устройство и способ зажигания для двигателей внутреннего сгорания

Формула изобретения

1. Устройство зажигания для двигателя внутреннего сгорания (ДВС), имеющее центральный блок управления и периферийные устройства, каждое из которых относится к одному из цилиндров ДВС, при этом центральный блок управления выполнен с возможностью передачи в периферийные устройства цифровых управляющих сигналов, по которым указанные периферийные устройства инициируют зажигание в соответствующем цилиндре, периферийные устройства выполнены с возможностью определять путем измерения параметры, характеризующие их состояния, и в зависимости от результатов измерения передавать в центральный блок управления цифровые диагностические сигналы, центральный блок управления для анализа и обработки таких диагностических сигналов выполнен с возможностью определять длительность, по меньшей мере, одного временного интервала между управляющими сигналами и диагностическими сигналами, а также с возможностью дополнительно определять длительность, по меньшей мере, одного временного интервала между самими диагностическими сигналами, причем для формирования диагностических сигналов периферийное устройство имеет первый, второй и третий компараторы, первый из которых позволяет определять превышение первичным током первого заданного порогового значения, второй компаратор позволяет определять превышение первичным напряжением второго заданного порогового значения, а третий компаратор позволяет определять уменьшение первичного напряжения ниже третьего заданного порогового значения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для анализа и обработки диагностических сигналов центральный блок управления выполнен с возможностью дополнительно определять длительность, по меньшей мере, одного временного интервала между диагностическими сигналами.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что центральный блок управления выполнен с возможностью сравнивать длительность временного интервала или временных интервалов с заданными значениями или с диапазонами допустимого изменения заданных значений.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что центральный блок управления выполнен с возможностью выявлять по результатам указанного сравнения сбои или неисправности в устройстве зажигания.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что предусмотрена возможность сохранения информации об указанных неисправностях или сбоях в памяти центрального блока управления и/или возможность вывода этой информации для визуального отображения на устройство индикации и/или возможность принятия аварийных мер в соответствии с характером таких неисправностей или сбоев.

6. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что каждое из периферийных устройств имеет датчик для определения состояния этого периферийного устройства.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что указанный датчик позволяет определять превышение температурой одного из элементов периферийного устройства заданной температуры.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что предусмотрена возможность определения второго и/или третьего пороговых значений в процессе эксплуатации ДВС.

9. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что периферийное устройство имеет формирующий фронты элемент, позволяющий формировать цифровые диагностические сигналы в виде положительных или отрицательных фронтов.

10. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что предусмотрен, по меньшей мере, один комбинационный или логический элемент или, пo меньшей мере, одна схема с открытым коллектором, которые включены по такой схеме, чтобы обеспечивалась возможность подачи диагностических сигналов от группы периферийных устройств, состоящей из заданного количества таких периферийных устройств, сначала в указанный комбинационный или логический элемент или в указанную схему с открытым коллектором и логического объединения в этом месте диагностических сигналов с соблюдением правильной временной последовательности их поступления в общий диагностический сигнал, подаваемый затем в центральный блок управления.

11. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что центральный блок управления имеет отдельный блок обработки временных параметров, который для анализа и обработки диагностических сигналов выполнен с возможностью определять длительность, по меньшей мере, одного временного интервала между сигналами управления и диагностическими сигналами, а также между самими диагностическими сигналами.

12. Способ зажигания для осуществления в двигателе внутреннего сгорания (ДВС), имеющем, по меньшей мере, один цилиндр, заключающийся в том, что центральный блок управления передает в периферийные устройства цифровые управляющие сигналы, по которым указанные периферийные устройства инициируют зажигание в соответствующем цилиндре, периферийные устройства определяют путем измерения параметры, характеризующие их состояния, и в зависимости от результатов измерения передают в центральный блок управления цифровые диагностические сигналы, центральный блок управления для анализа и обработки таких диагностических сигналов определяет длительность, по меньшей мере, одного временного интервала между управляющими сигналами и диагностическими сигналами, а также дополнительно определяет длительность, по меньшей мере, одного временного интервала между самими диагностическими сигналами, при этом для формирования диагностических сигналов периферийное устройство имеет первый, второй и третий компараторы, первый из которых позволяет определять превышение первичным током первого заданного порогового значения, второй компаратор позволяет определять превышение первичным напряжением второго заданного порогового значения, а третий компаратор позволяет определять уменьшение первичного напряжения ниже третьего заданного порогового значения.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что для анализа и обработки диагностических сигналов центральный блок управления дополнительно определяет длительность, по меньшей мере, одного временного интервала между диагностическими сигналами.

14. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что центральный блок управления сравнивает длительность временного интервала или временных интервалов с заданными значениями или с диапазонами допустимого изменения заданных значений.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что центральный блок управления по результатам указанного сравнения выявляет сбои или неисправности в устройстве зажигания.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что информацию об указанных неисправностях или сбоях сохраняют в памяти центрального блока управления, и/или эту информацию выводят для визуального отображения на устройство индикации, и/или принимают аварийные меры в соответствии с характером таких неисправностей или сбоев.

17. Способ по любому из пп.12-16, отличающийся тем, что с помощью, по меньшей мере, одного предусмотренного для каждого из периферийных устройств датчика определяют состояния этих периферийных устройств.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что с помощью указанного датчика определяют превышение температурой одного из элементов периферийного устройства заданной температуры.

19. Способ по п.12, отличающийся тем, что второе и/или третье пороговые значения определяют в процессе эксплуатации ДВС.

20. Способ по любому из пп.12-19, отличающийся тем, что периферийное устройство имеет формирующий фронты элемент, который формирует цифровые диагностические сигналы в виде положительных или отрицательных фронтов.

21. Способ по любому из пп.12-20, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один комбинационный или логический элемент или, по меньшей мере, одна схема с открытым коллектором включены по такой схеме, чтобы диагностические сигналы от группы периферийных устройств, состоящей из заданного количества таких периферийных устройств, сначала поступали в указанный комбинационный или логический элемент или в указанную схему с открытым коллектором и логически объединялись в этом месте с соблюдением правильной временной последовательности их поступления в общий диагностический сигнал, подаваемый затем в центральный блок управления.

22. Способ по любому из пп.12-21, отличающийся тем, что для анализа и обработки диагностических сигналов с помощью работающего отдельно от центрального блока управления блока обработки временных параметров определяют длительность, по меньшей мере, одного временного интервала между сигналами управления и диагностическими сигналами и/или между самими диагностическими сигналами.

23. Способ по любому из пп.12-22, отличающийся тем, что в том случае, когда первым компаратором будет выявлено превышение первичным током первого порогового значения, формирующий фронты элемент в качестве диагностического сигнала формирует первый фронт, так называемый первый фронт при накоплении энергии, а при поступлении в периферийное устройство отключающего фронта в качестве управляющего сигнала формирует в качестве диагностического сигнала второй фронт, так называемый второй фронт при накоплении энергии.

24. Способ по любому из пп.12-23, отличающийся тем, что при выявленном первым датчиком превышении температурой одного из элементов периферийного устройства заданной температуры формирующий фронты элемент формирует в качестве диагностического сигнала второй, так называемый ОИП-фронт.

25. Способ по любому из пп.12-24, отличающийся тем, что в том случае, когда вторым компаратором будет выявлено превышение первичным напряжением второго порогового значения (U1), формирующий фронты элемент формирует в качестве диагностического сигнала первый фронт, так называемый первый фронт напряжения, а в том случае, когда третьим компаратором будет выявлено уменьшение первичного напряжения ниже третьего порогового значения (U2. U3), этот формирующий фронты элемент формирует в качестве диагностического сигнала второй фронт, так называемый второй фронт напряжения.

26. Способ по любому из пп.12-25, отличающийся тем, что длительность временного интервала или временных интервалов сравнивают с используемой в качестве заданного значения длительностью соответствующего временного интервала, измеренной при предшествующем процессе сгорания в том же цилиндре.

27. Способ по любому из пп.12-26, отличающийся тем, что пределы диапазонов допустимого изменения заданных значений определяют путем проведения расчетов на модели в зависимости от параметров ДВС и сохраняют в памяти центрального блока управления.

28. Способ по п.27, отличающийся тем, что пределы диапазонов допустимого изменения заданных значений определяют в процессе эксплуатации ДВС.

29. Способ по п.27 или 28, отличающийся тем, что в качестве рабочего параметра ДВС используют напряжение аккумуляторной батареи.

30. Способ по любому из пп.12-29, отличающийся тем, что пределы диапазонов допустимого изменения заданных значений определяют на основании фактических значений длительности временных интервалов при работе ДВС путем статистического анализа.

31. Способ по любому из пп.12-30, отличающийся тем, что длительность временного интервала между относящимся к конкретному цилиндру включающим фронтом управляющего сигнала и первым фронтом при накоплении энергии, формируемым в качестве диагностического сигнала или общего диагностического сигнала, принимают за время нахождения во включенном состоянии и проверяют, не выходит ли это время нахождения во включенном состоянии за пределы некоторого первого диапазона допустимого изменения заданного значения, при этом в том случае, если время нахождения во включенном состоянии равно нулю, то сбой в устройстве зажигания классифицируют как наличие ошибки или неисправности в системе диагностики или как падение напряжения в линии в системе зажигания, в том случае, если время нахождения во включенном состоянии меньше нижнего предела первого диапазона допустимого изменения заданного значения, то сбой в устройстве зажигания классифицируют как короткое замыкание в цепи напряжения аккумуляторной батареи или как межвитковое короткое замыкание в соответствующей катушке зажигания, а в том случае, если время нахождения во включенном состоянии превышает верхний предел первого диапазона допустимого изменения заданного значения, то сбой в устройстве зажигания классифицируют как наличие высокого электрического сопротивления во вторичной цепи системы зажигания.

32. Способ по любому из пп.12-31, отличающийся тем, что длительность временного интервала между первым и вторым фронтами при накоплении энергии, формируемыми в качестве относящегося к конкретному цилиндру диагностического сигнала или общего диагностического сигнала, принимают за время накопления энергии и проверяют, находится ли это время накопления энергии в пределах некоторого второго диапазона допустимого изменения заданного значения, при этом в том случае, когда время накопления энергии меньше нижнего предела второго диапазона допустимого изменения заданного значения, сбои классифицируют как наличие прерывающегося контакта в периферийном устройстве, а в том случае, когда время накопления энергии превышает верхний предел второго диапазона допустимого изменения заданного значения, делают вывод о наличии сбоя или неисправности в центральном блоке управления.

33. Способ по п.32, отличающийся тем, что в том случае, когда время накопления энергии превышает верхний предел второго диапазона допустимого изменения заданного значения, центральный блок управления инициирует зажигание.

34. Способ по п.32, отличающийся тем, что в том случае, когда второй ОИП-фронт предшествует второму фронту при накоплении энергии, соответственно отключающему фронту, за время накопления энергии принимают также длительность временного интервала между первым фронтом при накоплении энергии, формируемым в качестве относящегося к конкретному цилиндру диагностического сигнала или общего диагностического сигнала, и вторым ОИП-фронтом, относящимся к конкретному цилиндру, а в том случае, когда время накопления энергии меньше нижнего предела второго диапазона допустимого изменения заданного значения, сбой классифицируют как обусловленный отключением электронных элементов во избежание их перегрева или как наличие прерывающегося контакта в периферийном устройстве, при этом вероятность прерывающегося контакта расценивается как более высокая, если в пределах второго диапазона допустимого изменения заданного значения удалось определить еще одно время накопления энергии.

35. Способ по любому из пп.12-34, отличающийся тем, что длительность временного интервала между относящимися к конкретному цилиндру управляющим фронтом управляющего сигнала и первым фронтом напряжения, формируемым в качестве диагностического сигнала или общего диагностического сигнала, принимают за время нарастания и проверяют, находится ли это время нарастания в пределах некоторого третьего диапазона допустимого изменения заданного значения.

36. Способ по любому из пп.12-35, отличающийся тем, что длительность временного интервала между относящимися к конкретному цилиндру первым и вторым фронтами напряжения, формируемыми в качестве диагностического сигнала или общего диагностического сигнала, принимают за время искрообразования и проверяют, не превышает ли это время искрообразования некоторого четвертого заданного значения, при этом в том случае, когда время искрообразования меньше этого четвертого заданного значения, а время нарастания меньше третьего заданного значения, зажигание расценивают как произошедшее, а в том случае, когда время искрообразования больше четвертого заданного значения, а время нарастания меньше третьего заданного значения, зажигание расценивают как не произошедшее.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к устройству и способу зажигания для двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Из ЕР 0344349 уже известны устройство и способ зажигания рабочей смеси в ДВС, при этом временная характеристика первичного напряжения, приложенного к катушке зажигания, анализируется с помощью специальной электрической схемы, для чего в подобном устройстве необходимо предусматривать дополнительную микросхему. Указанная характеристика сравнивается с характеристикой опорного первичного напряжения и в том случае, когда амплитуда первичного напряжения снижается ниже некоторой заданной амплитуды до истечения некоторого заданного периода времени, подобное снижение обычно классифицируется как перебой в зажигании (пропуск зажигания).

Согласно описанному в DE-OS 4140147 решению предлагается определять с помощью датчика характеристику вторичного напряжения, соответственно трансформированного на первичной стороне напряжения индуктивной составляющей искрового разряда и при корректном протекании процесса зажигания изменять уровень передаваемого по диагностической линии сигнала с 1 на 0 (или альтернативно с 0 на 1). Тем самым создается возможность выявлять индивидуально для каждого цилиндра перебои в зажигании.

В известном из EP-OS 0020069 устройстве для контроля характеристики первичного напряжения длительность временного интервала, в течение которого первичное напряжение превышает некоторое заданное значение, сравнивается с некоторой заданной для такого временного интервала длительностью. Если первичное напряжение остается больше некоторого заданного значения в течение временного интервала, длительность которого превышает заданную длительность, то подобное превышение указывает на перебои в зажигании.

Для усовершенствования упомянутых выше технических решений предложено устройство зажигания для ДВС, имеющее центральный блок управления и периферийные устройства, каждое из которых относится к одному из цилиндров ДВС. Центральный блок управления выполнен с возможностью передачи в периферийные устройства цифровых управляющих сигналов, по которым указанные периферийные устройства инициируют зажигание в соответствующем цилиндре, а периферийные устройства выполнены с возможностью определять путем измерения параметры, характеризующие их состояния, и в зависимости от результатов измерения передавать в центральный блок управления цифровые диагностические сигналы. В предложенном устройстве центральный блок управления для анализа и обработки таких диагностических сигналов выполнен с возможностью определять длительность по меньшей мере одного временного интервала между управляющими сигналами и диагностическими сигналами, а также с возможностью дополнительно определять длительность по меньшей мере одного временного интервала между самими диагностическими сигналами. Для формирования диагностических сигналов периферийное устройство имеет первый, второй и третий компараторы, первый из которых позволяет определять превышение первичным током первого заданного порогового значения, второй компаратор позволяет определять превышение первичным напряжением второго заданного порогового значения, а третий компаратор позволяет определять уменьшение первичного напряжения ниже третьего заданного порогового значения.

Преимущество предложенного устройства по сравнению с известными из уровня техники решениями состоит в том, что контроль за изменением параметров первичной или вторичной цепи осуществляется с использованием пороговых значений. При выходе за верхнее, соответственно нижнее заданное пороговое значение в цифровой диагностической линии формируется фронт, который подвергается анализу и обработке в микропроцессоре. Передаваемые по диагностической линии фронты позволяют анализировать длительность периодов времени, в течение которых система зажигания характеризуется определенными состояниями. Подобный анализ при соответствующем выборе пороговых значений позволяет с высокой точностью распознавать или выявлять причины перебоев в зажигании, что позволяет существенно упростить поиск и устранение таких причин. Еще одно преимущество состоит в столь простой с точки зрения схемотехники реализации предлагаемого в изобретении устройства, что для диагностики системы зажигания нет необходимости предусматривать дополнительный модуль или дополнительную микросхему.

В частных вариантах выполнения предложенного устройства для анализа и обработки диагностических сигналов центральный блок управления может быть выполнен с возможностью дополнительно определять длительность по меньшей мере одного временного интервала между диагностическими сигналами.

Центральный блок управления может быть выполнен с возможностью сравнивать длительность временного интервала или временных интервалов с заданными значениями или с диапазонами допустимого изменения заданных значений. В этом случае центральный блок управления может быть выполнен с возможностью выявлять сбои или неисправности в устройстве зажигания по результатам указанного сравнения. Далее может быть предусмотрена возможность сохранения информации об указанных неисправностях или сбоях в памяти центрального блока управления и/или возможность вывода этой информации для визуального отображения на устройство индикации и/или возможность принятия аварийных мер в соответствии с характером таких неисправностей или сбоев.

Кроме того, каждое из периферийных устройств может иметь датчик для определения состояния этого периферийного устройства. Указанный датчик может определять превышение температурой одного из элементов периферийного устройства заданной температуры.

В предложенном устройстве может быть предусмотрена возможность определения второго и/или третьего пороговых значений в процессе эксплуатации ДВС.

Периферийное устройство может иметь формирующий фронты элемент, позволяющий формировать цифровые диагностические сигналы в виде положительных или отрицательных фронтов.

В предложенном устройстве может также быть предусмотрен по меньшей мере один комбинационный или логический элемент или по меньшей мере одна схема с открытым коллектором, которые включены по такой схеме, чтобы обеспечивалась возможность подачи диагностических сигналов от группы периферийных устройств, состоящей из заданного количества таких периферийных устройств, сначала в указанный комбинационный или логический элемент или в указанную схему с открытым коллектором и логического объединения в этом месте диагностических сигналов с соблюдением правильной временной последовательности их поступления в общий диагностический сигнал, подаваемый затем в центральный блок управления. С помощью такого комбинационного или логического элемента либо с помощью схемы с открытым коллектором можно логически объединять диагностические сигналы, характеризующие различные величины, такие как первичный ток и первичное напряжение, и диагностические сигналы, характеризующие работу различных цилиндров, с соблюдением правильной временной последовательности их поступления в общий диагностический сигнал, выдаваемый в одну общую диагностическую линию.

Кроме того, в предпочтительном исполнении центральный блок управления может иметь отдельный блок обработки временных параметров, который для анализа и обработки диагностических сигналов может быть выполнен с возможностью определять длительность по меньшей мере одного временного интервала между сигналами управления и диагностическими сигналами, а также между самими диагностическими сигналами. Таким образом, в блоке обработки временных параметров могут размещаться счетчик времени и часть вычислительного устройства микрокомпьютера, причем блок обработки временных параметров расположен отдельно от микрокомпьютера и соединен с ним, что позволяет снизить нагрузку на микрокомпьютер и уменьшить объем выполняемых им вычислений за счет передачи функций по сравнению сигналов и непрерывному отсчету времени указанному блоку обработки временных параметров.

Еще одним объектом изобретения является способ зажигания для осуществления в ДВС, имеющем по меньшей мере один цилиндр. Предложенный способ заключается в том, что центральный блок управления передает в периферийные устройства цифровые управляющие сигналы, по которым указанные периферийные устройства инициируют зажигание в соответствующем цилиндре, периферийные устройства определяют путем измерения параметры, характеризующие их состояния, и в зависимости от результатов измерения передают в центральный блок управления цифровые диагностические сигналы. В соответствии с предложенным способом для анализа и обработки таких диагностических сигналов центральный блок управления определяет длительность по меньшей мере одного временного интервала между управляющими сигналами и диагностическими сигналами, а также дополнительно определяет длительность по меньшей мере одного временного интервала между самими диагностическими сигналами, при этом для формирования диагностических сигналов периферийное устройство имеет первый, второй и третий компараторы, первый из которых позволяет определять превышение первичным током первого заданного порогового значения, второй компаратор позволяет определять превышение первичным напряжением второго заданного порогового значения, а третий компаратор позволяет определять уменьшение первичного напряжения ниже третьего заданного порогового значения.

Данный способ обладает всеми преимуществами, что были рассмотрены выше для предложенного устройства зажигания.

В частных случаях осуществления предложенного способа для анализа и обработки диагностических сигналов центральный блок управления дополнительно может определять длительность по меньшей мере одного временного интервала между диагностическими сигналами.

Предпочтительно также проверять, не выходят ли измеренные длительности временных интервалов за пределы диапазонов допустимого изменения заданных значений, поскольку рабочие параметры ДВС подвержены определенным колебаниям, которые даже при корректном протекании процесса зажигания могут приводить к флуктуациям заданных значений в определенных пределах. Для этого длительность временного интервала между относящимся к конкретному цилиндру включающим фронтом управляющего сигнала и первым фронтом при накоплении энергии, формируемым в качестве диагностического сигнала или общего диагностического сигнала, принимают за время нахождения во включенном состоянии и проверяют, не выходит ли это время нахождения во включенном состоянии за пределы некоторого первого диапазона допустимого изменения заданного значения, при этом в том случае, если время нахождения во включенном состоянии равно нулю, то сбой в устройстве зажигания классифицируют как наличие ошибки или неисправности в системе диагностики или как падение напряжения в линии в системе зажигания, в том случае, если время нахождения во включенном состоянии меньше нижнего предела первого диапазона допустимого изменения заданного значения, то сбой в устройстве зажигания классифицируют как короткое замыкание в цепи напряжения аккумуляторной батареи или как межвитковое короткое замыкание в соответствующей катушке зажигания, а в том случае, если время нахождения во включенном состоянии превышает верхний предел первого диапазона допустимого изменения заданного значения, то сбой в устройстве зажигания классифицируют как наличие высокого электрического сопротивления во вторичной цепи системы зажигания.

При этом пределы таких диапазонов допустимого изменения заданных значений предпочтительно определять предварительно в зависимости от рабочих параметров ДВС путем расчетов на модели (моделирования) с учетом принимаемых при таком моделировании допущений и сохранять их в памяти центрального блока управления, или микрокомпьютера. Подобное определение диапазонов и их сохранение можно также осуществлять и непосредственно в ходе эксплуатации ДВС. В этом случае данные о диапазонах допустимого изменения заданных значений считываются для каждого осуществляемого цикла сравнения из памяти в зависимости от соответствующих рабочих параметров ДВС. Наиболее предпочтительно использовать в качестве рабочего параметра ДВС напряжение аккумуляторной батареи. Согласно еще одному предпочтительному варианту предлагается определять пределы соответствующих диапазонов допустимого изменения заданных значений на основании фактических значений длительности временных интервалов при работе ДВС путем статистического анализа. Кроме того, в некоторых случаях может оказаться предпочтительным сравнивать, посредством центрального блока управления, длительность временного интервала или временных интервалов с заданными значениями или с диапазонами допустимого изменения заданных значений.

Длительность временного интервала или временных интервалов можно сравнивать с используемой в качестве заданного значения длительностью соответствующего временного интервала, измеренной при предшествующем процессе сгорания в том же цилиндре. При этом наиболее предпочтительно определять соотношение между измеренной для одного цилиндра длительностью временного интервала и соответствующей длительностью временного интервала, измеренной для того же цилиндра при предыдущем процессе воспламенения рабочей смеси. После этого определяется величина отклонения этого соотношения от единицы. При этом флуктуации температуры и напряжения аккумуляторной батареи практически не оказывают никакого влияния на это соотношение из-за малой длительности временного интервала между двумя процессами сгорания. При анализе временных интервалов предпочтительной далее является возможность однозначного соотнесения измеренных временных интервалов с конкретными цилиндрами на основании управляющего сигнала, что позволяет анализировать возникшие сбои или неисправности индивидуально для каждого цилиндра. В соответствии с этим информацию о подобном сбое или такой неисправности предпочтительно сохранять с привязкой к конкретному цилиндру в памяти микрокомпьютера и/или выводить эту информацию для визуального отображения на устройство индикации и/или принимать аварийные меры в соответствии с характером таких неисправностей или сбоев.

Кроме того, в том случае, когда первым компаратором будет выявлено превышение первичным током первого порогового значения, формирующий фронты элемент в качестве диагностического сигнала может формировать первый фронт, так называемый первый фронт при накоплении энергии, а при поступлении в периферийное устройство отключающего фронта в качестве управляющего сигнала - указанный элемент может формировать в качестве диагностического сигнала второй фронт, так называемый второй фронт при накоплении энергии.

При выявленном первым датчиком превышении температурой одного из элементов периферийного устройства заданной температуры, т.е. при отключении управляемого ключа во избежание перегрева электронных элементов, формирующий фронты элемент может формировать в качестве диагностического сигнала второй, так называемый ОИП-фронт (ОИП=отключение во избежание перегрева). Связанное с подобным подходом преимущество состоит в возможности определять время нахождения во включенном состоянии как длительность временного интервала между относящимся к конкретному цилиндру включающим фронтом управляющего сигнала и первым фронтом при накоплении энергии и проверять, не выходит ли это время нахождения во включенном состоянии за пределы первого диапазона допустимого изменения заданного значения. При соответствующем выборе первого порогового значения можно выявить наличие короткого замыкания в цепи напряжения аккумуляторной батареи или межвиткового короткого замыкания в катушке зажигания. Предпочтительно также определять время накопления энергии как длительность временного интервала между первым и вторым фронтами при накоплении энергии и проверять, находится ли это время накопления энергии в пределах второго диапазона изменения заданного. значения. Преимущество такого подхода состоит в возможности выявить наличие прерывающегося контакта в периферийном устройстве или сбоя в работе микрокомпьютера или блока обработки временных параметров. Помимо этого предпочтительно далее при появлении второго ОИП-фронта раньше второго фронта при накоплении энергии определять время накопления энергии как длительность временного интервала между первым фронтом при накоплении энергии и вторым ОИП-фронтом. Преимущество этого варианта состоит в том, что с помощью сигналов, передаваемых по диагностической линии, можно также установить факт отключения электронных элементов во избежание их перегрева.

В том случае, когда вторым компаратором будет выявлено превышение первичным напряжением второго порогового значения, формирующий фронты элемент может формировать в качестве диагностического сигнала первый фронт, так называемый первый фронт напряжения, а в том случае, когда третьим компаратором будет выявлено уменьшение первичного напряжения ниже третьего порогового значения, этот формирующий фронты элемент может формировать в качестве диагностического сигнала второй фронт, так называемый второй фронт напряжения.

В частном случае осуществления изобретения длительность временного интервала между первым и вторым фронтами при накоплении энергии, формируемыми в качестве относящегося к конкретному цилиндру диагностического сигнала или общего диагностического сигнала, принимают за время накопления энергии и проверяют, находится ли это время накопления энергии в пределах некоторого второго диапазона допустимого изменения заданного значения, при этом в том случае, когда время накопления энергии меньше нижнего предела второго диапазона допустимого изменения заданного значения, сбой классифицируют как наличие прерывающегося контакта в периферийном устройстве, а в том случае, когда время накопления энергии превышает верхний предел второго диапазона допустимого изменения заданного значения, делают вывод о наличии сбоя или неисправности в центральном блоке управления. При этом, когда время накопления энергии превышает верхний предел второго диапазона допустимого изменения заданного значения, центральный блок управления инициирует зажигание. Также, если второй ОИП-фронт предшествует второму фронту при накоплении энергии, соответственно отключающему фронту, за время накопления энергии принимают также длительность временного интервала между первым фронтом при накоплении энергии, формируемым в качестве относящегося к конкретному цилиндру диагностического сигнала или общего диагностического сигнала, и вторым ОИП-фронтом, относящимся к конкретному цилиндру, а в том случае, когда время накопления энергии меньше нижнего предела второго диапазона допустимого изменения заданного значения, сбой классифицируют как обусловленный отключением электронных элементов во избежание их перегрева или как наличие прерывающегося контакта в периферийном устройстве, при этом вероятность прерывающегося контакта расценивается как более высокая, если в пределах второго диапазона допустимого изменения заданного значения удалось определить еще одно время накопления энергии.

Помимо этого предпочтительно также определять по длительности временного интервала между отключающим фронтом управляющего сигнала и первым фронтом напряжения время нарастания. При этом длительность временного интервала между относящимися к конкретному цилиндру управляющим фронтом управляющего сигнала и первым фронтом напряжения, формируемым в качестве диагностического сигнала или общего диагностического сигнала, принимают за время нарастания и проверяют, находится ли это время нарастания в пределах некоторого третьего диапазона допустимого изменения заданного значения.

Равным образом предпочтительно определять по длительности временного интервала между отключающим фронтом управляющего сигнала и первым фронтом напряжения время нарастания, а по длительности временного интервала между первым и вторым фронтами напряжения определять время искрообразования. При этом длительность временного интервала между относящимися к конкретному цилиндру первым и вторым фронтами напряжения, формируемыми в качестве диагностического сигнала или общего диагностического сигнала, принимают за время искрообразования и проверяют, не превышает ли это время искрообразования некоторого четвертого заданного значения, при этом в том случае, когда время искрообразования меньше этого четвертого заданного значения, а время нарастания меньше третьего заданного значения, зажигание расценивают как произошедшее, а в том случае, когда время искрообразования больше четвертого заданного значения, а время нарастания меньше третьего заданного значения, зажигание можно расценить как не произошедшее.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - схема предлагаемого в изобретении устройства,

на фиг.2 - схематичные временные характеристики управляющего сигнала, первичного тока, первичного напряжения, диагностического сигнала тока и двух примеров диагностического сигнала напряжения,

на фиг.3 - схематичные временные характеристики управляющего сигнала, первичного тока, первичного напряжения и двух примеров диагностических сигналов тока/напряжения,

на фиг.4 - схематичные временные характеристики управляющего сигнала, первичного тока, первичного напряжения, диагностического сигнала тока и двух примеров диагностического сигнала напряжения при отключении элементов электронного коммутатора во избежание их перегрева,

на фиг.5 - схематичные временные характеристики управляющего сигнала, первичного тока, первичного напряжения и двух примеров диагностических сигналов тока/напряжения при отключении элементов электронного коммутатора во избежание их перегрева,

на фиг.6 - блок-схема, иллюстрирующая предлагаемый в изобретении способ,

на фиг.7 - блок-схема, иллюстрирующая предлагаемый в изобретении метод анализа времени нахождения во включенном состоянии,

на фиг.8 - блок-схема, иллюстрирующая предлагаемый в изобретении метод анализа времени накопления энергии, и

на фиг.9 - блок-схема, иллюстрирующая предлагаемый в изобретении метод анализа времени искрообразования.

На фиг.1а показано предлагаемое в изобретении устройство зажигания для ДВС. На этом чертеже схематично показано относящееся к одному из цилиндров ДВС периферийное устройство 2, имеющее электронный коммутатор 3 системы зажигания, катушку 8 зажигания с первичной 10 и вторичной 15 обмотками, а также свечу 20 зажигания. При этом первый вывод вторичной обмотки 15 последовательно соединен с первым электродом свечи 20 зажигания. Второй электрод свечи 20 зажигания и второй вывод вторичной обмотки 15 замкнуты на "массу", т.е. соединены с корпусом двигателя. Основным компонентом электронного коммутатора 3 является управляемый ключ 5, который предпочтительно выполнен в виде мощного транзистора. Коллектор этого мощного транзистора последовательно соединен с первым выводом первичной обмотки 10 катушки 8 зажигания, а эмиттер управляемого ключа 5 соединен с "массой". Второй вывод первичной обмотки последовательно соединен с источником напряжения U_бат.

Кроме того, показанное на фиг.1а устройство зажигания для ДВС имеет микрокомпьютер (МК) 25, являющийся частью центрального блока управления и имеющий память, вычислительное устройство (процессор) и счетчик времени. Микрокомпьютер 25 сигнальной линией 30 соединен с управляющим входом управляемого ключа 5 каждого периферийного устройства 2. По этой сигнальной линии в периферийные устройства передаются цифровые управляющие сигналы, по которым каждое из этих периферийных устройств инициирует зажигание. Кроме того, микрокомпьютер 25 соединен диагностической линией 35 с электронным коммутатором 3 периферийного устройства 2. По этой диагностической линии от периферийных устройств в центральный блок управления передаются цифровые диагностические сигналы. Счетчик времени микрокомпьютера 25 может быть выполнен также в работающем отдельно от микрокомпьютера блоке обработки временных параметров, оснащенном дополнительным вычислительным устройством (процессором). При этом блок обработки временных параметров также является частью центрального блока управления. В этом случае диагностическая(-ие) линия(-и) 35 соединена(-ы) с блоком обработки временных параметров, который в свою очередь линией или линиями передачи данных соединен с микрокомпьютером. Блок обработки временных параметров соединен далее с сигнальной линией или сигнальными линиями.

В другом варианте, показанном на фиг.16, для каждого цилиндра предусмотрено собственное периферийное устройство 2. На фиг.16 показаны периферийные устройства 2 для 1-го, 2-го и n-ного цилиндров. При этом соответствующие обозначения (1-ый, 2-ой, n-ный) проставлены в прямоугольниках, в виде которых условно представлено каждое из периферийных устройств 2. Каждое периферийное устройство 2 соединено с микрокомпьютером 25 соответствующей сигнальной линией 30, которая, как это показано на фиг.1а, в каждом периферийном устройстве 2 соединена с управляемым ключом 5. Кроме того, каждое периферийное устройство соединено с диагностической линией 35, причем в этом варианте некоторое заданное количество диагностических линий соединено с одним логическим (комбинационным) элементом. При этом все диагностические линии периферийных устройств всех цилиндров могут быть соединены с одним единственным комбинационным элементом либо с одним комбинационным элементом может быть соединено некоторое заданное количество диагностических линий, причем в этом случае предусмотрено несколько таких комбинационных элементов. Комбинационный элемент или комбинационные элементы либо могут быть выполнены в виде отдельных микросхем или модулей, либо могут быть интегрированы в микрокомпьютер 25, в блок обработки временных параметров либо в один или несколько электронных коммутаторов 3.

На фиг.1в показан следующий вариант, в котором сигналы, выдаваемые электронными коммутаторами 3 различных цилиндров по диагностическим линиям 35, логически объединяются или комбинируются с помощью так называемых схем 36 с открытым коллектором. Так, в частности, в этом случае сигналы, поступающие по нескольким диагностическим линиям 35, могут логически объединяться в один передаваемый по общей диагностической линии 37 сигнал, при этом в сигнал, передаваемый по общей диагностической линии 37, могут объединяться либо сигналы, поступающие по всем диагностическим линиям 35, либо сигналы, поступающие по диагностическим линиям 35, сгруппированным предпочтительно по две, три или четыре линии. Каждая диагностическая линия 35 1-го, 2-го и n-ного цилиндров (расположенных на фиг.1в в ряд сверху вниз) соединена с базой управляемого переключательного элемента 38 схемы 36 с открытым коллектором, при этом такой управляемый переключательный элемент предпочтительно выполнен в виде транзистора. Эмиттер каждого управляемого переключательного элемента 38 замкнут на "массу". Коллекторы управляемых переключательных элементов 38 каждой их группы соединены между собой параллельно и через нагрузочный резистор ("утягивающий вверх" резистор) последовательно подключены к напряжению аккумуляторной батареи (U_бат. ). Коллекторы управляемых переключательных элементов общей диагностической линией 37 также соединены с микрокомпьютером 25 или блоком обработки временных параметров.

На фиг.1г дополнительно более подробно показан электронный коммутатор 3 для одного из цилиндров. Помимо описанного выше управляемого ключа 5, соединенного с сигнальной линией 30, первичной обмоткой 10 и корпусом двигателя, компонентами такого электронного коммутатора 3 являются также по меньшей мере один компаратор, предпочтительно первый компаратор 45, второй компаратор 50 и третий компаратор 55, по меньшей мере один датчик, предпочтительно первый датчик 60, а также формирующий фронты элемент 65. Выход этого формирующего фронты элемента 65 соединен с диагностической линией 35, а с его входами соединены выходы компараторов 45, 50, 55 и соединительная линия 67, проходящая к сигнальной линии 30. Внутри формирующего фронты элемента линии, которые проходят от первого, второго и третьего компараторов, а также от датчика и от сигнальной линии и по которым передаются импульсы, также могут быть соединены с диагностической линией 35 через объединяющий их комбинационный элемент или схему с открытым коллектором.

Принцип работы показанных на фиг.1 компонентов предлагаемого в изобретении устройства зажигания для ДВС поясняется ниже со ссылкой на фиг.2-5. На фиг.2-5 по оси абсцисс отложено время. Такая временная ось изображена в верхней части каждого из этих чертежей. На фиг.2а показана характеристика сигнала, выдаваемого микрокомпьютером по сигнальной линии 30 на управляемый ключ 5 электронного коммутатора 3, управляющего зажиганием в одном из цилиндров. В первый момент Т1 этот управляемый ключ 5 замыкается по поступившему по сигнальной линии 30 сигналу, т.е. по так называемому включающему фронту, в результате чего от источника напряжения U_бат через первичную обмотку 10 и управляемый ключ 5 к корпусу двигателя начинает протекать первичный ток. Характеристика этого первичного тока I показана на фиг.2б. Как показано на фиг.2б, первичный ток I с течением времени непрерывно возрастет. При этом в третий момент Т3 он становится больше некоторого заданного первого порогового значения I1. Во второй момент Т2 управляемый ключ 5 размыкается по фронту поступившего по сигнальной линии 30 сигнала, т.е. по так называемому отключающему фронту, в результате чего во вторичной обмотке 15 катушки 8 зажигания создается высокое напряжение, которое в результате приводит к образованию воспламеняющей искры между электродами свечи 20 зажигания. Происходящий в промежутке между первым моментом Т1 и вторым моментом Т2 процесс, во время которого управляемый ключ находится в замкнутом состоянии, называют процессом накопления энергии или процессом заряда. После второго момента Т2 первичный ток I резко снижается до нуля. На фиг.2в показана характеристика приложенного к первичной обмотке первичного напряжения U в виде функции времени. В предлагаемом в изобретении устройстве зажигания для ДВС это первичное напряжение U измеряют как разность потенциалов между точкой, расположенной между управляемым ключом 5 и первичной обмоткой 10, и "массой". До первого момента Т1 уровень первичного напряжения примерно соответствует напряжению U _бат источника напряжения, которым служит аккумуляторная батарея. Начиная с первого момента Т1, в который управляемый ключ 5 замыкается, первичное напряжение снижается до напряжения насыщения. После второго момента Т2, т.е. после индукции высокого напряжения во вторичной обмотке 15, на первичной стороне происходит обратная трансформация напряжения горения (напряжения индуктивной составляющей искрового разряда), т.е. напряжения, при котором между электродами свечи зажигания проскакивает искровой разряд. При этом первичное напряжение изменяется в соответствии с характеристикой, схематично показанной на фиг.2в. Через короткий промежуток времени, проходящий после второго момента Т2, первичное напряжение сначала резко возрастает, а затем также резко снижается, оставаясь, однако, в течение всей продолжительности искрового разряда на высоком уровне. Первичное напряжение при его резком возрастании в четвертый момент начинает превышать некоторое заданное второе пороговое значение U1. После исчезновения воспламеняющей искры первичное напряжение вновь начинает уменьшаться, снижаясь до уровня напряжения аккумуляторной батареи. При таком снижении первичное напряжение уменьшается до уровня ниже некоторого заданного третьего порогового значения. Это пороговое значение может, например, соответствовать значению U2 или U3 напряжения (см. фиг.2в). Если в качестве третьего порогового значения задано значение U2 напряжения, то первичное напряжение становится меньше этого третьего порогового значения U2 в пятый момент Т5. Если же в качестве этого третьего порогового значения задано более низкое значение U3, то уровень первичного напряжения становится меньше этого третьего порогового значения U3 в шестой момент Т6.

Ниже более подробно поясняется процесс формирования диагностического сигнала, который по диагностической линии 35 или по общей диагностической линии 37 поступает в микрокомпьютер 25, соответственно в блок обработки временных параметров. Как описано выше и показано на фиг.1г, электронный коммутатор 3 имеет по меньшей мере один компаратор 45, 50, 55 и/или датчик 60, а также формирующий сигналы элемент, предпочтительно формирующий фронты элемент 65. Компаратор позволяет сравнивать различные величины, характеризующие параметры цепей тока высокого напряжения в системе зажигания, предпочтительно величину первичного тока и величину первичного напряжения, с некоторыми пороговыми значениями. Если величина, характеризующая определенный параметр цепи высокого напряжения, при ее изменении выходит за пределы верхнего или нижнего порогового значения, то соединенный с компаратором формирующий сигналы элемент выдает диагностический сигнал, предпочтительно формирующий фронты элемент формирует первый или второй фронт, который затем выдается в диагностическую линию 35. Решение о том, какой из этих двух фронтов следует формировать и при наступлении какого события (при выходе за нижнее и верхнее пороговое значение), принимается формирующим фронты элементом, однако такое решение может приниматься и вне этого элемента, и в этом случае в такой элемент может поступать соответствующая управляющая команда. Формирующий фронты элемент может быть также соединен соединительной линией 67 с сигнальной линией 30. Так, например, первый или второй фронты могут также формироваться при поступлении в управляемый ключ включающего или отключающего фронта. Равным образом с помощью одного или нескольких датчиков 60 можно выявлять некоторое заданное состояние электронного коммутатора. Так, в частности, в этом случае предпочтительно определять, не превышает ли температура компонентов электронного коммутатора некоторой предельно допустимой температуры, выше которой их необходимо отключать, т.е. не требуется ли так называемое отключение во избежание перегрева. При выявлении определенного состояния формирующий фронты элемент также может формировать первый или второй фронты и выдавать их в диагностическую линию. При этом первый фронт означает изменение уровня сигнала с 0 до 1 (положительный фронт), соответственно с 1 до 0 (отрицательный фронт или срез), а второй фронт означает обратное изменение уровня сигнала, т.е. с 1 до 0 (отрицательный фронт), соответственно с 0 до 1 (положительный фронт). Формирующий фронты элемент 65 может также формировать в качестве фронтов диагностические сигналы в виде иных цифровых сигналов, которые, однако, с учетом их формы допускают их передачу и обработку аналогично импульсам с ярко выраженными фронтами и срезами. Поэтому в последующем описании под фронтами понимается конкретная форма диагностических сигналов.

Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения компаратором 45 сравнивается величина первичного тока с некоторым первым заданным пороговым значением I1. Когда величина первичного тока начинает превышать это первое пороговое значение I1, т.е. в третий момент Т3 (см. фиг.2б), формирующий фронты элемент 65 формирует первый фронт, так называемый фронт при накоплении энергии. Сигнал, выдаваемый в этом случае в диагностическую линию, показан на фиг.2д. В третий момент Т3 уровень этого сигнала изменяется с 1 до 0. В соответствии с предпочтительным вариантом формирующий фронты элемент 65 затем, когда по сигнальной линии 30 после начала процесса накопления энергии поступает отключающий фронт, формирует второй фронт, так называемый второй фронт при накоплении энергии. Этот фронт выдается во второй момент Т2 и приводит к размыканию управляемого ключа 5. Такой формируемый в момент Т2 второй фронт при накоплении энергии, который в рассматриваемом предпочтительном варианте соответствует в этом случае изменению уровня сигнала с 0 до 1, также показан на фиг.2д.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения компаратором 50 сравнивается величина первичного напряжения со вторым пороговым значением U1. Как только первичное напряжение превысит в момент Т4 это второе пороговое значение, формирующий фронты элемент 65 формирует первый фронт, так называемый первый фронт напряжения, и выдает его далее в диагностическую линию 35. Такой первый фронт напряжения показан на фиг.2е и 2ж. Согласно рассматриваемому предпочтительному варианту этот фронт является отрицательным. Второй фронт, так называемый второй фронт напряжения, согласно предпочтительному варианту является положительным и формируется в том случае, когда компаратор 55 выявит снижение первичного напряжения ниже третьего порогового значения. Такое пороговое значение может представлять собой второе U2 или третье U3 значение напряжения. На фиг.2е представлен вариант, в котором второй фронт напряжения формируется при снижении напряжения ниже второго значения U2 (в пятый момент Т5), а на фиг.2ж представлен вариант, в котором второй фронт напряжения формируется при снижении напряжения ниже третьего значения U3. Как следует из сравнения между собой фиг.2е и 2д, при выборе того или иного порогового значения период времени, в течение которого уровень сигнала остается равным 0, имеет различную длительность. Значения напряжения U1, U2 и U3 согласно одному из вариантов можно также определять в процессе эксплуатации ДВС.

На фиг.3 показан следующий предпочтительный вариант формирования фронтов с последовательным формированием фронтов при накоплении энергии и фронтов напряжения и их выдачей в одну и ту же диагностическую линию 35. Фиг.3а-3в соответствуют фиг.2а-2в и поэтому повторно не рассматриваются. На фиг.3д показана характеристика, отражающая изменение во времени сигнала, передаваемого по диагностической линии 35. Аналогично фиг.2д в третий момент Т3 формируется первый фронт при накоплении энергии, а во второй момент Т2 формируется второй фронт при накоплении энергии. После этого в четвертый момент аналогично фиг.2е формируется первый фронт напряжения, а в пятый момент формируется второй фронт напряжения. Последовательное формирование сигналов возможно лишь при последовательном во времени появлении пар фронтов при наступлении различных событий, при этом под парой фронтов в каждом случае подразумеваются взаимосвязанные первый и второй фронты. На фиг.3е показана аналогичная представленной на фиг.3д характеристика передаваемого по диагностической линии сигнала, который отличается от сигнала, характеристика которого изображена на фиг.3д, лишь тем, что третьему пороговому значению соответствует иное значение напряжения.

На фиг.4 показаны характеристики, отражающие изменение во времени сигналов в соответствии со следующим предпочтительным вариантом. Фиг.4а соответствует фиг.2а и поэтому повторно не рассматривается. На фиг.4б представлена характеристика первичного тока, отражающая его изменение в функции времени. Аналогично фиг.2б, начиная с первого момента Т1, первичный ток непрерывно возрастает и в третий момент становится больше первого порогового значения I1. В седьмой момент Т7 происходит отключение элементов электронного коммутатора во избежание их перегрева, поскольку некоторые из этих элементов имеют слишком высокую температуру. Начиная с седьмого момента Т7, первичный ток медленно снижается и по достижении второго момента Т2 продолжает снижаться до нулевого значения. На фиг.4в показана соответствующая временная характеристика первичного напряжения. До седьмого момента Т7 эта характеристика имеет вид, аналогичный виду показанной на фиг.2в характеристики. В этом случае первичное напряжение из-за отключения элементов электронного коммутатора во избежание их перегрева возрастает и дополнительно увеличивается после второго момента Т2. Последующее изменение первичного напряжения аналогично показанной на фиг.2в характеристике и поэтому повторно не рассматривается. На фиг.4д показана характеристика передаваемого по диагностической линии сигнала при появлении фронта, формируемого вследствие отключения элементов электронного коммутатора во избежание их перегрева. Аналогично фиг.2д в этом случае сначала в третий момент Т3 формируется первый фронт при накоплении энергии. В седьмой момент Т7 происходит отключение элементов электронного коммутатора во избежание их перегрева, что детектируется датчиком 60. После этого, как показано на фиг.4д, формирующий фронты элемент 65 формирует второй фронт, так называемый фронт при отключении во избежание перегрева (ОИП-фронт). Поскольку к этому моменту уровень сигнала, передаваемого по диагностической линии, уже равен 1, другой второй фронт, в частности второй фронт при накоплении энергии, который без отключения элементов электронного коммутатора во избежание их перегрева формируется во второй момент Т2, не влияет на уровень сигнала, передаваемого по диагностической линии 35. Показанные на фиг.4е и 4ж характеристики диагностических сигналов соответствуют отражающим изменение первичного напряжения характеристикам диагностических сигналов, рассмотренным выше со ссылкой на фиг.2е и 2ж.

На фиг.5 показаны характеристики сигналов в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения. Показанная на фиг.5а характеристика управляющего сигнала, показанная на фиг.5б характеристика первичного тока и показанная на фиг.5в характеристика первичного напряжения аналогичны соответствующим характеристикам, показанным на фиг.4а-4в, и поэтому повторно не рассматриваются. На фиг.5д показана временная характеристика диагностического сигнала. Сначала в третий момент Т3 формируется первый фронт при накоплении энергии, а в седьмой момент из-за отключения элементов электронного коммутатора во избежание их перегрева формируется второй ОИП-фронт. После этого аналогично фиг.3д формируется первый и второй фронты напряжения. Показанная на фиг.5е характеристика диагностического сигнала отличается от приведенной на фиг.5д характеристики такого же сигнала лишь тем, что третьему пороговому значению для второго фронта напряжения соответствует иное значение напряжения.

Каждый из описанных выше диагностических сигналов можно формировать для периферийного устройства каждого цилиндра.

Цифровые диагностические сигналы поступают по диагностической линии 35 в микрокомпьютер 25 или в блок обработки временных параметров. При этом, как показано на фиг.1б, от каждого периферийного устройства 2 каждого цилиндра отходит по диагностической линии 35. При наличии нескольких цилиндров несколько таких диагностических линий 35, относящихся к цилиндрам, интервалы времени между процессами зажигания в которых имеют достаточную длительность для того, чтобы можно было разделить относящиеся к различным цилиндрам диагностические сигналы, можно объединять в одну линию с помощью комбинационного элемента 40. В соответствии с предпочтительным вариантом с помощью одного комбинационного элемента 40 можно объединять до четырех диагностических линий 35, относящихся к четырем цилиндрам. Как уже говорилось выше, выход комбинационного элемента 40 образует общую диагностическую линию 37, по которой логически скомбинированный сигнал передается в микрокомпьютер или в блок обработки временных параметров. Комбинационный элемент 40 осуществляет логическое объединение поступающих в него диагностических сигналов в надлежащей временной последовательности. Это означает, что уровень сигнала на выходе этого комбинационного элемента равен 0 в том случае, когда уровень по меньшей мере одного из входных диагностических сигналов равен 0. Уровень сигнала на выходе комбинационного элемента 40 устанавливается на 1 лишь при условии, что уровни всех входных диагностических сигналов равны 1. Работа логической схемы комбинационного элемента 40 зависит от того, соответствует ли первый фронт изменению уровня с 0 до 1 или с 1 до 0. В рассматриваемом варианте первый фронт соответствует изменению уровня сигнала с 1 до 0 (отрицательный фронт). В другом варианте, в котором первый фронт является положительным, при логическом объединении сигналов в комбинационном элементе 40 уровень формируемого на его выходе сигнала устанавливается на 1, если уровень по меньшей мере одного входного диагностического сигнала равен 1, и устанавливается на 0 только при условии, что уровни всех входных диагностических сигналов равны 0.

Аналогичному логическому объединению сигналы, передаваемые по диагностическим линиям, соответствующим отдельным цилиндрам, подвергаются и в логической схеме с открытым коллектором, используемой в варианте, показанном на фиг.1в. В этом случае уровень выдаваемого в общую диагностическую линию 37 сигнала устанавливается на 0 при наличии по меньшей мере в одной диагностической линии 35 сигнала, уровень которого равен 1. При этом управляемый переключательный элемент замыкается, и через него от источника напряжения U_бат начинает протекать ток к корпусу двигателя. В результате напряжение на коллекторе становится равным нулю. Когда уровни всех передаваемых по диагностическим линиям 37 сигналов равны 0, все управляемые переключательные элементы 38 разомкнуты, и уровень сигнала, присутствующего в общей диагностической линии, установлен на 1. В соответствии с этим вариантом выполнения предлагаемого в изобретении устройства зажигания для ДВС фронты сигналов, передаваемых по общей диагностической линии, хотя и имеют противоположную направленность по отношению к фронтам сигналов, передаваемых по отдельным диагностическим линиям, тем не менее они выдаются в правильной временной последовательности. Это означает, что положительный фронт преобразуется в отрицательный, а отрицательный фронт - в положительный. С учетом подобной особенности и в этом варианте можно однозначно различать первый и второй фронты.

В завершение сигналы, передаваемые по диагностической(-им) линии(-ям) 35 или по общей(-им) диагностической(-им) линии(-ям) 37, поступают либо в микрокомпьютер, либо в блок обработки временных параметров (БОВП) при его наличии. В обоих этих устройствах имеется, как указано выше, счетчик времени. Сравнение сигналов, поступающих по диагностическим линиям 35 или по общим диагностическим линиям 37 и по сигнальным линиям 30, со временем, непрерывно отсчитываемым счетчиком времени, позволяет определять длительность временных интервалов, проходящих между отдельными событиями, связанными с появлением в этих линиях соответствующих сигналов. При этом можно использовать любые по продолжительности временные интервалы между появлением фронтов в сигнальной и диагностической линиях, в том числе и между появлением фронтов в различных линиях.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения предлагается определять длительность временного интервала между моментом появления включающего фронта и моментом появления первого фронта при накоплении энергии, т.е. временную разность между первым Т1 и третьим Т3 моментами, при этом такой временной интервал называют продолжительностью или временем нахождения во включенном состоянии. В соответствии с другим вариантом предлагается определять длительность временного интервала между первым и вторым фронтами при накоплении энергии (соответственно между моментами Т3 и Т2). Этот временной интервал называют временем накопления энергии. При наступлении события, заключающегося в отключении элементов электронного коммутатора во избежание их перегрева, второй фронт, определяющий окончание времени накопления энергии, может представлять собой также ОИП-фронт. В соответствии еще с одним вариантом предлагается определять длительность временного интервала между отключающим фронтом и первым фронтом напряжения (т.е. между моментами Т2 и Т4), т.е. так называемое время (продолжительность) нарастания, и/или длительность временного интервала между первым и вторым фронтами напряжения (т.е. между моментами Т4 и Т5 или Т6), т.е. так называемое время (продолжительность) искрообразования. Подобные временные интервалы по соответствующему управляющему сигналу можно однозначно соотнести с конкретным цилиндром, при этом существует также возможность определять, относится ли временной интервал между двумя фронтами одной их пары ко времени накопления энергии или ко времени искрообразования. В случае временного интервала, относящегося ко времени накопления энергии, к моменту появления первого фронта процесс накопления энергии еще не завершился, т.е. второй момент Т2, в который по отключающему фронту управляемый ключ 5 размыкается, еще не наступил, тогда как к началу времени искрообразования второй момент Т2 в процессе зажигания в конкретном цилиндре уже прошел. Информация о выявленных описанным выше путем временных интервалах поступает далее в вычислительное устройство и память микрокомпьютера 25.

После этого информация о таких выявленных временных интервалах подвергается обработке или анализу с целью установить, корректно ли протекает процесс зажигания. При соответствующем выборе пороговых значений, например первого, второго и третьего пороговых значений, на основании выявленной длительности временных интервалов, например длительности нахождения во включенном состоянии, можно сделать вывод о типе или характере ошибки или сбоя, возникшего во вторичной цепи системы зажигания. Информацию о характере возникшего сбоя в этом случае можно сохранять в памяти с привязкой к конкретному цилиндру и/или выводить для визуального отображения на щиток приборов, предназначенных для контроля работы ДВС, или же можно запускать аварийные программы. Подобный предлагаемый в изобретении подход схематично проиллюстрирован на фиг.6. На шаге 70 выявленный временной интервал соотносится с некоторым событием, соответствующим определенному цилиндру ДВС. На следующем шаге 75 проверяется, не выходит ли длительность соответствующего временного интервала за пределы некоторого диапазона допустимого изменения заданного значения, либо проверяется, не выходит ли длительность такого временного интервала за верхний, соответственно нижний предел этого диапазона, либо проверяется, удалось ли вообще определить этот временной интервал. После этого на шаге 80 полученная информация подвергается соответствующему анализу и при необходимости по результатам этого анализа принимаются возможные ответные меры. Если соответствующий временной интервал не выходит за пределы некоторого диапазона допустимого изменения заданного значения, то процесс зажигания расценивается как протекающий корректно. Если же временной интервал выходит за пределы такого диапазона, то в зависимости от того, выходит ли такой временной интервал за верхний и/или нижний предел этого диапазона, или же если длительность этого временного интервала вообще не удается определить, то делается вывод о появлении определенной ошибки или сбоя. При этом информацию о подобных сбоях можно сохранять в памяти микрокомпьютера либо выводить в качестве предупредительного сигнала на соответствующие индикаторы. Существует также возможность введения или инициирования аварийных мер, соответствующих характеру конкретно выявленного сбоя. Подобные меры могут вводиться во взаимодействии с другими функциями ДВС. Кроме того, для обработки ошибок можно использовать и другие рабочие параметры ДВС с целью получения более точной и надежной информации о характере сбоев, возникших во вторичной цепи системы зажигания. После этого начинается анализ следующего временного интервала. Указанные выше диапазоны допустимого изменения заданных значений можно определять путем проведения расчетов на модели в зависимости от параметров ДВС, предпочтительно в зависимости от напряжения аккумуляторной батареи, и сохранять полученную информацию в памяти микрокомпьютера, обращаясь к ней по мере необходимости в текущем цикле анализа в зависимости от текущих рабочих параметров ДВС. При этом сохранять в памяти информацию о диапазонах допустимого изменения заданных значений можно также в процессе эксплуатации ДВС. В другом варианте диапазоны допустимого изменения заданных значений можно определять в процессе работы ДВС на основании фактически измеренных значений и путем статистического анализа устанавливать принадлежность таких измеренных значений конкретному диапазону допустимого изменения заданного значения. Существует также возможность сравнивать измеренный временной интервал с некоторым заданным значением и по результатам такого сравнения определять, превышает ли такое измеренное значение заданное значение или нет. В соответствии с особым вариантом осуществления изобретения предлагается определять соотношение между длительностью временного интервала, измеренной в текущем процессе зажигания, и длительностью временного интервала, измеренной для того же цилиндра в предыдущем процессе зажигания. Отклонение этого соотношения в ту или иную сторону от 1 не должно превышать некоторой заданной величины. Преимущество этого варианта заключается в том, что изменения, обусловленные изменением напряжения аккумуляторной батареи или температуры и происходящие в течение коротких интервалов времени между двумя процессами зажигания в одном и том же цилиндре, пренебрежимо малы и поэтому их можно не учитывать.

Один из предпочтительных вариантов осуществления изобретения заключается в анализе времени (продолжительности) нахождения во включенном состоянии способом, проиллюстрированным на фиг.7. На шаге 85 путем сравнения определяется, находится ли время нахождения во включенном состоянии в пределах некоторого первого диапазона допустимого изменения заданного значения. Если это время находится в заданных пределах, то в дальнейшем осуществляется переход по ветви 90 без воздействия на периферийное устройство с переходом к анализу выявленного в последующем временного интервала. Если же время нахождения во включенном состоянии превышает верхний предел этого первого диапазона, то осуществляется переход к шагу 91. На этом шаге 91 делается вывод о высоком электрическом сопротивлении вторичной цепи системы зажигания. На следующем шаге 93 принимаются соответствующие аварийные меры, информация о сбое сохраняется для соответствующего цилиндра в памяти микрокомпьютера 25 и/или на соответствующие индикаторы системы контроля исправности ДВС выводятся соответствующие предупредительные сигналы. Если же время нахождения во включенном состоянии меньше нижнего предела первого диапазона допустимого изменения заданного значения, то осуществляется переход к шагу 87, на котором делается вывод о наличии короткого замыкания в цепи напряжения аккумуляторной батареи или о наличии межвиткового короткого замыкания во вторичной цепи системы зажигания. На шаге 89 аналогично шагу 93 в соответствии с характером конкретно выявленного сбоя принимаются ответные меры.

В качестве примера предпочтительных аварийных мер, которые можно принимать при наличии подобного сбоя и которые позволяют предотвратить повреждение электронных компонентов в результате слишком высокой мощности потерь в устройстве зажигания, можно назвать инициируемое микрокомпьютером 25 сокращение продолжительности накопления энергии, незамедлительное отключение катушки 8 зажигания, уменьшение частоты вращения вала ДВС, ограничение степени наполнения соответствующей камеры сгорания ДВС либо изменение угла опережения зажигания в сторону раннего до значения, смещенного на максимально возможную величину относительно верхней мертвой точки. Кроме того, для ДВС некоторых особых типов предпочтительно принимать следующие аварийные меры. В случае ДВС с непосредственным впрыскиванием бензина такой двигатель предпочтительно переводить с работы в режиме с послойным смесеобразованием на работу в режиме с гомогенным смесеобразованием, а в случае ДВС с турбонаддувом предпочтительно снижать давление наддува.

Если же продолжительность интервала времени нахождения во включенном состоянии измерить не удалось вовсе, то осуществляется переход к шагу 97, на котором делается вывод о падении напряжения в линии или о наличии короткого замыкания на "массу" (корпус). В этом случае на шаге 99 принимаются аналогичные принимаемым на шаге 93 ответные меры в качестве реакции на соответствующие выявленные сбои или повреждения.

Еще один предпочтительный вариант осуществления изобретения заключается в анализе времени (продолжительности) накопления энергии способом, проиллюстрированным на фиг.8. На шаге 101 проверяется, находится ли время накопления энергии в пределах второго диапазона допустимого изменения заданного значения. Если это время не выходит за пределы этого второго диапазона, то в последующем аналогично показанной на фиг.7 ветви 90 осуществляется переход к анализу следующего временного интервала. Иными словами, в этом случае по ветви 103 осуществляется переход к выполнению следующих операций и делается вывод о корректном протекании процесса зажигания. Если же время накопления энергии меньше нижнего предела второго диапазона допустимого изменения заданного значения, то осуществляется переход к шагу 105, на котором делается вывод о наличии плохого (прерывающегося) контакта в электрической цепи или о произошедшем отключении элементов электронного коммутатора во избежание их перегрева. Вероятность подобного отключения выше, если в пределах временного интервала, которым ограничен соответствующий процесс накопления энергии для воспламенения смеси в конкретном цилиндре, в последующем не удалось измерить продолжительность второго времени накопления энергии. В этом случае на следующем шаге 107 аналогично шагу 93 принимаются ответные меры в качестве реакции на конкретно выявленный сбой. Если же измеренное время накопления энергии превышает верхний предел второго диапазона допустимого изменения заданного значения, то осуществляется переход к шагу 109, на котором делается вывод о наличии сбоя в блоке обработки временных параметров. В этом случае аналогично шагу 93 на следующем шаге 111 принимаются ответные меры. При превышении допустимого времени накопления энергии в дополнение к принимаемым на шаге 93 аварийным мерам микрокомпьютер может инициировать, замкнув управляемый ключ 5, зажигание, т.е. обеспечить приложение к электродам свечи зажигания высокого напряжения и таким путем инициировать проскакивание искры между обоими этими электродами.

Следующий предпочтительный вариант осуществления изобретения заключается в анализе времени (продолжительности) искрообразования способом, проиллюстрированным на фиг.9. На шаге 112 проверяется, не превышает ли время нарастания третьего заданного значения. Если это время превышает третье заданное значение, то осуществляется переход к шагу 113, на котором проверяется, не превышает ли время искрообразования четвертого заданного значения. Если время искрообразования не превышает четвертого заданного значения, то в дальнейшем по ветви 115 аналогично ветви 90 осуществляется переход к выполнению следующих операций по анализу следующего временного интервала. В этом случае процесс зажигания расценивается как протекающий корректно. При невозможности определить время нарастания и время искрообразования осуществляется переход к шагу 117, на котором делается вывод о том, что высокое напряжение не достигло второго порогового значения, и поэтому энергия не достигла определенного уровня, необходимого для образования воспламеняющей искры. В этом случае на следующем шаге 121 аналогично шагу 93 принимаются ответные меры в качестве реакции на возникший сбой. Если же измеренное время искрообразования превышает четвертое заданное значение, то осуществляется переход к шагу 123, на котором делается вывод о затухании напряжения и об отсутствии по этой причине воспламеняющей искры, т.е. о пропуске зажигания. Далее на следующем шаге 125 аналогично шагу 93 принимаются ответные меры в качестве реакции на выявленный сбой. Если же время нарастания превышает третье заданное значение, то измеренное в последующем время накопления энергии не используется для диагностирования процесса зажигания, и в дальнейшем по ветви 126 осуществляется переход к выполнению следующих операций по анализу следующего временного интервала.

Описанные выше варианты осуществления изобретения рассмотрены применительно к системе зажигания с накоплением энергии в индуктивности, однако аналогичные устройство и способ можно использовать и применительно к системе зажигания с накоплением энергии в емкости.

Кроме того, в описанных выше вариантах предлагаемое в изобретении решение рассмотрено на примере измеряемых параметров первичной цепи, таких как первичный ток и первичное напряжение, однако аналогичным образом при работе устройства и при осуществлении способа зажигания для ДВС можно использовать и измеряемые параметры, относящиеся ко вторичной цепи.

Таким образом, в настоящем изобретении предлагаются устройство и способ зажигания для ДВС, которые позволяют с незначительными затратами на схемотехнику эффективно диагностировать процесс зажигания и получать по результатам такой диагностики подробную и точную информацию о причинах и источниках возможных неисправностей и сбоев.