CN105917112B - 用于电晕点火系统中的共振频率探测的方法 - Google Patents

用于电晕点火系统中的共振频率探测的方法 Download PDF

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Abstract

提供一种包括电晕点火器，能量源和频率探测器的电晕点火系统。能量源在电晕事件中提供能量给电晕点火器，电晕事件彼此之间由空闲期间分隔，在空闲期间不提供能量给电晕点火器。在空闲期间，频率探测器从存储在电晕点火器中的能量的输出电压和输出电流中的至少一个获得电晕点火器的共振频率。在空闲期间测量的共振频率仅取决于电晕点火器，不取决于系统的任何其他元件，因此是非常精确的。可以基于该精确测量的共振频率设置未来电晕事件的驱动频率，从而获得稳健的电晕放电。

Description

用于电晕点火系统中的共振频率探测的方法
相关申请的相互引用
本申请要求2013年12月12日提交的美国临时申请61/915,088(律师案号710240-6793；IA-50129)，2014年1月24日提交的美国临时申请61/931,131(律师案号710240-6830；IA-50134)，2014年3月11日提交的美国临时申请61/950,991(律师案号712040-6901；IA-50147)，2014年10月30日提交的美国临时申请62/072,530(律师案号710240-7346；IA-51029-1)，2014年12月10日提交的美国临时申请62/090,096(律师案号710240-7356；IA-50359)，2014年12月12日提交的美国发明专利申请14/568,219(律师案号710240-7404；IA-50129和IA-50129-1)，2014年12月12日提交的美国发明专利申请14/568,266(律师案号710240-7409；IA-50147)，2014年12月12日提交的美国发明专利申请14/568,330(律师案号710240-7410；IA-50359)，以及2014年12月12日提交的美国发明专利申请14/568,438(律师案号710240-7411；IA-50134)的权益。其全部内容通过参考并入本申请。
技术领域
本发明大体涉及电晕放电点火系统，更具体地涉及控制提供给系统的能量。
背景技术
电晕放电点火系统提供交流电压和电流，快速连续地反转高低电位电极，其促进电晕放电的形成且最小化电弧形成的几率。该系统包括电晕点火器，所述电晕点火器具有加载了高射频电压电位的中心电极，并且该电极在燃烧室内产生强射频电场。该电场使得燃烧室内燃料和空气混合物的一部分电离且开始介质击穿，促进了燃料-空气混合物的燃烧，这称为点火事件。优选地，控制该电场、从而油气混合物保持介质属性且电晕放电发生，也称为低温等离子体(non-thermal plasma)。燃料-空气混合物电离的部分形成火焰峰面，该火焰峰面变成自激的且燃烧燃料-空气混合物的剩余部分。优选地，电场被控制从而燃料-空气混合物不会失去全部介质属性，失去全部介质属性将产生热等离子体且在电极和接地缸壁、活塞、金属壳或者点火器的其他部分之间产生电弧。电晕放电点火系统的一个例子公开于申请人Freen的美国专利6,883,507。
此外，优选地控制电晕放电点火系统，从而以等于或者接近电晕点火器的共振频率的驱动频率给电晕点火器提供能量。这提供在燃烧室内造成稳健的电晕放电的电压放大。为了获得如此高水平的控制，必须探测电晕点火器的共振频率。然而，难以获得共振频率的精确探测，尤其是在较宽频率范围内。共振频率在运行过程中的变化，例如电弧事件导致的变化，也使得难以精确地探测共振频率。
发明内容
本发明的一个方面提供一种包括改进的共振频率探测的运行电晕点火系统的方法。该方法包括在第一时间期间以第一驱动频率提供能量给电晕点火器，称为电晕事件。该方法还包括在第三时间期间以第三驱动频率提供能量给电晕点火器，也称为电晕事件。第一时间期间与第三时间期间间隔第二时间期间。在第二时间期间不提供能量给电晕点火器，因此该第二时间期间称为空闲期间。该方法还包括在不提供能量给电晕点火器的第二时间期间，从电晕点火器的第一输出电压和第一输出电流的至少一个，获得电晕点火器的共振频率。
本发明的另一个方面包括提供改进的共振频率探测的一种电晕放电系统。该系统包括电晕点火器，能量源和频率探测器。电晕点火器具有共振频率，且电晕点火器提供第一输出电压和第一输出电流。能量源在第一时间期间以第一驱动频率提供能量给电晕点火器以及在第三时间期间以第三驱动频率提供能量给电晕点火器，第三时间期间与第一时间期间间隔第二时间期间，在第二时间期间不提供能量给电晕点火器。频率探测器在不提供能量给电晕点火器的第二时间期间，从电晕点火器的第一输出电压和第一输出电流的至少一个，获得电晕点火器的共振频率。
通过在不提供能量给电晕点火器的空闲第二时间期间测量电晕点火器的共振频率，能够获得电晕点火器的真实共振频率的精确测量。在该空闲期间，测量的共振频率仅依赖于该电晕点火器，而不依赖于系统的任何其他元件。该精确的共振频率测量可以在下一个电晕事件中，例如在第三时间期间，提供给电晕点火器，从而获得稳健的电晕放电。在电晕事件之后立即在空闲第二时间期间测量共振频率是方便的，且很好利用了存储在电晕点火器中的能量，否则该能量被浪费。可以在每个电晕事件之后评估共振频率，或者在多个电晕事件上评估共振频率，之后调节共振频率，以进一步提高精度。
附图说明
参考下文的详细描述结合附图，本发明的其他优点将易于理解：
图1是根据本发明的第一示例性实施例的电晕放电点火系统的框图；
图2是根据本发明的第二示例性实施例的电晕放电点火系统的框图；
图3是根据本发明的第三示例性实施例的电晕放电点火系统的框图；
图4是示出共振频率探测的时间相对于提供能量给电晕点火器的时间的曲线图；以及
图5是曲线图，所述曲线图示出在提供能量给电晕点火器的电晕事件相比于当不提供能量但能量保持存储在电晕点火器的空闲期间中的荷载电流或电压信号。
具体实施方式
本发明提供电晕放电点火系统20和方法，其提供改进的共振频率探测。该系统20包括电晕点火器22，电晕点火器22包括电感线圈L和电容C，其统称为荷载，运行在共振频率。电晕点火器22接收在驱动频率的能量且在输入24提供电压和电流。能量源V3在第一时间期间101以第一驱动频率提供能量给电晕点火器22，称为电晕事件，并且在该事件中电晕点火器22在燃烧室内提供电晕放电26。在第二时间期间102给电晕点火器22的能量供给被终止，其被称为空闲期间，并且在第三时间期间103再次提供能量，称为另一个电晕事件。在空闲第二时间期间102，在第一时间期间101提供的一些能量被存储在电晕点火器22中。该存储的能量的共振频率仅依赖于电晕点火器22，而不依赖于系统20的任何其他元件，因此精确地代表系统20的真实共振频率。频率探测器，例如电流传感器36或者电压传感器78，与控制器28结合，在空闲期间获得共振频率。传感器36或者78典型地传输包括输出电压或者输出电流的信号54或者80，且提供该信号给控制器28用于分析。一旦控制器28识别共振频率，优选地在空闲期间102，可以调节控制软件，从而在第三时间期间103施加的驱动频率匹配精确地测量的共振频率。控制器28也可以可选择地接收来自多个周期的共振频率的测量，之后调节后续电晕事件的驱动频率，以匹配从这些精确测量的共振频率获得的平均共振频率值。
图1-3示出提供改进的共振频率探测的电晕点火系统20的示例性实施例。相关美国专利申请14/568219、14/568266和14/568330中也描述了系统20，这些专利申请通过引用并入本申请。在每个实施例中，系统20包括电晕点火器22，电晕点火器22包括电感线圈L和电容C，其统称为荷载，运行在共振频率。电晕点火器22接收在驱动频率的能量且在输入24提供电压和电流，称为输出电流和输出电压。当在内部燃烧引擎中运行时，电晕点火器22优选地在点火端形成高射频电场，即指电晕放电26，以点燃引擎的燃烧室中的汽油和空气的混合物。系统20还包括控制器28和一对开关30A、30B，其控制提供给电晕点火器22的驱动频率、以及系统20的电容/电感电路，从而驱动频率优先地保持在共振频率。运行系统20、使得驱动频率等于共振频率，其提供在燃烧室内引起稳健的(robust)电晕放电26的电压放大。
示例性实施例的控制器28在预定的时间开启开关30A或者30B的一个，以获得所需的驱动频率。当开关30A或者30B的一个开启时，能量从电源V3流经开启的开关30A或者30B，到达电晕点火器22。当开关30A、30B未开启时，能量不能经过开关流至电晕点火器22。虽然开关30A称为第一开关，开关30B称为第二开关，也可以是开关30B可选择地称为第一开关，开关30A称为第二开关。在每个情形中，在电晕点火系统20运行中的任何时刻，仅一个开关30A或30B是开启的且提供能量给电晕点火器22。因此，控制器28在开启第二开关30B之前断开第一开关30A，反之亦然，从而在相同的时刻不会两个开关30A、30B都开启。例如，当输出电流为正时，第一开关30A是开启的且提供能量给电晕点火器22；当输出电流为负时，第二开关30B是开启的且提供能量给电晕点火器22。优选地，开关30A、30B的开启和电晕点火器22的共振频率同步。
相比于其他系统，该系统20能够运行在宽得多的频率范围。应当注意，相关美国专利申请14/568219、14/568266和14/568330中描述了可以应用于本文所述系统中的共振频率控制的其他方法，这些申请通过引用并入本申请。每个申请列出与本申请相同的发明人且与本申请同日提交。
图1是根据本发明的第一示例性实施例的电晕放电点火系统20的框图，其能够提供且将驱动频率保持为等于或者近似等于电晕点火器22的共振频率。除了控制器28、开关30A、30B、以及电晕点火器22，系统20还包括一对驱动器32A、32B，指代为第一驱动器32A和第二驱动器32B。图1的系统20还包括变压器34，第一电流传感器36，第一低通滤波器38，和第一信号调节器40。电晕点火器22的输出电流等于输入24处的电流，该电流由第一电流传感器36测量。
控制器28控制系统20，控制器优选地是可编程数字或者混合信号控制器，例如数字信号处理器(DSP)，复杂可编程逻辑器件(CPLD)，现场可编程门阵列(FPGA)，微控制器，或者微处理器。控制器28接收触发输入信号42，该信号命令控制器28发起在燃烧室内的电晕放电26的产生。控制器28也提供电弧探测输出信号44，以通知外部控制系统(未示出)探测到电弧事件，且提供反馈输出信号46、用于给外部控制系统提供关于电路的状况和运行的额外数据。传输给和传输自控制器28的触发输入信号42、电弧探测输出信号44和反馈输出信号46被电磁兼容性滤波器，指代为EMC滤波器48，以及其他输入滤波器49。响应于触发输入信号42，控制器28提供驱动信号50给驱动器32A、32B，其控制开关30A、30B。当开关30A、30B中的一个开启时，能量V3，其为DC电压，被施加到变压器34的初级绕组52。变压器34随后通过输入24以驱动频率提供能量至电晕点火器22。在示例性实施例中，变压器34具有本领域所知的“推挽(push-pull)”结构。
在图1的系统20中，在空闲第二时间期间102，第一电流传感器36使用任何适合的技术，测量电晕点火器22提供的电流(输出电流)。第一电流传感器36可以是，例如，分流电阻、霍尔效应传感器、或者变流器。电流输出信号54，包含电晕点火器22在空闲期间的输出电流的测量，被从第一电流传感器36传输至控制器28。优选地，电流输出信号54在被传输至控制器28之前，被第一低通滤波器38轻度滤波。第一低通滤波器38在电流输出信号54中制造小于电流的振荡周期的相位偏移。在一个实施例中，相位偏移为180度，但优选地，相位偏移小于180度，更优选地，相位偏移小于90度，其小于一半周期。第一低通滤波器38也去除由开关高电流和电压产生的不想要的高频噪声。滤波过的电流输出信号54之后被传送给第一信号调节器40，其使得输出信号54对于传输给控制器28而言是安全的。因此，电流输出信号54处于能够被控制28安全地处理的水平。典型地，在每个电晕事件之后，输出电流被提供给控制器28，但是也可以在多个电晕事件上测量输出电流，之后再提供给控制器28。
控制器28接收带有第一电流传感器36获得的在空闲第二时间期间102的电流测量的电流输出信号54，且使用该电流测量用于识别电晕点火器22的共振频率、以及开启开关30A、30B的最佳时机，从而提供共振运行。控制器28使用多种不同的技术，以基于电流输出信号54识别电晕点火器22的共振频率。
在该示例性实施例中，一旦控制器28确定开启第一开关30A或者第二开关30B的时机，控制器28指令第一驱动器32A开启第一开关30A或者指令第二驱动器32B开启第二开关30B。驱动器32A、32B被指令在预定的时间开启开关30A、30B，从而传输经过开关30A、30B至变压器34且最后至电晕点火器22的能量的驱动频率等于电晕点火器22的共振频率值。在该示例性实施例中，开关30A或者30B的一个在每次电晕点火器22的输出电流经过零点时被开启，从而驱动频率等于电晕点火器22的共振频率。
重要的是，在系统20运行中的任何给定时刻，仅一个开关30A或者30B是开启的。例如，在当输出电流经过零点的时刻，控制器28开启第一驱动器32A，第一驱动器32A转而开启第一开关30A。接着，在当输出电流下次经过零点时，控制器28关闭第一驱动器32A和断开第一开关30A，然后开启第二驱动器32B，第二驱动器32B转而开启第二开关30B。控制器28可以分析从第一信号调节器40接收的每个电流输出信号54，以精确地探测共振频率，且在任何需要时可以调节开关30A、30B的时机。
图2是根据本发明的第二示例性实施例的电晕放电26点火系统20的框图，其运行类似于图1的系统20，但是包括几个额外的特征。一个额外的特征是，系统20的多个功能块包括控制系统地56，电源系统地58，以及载荷地60，彼此分离。该技术用于提高EMI和/或电磁兼容性(EMC)。控制系统地56通过电流隔离62(galvanic isolation)与电源系统地58隔离。变压器34隔离电源系统地58和载荷地60，该隔离必须保持在第一电流传感器36和控制器28之间。可以通过在第一低通滤波器38或者第一信号调节器40处增加电流隔离62来获得电源系统地58和载荷地60之间的隔离。或者，可以通过以差分模式运行第一低通滤波器38或者第一信号调节器40、其中仅可忽略的电流流过该器件，从而获得电源系统地58和载荷地60之间的隔离。在图2的系统20中，只有第一信号调节器40以差分模式运行，以隔离电源系统地58和载荷地60。可以应用一个或者多个这些方法。
图2的系统20的另一个额外的特征是，在变压器34的初级侧的用于测量第二开关30B中的电流幅度的第二电流传感器64。具体地，第二电流传感器64在第二开关30B的输出处测量电流。或者，在每个开关30A、30B处都可以有第二电流传感器64。第二电流传感器64提供额外的反馈信号55给控制器28，给出有价值的诊断信息，这通过仅第一电流传感器36的相位测量是不可能实现的。例如，通过测量在开关30A、30B输出处的电流，可能探测断路或者短路。此外，图2的系统20包括第二低通滤波器66，位于电流传感器和控制器28之间，用于在提供反馈信号55给控制器28之前，对电流输出信号54轻度滤波。
图3是根据本发明的第三示例性实施例的电晕放电26点火系统20的框图。图3的系统20也包括电流隔离62，但是在该实施例中，电流隔离62位于控制器28的能量输入侧以及能量输出侧，且完全分离三个地56、58、60。如果电流被设计成使用较少的地运行，可以省略由电流隔离62提供的一个或者两个屏障。
图3的系统20还包括另一个绕组，指代为电压反馈绕组68。电压反馈绕组68提供的电压反映在电晕点火器22的输入24的电压。电压传感器78优选地位于电压反馈绕组68的输出，以测量该电压。包含输出电压的电压输出信号80之后被经由第二低通滤波器66传送给控制器28。第二低通滤波器66在提供电压输出信号80给控制器28之前，轻度滤波电压输出信号80。此外，不像图1和2的系统20，控制信号72被提供给图3的控制器28。控制信号72可以包括有关电晕点火器22的运行的任何信息，例如是否发生了电弧或者所需的电压。
图1-3中示出的示例性系统20的特征，以及在相关申请中示出的特征，除了本文所具体描述的结合，可以做多种结合使用。然而，系统20应当能够使用在其共振频率或接近其共振频率的AC信号来驱动电压点火器22；使能或者禁用该AC驱动信号；以及测量电晕点火器22中的电流或者电压的频率。具体地，能够在最小数量的振荡中，例如小于十个零点经过，更优选地小于五个零点经过，精确地识别频率。
本发明的系统能够实现精确探测共振频率的方法，以获得优异的性能，包括稳健的电晕放电26。图4示出基于时间或者引擎曲柄角度(engine crank angle)的、用于系统的一个通道的共振频率探测的、相对于两个电晕事件101、103的时间安排。该通道包括一个电晕点火器22，例如如图1-3所示出的。然而，可以使用多个通道，例如在多-缸引擎应用中，该多个通道可以通过复制整个系统实现。或者，可以通过使用具有驱动多个输出的合适的开关的一个系统来实现多个通道。在每个情形中，运行的原理不变。在系统的运行中，响应于一个或者多个控制输入，例如来自引擎控制单元的触发输入信号42，产生电晕放电26，从而在需要的瞬间引起点火。
在图4中，当控制器28、驱动器32A、32B以及开关30A、30B在时刻200开始提供能量给电晕点火器22时，第一电晕事件，指代为第一时间期间101，开始。当响应于给电晕-产生电路的外部输入、电路在时刻201被禁用时，第一时间期间101结束。在第一周期，当N＝1时，共振频率还没有被测量，因此系统可以使用从分析荷载获得的预先确定的频率。该预先确定的频率典型地定义在控制器28的软件中。或者，系统20可以使用存储在控制器28的软件中的频率，该频率获得自系统之前的运行期间的测量，如果这类数据可用且已经存储了。
在时刻202(时刻202与第一电晕事件101的结束时刻同步或者在其后)，第二时间期间102开始，指代为空闲期间，其间不提供能量给电晕点火器22。在该空闲期间，会有一些能量存储在电晕点火器22或者电晕电路中，能量典型地在1-25毫焦范围内。该存储的能量在输出电压和输出电流的多个振荡中耗尽，该多个振荡可以被评估。即使在禁用提供能量的驱动电路之后，能量继续以电晕点火器22的共振频率在电感和电容之间循环，直到能量以寄生损失耗尽，例如在耦接到电晕点火器22的电线电阻中耗尽。该存储的能量通常被浪费，但是在本发明的方法中，该能量被评估、用于识别荷载的真实共振频率。
具体地，在第二时间期间102，系统的频率探测器测量且评估电晕点火器22的输出电压(指代为第一输出电压)或者输出电流(指代为第一输出电流)，以获得电晕点火器22的共振频率的精确测量。在一个实施例中，电流传感器36或者电压传感器78获得输出电流或者输出电压，且一个滤波器38或者66使得信号相位移动不大于180度，更优选地小于90度，其小于一半周期。
如以上指出的，在空闲期间获得的共振频率仅取决于荷载，而不取决于系统20的其他元件。频率探测器典型地包括与传感器36或者78，或者系统20的其他元件，结合工作的控制器28。根据一个示例性实施例，通过测量在电晕点火器22的输入24处的输出电流的连续的零点经过之间的间隔，实现在第二时间期间102测量和评估共振频率。可以使用多种不同的技术测量电晕点火器22的输入24处的电流。例如，图1-3所示的电流传感器36可以获得输出电流，且提供电流输出信号54给低通滤波器38，低通滤波器38从信号中去除噪声。或者，图3所示的电压传感器86可以获得输出电压，且提供电压输出信号80给低通滤波器66，低通滤波器66从信号中去除噪声。之后控制器28评估相位移动的电流或者电压信号的零点经过，以识别系统的真实共振频率。例如，控制器28在电晕事件结束后，测量电晕点火器22的输出电流或者输出电压的连续零点经过之间的间隔。
优选地，在空闲期间102的第一时间段301获得共振频率，该第一时间段301紧接着提供给电晕点火器的能量的终止。图4示出，第一时间段301在时刻202开始，在时刻203结束。第一时间段301经常指代为测量期间。第二时间段302紧接第一时间段301之后，在第二时间段302，控制器28调节控制软件，改变存储的驱动频率值，以匹配精确测量的共振频率。图4示出，第二时间段在时刻203开始，在时刻204结束，时刻204是下一个电晕事件的起点。第二时间段302应当足够长，用于识别和处理共振频率，以及用于在下一个电晕事件开始前更新控制软件。
电晕事件和空闲期间的长度，包括测量期间，可以改变。然而，在一个示例性实施例中，每个电晕事件典型地为20至250微秒，每个空闲期间的的长度典型地为15至240毫秒，测量期间仅5至25微秒。然而，在某些实施例中，在重复率高或者一个系统服务多个电晕输出的场合，第一时间段301(测量期间)可以变得短一些，例如小于1毫秒。在该情况中，用于评估共振频率的时间成为限制因素。在该情况中，可能必须在很短的期间上(例如在一个共振周期或者一半共振周期内)评估共振频率，且在多个周期上使用该共振频率数据来提高频率估计。当然，在一个公用电路驱动多个电晕点火器22的场合，从不同电晕点火器22测量的共振频率需要保持分离且分别处理。
图5是放大的视图，示出在第一时间期间101(电晕事件)的终点处的、电晕点火器22的输入24处的电流和电压信号、以及其后的在空闲第二时间期间102的电流和电压信号，空闲第二时间期间102紧接着第一时间期间101，其间不提供能量给电晕点火器22。图5示出的第一时间期间101的部分指代为电晕期间300，图5示出的空闲第二时间期间的部分指代为测量期间301。在电晕期间300，控制器28以频率F1驱动荷载，以驱动频率提供电压至荷载或者流经荷载500的电流。电流或者电压信号500可以通过例如以上描述的技术的几个可用方法中的任意方便的方法获得。电流或者电压信号500也可以经多种方式处理，以给出适于控制器28分析的电压或者电流信号，也如以上描述的。
在图5示出的例子中，处理信号500，例如通过低通滤波器38处理，以给出零点经过信号501。在信号500的零点经过和输出零点经过501之间存在轻微的相位偏移，该偏移是由使用的滤波或者信号调节施加的延迟造成的，不影响系统或者方法的运行。在一个实施例中，相位偏移为180度或者更少。在电晕期间300结束后，驱动电路被禁用。然而，如以上论述的，在空闲期间，一些能量存储在电晕点火器22中。在测量期间301，该存储的能量继续在电和磁之间循环，直到能量以荷载和驱动电路中的寄生损失完全耗尽。在测量期间301，振荡具有频率F2，其是荷载的真实共振频率。因此，控制器28设计成在测量期间301评估且获得共振频率。测量期间301的长度可以设置成：其总在锁定期间502结束之前完成，在锁定期间502结束时，荷载信号500太小、无法精确探测。
或者，不测量频率F2，而测量用于完成预定数目过渡的时间或者在预定时间内过渡的数目。可以使用“智能”方法，其包括计算过渡的总数或者发生这些过渡所需的时间。其他方法包括对荷载信号500的直接分析或者对两个信号中任一个的频域分析，典型地包括FFT分析。电流或者电压信号类型可以服从于被控制器28进一步处理，例如通过应用滤波(模拟或者数字滤波)，或者摒弃在预定范围外的零点经过间隔或者很不同于先前间隔的间隔。也可以使用其他熟知的信号处理方法。一旦识别共振频率F2，其可以直接作为测量期间301之后的下一个电晕期间的驱动频率。共振频率F2也可以用于提高估计的驱动频率的精确度，例如通过平均在多个测量期间上获得的共振频率F2。
在空闲第二时间期间102获得精确共振频率之后，下一个电晕事件开始，指代为第三时间期间103。图4示出，第三时间期间103在时刻204开所，在时刻205结束。在第三时间期间103，能量再次提供给电晕点火器22。在一个实施例中，在第三时间期间103提供给电晕点火器22的驱动频率，指代为第三驱动频率，被控制器28设置成等于在第二时间期间102获得的共振频率。
在第三时间期间103之后，该方法典型地包括另一个空闲期间，指代为第四时间期间104，在第四时间期间104不提供能量给电晕点火器22。该空闲第四时间期间104紧接着第三时间期间103(电晕事件)，就像空闲第二时间期间102紧接着第一时间期间101。图4示出，第四时间期间104在时刻205开始，终点未示出。空闲期间104也以测量期间303开始，测量期间303在时刻206开始，在时刻207结束。空闲第四时间期间104的长度可以等于或者不同于空闲第二时间期间102的长度。频率探测器在空闲第四时间期间104测量且评估电晕点火器22的输出电压和/或输出电流，指代为第二输出电压和第二输出电流，以获得荷载的共振频率，和在空闲第二时间期间102获得共振频率的模式相同。
接着，在第五时间期间(未示出)以第五驱动频率提供能量给电晕点火器22，第五时间期间与第三时间期间间隔第四时间期间104。第五时间期间指代为另一个电晕事件。该电晕事件的长度与图4示出的先前的电晕事件的长度相同或者不同。在空闲第四时间期间104，控制器可以设置第五驱动频率，使其等于在空闲第四时间期间104测量的共振频率。在该情形中，第五驱动频率典型地比第三驱动频率更接近于荷载的真实共振频率。
这些彼此间隔空闲期间的电晕事件周期可以以上述相同的模式继续。例如，第五时间期间(电晕事件)之后可以有第六时间期间，在第六时间期间不提供能量给电晕点火器22。电晕点火器22在该空闲时间期间的输出电压和电流指代为第三输出电压和第三输出电流。频率探测器在第六时间期间测量和评估在电晕点火器22的输入24处的第三输出电压和第三输出电流的至少一个，以获得荷载的共振频率。控制软件在空闲第六时间期间可以被再次更新，和其在空闲第二和第四时间期间被更新相同的模式。
在空闲第六时间期间之后，能量源可以在第七时间期间(未示出)、以第七驱动频率提供能量给电晕点火器22。第七时间期间是另一个电晕事件，其与第五时间期间间隔第六时间期间。该电晕事件的长度可以与先前的电晕事件的长度相同或者不同。在该空闲第六时间期间，控制器28可以设置第七驱动频率，使其等于在空闲第六时间期间测量的共振频率。在该情形中，第七驱动频率典型地比第五驱动频率更接近于荷载的真实共振频率。
在另一个实施例中，不改变每个电晕事件的驱动频率、以匹配在前一个空闲期间获得的共振频率测量，或者附加于改变每个电晕事件的驱动频率、以匹配在前一个空闲期间获得的共振频率测量，控制器可以平均在不提供能量给电晕点火器22的第二、四、六时间期间获得的共振频率测量，以获得平均共振频率值；该平均共振频率值可以在一个将来的电晕事件中施加到电晕点火器22。例如，能量源可以在第九时间期间以第九驱动频率提供能量至电晕点火器22，第九时间期间与第七时间期间间隔第八时间期间，在第八时间期间不提供能量给电晕点火器22，其中第九驱动频率等于控制器28提供的平均共振频率值。
相比于相当的系统，本发明的系统20和方法提供多个优点。例如，一个相当的系统通过在不同频率做多个试验，且使用反馈参数(例如，电流，输出电压，和/或能量消耗)来近似荷载的共振频率，且尝试识别最接近共振的试验。另一个相当的系统调节共振频率、以在大量共振周期上降低电压和电流的相位差，同时供给能量给驱动电路。另一个相当的系统测量运行中的荷载电流的相位，使用该信息以合适的相位直接驱动电子开关，从而系统运行于共振。然而，该技术受限于有限范围的频率。然而，本发明的系统20和方法允许在通常是系统运行周期中的空闲时间测量共振频率，且使用在常规情况下被浪费的、存储在电晕点火器22中的能量。通过测量共振频率、同时不给电晕点火器22提供能量，本发明的系统获得更精确的共振频率测量，而无需进行多个试验，无需在电晕点火周期中引入更多给能相。可以在每个电晕事件后进行完整的共振频率测量，可以每个周期对该测量进行评估和使用。不需要在多个周期上进行测量，但是也可以在多个周期上进行测量、以反复地提高共振频率测量的准确率。
显然，根据以上教导，对本发明的多个更改例和变化例是可能的，并且可以以不同于具体描述的方式实施本发明，其位于权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种运行电晕点火系统的方法，其特征在于，包括步骤：
在第一时间期间以第一驱动频率以及在第三时间期间以第三驱动频率给电晕点火器提供能量，所述第一时间期间与所述第三时间期间间隔第二时间期间，在所述第二时间期间不提供能量给所述电晕点火器；以及
在不提供能量给所述电晕点火器的所述第二时间期间，从所述电晕点火器的第一输出电压和第一输出电流的至少一个，获得所述电晕点火器的共振频率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三驱动频率等于在所述第二时间期间获得的所述共振频率。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，包括在所述第二时间期间调节控制软件，从而在所述第三时间期间提供给所述电晕点火器的能量从所述第一驱动频率变化到所述第三驱动频率。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在第五时间期间以第五驱动频率提供能量给电晕点火器，所述第五时间期间与所述第三时间期间间隔第四时间期间，在所述第四时间期间不提供能量给所述电晕点火器；
在第七时间期间以第七驱动频率提供能量给电晕点火器，所述第七时间期间与所述第五时间期间间隔第六时间期间，在所述第六时间期间不提供能量给所述电晕点火器；
在不提供能量给所述电晕点火器的所述第四时间期间，从所述电晕点火器的第二输出电压和第二输出电流的至少一个，获得所述电晕点火器的共振频率；
在不提供能量给所述电晕点火器的所述第六时间期间，从所述电晕点火器的第三输出电压和第三输出电流的至少一个，获得所述电晕点火器的共振频率；以及
其中，所述第五驱动频率等于在所述第四时间期间获得的所述共振频率；以及
所述第七驱动频率等于在所述第六时间期间获得的所述共振频率。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二时间期间所述提供能量给所述电晕点火器的步骤被终止；以及其中，在所述能量终止后所述获得电晕点火器的共振频率的步骤立即被执行。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二时间期间包括被第二时间段跟随的第一时间段；以及包括仅在所述第一时间段获得所述共振频率；以及在所述第二时间段调节控制软件，从而提供给所述电晕点火器的能量从所述第一驱动频率变化到所述第三驱动频率。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：在第二时间期间，在所述电晕点火器中存储在所述第一时间期间提供给所述电晕点火器的能量的一部分，以及其中，从所述存储的能量所述共振频率被获得。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述存储的能量在1至25毫焦之间，且包括所述第一输出电流和所述第一输出电压的多个振荡，以及从所述存储的能量的所述第一输出电流和所述第一输出电压的至少一个所述共振频率被获得。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得电晕点火器的共振频率的步骤包括：获得包括所述第一输出电流和/或所述第一输出电压的信号；将所述信号的相位移动不超过180度；以及评估所述相位移动的信号的零点经过。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，包括：通过测量所述相位移动的信号的连续的零点经过之间的间隔，获得所述电晕点火器的共振频率。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：在第五时间期间以第五驱动频率提供能量给所述电晕点火器，所述第五时间期间与所述第三时间期间间隔第四时间期间，在所述第四时间期间不提供能量给所述电晕点火器；
在不提供能量给所述电晕点火器的所述第四时间期间，从所述电晕点火器的第二输出电压和第二输出电流的至少一个，获得所述电晕点火器的共振频率；
在第七时间期间以第七驱动频率提供能量给所述电晕点火器，所述第七时间期间与所述第五时间期间间隔第六时间期间，在所述第六时间期间不提供能量给所述电晕点火器；
在不提供能量给所述电晕点火器的所述第六时间期间，从所述电晕点火器的第三输出电压和第三输出电流的至少一个，获得所述电晕点火器的共振频率；
平均在所述第二、第四、和第六时间期间获得的所述共振频率，以获得平均共振频率值；
在第九时间期间以第九驱动频率提供能量给所述电晕点火器，所述第九时间期间与所述第七时间期间间隔第八时间期间，在所述第八时间期间不提供能量给所述电晕点火器；以及
其中，所述第九驱动频率等于所述平均共振频率值。
12.一种电晕点火系统，其特征在于，包括：
电晕点火器，具有共振频率，且所述电晕点火器提供第一输出电压和第一输出电流；
能量源，在第一时间期间以第一驱动频率提供能量给所述电晕点火器以及在第三时间期间以第三驱动频率提供能量给所述电晕点火器，所述第一时间期间与所述第三时间期间间隔第二时间期间，在所述第二时间期间不提供能量给所述电晕点火器；以及
频率探测器，在不提供能量给所述电晕点火器的所述第二时间期间，从所述电晕点火器的第一输出电压和第一输出电流的至少一个，获得所述电晕点火器的共振频率。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述第三驱动频率等于在所述第二时间期间获得的所述共振频率。
14.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，在第二时间期间，在所述电晕点火器中存储在所述第一时间期间提供给所述电晕点火器的能量的至少一部分，以及从所述存储的能量获得所述共振频率。
15.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述频率探测器包括控制器，所述控制器接收包括来自所述电晕点火器的所述第一输出电流和/或所述第一输出电压的信号，且从所述信号确定所述共振频率。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述频率探测器还包括传感器，所述传感器从所述电晕点火器的输入获得所述第一输出电流或者所述第一输出电压；以及其中，所述传感器将包括所述第一输出电流或者所述第一输出电压的所述信号传输给所述控制器。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，包括低通滤波器，所述低通滤波器从所述传感器接收所述信号并且在提供相位移动的信号给所述控制器之前，将所述信号的相位移动不超过180度；以及其中，所述控制器从所述相位移动的信号确定所述共振频率。
18.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述控制器包括软件，在所述第二时间期间调节所述软件，从而提供给所述电晕点火器的能量从所述第一驱动频率变化到所述第三驱动频率。
19.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述能量源包括电源和从所述电源提供能量给所述电晕点火器的一对开关。
20.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述能量源在第五时间期间以第五驱动频率提供能量给所述电晕点火器，所述第五时间期间与所述第三时间期间间隔第四时间期间，在所述第四时间期间不提供能量给所述电晕点火器；
所述能量源在第七时间期间以第七驱动频率提供能量给所述电晕点火器，所述第七时间期间与所述第五时间期间间隔第六时间期间，在所述第六时间期间不提供能量给所述电晕点火器；
所述频率探测器在不提供能量给所述电晕点火器的所述第四时间期间，从所述电晕点火器的第二输出电压和第二输出电流的至少一个，获得所述电晕点火器的共振频率；
所述频率探测器在不提供能量给所述电晕点火器的所述第六时间期间，从所述电晕点火器的第三输出电压和第三输出电流的至少一个，获得所述电晕点火器的共振频率；
控制器平均在不提供能量给所述电晕点火器的所述第二、第四、和第六时间期间获得的所述共振频率，以获得平均共振频率值；
所述能量源在第九时间期间以第九驱动频率提供能量给所述电晕点火器，所述第九时间期间与所述第七时间期间间隔第八时间期间，在所述第八时间期间不提供能量给所述电晕点火器；以及
所述第九驱动频率等于所述控制器提供的所述平均共振频率值。
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