本發明涉及檢測系統，并且更具體地涉及一種用于確定火花電壓的檢測系統。

背景技術：

許多發動機(包括汽油發動機、氣體燃料發動機和雙燃料發動機)包括用于點燃空氣/燃料混合物以產生熱量的點火系統，熱量可用于產生機械動力。一些點火系統包括產生點燃空氣/燃料混合物的火花的火花塞。諸如點火線圈的電氣裝置向火花塞輸出高壓電以用于產生火花。在一些發動機中，檢測系統在發動機操作時測量點火系統的各種參數。電子控制單元(ECU)和/或機器操作者可以利用由檢測系統輸出的信息來監測發動機操作和/或確定何時需要進行維護(例如，需要更換火花塞)。例如，電子控制單元可以確定火花電壓(即，剛好在產生火花之前的火花塞電極的電壓)，火花電壓可以是火花塞的剩余使用壽命的指示。

在先前的檢測系統中，電子控制單元可以基于初級電流上升時間的測量來估計火花電壓，例如點火線圈的初級線圈中的電流在點火循環期間從其最終值的大約0％上升到100％的時間量。雖然該方法可以給出火花電壓的一些指示，但是它具有局限性。例如，上升電流的非線性特性可能導致火花電壓未準確地進行估計。此外，某些不利狀況，諸如多弧狀況(例如，在一個點火循環期間從一個火花塞產生多個火花)、引起異常低或高的火花電壓、高發動機負載和/或燃燒湍流的狀況，可能也會導致不準確。火花電壓的不準確估計可能導致火花塞的低效使用。例如，可能在必需更換之前就更換了火花塞。

在2002年12月10日授予Downs的美國專利第6,492,818號(“'818專利”)中公開了嘗試確定火花電壓而不使用初級電流上升時間的一個示例。具體地，'818專利的檢測系統包括響應于所反映的從次級線圈到初級線圈的火花事件的火花檢測電路。檢測系統確定開始電容性放電和發生所反映的火花事件之間的時間差。處理電路可以利用該時間差來確定火花電壓。雖然'818專利的檢測系統使用了測量初級電流上升時間來確定火花電壓的替代方案，但其可能不夠理想。具體地，'818專利沒有解決某些不利狀況下的火花檢測，因此，檢測系統不能配置成持續地確定火花電壓。

本發明旨在克服上述的一個或多個問題和/或現有技術的其它問題。

技術實現要素：

在一方面，本發明涉及一種用于確定電容性放電點火系統中的火花塞的火花電壓的方法。該方法可以包括測量初級線圈的低側上的電壓。該方法還可以包括基于該電壓確定火花時間。該方法可以進一步包括基于火花時間確定火花電壓。

在另一方面，本發明涉及一種用于確定電容性放電點火系統中的火花塞的火花電壓的檢測系統。該檢測系統可以包括配置成通過測量初級線圈的低側上的電壓來檢測火花的發生的傳感器電路。該檢測系統還可以包括連接到傳感器電路的電子控制單元。電子控制單元可以配置成從傳感器電路接收指示電壓超過閾值的信號。電子控制單元可以進一步配置成基于信號確定火花時間，并且基于火花時間確定火花電壓。

附圖說明

圖1是示例性公開的發動機的示意圖；

圖2是可以結合圖1的發動機使用的示例性公開的檢測系統的示意圖；

圖3是可以結合圖2的檢測系統使用的傳感器電路的示意圖；

圖4和圖5描繪了示例性點火循環的次級電壓與時間以及初級線圈上升時間與時間的關系的波形；以及

圖6和圖7描繪了示例性點火循環的次級電壓和傳感器電路輸出與時間的關系的波形。

具體實施方式

圖1示出了示例性內燃機10。為了本發明的目的，發動機10將被描述為四沖程氣體燃料發動機，例如天然氣發動機。然而，本領域技術人員將認識到，發動機10可以是任何其他類型的內燃機，例如汽油或雙燃料發動機。發動機10可以包括至少部分地限定一個或多個汽缸14(圖1中僅示出一個)的發動機缸體12。活塞16可以可滑動地設置在每個汽缸14內，以在上止點(TDC)位置和下止點(BDC)位置之間往復運動，并且汽缸蓋18可以與每個汽缸14相關聯。汽缸14、活塞16和汽缸蓋18可以一起限定燃燒室20。可以設想，發動機10可以包括任何數量的燃燒室20，并且燃燒室20可以設置成“直列”配置、“V”配置或任何其它合適的配置。

發動機10還可以包括可旋轉地設置在發動機缸體12內的曲軸22。連桿24可以將每個活塞16連接到曲軸22，使得活塞16在每個相應汽缸14內的上止點位置與下止點位置之間的滑動運動導致曲軸22的旋轉。類似地，曲軸22的旋轉可以導致活塞16在上止點位置與下止點位置之間的滑動運動。在四沖程發動機中，活塞16可以通過進氣沖程、壓縮沖程、燃燒或動力沖程、以及排氣沖程在上止點位置與下止點位置之間往復運動。還可以設想，發動機10可以可選地是二沖程發動機，其中完整循環包括壓縮/排氣沖程(下止點至上止點)和動力/排氣/進氣沖程(上止點至下止點)。

汽缸蓋18可以限定進氣通道26和排氣通道28。進氣通道26可以將來自進氣歧管30的壓縮空氣或者空氣和燃料混合物引導通過進氣開口32并進入到燃燒室20中。排氣通道28可以類似地將來自燃燒室20的排氣引導通過排氣開口34并進入到排氣歧管36中。

具有閥元件40的進氣閥38可以設置在進氣開口32內并且配置成選擇性地接合閥座42。閥元件38可以在第一位置與第二位置之間移動，在第一位置處，閥元件40接合閥座42以抑制相對于進氣開口32的流體流動，而在第二位置處，閥元件40從閥座42移除以允許流體流動。

具有閥元件46的排氣閥44可以類似地設置在排氣開口34內，并且配置成選擇性地接合閥座48。閥元件46可以在第一位置與第二位置之間移動，在第一位置處，閥元件46接合閥座48以抑制相對于排氣開口34的流體流動，而在第二位置處，閥元件46從閥座48移除以允許流體流動。

一系列閥致動組件(未示出)可以與發動機10可操作地關聯，以使閥元件40和46在第一位置與第二位置之間移動。應當注意，每個汽缸蓋18可以包括多個進氣開口32和多個排氣開口34。每個這樣的開口將與進氣閥元件40或排氣閥元件46相關聯。發動機10可以包括用于每個汽缸蓋18的閥致動組件，該閥致動組件配置成致動汽缸蓋18的所有進氣閥38或所有排氣閥44。還可以設想，如果需要，單個閥致動組件能夠致動與多個汽缸蓋18相關聯的進氣閥38或排氣閥44。例如，閥致動組件可以體現為凸輪/推桿/搖臂裝置、螺線管致動器、液壓致動器或本領域已知的任何其它用于致動的裝置。

燃料噴射裝置50可以與發動機10相關聯以將加壓燃料引導到燃燒室20中。例如，燃料噴射裝置50可以體現為處于與進氣通道26連通的電子閥。可以設想，噴射裝置50能夠可選地實施為液壓地、機械地或氣動地致動的噴射裝置，其選擇性地加壓和/或允許加壓燃料經由進氣通道26或以另一種方式(即，直接地)進入燃燒室20。燃料可以包括壓縮氣體燃料，例如天然氣、丙烷、生物氣體、垃圾填埋氣體或氫氣。還可以設想，燃料可以是液化的，例如汽油、柴油、甲醇、乙醇或任何其它液體燃料，并且可能需要車載泵(未示出)來加壓燃料。

由噴射裝置50允許進入進氣通道26中的燃料量可以與引入燃燒室20中的燃料與空氣的比率相關聯。具體地，如果期望將燃料和空氣的貧混合物(與空氣量相比，具有相對少量的燃料的混合物)引入燃燒室20中，與需要燃料和空氣的富混合物(與空氣量相比，具有相對大量的燃料的混合物)相比，噴射裝置50可以在噴射位置保持更短的時間段(或可以以其它方式被控制為每個給定循環噴射較少的燃料)。同樣地，如果需要燃料和空氣的富混合物，那么與需要貧混合物相比，噴射裝置50可以在噴射位置保持更長的時間段(或可以以其他方式被控制為每個給定循環噴射較多的燃料)。

點火系統52可以與發動機10相關聯，以幫助在一系列點火序列期間調節燃燒室20內的燃料和空氣混合物的燃燒。在示例性實施例中，點火系統52可以是電容性放電點火系統，但是其他系統也是可行的。點火系統52可以包括任何已知的點火部件，例如點火線圈53、火花塞54、一個或多個輔助噴射器(未示出)、電源56和電子控制單元(ECU)58。電子控制單元58可以配置成基于所存儲的控制策略和/或響應于從傳感器電路60接收的輸入來調節這種點火系統部件的操作。

點火線圈53可以與電子控制單元58、火花塞54和/或電源56可操作地連接、電耦接、通信和/或以其他方式相關聯。點火線圈53可以是點火系統52的單獨部件，或者，在另外的示例性實施例中，點火線圈53可以是火花塞54或包括在點火系統52中的其他電氣裝置的部件。點火線圈53可以包括電感器、電容器、和/或配置為存儲電能直到這種能量被可控地釋放的其他類似的電氣裝置。點火線圈的這種能量存儲和/或排放特性可以導致圖4至圖7中所示的波形的特性。

火花塞54可以有助于在每個點火序列期間燃燒室20內的燃料和空氣混合物的點燃。具體地，為了在起動事件期間或在發動機10的操作期間開始燃料和空氣混合物的燃燒，火花塞54可以產生對混合物進行局部加熱的火花，從而形成在整個燃燒室20傳播的火焰。例如，火花塞54可以在將初級電流的流動在所需電壓下引導到點火線圈53之后產生火花。隨著燃燒過程的進行，燃燒室20內的溫度可以繼續上升到支持混合物的有效自動點火的水平。應當理解，火花塞54可以可選地是本領域中已知的另一類型的點火器。

電源56可以可操作地連接到電子控制單元58并且配置成向點火系統52的一個或多個部件和/或本文所討論的其它發動機部件供應能量。在示例性實施例中，電源56可以是恒定電壓的直流電源，例如電池或其他類似裝置。在這樣的實施例中，電源56可以體現為發動機10連接到的車輛的電池。然而，在可選的示例性實施例中，電源56可以與車輛電池分離，并且可以例如專用于向點火系統52供電。在另外的示例性實施例中，電源56可以是交流電能源。電源56可以配置成將任何期望的電壓引導到點火系統52的各部件以有助于其操作，并且這種電壓可以通過一個或多個轉換器、步進電路、放大電路和/或其他類似電氣器件來增大和/或減小。

電子控制單元58可以體現為單個或多個微處理器、現場可編程門陣列(FPGA)、數字信號處理器(DSP)等，其包括用于控制發動機10和/或各個發動機部件的操作的裝置。例如，電子控制單元58可以配置成基于存儲在電子控制單元58的存儲器中的控制程序來控制點火系統52和/或檢測系統59。許多商業上可用的微處理器可以配置成執行電子控制單元58的功能。應當認識到，電子控制單元58可以容易地體現為能夠控制許多系統功能和操作模式的通用發動機微處理器。各種其它已知的電路可以與電子控制單元58相關聯，包括電源電路、信號調節電路、致動器驅動器電路(即，為螺線管、電動機或壓電致動器供電的電路)、通信電路、定時器電路和其它適當的電路。

檢測系統59可以包括配置成檢測與點火系統42相關聯的一個或多個參數的一個或多個檢測、測量、監測和/或處理部件。在示例性實施例中，檢測系統59可以包括點火系統52的一個或多個部件以及傳感器電路60。例如，檢測系統59可以包括電子控制單元58和傳感器電路60。在示例性實施例中，傳感器電路60可以可操作地耦接到電子控制單元58和點火線圈53，并且配置成檢測、測量、感測和或監測與點火系統52相關聯的一個或多個參數。例如，傳感器電路60可以配置成測量與點火線圈53和/或點火線圈53與電源56之間的一個或多個電路和/或電連接相關聯的電壓和/或電流。在一些實施例中，傳感器電路60可以是點火線圈53的整體部件。傳感器電路60可以電子地連接到電子控制單元58，使得電子控制單元58可以向傳感器電路60發送信號和接收來自傳感器電路60的信號。

圖2更詳細地描繪了點火系統52和檢測系統59的某些部件。在示例性實施例中，電源62(其可以與電源56相同或不同)向點火驅動器電路63提供交流電或直流電電力。在一些實施例中，電源56可以包括或連接到配置成將電力轉換成適合于點火驅動器電路63的形式的轉換器。點火驅動器電路63可以連接到點火線圈53并且包括通過點火線圈53與低側78分離的高側74。

高側74可以包括連接到電源62的電容器64。電容器64可以是配置成存儲從電源56接收的電能的高壓電源電容器。高側74還可以包括連接在電容器64與點火線圈53之間的高側開關66。可由電子控制單元58控制的高側開關66可以是配置成打開和閉合以選擇性地實現電容器64與點火線圈53之間的電路的點火開關。此外，在點火循環期間，高側開關66可以打開和閉合以在上閾值和下閾值之間調制驅動器電路63中的電流。

高側74可以例如通過高側引腳75通向點火線圈53的初級線圈68。初級線圈68可以包括連接在高側74與低側78之間的初級繞組76。如圖2所示，初級線圈68可以例如通過低側引腳79通向點火驅動器電路63的低側78。

低側78可以包括低側開關70和電流感測電阻器77。低側開關70可以是配置成打開和閉合以選擇性地允許電流流過驅動器電路63并且因此在次級線圈72中建立電壓的開關。次級線圈72可以將高電壓引導至火花塞54以產生火花。電流感測電阻器77可以配置成測量驅動器電路63中的電流并且可以連接來向電子控制單元58提供電流信號。

低側78還可以包括傳感器電路60。傳感器電路60可以配置成測量初級線圈68在低側78上的電壓。在一些實施例中，傳感器電路60可以連接在初級繞組76與低側開關70之間。例如，傳感器電路60可以直接連接到低側引腳79。在另一實施例中，傳感器電路60可以鄰近電流感測電阻器77連接在低側開關70的另一側上，以測量電流感測電阻器77附近的電壓。例如，傳感器電路70可以直接連接在電流感測電阻器77處。

圖3示意性地描繪了傳感器電路60的示例性實施例。如圖3所示，傳感器電路60可以連接來從至少一個初級線圈68的低側78接收輸入。在一些實施例中，傳感器電路60可以從與多個點火線圈53和/或火花塞54相關聯的多個初級線圈68接收輸入。以這種方式，單個傳感器電路60可以測量不止一個初級線圈68的電壓。在示例性實施例中，由傳感器電路60接收的輸入是電壓信號。

傳感器電路60可以包括配置成從初級線圈68接收電壓信號的電容耦合器80。在示例性實施例中，電容耦合器80可以配置成將輸入與所連接的初級線圈中的一個隔離，使得一次僅測量來自一個初級線圈68的電壓信號。電子控制單元58隨后可以確定哪個初級線圈68與經過傳感器電路60的特定電壓信號相關聯。

電容耦合器80可將所接收的電壓信號引導至多個放大器和濾波器。例如，電壓信號可以經過初級放大器82、初級濾波器83、次級放大器84和次級濾波器85。初級放大器82和次級放大器84可以是任何已知的配置成調制或以其他方式改變電壓信號的信號放大器。初級濾波器83和/或次級濾波器85可以是高通濾波器、低通濾波器、組合和/或本領域中已知的其他類型的濾波器。

在經過放大器和濾波器之后，電壓信號可以被引導至比較器電路86和保持電路88。比較器電路86可以包括配置成將所接收的電壓信號值(例如，幅度)與另一個值進行比較的任何已知電路部件。例如，比較器電路86可以將當前電壓信號值與固定閾值進行比較。在另一示例中，比較器電路86可以將當前電壓信號與先前電壓信號值進行比較以確定電壓的變化，并將該差值與閾值進行比較。如果當前電壓信號值或者當前值與先前值之間的差值超過相應的閾值，比較器電路86可以向保持電路88輸出信號脈沖。啟用/禁用電路89可以連接到比較器電路86和電子控制單元58，以允許電子控制單元58選擇性地啟用和禁用傳感器電路60。

保持電路88可以監測來自比較器電路86的信號脈沖并將輸出信號引導至電子控制單元58，該輸出信號指示每次接收到信號脈沖的時間。以這種方式，傳感器電路60可以向電子控制單元58提供輸出信號，以指示檢測到電壓尖峰的時間。因此，由于火花的發生引起了相關聯的初級線圈68中的電壓尖峰，所以傳感器電路60可以配置成提供電子控制單元58可以用于確定火花發生的時間的輸出信號。

圖4至圖7描繪了同與點火系統52和檢測系統59相關聯的示例性點火循環相關聯的波形。具體地，圖4描繪了在正常狀況下與點火系統52的操作相關聯的次級電壓波形和初級電流波形。圖5至圖7描繪了在不利狀況下與點火系統52的操作相關聯的波形。如本文所使用的，“不利狀況”可以指不利的操作狀況(例如，燃燒湍流、高發動機負載)和/或不利的測量狀況(例如，在相對低電壓下產生火花的新火花塞)。具體地，圖5描繪了與多弧狀況相關聯的次級電壓波形和初級電流波形。圖6描繪了與低火花電壓狀況相關聯的次級電壓波形和傳感器電路60輸出波形。圖7描繪了與高火花電壓狀況相關聯的次級電壓波形和傳感器電路60輸出波形。

工業實用性

示例性公開的檢測系統可以適用于包括火花點火器的任何點火系統，提供了用于測量與火花塞和/或點火線圈(例如，在點火循環期間產生火花)相關聯的一個或多個參數的更穩健且更持續的系統。具體地，配置成測量初級線圈的低側上的初級線圈電壓的示例性公開的傳感器電路通過檢測火花發生的時間來持續地檢測火花的發生。對火花的持續檢測允許更準確地確定火花塞狀況。以這種方式，可以更有效地執行發動機維護(例如，火花塞更換)。下面更詳細地描述發動機10、點火系統52和檢測系統59的操作以及可作為結果觀察到的示例性波形。

在圖1所示的發動機10的進氣沖程期間，當活塞16在上止點位置和下止點位置之間在燃燒室20內移動時，進氣閥38可以處于第一位置，如圖1所示。在進氣沖程期間，活塞16朝向下止點位置的向下運動可以在燃燒室20內形成低壓狀況。低壓狀況可用于將燃料和空氣從進氣通道26經由進氣開口32抽吸到燃燒室20中。渦輪增壓器可以可選地用于迫使壓縮空氣和燃料進入到燃燒室20中。燃料可以在渦輪增壓器的上游或下游被引入到空氣流中，或者可選地，燃料可以直接噴射到燃燒室20中。可以設想的是，如果需要，燃料可以可選地在壓縮沖程的一部分期間被引入到燃燒室20中。

在進氣沖程之后，進氣閥38和排氣閥44均可以處于第二位置，在該第二位置，燃料和空氣混合物在活塞16隨后的向上壓縮沖程期間被阻止離開燃燒室20。當活塞16向上移動(在壓縮沖程期間從下止點位置朝向上止點位置)時，燃燒室20內的燃料和空氣可以被混合和壓縮。每次在壓縮沖程期間或者可選地緊接著在壓縮沖程完成之后，可以啟動壓縮混合物的燃燒，包括點火系統52開始點火循環。

電子控制單元58可以通過使點火系統52的一個或多個部件(例如點火線圈53和/或火花塞54)通電來啟動點火循環(并由此燃燒)。例如，電子控制單元58可以將電流從電源62引導至點火線圈53，以便在火花塞54處產生火花，對當前的壓縮燃料和空氣混合物進行局部加熱。這種局部加熱可以導致在整個燃燒室20中傳播的火焰，從而選擇性地點燃發動機10內剩余的燃料和空氣混合物。

具體地，電子控制單元58可以通過與點火驅動器電路63通信來啟動點火循環，以閉合高側開關66和低側開關70中的一個或多個，從而完成驅動器電路63。驅動器電路63的完成可以引起增加通過驅動器電路63的電流并在次級線圈72中建立高電壓。高電壓可以被引導到火花塞54的電極，這可能導致該電極與接地電極之間的足以在燃燒室20中引起火花的電壓差(例如，電壓增加，直到發生火花)。

此外，隨著驅動器電路63中的電流增加，電流感測電阻器77可以輸出信號以向電子控制單元58提供電流測量。電子控制單元58可以監測電流測量并且在電流達到上閾值水平時發送信號以打開高側開關66。當電流達到較低的閾值水平時，電子控制單元58可以繼續監測電流并重新閉合高側開關66。電子控制單元58此后可以以這種方式打開和閉合高側開關66，以調制驅動器電路63中的電流(例如，在對應的火花間隙上保持火花，使來自電容器64的電荷耗散最小化，防止電流達到不期望的水平等)。

在完成點火循環之后，高側開關66和低側開關70中的一個或多個可以打開，直到啟動下一次點火循環。電子控制單元58可以以這種方式并根據控制策略和/或發動機正時來控制與發動機10相關聯的每個點火線圈53，從而實現發動機10的常規操作(例如，以便產生機械輸出)。

在點火系統52的一個或多個點火循環期間，檢測系統59可以操作以測量和/或檢測初級線圈68的低側78處的電壓信號。檢測系統59可以測量初級線圈68的電壓信號，以便檢測在點火循環期間發生火花的時間。可以在初級線圈電壓信號中檢測到火花，這是因為在發生火花時，電壓尖峰從次級線圈72反映到初級線圈68。傳感器電路60可以配置成檢測該電壓尖峰并在發生電壓尖峰時輸出信號脈沖。

如已經描述的，傳感器電路60可以連接在初級線圈68的低側78上，并且當點火線圈53在點火循環期間操作時接收電壓信號。電容耦合器80可以從多個初級線圈68接收電壓信號，保持每個電壓彼此獨立，以有助于每個信號的單獨測量。電容耦合器80可以引導電壓信號經過初級放大器82、初級濾波器83、次級放大器84和次級濾波器85，以將測量集中在電壓信號的特定部分上(諸如可以觀察到所反映的電壓尖峰的頻率)并去除噪聲。電壓信號可以接著經過比較器電路86，該比較器電路86可以將電壓信號的振幅和/或振幅的變化與閾值進行比較，以確定是否發生電壓尖峰。每當檢測到電壓尖峰時，比較器電路86可以向保持電路88輸出信號脈沖。保持電路88可以跟蹤每個信號脈沖并將對應的輸出信號引導到電子控制單元58。

電子控制單元58可以利用輸出信號來確定發生所反映的電壓尖峰的時間。因此，電子控制單元58可以確定火花發生的時間。在某些實施例中，例如，電子控制單元58還可以基于發動機正時來確定連接到傳感器電路60(通過電容耦合器80)的多個點火線圈中的哪個點火線圈53與所接收的輸出信號相關聯。如下所述，電子控制單元58可以利用對發生火花的時間的確定來監測發動機10的操作和/或點火系統52的一個或多個部件(例如火花塞54)的狀況。

圖4描繪了與在正常操作狀況下發生的示例性點火循環相關聯的波形110和120。波形110可以描繪次級線圈電壓，例如在點火循環期間次級線圈72中的電壓。高側開關66和低側開關70中的至少一個可以在時間112閉合，這可能導致火花塞54的電極上的電壓差，進而引發在時間114處的火花。時間112和114之間的時間差可以為點火循環“火花時間”。另一方面，波形120可以描繪在相同點火循環期間的初級線圈電流。如已經描述的，一些檢測系統可以利用時間122和時間124來確定上升時間126，時間122和時間124可以分別表示電流在最大值的0％和100％的時間。

火花時間116和上升時間126都可以用于確定火花電壓(例如，剛好在火花發生之前的電壓)。然而，火花時間116允許比上升時間126更準確地確定火花電壓，這是因為火花時間116與火花的實際正時相關聯，而上升時間126僅僅是火花時間116的近似。如圖4所示，上升時間126可能不是火花時間116的精確近似，這是因為時間124可能在時間114(火花發生的時間)之后才發生。在一些實施例中，電子控制單元58可以利用火花時間116和上升時間126的組合來確定火花時間，例如以增強檢測系統59的可靠性。

電子控制單元58可以配置成基于從傳感器電路60接收的信號和其他已知的正時來確定給定點火循環的火花時間。例如，電子控制單元58可以配置成確定高側開關66和低側開關70中的一個或多個閉合的時間、確定傳感器電路60檢測到火花的時間、并且確定這些時間之間的差，所述時間差是火花時間。電子控制單元58可以基于從傳感器電路60接收的信號脈沖來確定傳感器電路60檢測到火花的時間，當電壓信號超過閾值(例如，由比較器電路86確定)時，該信號脈沖可能已經產生。

電子控制單元58可以配置成例如通過利用定義火花時間和火花電壓之間的關系的一個或多個算法、方程式、映射和/或查找表，基于所確定的火花時間來確定火花電壓。在某些實施例中，火花電壓可以用于確定火花塞54的狀況。例如，電子控制單元58可以將火花電壓與閾值進行比較。基于該比較，電子控制單元58可以確定火花塞54是否需要更換。此外，由于使用的是火花時間而不是上升時間，所以可以進行火花塞54的更準確的診斷，促進火花塞54的有效使用并降低維護成本。

此外，甚至在不利狀況(例如多弧狀況、低火花電壓狀況和高火花電壓狀況)下，檢測系統59的示例性公開配置還允許進行持續的火花檢測。當在一個點火循環期間火花塞產生多個火花(或電弧)時，便發生了多弧狀況。圖5描繪了與包括多弧狀況的示例性點火循環相關聯的波形130和140。波形130描繪了與點火循環相關聯的次級電壓，示出了高側開關66和低側開關70中的一個或多個閉合的時間132與發生第一火花的時間134之間的火花時間指示不受后續火花的發生所影響的火花時間136。另一方面，描繪與相同的點火循環相關聯的初級線圈電流的波形140示出了對應于最大電流的0％的時間142與對應于最大電流的100％的時間144之間的時間差受到多個火花的發生的影響，從而導致了與火花時間136大不相同的上升時間146。

圖5示出了在諸如多弧狀況的不利狀況下，對于確定火花電壓而言，使用火花時間比使用上升時間更準確。當多弧狀況發生時，電子控制單元58可以通過在相同的點火循環期間測量高側開關66和/或低側開關70的閉合與檢測到多次火花發生中的第一次火花發生之間的時間來確定火花時間。電子控制單元58可以基于從傳感器電路60接收的輸出信號來確定第一次火花發生的時間。配置成測量初級線圈68的低側78上的電壓的傳感器電路60可以持續地檢測到第一次火花發生。因此，即使在多弧狀況下，電子控制單元58也可以持續且準確地確定火花電壓。

低火花電壓狀況可以對應于在點火循環的啟動與火花發生之間存在異常短的時間段的情況。類似地，高火花電壓狀況可以對應于在點火循環的啟動和火花發生之間存在異常長的時間段的情況。低火花電壓狀況和高火花電壓狀況可能例如是由使用新的火花塞、燃燒湍流、高發動機負載和/或其它不利狀況而引起。圖6和圖7描繪了指示傳感器電路60可以分別確定在低火花電壓狀況和高火花電壓狀況下發生火花的時間的波形。

圖6描繪了與在低火花電壓狀況下發生的示例性點火循環相關聯的波形210和220。波形210描繪了與點火循環相關聯的次級電壓，并且波形220描繪了與傳感器電路60相關聯的輸出信號。波形210示出了，在高側開關和低側開關70中的一個或多個閉合的時間212之后，在緊接其后的時間214處發生火花，這指示了異常短的火花時間216。波形220示出了在火花發生的時間輸出信號脈沖222。電子控制單元58可以接收信號脈沖222并且確定火花時間216。以這種方式，通過測量初級線圈68的低側78上的電壓，即使在低火花電壓狀況下，傳感器電路60也可以持續地輸出指示火花發生的時間的信號脈沖。例如，即使在高側開關66和低側開關70閉合以導致火花發生之后小于80μs發生火花時，傳感器電路60也可以檢測到火花。在一些實施例中，即使在高側開關66和低側開關70閉合之后低至10μs發生火花時，傳感器電路60也可以檢測到火花。

圖7描繪了與在高火花電壓狀況下發生的示例性點火循環相關聯的波形230和240。波形230描繪了與點火循環相關聯的次級電壓，并且波形240描繪了與傳感器電路60相關聯的輸出信號。波形230示出了，在高側開關66和低側開關70閉合的時間232之后，在其后相對長的時間段的時間234發生火花，這指示了異常長的火花時間236。波形240示出了在火花發生的時間輸出信號脈沖242。電子控制單元58可以接收信號脈沖242并且確定火花時間236。以這種方式，通過測量初級線圈68的低側78上的電壓，甚至在高火花電壓狀況下，傳感器電路60也可以持續地輸出指示火花發生的時間的信號脈沖。例如，即使在高側開關66和低側開關70閉合以引起火花發生之后大于140μs發生火花時，傳感器電路60也可以檢測到火花。

對于本領域技術人員將會是顯而易見的是，在不脫離本發明的范圍的情況下，可以對本發明的檢測系統進行各種修改和變化。考慮到本文所公開的實施例的說明書和實踐，其他實施例對于本領域技術人員將是顯而易見的。說明書和示例僅被認為是示例性的，本發明的真實范圍由所附權利要求書指示。