，因为仍未到显示火花塞劣化警报或替换警报的时候。如果SPD-CNT大于SPD-CNTref，程序走到S12，I-CNT与I-CNTref相比较。

步骤S12的比较用于确定显示器30是否指示劣化警报或更换警报。

如果在步骤S12确定I-CNT小于I-CNTref，即认为火花塞15处于劣化状态，但还不需要更换，在步骤S13显示劣化警报。否则，即确定火花塞15处于需要更换的状态，显示器30在步骤S14显示更换警报。随后，程序终止。

简而言之，如果火花塞的劣化经过一定次数的检查，显示器30显示火花塞的劣化警报或更换警报：当点火计数小于一预设的参数计数时为一劣化警报；当点火时间超过某一计数时则为更换警报。

司机可依据出现在显示器30上的火花塞的状态信息来确定何时清洁或更换火花塞。这可节约司机不必要的费用。

本发明已就较佳实施例进行了描述，不脱离下述权利要求中定义的本发明的范围和精神，还可做出其它变化和修改。

Claims (18)

1、一种装置，用于诊断点火系统的火花塞，该装置包括：

一电流探测装置，用于探测流过火花塞的电流；

一转换装置，用于将电流探测装置测量的电流转换为一数字信号；

一判定装置，用于根据数字信号对火花塞的劣化程度作出判定；

一显示装置，用于根据判定装置的判定，显示火花塞的劣化警报或更换警报。

2、根据权利要求1所述的装置，其中电流探测装置包括一个或多个电阻器。

3、根据权利要求1所述的装置，其中电流探测装置被插在点火线圈和火花塞之间。

4、根据权利要求1所述的装置，其中显示装置使用一LED(发光二极管)或一LCD(液晶显示器)。

5、根据权利要求2所述的装置，其中显示装置为一LED(发光二极管)，一LCD(液晶显示器)。

6、根据权利要求3所述的装置，其中显示装置为一LED(发光二极管)，一LCD(液晶显示器)。

7、一具有一点火系统的汽车，其特征是该点火系统包括：

一电流探测装置，用于探测流过火花塞的电流；

一转换装置，用于将电流探测装置测得的电流转换为一数字信号；

一判定装置，用于根据数字信号，对火花塞的劣化和更换做出判定；

一显示装置，用于根据判定装置的判定指示火花塞的劣化和更换。

8、根据权利要求7所述的装置，其中电流探测装置包括一个或多个电阻器。

9、根据权利要求7所述的装置，其中电流探测装置插在一点火线圈和火花塞之间。

10、根据权利要求7所述的装置，其中显示装置为一LED(发光二极管)，一LCD(液晶显示器)。

11、根据权利要求8所述的装置，其中显示装置为一LED(发光二极管)，一LCD(液晶显示器)。

12、根据权利要求9所述的装置，其中显示装置为一LED(发光二极管)，一LCD(液晶显示器)。

13、一种方法，用于根据流过火花塞的电流，诊断点火系统的火花塞，其中点火系统包括一点火线圈。

14、根据权利要求13所述的方法，其中该诊断被施行以使当电流降至一预定值以下时，判定火花塞为劣化。

15、根据权利要求13所述的方法，其中该方法根据电流来确定火花塞是处于劣化警报状态或更换警报状态，作为表示一种指示火花塞劣化程度的状态，前者表示一种需要警报的劣化状况，后者则表示一种需要更换的状况，该方法包括下列步骤：

a)计数一点火计数器I-CNT；

b)当电流降至一预定值以下时，判定火花塞的劣化；

c)计数一火花塞劣化计数器SPD-CNT；

d)将该SPD-CNT与一预定火花塞劣化计数器参考数SPD-CNTref相比较；

e)如果在步骤d)判定SPD-CNT大于SPD-CNTref，将I-CNT与一预定点火计数器参考数I-CNTref相比较；

f)如果在步骤e)确定I-CNT小于I-CNTref时，则判定并显示火花塞的劣化警报；

g)如果在步骤e)确定I-CNT大于或等于I-CNTref，则判定并显示火花塞的更换警报。

16、根据权利要求14所述的方法，其中该方法根据电流来确定火花塞是处于劣化警报状态还是一更换警报状态，作为表示一种指示火花塞劣化程度的状态，前者代表需要警告的劣化状况，后者代表需要更换的状况，该方法包括一程序，该程序由下列步骤组成：

a)计数一点火计数器I-CNT；

b)当电流降至一预定值以下时，判定火花塞的劣化；

c)计数一火花塞劣化计数器SPD-CNT；

d)将该SPD-CNT与一预定火花塞劣化计数器参考数SPD-CNTref相比较；

e)在步骤d)如果确定SPD-CNT大于SPD-CNTref，则将I-CNT与一预设的点火计数器参考数I-CNTref相比较；

f)在步骤e)如果确定I-CNT小于I-CNTref，判定并显示火花塞的劣化警报；

g)在步骤e)如果确定I-CNT大于或等于I-CNTref，判定并显示火花塞的更换警报。

17、根据权利要求15所述的方法，其中步骤b)进一步包括下列步骤：

b₁)计数一电压增加计数器V_I-CNT；

b₂)当点火线圈的次级电流未达到一期望值时，将V_I-CNT和点火线圈的初级电压增加一预定量；

b₃)当电压增加计数器V_I-CNT达到一预定数时，判定火花塞的劣化。

18、根据权利要求16所述的方法，其中步骤b)进一步包括下列步骤：

b₁)计数一电压增加计数器V_I-CNT；

b₂)当点火线圈的次级电流未达到一期望值时，将V_I-CNT和点火线圈的初级电压增加到一预定量；

b₃)当电压增加计数器V_I-CNT达到一预定数时，判定火花塞的劣化。

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