多脉冲点火系统控制
阅读：113发布：2020-05-13
专利汇可以提供多脉冲点火系统控制专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及多脉冲 点火系统 控制。在一般方面，点火 电路 可以包括与 发动机 控制单元(ECU)耦接以接收来自ECU的命令 信号 的控制电路。控制电路可以包括多脉冲生成器，被配置为响应于命令信号生成多脉冲驱动信号。多脉冲驱动信号可以包括具有第一占空比的第一脉冲循环、具有第二占空比的第二脉冲循环以及在此期间多脉冲驱动信号连续地保持在逻辑高值的停顿期。控制电路可以被配置为将多脉冲驱动信号提供到点火 开关 ，点火开关与控制电路耦接以接收多脉冲驱动信号。，下面是多脉冲点火系统控制专利的具体信息内容。
1.一种点火电路，包括：
控制电路，与发动机控制单元(ECU)耦接以接收来自所述ECU的命令信号，所述控制电路包括多脉冲生成器，被配置为响应于所述命令信号生成多脉冲驱动信号，所述多脉冲驱动信号包括：
第一脉冲循环，其具有第一占空比；
第二脉冲循环，其具有第二占空比；以及
停顿期，在此期间所述多脉冲驱动信号连续地保持在逻辑高值，
所述控制电路被配置为将所述多脉冲驱动信号提供到点火开关，所述点火开关与所述控制电路耦接以接收所述多脉冲驱动信号。
2.根据权利要求1所述的点火电路，其中所述点火开关被配置为响应于所述多脉冲驱动信号以：
使用由所述点火开关传导通过耦接于所述点火开关的点火线圈的电流，在所述点火线圈中存储能量；以及
使用在所述点火线圈中存储的所述能量，在与所述点火线圈耦接的火花塞中发起火花。
3.根据权利要求1所述的点火电路，其中所述点火开关包括点火绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。
4.根据权利要求3所述的点火电路，其中所述点火IGBT包括：
IGBT；以及
电阻器-二极管网络，其限定所述点火电路的电压钳位。
5.根据权利要求1所述的点火电路，其中所述第一占空比小于所述第二占空比。
6.根据权利要求1所述的点火电路，其中所述第一脉冲循环的循环时间基本上等于所述第二脉冲循环的循环时间。
7.根据权利要求1所述的点火电路，其中所述多脉冲驱动信号还包括：
第三脉冲循环，依次序在所述第二脉冲循环之后，并在所述停顿期之前，所述第三脉冲循环具有大于所述第二占空比的第三占空比。
8.根据权利要求7所述的点火电路，其中所述多脉冲驱动信号还包括：
第四脉冲循环，依次序在所述第三脉冲之后，并在所述停顿期之前，所述第四脉冲循环具有大于所述第三占空比的第四占空比。
9.根据权利要求8所述的点火电路，其中所述第一脉冲循环的循环时间、所述第二脉冲循环的循环时间、所述第三脉冲循环的循环时间以及所述第四脉冲循环的循环时间基本上相等。
10.根据权利要求1所述的点火电路，其中所述停顿期包括与用来提供所述第一脉冲循环和所述第二脉冲循环的时间段相对应的延迟，所述延迟在所述命令信号从逻辑高值变到逻辑低值之后发生。
11.根据权利要求1所述的点火电路，其中所述第一脉冲循环包括具有比所述第二脉冲循环的脉冲的宽度小的宽度的脉冲。
多脉冲点火系统控制
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2016年8月26日提交的、标题为“MULTIPLE PULSE IGNITION SYSTEM CONTROL”的美国临时申请号62/380,152的优先权和权益，通过引用将其全部内容合并至此。
技术领域
[0003] 本公开涉及点火系统，诸如用于在机动车发动机中使用的点火系统。尤其，本公开涉及点火系统以及这种点火系统的控制，其防止可能引起点火系统中火花塞的不恰当发火花的电压瞬变(例如，电压尖脉冲)，允许对于信号变化的更大容忍和/或减小操作对于温度变化的敏感度。
背景技术
[0004] 点火系统控制是现代点火线圈设备和系统的重要部分，诸如可以在汽车或者包括内燃机的其他车辆中使用的。没有恰当的点火系统控制，火花塞可能在不恰当的时间发火花，导致提前点火(这也可以称作发动机爆震)。提前点火或者发动机爆震的重复发生可能引起发动机部件损坏或者毁坏。
[0005] 已经使用不同的方法来抑制电压尖脉冲，诸如可能引起不期望的发火花的点火绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的“接通”电压尖脉冲。例如，在一些当前实现方式中，高压(HV)二极管可以用来抑制这种电压尖脉冲。然而，包括这种HV二极管将不期望的额外成本(例如，制造成本)增加到相关联的点火控制电路。
[0006] 在其他实现方式中，可以增加额外的控制电路系统来抑制这种电压尖脉冲。然而，这种控制电路系统在许多实现方式中可能是不期望的。发明内容
[0007] 在一般方面，点火电路可以包括与发动机控制单元(ECU)耦接以接收来自ECU的命令信号的控制电路。控制电路可以包括多脉冲生成器，被配置为响应于命令信号生成多脉冲驱动信号。多脉冲驱动信号可以包括具有第一占空比的第一脉冲循环(cycle)，具有第二占空比的第二脉冲循环，以及在其期间多脉冲驱动信号连续地保持在逻辑高值的停顿期。控制电路可以被配置为将多脉冲驱动信号提供到点火开关，点火开关与控制电路耦接以接收多脉冲驱动信号。
附图说明
附图说明
[0008] 在不一定按比例绘制的附图中，类似的数字可以在不同视图中描述类似的组件。具有不同字母后缀的类似数字可以代表类似组件的不同实例。附图通常作为示例，而不是作为限制，例示在本文献中讨论的各种实施例。
[0009] 图1A是例示点火电路的示意图/框图。
[0010] 图1B是例示可以在图1A的点火电路中实现的控制电路的框图。
[0011] 图2是例示可以在图1的点火电路中实现的命令信号和相应驱动信号的信号时序图。
[0012] 图3是例示使用图2的信号的图1A的点火电路的接通电压尖脉冲测量的信号时序图。
[0013] 图4是示意地例示命令信号和相应多脉冲驱动信号的图。
[0014] 图5是例示可以在图1A的点火电路和图1B的控制电路中实现的多脉冲驱动信号，以及图1A的点火电路的点火线圈的次级绕组上的相应电压的信号时序图。
[0015] 图6和7是例示可以在图1A的点火电路和图1B的控制电路中使用多脉冲驱动信号实现的脉冲循环时间的范围的信号时序图。
[0016] 图8、9和10是例示在一定温度范围上使用多脉冲驱动信号的图1A的点火电路和图1B的控制电路的操作的信号时序图。
具体实施方式
[0017] 点火系统控制是现代点火线圈设备和系统的重要部分。如上所述，没有恰当的点火系统控制，火花塞可以在不恰当的时间发火花，导致提前点火或者发动机爆震。图1A是例示可以防止这种提前点火的点火控制电路(点火电路或者电路)100的示例实现方式的示意图/框图。例如，点火电路100可以被配置为提供用于控制点火线圈的充电并且在点火电路的火花塞中生成火花的多脉冲驱动信号。例如，这种多脉冲驱动信号可以包括多个脉冲(例如，两个或更多脉冲)，紧跟着停顿时间(例如，其中驱动信号保持在恒定逻辑电平)。多脉冲驱动信号的示例在下面连同各种附图更详细地描述。
[0018] 如图1A中所示，点火电路100包括控制集成(IC)110和点火(绝缘栅双极型晶体管(IGBT))120。在一些实现方式中，可以使用另一种类型的点火开关，诸如高压金属氧化物半导体(MOS)晶体管来实现点火IGBT 120。在图1A的示例中，点火IGBT 120可以包括IGBT设备122和电阻器-二极管网络(网络)124。网络124可以被配置为限定点火电路100的高压钳位，以及应用于IGBT设备122的栅极端子的极限电流。如图1A中所示，点火电路100也可以包括点火线圈130(例如，磁芯变压器)和火花塞140。
[0019] 图1A的点火电路100也包括电阻器180(其可以称作感测电阻器或者Rsense)，可以使用电阻器180基于跨越电阻器180的时变电压确定点火线圈130的初级绕组中的初级电流。电阻器180也可以用来检测初级电流的斜度的变化，例如，检测点火控制电路100的不恰当功能和/或故障，其中控制电路110可以被配置为采取一个或多个动作缓和这种故障的影响。
[0020] 如图1A中所示，控制IC(控制电路)110可以包括多个端子。例如，在电路100中，控制IC 110包括端子111、112、113、114和115。这些端子可以每个是单个端子或者可以包括各自的多个端子，取决于特定的实现方式和/或特定的端子。例如，在控制IC 110中，端子111可以包括与发动机控制单元(ECU)118耦接以接收和/或发送信号到ECU 118的多个端子。例如，ECU 118可以将一个(或多个)命令信号经由端子111通信到控制IC 110(例如，在端子111的多个端子的第一端子上)，命令信号用来生成驱动信号，诸如这里描述的多脉冲驱动信号。在一些实现方式中，这种多脉冲驱动信号可以控制点火线圈130的充电以及火花塞
140的发火(例如，通过使用在这种充电期间存储在点火线圈130中的能量)，同时防止导致提前点火的电压尖脉冲，增加对信号时序的变化的容忍和/或减小对点火控制电路100的操作温度的敏感度。
140的发火(例如，通过使用在这种充电期间存储在点火线圈130中的能量)，同时防止导致提前点火的电压尖脉冲，增加对信号时序的变化的容忍和/或减小对点火控制电路100的操作温度的敏感度。
[0021] 如上所述，多脉冲驱动信号可以包括多个脉冲(例如，两个或更多脉冲，诸如两个脉冲、三个脉冲、四个脉冲、五个脉冲等)，其中每个相继脉冲可以具有比它的前一个脉冲更宽的脉冲宽度(较大的占空比)。在一些实现方式中，多脉冲驱动信号的每个脉冲的脉冲循环时间(周期)可以相等(基本上相等)。可以在点火循环的开始使用多个脉冲以开始在相关联的点火线圈(例如，点火线圈130)中存储能量，用于在火花塞(例如，火花塞140)中发起火花并且在发动机的气缸中燃烧染料混合物。
[0022] 作为多脉冲驱动信号的示例，多脉冲驱动信号的第一脉冲可以具有50％的第一占空比和10μs的脉冲循环时间(对于5μs的脉冲宽度)。多脉冲信号的第二脉冲可以具有60％的占空比和10μs的脉冲循环时间(对于6μs的脉冲宽度)。多脉冲信号的第三脉冲可以具有70％的占空比和10μs的脉冲循环时间(对于7μs的脉冲宽度)。多脉冲信号的第四脉冲可以具有80％的占空比和10μs的脉冲循环时间(对于8μs的脉冲宽度)。多脉冲信号的第五脉冲可以具有90％的占空比和10μs的脉冲循环时间(对于9μs的脉冲宽度)。在一些实现方式中，多脉冲信号可以包括更少的脉冲、更多的脉冲、具有不同的脉冲宽度和/或脉冲可以具有不同的脉冲循环时间(周期)。在提供多个脉冲之后，多脉冲驱动信号可以包括停顿时间信号，其中多脉冲驱动信号保持在单个逻辑电平(例如，逻辑高)以允许能量在相关联的点火线圈中的连续存储，用于点火电路100的给定点火循环的火花生成和燃料燃烧。
[0023] 在图1A的电路100(例如，使用图1B中所示的控制电路110)中，响应于接收到这种多脉冲驱动信号，点火IGBT 122的IGBT设备124可以调控通过点火线圈130的第一侧(初级绕组)的电流流动(与多脉冲驱动信号相对应)。点火线圈130可以将点火线圈130的第一侧上的电压变换成点火线圈的第二侧(次级绕组)上的较高电压(基于次级中匝数与初级绕组中匝数的比例)，而不引起可能导致火花塞140的不期望发火花(提前点火或者发动机爆震)的电压尖脉冲。例如，因为电压由点火线圈130(从初级绕组到第二绕组)的变换(或者放大)同样也可以放大电压变化(电压尖脉冲)，所以初级绕组上的电压尖脉冲可以被放大并且在次级绕组上产生这种不期望的峰值电压，或者电压尖脉冲(并且引起提前点火)。使用诸如这里描述的这样的多脉冲驱动信号，可以防止(或者减小)这种电压尖脉冲，并且结果，可以防止这种不期望的发火花发生。
[0024] 如下面更详细描述的，响应于命令信号关闭，控制电路110可以关闭驱动信号(例如，在停顿时间之后，停顿时间对点火线圈130充分充电以在火花塞140中产生火花并且在相关联的发动机气缸中燃烧燃料混合物)。例如，在停顿时间之后，关闭驱动信号使得IGBT设备122关闭，并且结果，使得通过点火线圈130的初级绕组的电流流动停止。当通过点火线圈130的初级绕组(以及通过IGBT设备122)的电流流动停止时，存储在点火线圈130的初级绕组中的能量可以(通过磁感应)转移到点火线圈130的次级绕组，并且该转移的能量(以及在次级绕组上放大的电压)可以用来在火花塞140中生成火花并且燃烧燃料混合物。
[0025] 在至少一个实现方式中，端子111的多个端子的第二端子可以用来将指示故障模式的发生，和/或指示电路100正常地或者如预期地操作的一个或多个信号从电路100通信到ECU 118。在其他实现方式中，端子111可以是单个双向端子，被配置为发送和接收这种信号，例如，用于控制点火顺序的信号和指示点火电路100的操作条件的信号。
[0026] 在图1A中，控制IC 110的端子112可以是诸如从在其中实现点火电路100的车辆的电池接收电池电压(Vbat)170的电源端子。在控制电路110中，端子113可以用来提供响应于来自ECU 118的命令信号而生成的多脉冲驱动信号。多脉冲驱动信号然后可以控制IGBT设备122的栅极(例如，控制点火线圈130的充电和火花塞140的发火)。
[0027] 如图1A中所示，开关165可以用来在电池电压170与电气接地之间切换。控制IC 110的端子114可以被配置为在每个点火循环上接收电压信号，例如跨越Rsense电阻器180的时变电压，这可以称作Vsense信号。在端子114接收的Vsense信号可以由控制电路110使用，用于通过点火线圈130的初级绕组的电流的检测。进一步在图1A中，控制IC 110的端子115可以是与电路100的电气接地连接的接地端子。
[0028] 图1B是例示可以在图1A的点火电路100中实现的控制电路110的示例实现方式的框图。图1B的控制电路110作为示例给出，并且具有其他配置的控制电路是可能的。为了例示的目的，进一步参考图1A描述图1B中的控制电路110。
[0029] 如图1B中所示，控制电路110可以包括输入电路185、多脉冲生成器190和驱动电路195。输入电路185可以与端子111耦接以接收来自点火电路100的ECU 118的命令信号。输入电路185可以与多脉冲生成器190耦接，并且可以将命令信号的一个版本(例如，命令信号的已滤波和/或已延迟的版本)提供到多脉冲生成器190。同样如图1B中所示，多脉冲生成器
190可以与驱动电路195耦接。多脉冲生成器190可以被配置为，响应于从输入电路185接收的命令信号的版本，生成提供到驱动电路195的多脉冲驱动信号。驱动电路195可以被配置为将多脉冲驱动信号(诸如这里描述的多脉冲驱动信号)经由端子113提供到点火IGBT
120。例如，多脉冲生成器190可以包括时序控制电路，时序控制电路被配置为控制脉冲的数量、脉冲的时序(脉冲循环时间)、脉冲的占空比(脉冲宽度)和/或多脉冲驱动信号的停顿时间。在一些实现方式中，驱动电路195可以合并在多脉冲生成器190中。
190可以与驱动电路195耦接。多脉冲生成器190可以被配置为，响应于从输入电路185接收的命令信号的版本，生成提供到驱动电路195的多脉冲驱动信号。驱动电路195可以被配置为将多脉冲驱动信号(诸如这里描述的多脉冲驱动信号)经由端子113提供到点火IGBT
120。例如，多脉冲生成器190可以包括时序控制电路，时序控制电路被配置为控制脉冲的数量、脉冲的时序(脉冲循环时间)、脉冲的占空比(脉冲宽度)和/或多脉冲驱动信号的停顿时间。在一些实现方式中，驱动电路195可以合并在多脉冲生成器190中。
[0030] 图2是例示点火电路，诸如图1的点火电路100中命令信号211和相应驱动信号213的示例的信号时序图，其可能导致点火线圈130的次级绕组中不期望的电压峰值(电压尖脉冲)，这可以引起火花塞140的不期望的发火花(例如，提前点火或者发动机爆震)。为了例示的目的，将进一步参考图1描述图2的时序图。
[0031] 在点火电路100中，可以在控制电路110的端子111上接收来自ECU 118的命令信号211。响应于命令信号211，控制电路110可以例如，使用包括在控制电路110中的信号缓冲器或者栅极驱动器电路产生驱动信号213。在该示例中，来自ECU 118的命令信号211接通(例如，从逻辑低变到逻辑高)，并且在一段时间Delay(“延迟”)之后，驱动信号213接通(例如，从逻辑低变到逻辑高)。如图2中所示，多脉冲驱动信号(诸如这里描述的多脉冲驱动信号)的PULSES(“脉冲”)可以在命令信号接通之后在时间段Delay(“延迟”)期间在驱动信号213中实现。如这里所描述的，这种PULSES(“脉冲”)可以防止点火线圈130的次级绕组的电压中的不期望的电压尖脉冲并且防止相关联的提前点火发生。
[0032] 在停顿时间DT之后，来自ECU的命令信号211关闭(变到逻辑低)，并且作为响应，来自控制电路110的驱动信号213在时间段Delay(“延迟”)之后关闭。虽然该时间段Delay(“延迟”)所示为用于接通和关闭驱动信号的相同时间段，但是取决于特定的实现方式，这些时间段可以彼此不同。
[0033] 当使用图2的信号操作点火电路100时，ECU 118可以将命令信号211提供到控制电路110。响应于命令信号211，控制电路110可以将具有停顿时间DT的驱动信号213提供到点火IGBT 120。响应于驱动信号213，点火IGBT可以使得电流流过点火线圈130的初级绕组，以便存储能量用于随后的点火(以在火花塞140中生成火花)。当ECU 118确定需要火花时，ECU 118可以关闭命令信号211，并且作为响应，控制电路110可以关闭驱动信号213，使得存储在点火线圈130中的能量在火花塞140中产生火花。在产生火花之后，ECU 118可以将命令信号
211返回到接通，使得驱动信号也返回到接通(例如，诸如图2中例示的时间序列中)，以再次使得能量存储在点火线圈130中准备用于下一个火花事件。
211返回到接通，使得驱动信号也返回到接通(例如，诸如图2中例示的时间序列中)，以再次使得能量存储在点火线圈130中准备用于下一个火花事件。
[0034] 图3是例示点火电路的点火线圈的次级绕组上的电压尖脉冲测量的信号时序图，诸如可能在使用图2的命令信号211和驱动信号213的点火电路100的点火线圈130中发生。因此，为了例示的目的，如根据上面图2的讨论，将进一步参考图1的点火电路100描述图3。
如关于图2在上面讨论的，多脉冲驱动信号的PULSES(“脉冲”)可以在驱动信号的开始实现(诸如图3中所指示的)，其中这种PULSES(“脉冲”)可以防止点火电路100的点火线圈130的次级绕组上的这种电压尖脉冲。
如关于图2在上面讨论的，多脉冲驱动信号的PULSES(“脉冲”)可以在驱动信号的开始实现(诸如图3中所指示的)，其中这种PULSES(“脉冲”)可以防止点火电路100的点火线圈130的次级绕组上的这种电压尖脉冲。
[0035] 图3的信号时序图例示用于点火电路100的单个点火循环。在图3中，在所例示的单个点火循环期间点火电路100的许多信号重叠。因为电压和电流信号都在图3中示出，并且这些信号的值范围变化，所以信号没有相对于彼此按比例示出。而且，为了清晰的目的，图3中信号轨迹的基线。
[0036] 在图3中，信号轨迹313例示从控制电路110提供到点火IGBT 120的驱动信号的电压(在该示例中，与来自ECU 118的命令信号直接相对应)，信号轨迹330例示点火线圈130的次级绕组的电压(Vsec)，信号轨迹340例示点火线圈130的初级绕组的电流(Iprim)，并且信号轨迹350例示IGBT设备122的集电极到发射极电压(Vce)。如由图3中的信号轨迹330所示，在Vsec中存在与驱动信号313从逻辑低变到逻辑高相对应的接通电压尖脉冲。在该示例中，Vsec的接通电压尖脉冲近似为2.5千伏特(kV)。这种接通电压尖脉冲可能在点火线圈130的次级绕组中发生，至少部分由于点火线圈130的感应谐振和寄生电容。在一些实现方式中，诸如点火电路100，大于近似2kV的接通电压尖脉冲可能引起来自火花塞的不期望的发火花，这可以导致相关联的发动机气缸中的提前点火或者发动机爆震。
[0037] 在一些点火电路实现方式中，当在火花塞中引起火花之前对点火线圈充电时，限制点火线圈的次级绕组中的峰值电压(Vsec)(例如，接通电压尖脉冲，或者其他)可以防止火花塞的不期望的发火花。例如，在图1的点火电路100中，在点火线圈130充电期间限制点火线圈130的次级绕组的峰值电压为2kV或者更小可以防止这种不期望的发火花(提前点火或者发动机爆震)。
[0038] 已经用来最小化这种点火线圈尖脉冲电压以及相应不期望的发火花的一种方法是在点火线圈的火花塞侧上包括高压二极管(例如，与次级绕组耦接)。虽然高压二极管的这种使用可以抑制次级绕组电压尖脉冲(例如，接通电压尖脉冲)，但是高压二极管的包含将制造成本增加到点火电路。已经用来最小化这种点火线圈尖脉冲电压以及相应不期望的发火花而不使用高压二极管来抑制这种电压尖脉冲的其他方法包括使用点火IGBT的分阶段接通或者点火IGBT的(栅极电压的)缓慢斜坡。
[0039] 在分阶段接通方法中，在停顿时间(例如，其中驱动信号保持在逻辑高)之前包括具有预先确定(例如，50％)占空比(整个脉冲循环中驱动信号为逻辑高的时间的百分比)的单个、短持续时间脉冲的驱动信号的递送可以帮助减小在相关联的点火线圈的次级绕组上观察到的尖脉冲电压(例如，低于2kV)。然而，在这种分阶段接通方法中实现的结果可以取决于脉冲宽度的变化(亦即，取决于具有50％占空比的脉冲循环时间)以及相关联的点火线圈的操作参数。而且，由点火电路的控制电路产生的脉冲持续时间或者给定脉冲循环时间的占空比可以从一个电路到另一个电路而变化。脉冲(例如，持续时间和/或占空比)变化与点火线圈参数变化的组合可以合成，引起从一个点火电路到另一个点火电路的尖脉冲电压的显著变化，即使在给定车辆的发动机内。作为取决于脉冲循环持续时间和脉冲宽度的变化(而不考虑点火线圈参数变化的影响)的示例，图1的点火电路100的至少一种实现方式的测试证明，使用分阶段接通方法，28微秒(μs)与41μs之间(仅与34.5μs的中值+/-19％的变化)的脉冲循环时间(具有50％占空比)防止次级电压尖脉冲高于2kV。
[0040] 在缓慢斜坡方法中，代替使用具有单个快速上升沿的脉冲(诸如图2中的驱动信号213)，可以在点火电路的控制电路中包括电路系统，其中那个增加的电路系统可以被配置为产生用于驱动信号接通的至少部分的缓慢斜升(例如，在点火IGBT的栅极端子上)。虽然缓慢斜坡方法可以减小相应点火线圈的次级绕组上的尖脉冲电压，然而，这种方法遭受关于温度的显著性能可变性，至少部分由于点火IGBT的温度依赖特性以及从一个IGBT设备到另一个IGBT设备的可变性。
[0041] 使用多脉冲驱动信号，诸如在这里描述的方法中，诸如下面参考图4-10讨论的那些，与上面关于图2和3讨论的方法相比较，可以在比分阶段接通方法更大范围的脉冲变化(脉冲宽度和脉冲循环时间变化)上，并且同样在比缓慢斜坡方法更大的温度范围上，减小(或者消除)(例如，点火线圈的次级绕组上)电压尖脉冲(例如，减小低于2kV)。简要地，在实现多脉冲驱动信号的图1的点火电路100的至少一种实现方式中，控制电路100可以响应于来自ECU 118的命令信号，将驱动信号提供到点火IGBT 120，驱动信号在驱动信号的停顿时间之前包括一系列脉冲(例如，2个或更多脉冲、4个或更多脉冲等)，在停顿时间中驱动信号保持在逻辑高并且电流流过点火线圈130的初级绕组以存储能量用于在火花塞140中发起火花。
[0042] 在一些实现方式中，多个脉冲的每个相继脉冲的各自占空比可以增加，而每个脉冲的总体脉冲循环时间保持恒定。换言之，每个相继脉冲的占空比可以相对于前一个脉冲而增加，而每个脉冲的总体脉冲循环时间(例如，从脉冲的上升沿到下一个脉冲的上升沿)保持恒定(例如，在相应控制电路的操作公差内基本上恒定)。在这种方法中，在此期间提供多脉冲驱动信号的多个脉冲的总时间可以显著地小于多脉冲的停顿时间。在一些实现方式中，延迟时间(例如，等于在此期间提供多脉冲的时间段)可以增加到多脉冲驱动信号的停顿时间部分(例如，其中在来自ECU的命令信号的下降沿之后驱动信号保持在逻辑高长达延迟时间)。这个增加的延迟时间可以补偿由于用于递送点火IGBT的栅极的多个脉冲的时间而引起的停顿时间(点火线圈的充电)的损失。如下面更详细讨论的，在点火电路，诸如图1的点火电路100中实现多脉冲驱动信号，其包括具有增加占空比和恒定脉冲循环持续时间的四个或更多脉冲，由于脉冲持续时间变化(与阶段接通方法相比较)和温度变化(与缓慢斜坡接通方法相比较)而引起的点火线圈130的次级绕组中的电压尖脉冲变化变得相对不显著。
[0043] 图4是示意地例示可以在点火电路，诸如图1的点火电路100中实现的信号，包括多脉冲驱动信号的图。因此，为了例示的目的，将进一步参考图1描述图4的图。在图4中例示的多脉冲方法中，命令信号411可以从ECU 118提供到点火电路100的控制电路110。响应于命令信号411，控制电路110可以将多脉冲驱动信号413提供到点火IGBT 120。在一些实现方式中，来自ECU 118的命令信号114可以接通长达期望的停顿时间。在期望的停顿时间完结时，来自ECU 118的命令信号413可以关闭。
[0044] 如图4中所示，响应于命令信号411接通(从逻辑低变到逻辑高)，控制电路110可以在接通多脉冲驱动信号413长达停顿时间(在此期间多脉冲驱动信号413保持逻辑高以存储能量用于在点火线圈130中发起火花)之前，作为多脉冲驱动信号413的部分，发射一系列N个脉冲(例如，其中N为2或更多、4或更多等)。如图4中所示，突出显示被包括在多脉冲驱动信号413上，其中突出显示指示在此期间发射N个脉冲的多脉冲驱动信号的部分。在图4中，多脉冲驱动信号413上的突出显示内的N个脉冲(对于图4中所示的脉冲，具有各自的持续时间D1、D2…Dn-1、Dn)示意地例示在图4中的放大视图420中。
[0045] 如在图4中的放大视图420中所示，循环时间T可以对于N个脉冲的每个保持恒定(例如，在控制电路110的操作公差内基本上恒定)，而每个相继脉冲的脉冲宽度(占空比)增加。换言之，放大视图420中所示的第一脉冲的持续时间(脉冲宽度)D1(或者占空比)小于随后脉冲的持续时间(或者占空比)(例如，放大视图420中所示的第二持续时间D2、第三持续时间Dn-1和第四持续时间Dn)。
[0046] 响应于命令信号411关闭(从逻辑高变到逻辑低)，多脉冲驱动信号413可以在延迟时间Delay(“延迟”)之后关闭，使得电流在点火线圈130的初级绕组中停止流动并且在火花塞140中发起火花。如放大视图420中所示，延迟时间Delay(“延迟”)可以等于在此期间多脉冲驱动信号的多个N个脉冲由控制电路110提供到点火IGBT 120的时间量。在一些实现方式中，延迟时间Delay(“延迟”)可以增加时间到停顿期(在此期间电感器正在存储能量)以补偿发射多脉冲驱动信号413的N个脉冲所使用的时间量(在该示例中Delay(“延迟”))。在一些实现方式中，增加到停顿期的延迟时间Delay(“延迟”)可以等于N个脉冲循环的总时间(如图4中所示)，可以小于N个脉冲循环的总时间，或者可以大于N个脉冲循环的总时间。如这里所描述的，在一些实现方式中，N个脉冲的每个的占空比可以随着每个相继脉冲而增加，而每个脉冲的循环时间T(例如，从第一脉冲的上升沿到下一个上升沿的时间，下一个脉冲的上升沿或者停顿时间/期开始时的上升沿)保持恒定。
[0047] 图5是例示与点火电路，诸如图1的点火电路100中的多脉冲驱动信号(具有四个脉冲)的实现方式相对应的测试结果的信号时序图。因此，为了例示的目的，进一步参考图1描述图5的信号时序图。
[0048] 在图5中，如在图3中一样，在单个多脉冲点火顺序期间点火电路100的许多信号重叠。因为电压和电流信号都在图5中示出，并且这些信号的值范围变化，所以信号没有相对于彼此按比例示出。而且，为了清晰的目的，图5中信号轨迹的基线可以在y轴上位移，使得每个信号可以彼此相区别。
[0049] 在图5中，信号轨迹513例示从控制电路110提供到点火IGBT 120的多脉冲驱动信号的电压(在该示例中，该多脉冲驱动信号由控制电路110响应于来自ECU 118的命令信号生成)，信号轨迹530例示点火线圈130的次级绕组的电压(Vsec)，信号轨迹540例示点火线圈130的初级绕组的电流(Iprim)，并且信号轨迹550例示IGBT设备122的集电极到发射极电压(Vce)。在该示例中，观察到电压Vsec的峰值1.6kV，这低于上面讨论的2kV阈值，低于图3中所示的2.5kV(对于在相同点火电路中实现的图2的时序方法)，并且也低于对于在相同点火电路中分阶段接通方法观察到的1.9kV。
[0050] 在图5中例示的方法中，多脉冲驱动信号513的四个脉冲具有恒定的脉冲循环持续时间和关于每个相继脉冲循环的增加的脉冲宽度(占空比)。这种多脉冲点火顺序方法可以允许点火线圈130的次级侧(点火线圈130的火花塞侧)的电压比使用图2的方法，或者分阶段接通方法更缓慢地上升，导致点火线圈130的次级绕组中的峰值电压(例如，电压尖脉冲形成)的减小。
[0051] 图6和7是例示可以在图1的点火电路中使用多脉冲驱动信号实现的脉冲循环时间的范围的信号时序图。即，图6和7是例示在点火电路100中在脉冲循环时间的范围上使用多脉冲驱动信号(使用具有增加的脉冲宽度的四个脉冲)的图1的点火电路的操作的信号时序图。因此，为了例示的目的，进一步参考图1描述图6和7的信号时序图。
[0052] 在图6和7中，像在图3和5中一样，在单个多脉冲点火顺序期间点火电路100的许多信号重叠。因为电压和电流信号都在图6和7中示出，并且这些信号的值范围变化，所以信号没有相对于彼此按比例示出。而且，为了清晰的目的，图6和7中信号轨迹的基线可以在y轴上位移，使得每个信号可以彼此相区别。
[0053] 在图6中，信号轨迹613例示从控制电路110提供到点火IGBT 120的多脉冲驱动信号的电压(在该示例中，该多脉冲驱动信号由控制电路110响应于来自ECU 118的命令信号生成)，信号轨迹630例示点火线圈130的次级绕组的电压(Vsec)，信号轨迹640例示点火线圈130的初级绕组的电流(Iprim)，并且信号轨迹650例示IGBT设备122的集电极到发射极电压(Vce)。在该示例中，使用具有增加脉冲宽度(占空比)和8μs恒定脉冲循环时间的四个脉冲的多脉冲驱动信号操作点火电路100。在图6的示例中，观察到电压Vsec中小于2kV的峰值电压Vsec。
[0054] 在图7中，信号轨迹713例示从控制电路110提供到点火IGBT 120的多脉冲驱动信号的电压(在该示例中，该多脉冲驱动信号由控制电路110响应于来自ECU 118的命令信号生成)，信号轨迹730例示点火线圈130的次级绕组的电压(Vsec)，信号轨迹740例示点火线圈130的初级绕组的电流(Iprim)，并且信号轨迹750例示IGBT设备122的集电极到发射极电压(Vce)。在该示例中，使用具有增加脉冲宽度(与图6的那些匹配的占空比)和18μs恒定脉冲循环时间的四个脉冲的多脉冲驱动信号操作点火电路100。在图7的示例中，观察到电压Vsec中小于2kV的峰值。
[0055] 如图6和7中可以看到，使用多脉冲驱动信号用于实现点火顺序允许8μs(总共32μs)与18μs(总共72μs)之间的脉冲循环时间(使用具有增加占空比的四个脉冲)。在该示例中，具有距离13μs的中值+/-38.5％持续时间变化的脉冲循环防止次级电压尖脉冲高于2kV，指示与分阶段接通方法相比较，使用多脉冲方法显著地减小对脉冲循环持续时间的敏感度。虽然图6和7(以及使用具有增加宽度/增加占空比的四个脉冲例示图5和图8-10)，在一些实现方式中，可以使用其他数量的脉冲(例如，2、3或4或者更多)。通常，使用更多脉冲可以提供对脉冲循环持续时间的降低的敏感度，并且所使用的脉冲数量例如受脉冲循环持续时间以及可用于提供多脉冲点火顺序中的脉冲的时间量(例如，下限)所限制。
[0056] 图8、9和10是例示关于点火电路100在温度范围上使用多脉冲驱动信号(使用具有等同占空比的增加脉冲宽度以及恒定脉冲循环时间的四个脉冲)的图1的点火电路的操作的信号时序图。因此，为了例示的目的，进一步参考图1描述图8-10的信号时序图。
[0057] 在图8-10中，像在图3、5、6和7中一样，在单个多脉冲点火顺序期间点火电路100的许多信号重叠。因为电压和电流信号都在图8-10中示出，并且这些信号的值范围变化，所以信号没有相对于彼此按比例示出。而且，为了清晰的目的，图8-10中信号轨迹的基线可以在y轴上位移，使得每个信号可以彼此相区别。
[0058] 在图8中，信号轨迹813例示从控制电路110提供到点火IGBT 120的多脉冲驱动信号的电压(在该示例中，该多脉冲驱动信号由控制电路110响应于来自ECU 118的命令信号生成)，信号轨迹830例示点火线圈130的次级绕组的电压(Vsec)，信号轨迹840例示点火线圈130的初级绕组的电流(Iprim)，并且信号轨迹850例示IGBT设备122的集电极到发射极电压(Vce)。在该示例中，在-40摄氏度的温度(环境温度)下操作点火电路100，并且观察到电压Vsec的峰值1.788kV。
[0059] 在图9中，信号轨迹913例示从控制电路110提供到点火IGBT 120的多脉冲驱动信号的电压(在该示例中，该多脉冲驱动信号由控制电路110响应于来自ECU 118的命令信号生成)，信号轨迹930例示点火线圈130的次级绕组的电压(Vsec)，信号轨迹940例示点火线圈130的初级绕组的电流(Iprim)，并且信号轨迹950例示IGBT设备122的集电极到发射极电压(Vce)。在该示例中，在25摄氏度的温度(环境温度)下操作点火电路100，并且观察到电压Vsec的峰值1.727kV。
[0060] 在图10中，信号轨迹1013例示从控制电路110提供到点火IGBT 120的多脉冲驱动信号的电压(在该示例中，该多脉冲驱动信号由控制电路110响应于来自ECU 118的命令信号生成)，信号轨迹1030例示点火线圈130的次级绕组的电压(Vsec)，信号轨迹1040例示点火线圈130的初级绕组的电流(Iprim)，并且信号轨迹1050例示IGBT设备122的集电极到发射极电压(Vce)。在该示例中，在125摄氏度的温度(环境温度)下操作点火电路100，并且观察到电压Vsec的峰值1.645kV。如从图8-10中展示的测试结果中可以看到，使用多脉冲点火顺序，诸如这里描述的那些，可以实现低于2kV的峰值次级电压，并且在165摄氏度温度范围上具有小于9％的变化。
[0061] 在第一示例中，一种方法可以包括在控制电路处从发动机控制单元接收命令信号。方法也可以包括，响应于命令信号，生成多脉冲驱动信号。多脉冲驱动信号可以依次包括具有第一占空比的第一脉冲循环、具有第二占空比的第二脉冲循环以及在此期间多脉冲驱动信号连续地保持在逻辑高值的停顿期。方法还可以包括将多脉冲驱动信号提供到点火开关的控制端子。方法还可以包括，响应于多脉冲驱动信号，使用由点火开关传导通过点火线圈的电流在点火线圈中存储能量，以及使用在点火线圈中存储的能量，在与点火线圈耦接的火花塞中发起火花。
[0062] 在基于第一示例的第二示例中，第一占空比可以小于第二占空比。
[0063] 在基于第一示例和第二示例的任何一个的第三示例中，第一脉冲循环的循环时间可以基本上等于第二脉冲循环的循环时间。
[0064] 在基于第一示例至第三示例的任何一个的第四示例中，多脉冲驱动信号可以在第二脉冲循环之后并在停顿期之前依次包括第三脉冲循环，第三脉冲循环具有大于第二占空比的第三占空比。
[0065] 在基于第四示例的第五示例中，多脉冲驱动信号可以在第三脉冲循环之后并在停顿期之前依次包括第四脉冲循环，第四脉冲循环具有大于第三占空比的第四占空比。
[0066] 在基于第五示例的第六示例中，第一脉冲循环的循环时间、第二脉冲循环的循环时间、第三脉冲循环的循环时间以及第四脉冲循环的循环时间可以基本上相等。
[0067] 在基于第六示例的第七示例中，停顿期可以包括与用来提供第一脉冲循环、第二脉冲循环、第三脉冲循环和第四脉冲循环的时间的时间段相对应的延迟。延迟可以在命令信号从逻辑高值变到逻辑低值之后发生。
[0068] 在基于第一示例至第三示例的任何一个的第八示例中，停顿期可以包括与用来提供第一脉冲循环和第二脉冲循环的时间的时间段相对应的延迟，延迟在命令信号从逻辑高值变到逻辑低值之后发生。
[0069] 在基于第一示例至第八示例的任何一个的第九示例中，第一脉冲循环可以包括具有比第二脉冲循环的脉冲宽度小的宽度的脉冲。
[0070] 在第十示例中，一种点火电路可以包括与发动机控制单元(ECU)耦接以接收来自ECU的命令信号的控制电路。控制电路可以包括多脉冲生成器，被配置为响应于命令信号生成多脉冲驱动信号。多脉冲驱动信号可以包括具有第一占空比的第一脉冲循环、具有第二占空比的第二脉冲循环以及在此期间多脉冲驱动信号连续地保持在逻辑高值的停顿期。控制电路可以被配置为将多脉冲驱动信号提供到点火开关，点火开关与控制电路耦接以接收多脉冲驱动信号。
[0071] 在基于第十示例的第十一示例中，点火开关可以被配置为响应于多脉冲驱动信号，使用由点火开关传导通过点火线圈的电流在与点火开关耦接的点火线圈中存储能量，以及使用在点火线圈中存储的能量，在与点火线圈耦接的火花塞中发起火花。
[0072] 在基于第十示例和第十一示例的任何一个的第十二示例中，点火开关可以包括点火绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。
[0073] 在基于第十二示例的第十三示例中，点火IGBT可以包括IGBT，以及限定点火电路的电压钳位的电阻器-二极管网络。
[0074] 在基于第十示例至第十三示例的任何一个的第十四示例中，第一占空比可以小于第二占空比。
[0075] 在基于第十示例至第十四示例的任何一个的第十五示例中，第一脉冲循环的循环时间可以基本上等于第二脉冲循环的循环时间。
[0076] 在基于第十示例至第十四示例的任何一个的第十六示例中，多脉冲驱动信号可以在第二脉冲循环之后并在停顿期之前依次包括第三脉冲循环。第三脉冲循环可以具有大于第二占空比的第三占空比。
[0077] 在基于第十六示例的第十七示例中，多脉冲驱动信号可以在第三脉冲之后并在停顿期之前依次包括第四脉冲循环。第四脉冲循环可以具有大于第三占空比的第四占空比。
[0078] 在基于第十七示例的第十八示例中，第一脉冲循环的循环时间、第二脉冲循环的循环时间、第三脉冲循环的循环时间以及第四脉冲循环的循环时间基本上相等。
[0079] 在基于第十示例至第十四示例的任何一个的第十九示例中，停顿期可以包括与用来提供第一脉冲循环和第二脉冲循环的时间段相对应的延迟。延迟可以在命令信号从逻辑高值变到逻辑低值之后发生。
[0080] 在基于第十示例至第十九示例的任何一个的第二十示例中，第一脉冲循环可以包括具有比第二脉冲循环的脉冲宽度小的宽度的脉冲。
[0081] 前面的描述包括对形成详细描述的部分的附随附图的引用。附图作为例示示出可以在其中实践本公开的具体实施例。这些实施例也在这里称作“示例”。这种示例可以包括除了所示或者所描述的那些之外的元素。然而，也考虑仅提供所示或者所描述的那些元素的示例。而且，进一步考虑关于特定的示例(或者其一个或多个方面)，或者关于在这里所示或者所描述的其他示例(或者其一个或多个方面)，使用所示或者所描述的那些元素的任何组合或者排列的示例(或者其一个或多个方面)。
[0082] 在该文献中，如在专利文献中常见的，使用术语“一”或者“一个”包括一个或者多于一个，独立于“至少一个”或者“一个或多个”的任何其他实例或用法。在该文献中，除非另外指出，术语“或者”用来指非排他性的或者，使得“A或者B”包括“A但是没有B”、“B但是没有A”以及“A和B”。在随附的权利要求书中，术语“包括”和/或“在其中”用作各自术语“包含”和“其中”的简明英语等同物。而且，在随附的权利要求书中，术语“包括”和“包含”是可扩充的，即，包括除了在权利要求中这种术语之后列示的那些之外的元素的系统、设备、物件或者处理仍然认为落在那个权利要求的范围内。而且，在随附的权利要求书中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标注，并且不打算在它们的对象上强加数字需求。
[0083] 这里描述的方法示例可以至少部分地机器或者计算机实现。某些示例可以包括使用指令编码的计算机可读介质或者机器可读介质，指令可操作以配置电子设备执行如上面的示例中描述的方法。在这种方法的至少一种实现方式中，可以包括代码，诸如微码、汇编语言代码、高级语言代码等。这种代码可以包括用于执行各种方法的计算机可读指令。代码可以形成计算机程序产品的部分。而且，代码可以诸如在执行期间或者在其他时间，有形地存储在一个或多个易失性或者非易失性有形计算机可读介质上。这些有形计算机可读介质的示例可以包括，但不局限于，硬盘、可移除磁盘、可移除光盘(例如，压缩盘和数字视频盘)、磁带盒、存储卡或棒、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等。
[0084] 上面的描述打算是例示性的，而不是限制性的。例如，上面描述的示例(或者其一个或多个方面)可以彼此组合使用。当回顾上面的描述时，其他实施例可以诸如由本领域普通技术人员使用。提供摘要以遵守37C.F.R.§1.72(b)，以允许读者快速地查明技术公开的性质。提交它并且理解它将不用来解释或者限制权利要求书的范围或者意义。而且，在上面的详细描述中，各种特征可以分组在一起以使得公开呈流线。这不应当解释为未要求的公开特征对任何保护范围是必要的打算。而是，可取得专利的主旨可以存在于少于特定公开实施例的所有特征。因此，随附的权利要求书由此合并到详细描述中，并且每个权利要求依靠它自己作为单独的实施例，并且应当考虑这种实施例可以在各种组合或者排列中彼此组合。
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