含额外的温度传感器、压力传感器、扭矩传感器以及检测发动机旋转速度、空气量以及燃料喷射量的传感器。另外地或可替换地，LCU 90可以与各种传感器直接地通信以确定发动机20的运转模式，例如与温度传感器通信以检测ECT。
[0034]如上所述，图1描绘了多个汽缸发动机20的一个汽缸，并且每个汽缸可以相似地包含其自己的一组进气/排气门、燃料喷射器、激光点火系统等等。
[0035]图2说明了(图1的)激光系统92如何可以发射激光脉冲到汽缸30中以便激光系统的光电探测器能够捕获汽缸内部的图像的示例性实施例200。该图像可以被显示给车辆操作者以使能可视地检查汽缸的损坏。同样地，图1中已经被引入的组件没有被再次引入到图2中。
[0036]图2示出了包含激光激励器88、光电探测器94和IXU 90的激光系统92。IXU 90导致激光激励器88生成激光能量。高频激光脉冲被引导到汽缸的不同位置，以尽可能多地扫描汽缸。例如，激光脉冲202可以被引导向汽缸壁215、汽缸30的内部、活塞顶部表面213以及气门52和54的内表面(即，面向汽缸的表面)。通过尽可能迅速地扫描汽缸，激光脉冲202充当能够使光电探测器94(特别地，CCD摄像机)捕获汽缸内部的图像220的宽光束光源或灯泡。同样地，当起到光源的作用以用于在诊断期间的图像捕获时，激光点火系统(或激光装置)可以被认为是在投影机或照明器模式中运转，并且LCU 90可以从控制器12中接收可运转指令，例如功率模式。当运转在选择的诊断模式中时，激光系统92高频发射一系列低功率脉冲。相比之下，在点火期间，激光可以采用高能量强度迅速产生脉冲以点燃空气/燃料混合物。在一个示例中，在诊断模式期间，激光可以具有重复的线性频率斜坡的频率调制在低能量水平产生脉冲。低功率频率的激光脉冲可以红外光谱发射。包含具有鱼眼镜头的以红外光谱运转的CCD摄像机(如，红外CCD摄像机)的光电探测器系统可以作为激光器的一部分位于汽缸的顶部，并且可以使用从汽缸的内部反射的光能量捕获汽缸图像320。所捕获的图像可以包含汽缸壁215、进气门52和排气门54的面向汽缸的表面、活塞顶部表面213以及汽缸30的内部的图像。所捕获的图像220被光电探测器94无线传输到控制器12，以便在车辆的中心控制台140中的显示器135上观察。
[0037]中心控制台140可以被包含在图1的混合动力推进系统10的车辆车厢内的车辆仪表板上。中心控制台140可以是位于车辆车厢的中心部分内的(特别地位于车辆车厢的前部的)承载控制的表面。中心控制台140可以包含各种控制器，例如旋钮138、转盘142和按钮136。各种控制器可以被车辆操作者致动以调整车厢条件。各种控制器可以包含，例如，被耦接到车辆的音乐系统以便调整车厢内音乐的音量的音量控制旋钮138，被耦接到车辆的无线电系统以便调整无线电信道选择的调谐按钮136以及被耦接到车辆的HVAC系统以便调整车厢加热和冷却温度的温度控制转盘142。
[0038]中心控制台140也可以包含显示器135。显示器可以是使车辆操作者能够通过触摸相互作用而选择车辆的设置的触摸感应显示器。显示器也可以被用于显示当前车辆设置。此外，显示器可以被用于显示例如GPS的导航系统、电话功能或者行进期间将被访问的网络应用。在当激光点火装置运转以便为了诊断目的而捕获图像的条件期间，显示器135被用于描述汽缸30的内部的图像，该图像由被耦接到激光检测系统92的光电探测器94获取。具体地说，由激光检测系统的CCD摄像机获取的汽缸内部的图像被传输，例如被无线传输到发动机控制系统并且在显示器135上显示给车辆操作者(如，技工)。根据显示器上经由触摸相互作用所选择的操作者显示偏好，可以显示任何或所有汽缸的汽缸内部的图像。
[0039]在一些示例中，在诊断模式期间，一个或多个旋钮138可以被激活以便发动机方位控制(和被停用以便车厢控制)。例如，当以诊断模式运转时，音量控制旋钮可以被激活以便发动机方位控制并且被停用以便音量控制。因此，音量控制旋钮138的调整能够被用于从初始发动机方位调整发动机方位，以便辅助汽缸的可视检查。例如，可以确定的是，汽缸的活塞被定位在当前被显示在显示器135上的汽缸的顶部处或附近，进而妨碍了汽缸的内部的全景视图。为了改进该视图，车辆操作者可以缓慢转动音量控制旋钮(如，顺时针或逆时针)，音量控制旋钮进而通过调整发动机系统的功率分流发电机/马达而移动发动机方位(如，向后或向前)，以便活塞被缓慢地移向汽缸的底部。在发动机包含行星齿轮变速器的实施例中，虽然发电机(或太阳齿轮)使用来自发电机方位的旋转变压器的反馈或者使用具有霍尔效应传感器方位系统的60-2曲柄轮来旋转发动机以便真实的发动机方位反馈，但是马达可以保持外环静止(其保持轮胎车轮静止)。活塞的该运动可以允许操作者接收表示汽缸的内部的更加完整的视图的图像，并且使操作者能够做出更加精确的检查。例如，已改进的视图可以使操作者能够检查汽缸壁的划痕损伤。进一步地，在诊断模式期间，相同的音量控制旋钮，或者可替换的中心控制台旋钮、转盘或按钮可以被激活，以使被显示在显示器135上的汽缸的图像能够被放大(如，放大或缩小)。
[0040]在一个示例中，低功率光脉冲可以被激光点火装置以红外(IR)光谱发射，并且CCD摄像机可以被配置为以IR光谱运转。在可替换的实施例中，光电探测器94可以具有能够被调谐以配合激光的频率的全光谱CCD摄像机；因此，摄像机能够以IR和光(如日光或灯泡)的其他光谱运转，并且具有在非IR光被检测到的情况下使激光器禁用的功能。一旦观测到图像，则车辆操作者(如，服务技术人员或技工)能够对活塞的方位主动地做出调整，以便更好地观察汽缸。例如，在图像220指示活塞在汽缸的顶部附近(如，在TCD处)的状况期间，额外的调整允许发动机被缓慢地并且精确地调谐，以便向下移动活塞到汽缸的底部。在所描述的示例中，当活塞在视图中汽缸的顶部附近时，操作者能够调整位于车辆的中心控制台140上的音量控制旋钮138，以便从初始发动机方位向前或向后调谐发动机。如果发动机被从初始发动机方位向后调谐以向下移动活塞，则控制器可以同时打开发动机的进气节气门以减少进气歧管的膨胀。
[0041]图3A-B示出了激光系统92的示例运转。IXU 90导致激光激励器88生成如302处所示的低功率的激光脉冲，该低功率的激光脉冲可以被引导向活塞36的顶表面313。在发射之后，光能量可以被活塞反射并且被光电探测器94检测到。IXU 90可以从控制器12中接收可运转指令，例如功率模式。例如，在点火期间，所使用的激光脉冲可以采用高能量强度迅速产生脉冲以点燃空气/燃料混合物。相反，为了确定发动机方位，控制器可以引导激光系统至低能量强度的扫掠频率，从而确定活塞方位并且识别一个或多个气门方位。例如，采用可重复线性频率斜坡频率调制激光器可以允许确定发动机内的一个或多个活塞方位。检测传感器94可以作为激光系统的一部分位于汽缸的顶部并且可以被校准以接收从活塞36的顶表面313反射的返回脉冲304。
[0042]图3A-B说明了激光系统92如何可以在如上参考图1所述的汽缸30内的活塞36的方向上发射脉冲。由激光系统92发射的脉冲，如图3A中所示的脉冲302，可以被引导向活塞36的顶表面313。脉冲302可以从活塞的顶表面反射并且返回脉冲(如脉冲304)可以被激光系统92接收，该返回脉冲可以被用于确定活塞36在汽缸30内的方位。
[0043]在一些示例中，活塞的方位可以通过使用具有可重复线性频率斜坡的频率调制的激光光束的频率调制方法而确定。可替换地，相移方法可以被用于确定距离。通过观测多普勒频移或者通过比较在两个不同时间处的样本方位，活塞方位、速率以及发动机转速信息(RPM测量值)可以被推断。还可以使用激光系统确定进气门352和/或排气门354的方位。当汽缸身份(CID)与活塞位置结合时，发动机的方位可以被确定并且用于使燃料输送和气门正时同步。发动机的这种方位状态可以基于通过激光器确定的活塞方位和CID。
[0044]控制器12可以进一步控制IXU 90并且包含非临时计算机可读存储介质，非临时计算机可读存储介质包含代码以便根据工况，例如根据活塞36相对于TDC的方位，来调整激光能量输送的位置。控制器12也可以并入另外的或可替换的传感器，以便确定发动机20的可运转模式，该传感器包含另外的温度传感器、压力传感器、扭矩传感器以及检测以上关于图1所述的发动机旋转速度、空气量以及燃料喷射量的传感器。此外或可替换地，LCU 90可以与例如霍尔效应传感器118的各种传感器(其包含是可选的)直接通信，以便确定发动机20的可运转或诊断模式。
[0045]通过例如阻挡在发动机周期的一些冲程期间所发射的脉冲，激光系统也可以被用以测量凸轮方位。例如，在一个实施例中，激光系统92可以位于进气门352附近，以便汽缸内的活塞方位的测量在行驶周期的进气冲程期间被避免。在进气冲程期间，气门352通向燃烧室并且阻挡所发射的激光脉冲从活塞313的顶表面反射。例如，在图3B中，由于激光系统92被放置为紧密接近进气门352，因此，当汽缸30处于其进气冲程中时，气门352通向燃烧室并且阻挡激光脉冲(如激光脉冲306)到达活塞313的顶表面。控制器12可以仍然被编程以解释所检测到的信号，以便确定凸轮的方位。例如，在该示例中，控制器可以处理由传感器94接收的信号的缺失以指示进气门352处于打开方位中。发动机的这种信息和几何结构可以被控制器进一步处理以确定发动机在其行驶周期内的方位。尽管图3B举例说明了所发射的脉冲如何可以被进气门352阻挡，但是其他的配置是可行的。例如，激光系统可以放置为紧密接近排气门而不是进气门。当被放置在该位置中时，所发射的脉冲可以反过来在行驶周期的排气冲程期间被阻挡。控制器能够被校准以解释这种偏差。如以下详细描述的，控制器12能够处理在行驶周期期间收集的数据以确定发动机方位。
[0046]光脉冲302的发射和由光电探测器94对反射的光脉冲304的检测之间的时间差能够进一步与时间阈值比较，该时间阈值作为一种确定激光装置的退化是否已经发生的手段。例如，在内燃发动机中，燃烧室可以是三到四英寸长。根据该估计以及光在真空中的速度(c = 3.0*108m/s)，由激光系统92发射的从活塞313的顶表面反射的光的脉冲可以在皮秒的时间范围内被检测。远超出期望的皮秒时间范围(如I纳秒)的时间阈值可以因此被采纳作为指示激光系统的退化的参考。例如，通过激光系统92发射的并且传感器94对其的检测花费的时间长于I纳秒的脉冲可以指示激光系统失准。
[0047]在一些示例中，发动机系统20可以被包含在所开发的车辆内，以便当满足怠速-停止条件时执行怠速-停止，并且当满足重新启动条件时自动重新启动发动机。这种怠速-停止系统可以增加燃料节约，减少排气排放、噪音等等。在这种发动机中，发动机运转可以被终止在行驶周期内的随机方位处。一旦开始重新激活发动机的过程，则激光系统可以被用于确定发动机的具体方位。根据该评估，激光系统可以做出关于哪个汽缸将被首先供给燃料的判断，以便从静止开始发动机重新激活过程。在被配置为执行怠速-停止运转的车辆中，其中发动机停止和重新启动在驱动运转期间被重复多次，使发动机停止在期望方位可以提供多个可重复的启动，并且因此激光系统可以被用以测量当发动机减速旋转直到静止时在停机期间(燃料喷射、火花点火等的停用之后)的发动机方位，以便马达扭矩或其它阻力扭矩可以被变化地施加到发动机，以响应于测量到的活塞/发动机方位，以便将发动机停止方位控制到期望的停止方位。每个汽缸的活塞方位信息也能够被用于估计曲轴方位。如参照图10所详细描述的，根据每个汽缸的曲轴的相对方位，(例如由于扭曲或损坏的曲轴导致的)曲轴退化能够被可靠地识别。如其中所示，喷射模式的内部提供了照明的指示。
[0048]在另一实施例中，当车辆停止其发动机时，无论是由于马达被关闭还是由于车辆决定运转在电动模式，发动机的汽缸均可以相对于燃烧汽缸30内活塞36的位置和进气门352和排气门354的方位以不受控的方式最终停止。对于具有四个或更多个汽缸的发动机，当曲轴处于静止时，总可以有位于排气门关闭(EVC)和进气门关闭(IVC)之间的汽缸。图4示出了直列式四缸发动机以及激光点火系统如何可以提供能够在汽缸中被比较以识别发动机方位的测量值的示例，该直列式四缸发动机能够将燃料直接喷射进燃烧室中，停止在其行驶周期内的随机方位处。将意识到的是，图4中所示的示例性发动机方位在本质上是示例性的，并且其他的发动机方位是可行的。
[0049]在附图的413处的插图是示例性直列式发动机缸体402的示意图。在方块图内是四个独立的汽缸，其中汽缸1-4被分别标记为404、406、408以及410。根据在415所示的示例性驱动循环中汽缸的点火顺序，汽缸的横截面视图被如图所示地布置。在该示例中，发动机方位使得汽缸404处于行驶周期的排气冲程中。排气门412因此处于打开方位并且进气门414被关闭。由于汽缸408在该周期内接着点火，所以该汽缸处于其做功冲程内并且因此排气门416和进气门418都处于关闭方位。汽缸408内的活塞位于BDC附近。汽缸410处于压缩冲程中并且因此排气门420和进气门422也都处于关闭方位。在本示例中，汽缸406最后点火并且因此处于进气冲程方位。因此，排气门424被关闭，同时进气门426被打开。每个汽缸的气门方位信息也能够被用于估计曲轴方位，正如图10所详细描述的。
[0050]发动机内的每个独立的汽缸均可以包含被耦接到其上的如上述图1所示的激光系统，其中激光系统92被耦接到汽缸30。这些激光系统可以被用于汽缸内的点火并且如在本文中所述的确定汽缸内的凸轮和活塞方位。例如，图4示出了被耦接到汽缸404的激光系统451、被耦接到汽缸408的激光系统453、被耦接到汽缸410的激光系统457以及被耦接到汽缸406的激光系统461。
[0051]如上所述，激光系统可以被用于测量气门方位以及活塞在汽缸室内的方位。例如，在图3B中所示的发动机方位中，来自激光系统92的光可以至少部分地被阻挡到达汽缸30内的活塞313的顶部。由于反射的光的量与当所发射的脉冲没有被阻挡时活塞的顶表面反射的光的量相比被减少，所以控制器12可以被编程以解释这种差值并且使用该信息确定进气门352是打开的。根据行驶周期内气门运转的顺序，控制器12进一步确定排气门354是关闭的。由于所给示例是基于四缸发动机的，所以汽缸之一将在所有时间均处于进气冲程中。同样地，控制器可以被编程以处理来自所有激光系统的数据，以便识别处于其进气冲程中的汽缸。根据该确定，并且使用发动机的几何结构，可以使用激光系统识别发动机的方位。可替换地，如将在以下进一步详细说明的，控制器也可以被编程以处理来自被耦接到汽缸的单个激光检测器的一系列测量值作为识别发动机的方位的手段。
[0052]汽缸内活塞的方位可以相对于任何合适的参考点被测量并且可以使用任何合适的比例因子。例如，汽缸的方位可以相对于汽缸的TDC方位和/或汽缸的BDC方位被测量。例如，图4示出了在TDC方位处通过汽缸的横截面的直线428和在BDC方位处通过汽缸的横截面的直线430。尽管在活塞方位的确定期间多个参考点和比例尺可以是可行的，但是此处所示的示例是基于室内活塞的位置的。例如，可以使用基于与室内已知方位相比的测量偏移量的比例尺。换句话说，活塞的顶部表面(在图4中432处所示)相对于428处所示的TDC方位和430处所示的BDC方位的距离可以被用于确定活塞在汽缸内的相对方位。为简单起见，示出了针对从激光系统到活塞的距离所校准的样本比例尺。基于该比例尺，起点428被表示为X(其中X = O相当于TDC)并且相当于活塞行进的最大直线距离的离激光系统最远的活塞的位置430被表示为xmax(其中X = xmax相当于BDC)。例如，在图4中，从TDC 428 (可以被认为是起点)到汽缸404内活塞的顶表面432的距离471可以基本等同于从TDC 428到汽缸410内活塞的顶表面432的距离432。距离471和432可以分别小于(相对于TDC 428)从TDC 428到汽缸408和406内活塞的顶表面的距离473和477。
[0053]活塞可以周期性地运转并且因此其在室内的方位可以通过相对于TDC和/或BDC的单一度量标准而相关。通常，该距离，附图中的432，可以被表示为ΛΧ。激光系统可以测量其汽缸内每个活塞的该变量并且然后使用该信息以确定是否执行进一步的动作。例如，如果在两个或多个汽缸间该变量的差值达阈值量，则激光系统可以向控制器发送指示曲轴的退化的信号。