变量X被理解成表示可以被该系统测量的多个度量标准，如上述的一个示例。所给出的示例是基于激光系统测量的距离的，该激光系统可以被用于识别活塞在其汽缸内的位置。
[0054]参考图4，控制器能够被编程以使用各种方法确定发动机的方位。例如，控制器可以被编程以处理从例如汽缸406内的激光系统461的单一激光系统收集的一系列数据以确定每个汽缸的活塞的方位，并且进而推断发动机方位。图5中描绘并且以下描述了激光系统的示例示意图，该激光系统运转在两种不同的低功率模式中以确定在示例发动机周期中相对于发动机方位的进气门正时和活塞方位。可替换地，控制器可以被编程以处理从两个或多个激光系统中收集的数据，从而确定发动机的方位。
[0055]图5描绘了相对于点火顺序为1-3-4-2的四缸发动机的发动机周期的四个冲程(进气、压缩、做功以及排气)内的发动机方位(曲柄角度)的示例性气门正时和活塞方位的图表500。图表500描绘了进气门正时和活塞方位曲线连同激光系统的两个示例性方位确定模式。激光系统，例如被耦接到图4中的汽缸406的激光系统461能够遍历发动机周期地发射一系列低功率脉冲，但检测两种不同的光信号以便于气门方位估计和汽缸内的活塞方位估计。参考图4中所描绘的示例，激光系统461可以检测到当进气门关闭时行驶周期的压缩、做功以及排气冲程期间活塞的顶表面所反射的光能。图5中在506处所示的这种检测模式可以是第一低功率检测模式(在所描绘的图中被称为LDl)。虽然激光检测器在LDl中感测到从活塞的顶部反射的光能，但是它不可以感测到进气门426相对于排气门424的方位。控制器可以使用在LDl期间生成的信息以确定每个汽缸的活塞位置。然后通过比较汽缸间的相对活塞方位，曲轴诊断可以被执行。
[0056]相反地，当发动机汽缸进入行驶周期的进气冲程时，由于其发射至少部分地被打开的进气门阻挡，因此激光检测器461可以检测到减小的信号。在508处所示的这种检测模式可以是第二低功率检测模式(在所描述的图中被称为LD2)。虽然以LD2模式，但激光检测器可以例如感测到进气门方位，但是不可以感测到汽缸室内活塞的方位。控制器可以使用在LD2期间生成的信息以确定每个汽缸的进气门方位。然后通过比较汽缸间的相对进气门方位，凸轮轴诊断可以被执行。更进一步地，通过比较每个汽缸的曲轴方位和凸轮轴方位，每个汽缸的曲轴和凸轮轴之间的失准可以被识别。
[0057]在502，进气门426的气门升程廓线图被显示。在进气冲程的开始，该廓线图示出了气门打开并且然后当活塞从TDC移动到BDC时关闭。尽管气门升程廓线图没有被描绘用于排气门，例如排气门424，但是相似的廓线图可以可选地被包含以示出在发动机行驶周期的排气冲程期间排气门打开并且然后当活塞从BDC移动到TDC时关闭。
[0058]在504，活塞的周期性被描绘用于行驶周期的四个冲程。例如，活塞从TDC逐渐地向下移动，在进气冲程的末端附近的BDC处降到最低点。活塞然后在压缩冲程的末尾返回顶部TDC。活塞接着再次在做功冲程期间往回向下移动，向着BDC，进而在排气冲程的末尾返回到TDC处的其起始的顶部方位。正如所描述的，该示意图说明了沿曲柄角度(CAD)中的X轴的发动机方位。对于给出的示例曲线，活塞方位没有被显示在进气冲程期间以说明信号由于被充分阻挡的激光脉冲(如，多于90%被阻挡)而被减小。
[0059]样本数据集被显示在510和512处以说明不同的数据集如何可以被激光系统收集。例如，当发动机完成其在方位Pl处达到静止前的最后数个周期时，激光系统461可以在发动机关闭命令后开始收集数据。由于Pl位于进气冲程中，所以510示出了激光检测器收集的信号可以被进气门中断。当该气门打开时，发射的脉冲至少部分地被阻挡，这可以导致充分减小的信号。控制器12可以处理该信号以识别打开的进气门并且使用被耦接到另一汽缸的激光系统(如，被耦接到汽缸410的激光系统457)以测量其活塞方位。发动机的几何结构可以然后被用于关联所有的变量作为识别曲轴或凸轮轴方位的手段。
[0060]由于行驶周期的动作本质上是循环的，所以在行驶周期的某些部分期间，第二组数据可以被收集，该第二组数据的初始曲线形状可以与510中所示曲线形状基本相同。为了使这两个区域彼此区别并且唯一地识别发动机的方位，控制器可以被编程以处理一系列数据，从而从曲线形状确定发动机方位。在512处，当在行驶周期的压缩冲程期间，汽缸406内的活塞接近TDC时，第二曲线被显示。但是，由于在压缩和做功冲程期间进气门始终关闭，所以不发生激光信号的阻挡并且一组平稳的数据被检测到。控制器可以被编程以处理这种数据，并且使用曲线的形状连同发动机的几何结构以识别发动机以及汽缸曲轴和凸轮轴的方位。
[0061]现在转向图6，示例性方法600被显示用于执行诊断程序以使用由发动机激光点火系统(例如，图1的激光系统)发射的低功率激光脉冲的光来诊断各种汽缸内组件。图6所描述的诊断模式允许在汽缸的燃烧周期的进气冲程期间检测各种组件。
[0062]在602，可以确认的是，发动机是开启的并且正在运转。例如，可以确认的是，混合动力推进系统处于发动机的运转模式中。如果为否，则如果诊断条件已经被认为满足，程序移动到604以执行发动机关闭诊断程序。如果发动机是开启的，然后在606处，确定第一诊断模式(模式_1)是否已经被选择。如果特定的工况被满足，则第一诊断模式可以被选择。例如，发动机燃烧条件可以被确认。可替换地，自从第一诊断模式的最后一次迭代起，可经过阈值持续时间或距离。当以第一诊断模式运转时，激光脉冲可以在每个汽缸的进气冲程期间在较低功率范围中被发射。同样地，当以第一诊断模式运转时，每个被引导到一个或多个汽缸组件的多个诊断程序可以被执行。
[0063]如果第一诊断模式没有被选择，则该程序移动到608以确定是否已经选择了第二诊断模式(模式_2)。如果特定的工况被满足，则第二诊断模式可以被选择。例如，发动机燃烧条件可以被确认。可替换地，自从第二诊断模式的最后一次迭代起可经过阈值持续时间或距离。同样地，当以第一诊断模式运转时，每个被引导到一个或多个汽缸组件的多个诊断程序可以被执行。如果第二诊断模式条件被确认，则该程序移动到图7以执行第二模式中的诊断程序。当以第二诊断模式运转时，激光脉冲可以在每个汽缸的压缩冲程期间在较高功率范围中被发射。如果第一和第二诊断模式都没有被确认，则该程序移动到610，其中激光点火装置以更高的功率等级(在阈值功率等级之上)运转，以便点燃发动机汽缸内的空气-燃料混合物。其中，激光点火装置以更高的功率在汽缸的压缩冲程期间运转，从而启动汽缸内的燃料燃烧。
[0064]返回到606，如果第一诊断模式被确认，接着在612处，该程序包含接收关于选择的诊断程序的输入。如上所述，当以第一诊断模式运转时，被引导到不同的汽缸组件的不同诊断程序可以被执行。控制器可以从车辆操作者中，例如通过图2的显示器135，接收关于被诊断处于第一运转模式的组件的输入。当以第一诊断模式运转时，诊断的汽缸内组件或条件可以包含(作为非限制性示例)汽缸燃料喷射器(如，为了诊断喷射器的喷射模式)、汽缸活塞环(如，为了诊断经过环的泄露)、汽缸碳积聚、不良的进气气流以及汽缸内外来物体的存在。同样地，根据将被诊断的组件，激光系统的光电探测器所捕获的图像的数量、位置以及角度和所显示的参考图像可以变化。
[0065]在614处，在接收所述输入后，该程序包含以较低功率在汽缸的进气冲程期间运转激光点火装置(如，图1的激光系统)。以较低功率运转包含以低于启动汽缸燃烧所要求的阈值功率的功率运转。通过在进气冲程期间以较低的功率运转激光点火装置，激光脉冲可以被引导到汽缸中，以便在进气冲程期间平面扫掠汽缸。通过在进气冲程期间激光快速扫掠汽缸的内部，汽缸可以被照明，好像被灯泡照明一样，并且照明可以被用于捕获汽缸内部的图像，进而允许操作者观测并且评估汽缸的内部，而不必移除组件以便可视检查。
[0066]在一些示例中，平面扫掠可以基于正被诊断的汽缸组件或状况。例如，当诊断燃料喷射器的喷射模式时，激光点火装置的平面扫掠可以被取向到汽缸燃料喷射器的喷射路径中。激光可以在进气冲程期间开始燃料喷射之后以精确的时间在平面中扫掠到喷射器喷射的路径中。相比之下，当诊断汽缸活塞环时，平面扫掠可以被取向为向着活塞表面。在燃料喷射器分析期间所使用的平面扫掠可以是比活塞分析所使用的扫掠更宽的扫掠。正如以下详细描述的，组件退化的确定可以基于操作者的输入或者可以是自动的确定。
[0067]在一些实施例中，因为发动机被耦接在混合电动车辆内，所以该程序可以包含通过调整电动马达以维持激光点火装置的运转期间的参考发动机转速和载荷。这允许发动机转速和载荷被精确地控制到预定的状况以用于每次诊断测试，进而改进了结果的准确度和可靠度。这也减少了由于发动机状况的改变引起的测试结果的变化。
[0068]在616处，该程序包含从光电探测器中接收汽缸内图像。具体地说，光电探测器可以使用来自激光脉冲发射的光能以捕获汽缸内部的图像。所捕获的图像然后被例如无线地传送到显示装置。在一些示例中，根据被诊断的组件，在诊断模式_1的不同诊断程序期间施加的光电探测器摄像机设置可以变化。被调整的摄像机设置可以包含，例如，快门开启持续时间、光圈设置、图像捕获时间等。作为一个示例，在燃料喷射器分析期间，摄像机快门可以被开启更长的持续时间，以便汽缸的若干扫掠在单一图像中被捕获。相比之下，在汽缸壁碳积聚分析期间，摄像机快门可以被开启达更短的持续时间并且可以基于若干扫掠而捕获多个图像。
[0069]在618，该程序包含在显示装置上向车辆操作者显示由光电探测器捕获的一幅或多幅汽缸内图像。在此，车辆操作者可以是，例如，诊断发动机的技工或维护技术人员。例如，在激光的每次平面扫掠之后，所捕获的图像可以被自动地呈现给维护技术人员以便分析。
[0070]可选地，在620处，控制器可以在显示装置上向车辆操作者显示被诊断的组件或状况的参考图像。参考图像可以被存储在控制器的存储器中并且可以从控制器的存储器中被检索。而且，参考图像可以是光电探测器先前生成的参考图像，例如在预定状况期间(如，基于当没有检测出退化时给定的诊断程序的先前迭代)。根据关于在612处先前接收的诊断程序的输入，参考图像可以被检索。此外，根据生成的图像，参考图像可以被选择。可替换地，在将所捕获的一幅或多幅图像显示在显示装置上之后，参考图像可以在通过显示装置接收操作者输入之后被检索并且显示。作为一个示例，当被诊断的汽缸组件是汽缸燃料喷射器例如汽缸进气道燃料喷射器时，由光电探测器生成的汽缸内图像可以指示燃料喷射器的喷射模式，例如进气道燃料喷射器的喷射模式。由控制器检索的参考图像可以是来自正确发挥功能的燃料喷射器的期望的喷射模式。这种比较的示例在此通过参考图10被论述。根据期望的模式和真实模式之间的差值，操作者能够指示燃料喷射器退化。具体地说，两幅图像的比较可以提供替换燃料喷射器需要的客观的证据。
[0071]在622，该程序包含接收来自车辆操作者的关于被诊断的组件或状况的健康(health)的输入，该操作者输入是基于所显示的汽缸内图像和参考图像的。例如，操作者可以比较所显示的图像与参考图像，并且根据大的差别，操作者可以指示组件退化已经发生。
[0072]在一个示例中，被诊断的汽缸组件可以是汽缸活塞环并且生成的汽缸内图像可以指示汽缸活塞环的状态。所显示的参考图像可以包含进气冲程期间汽缸活塞的图像。如果在进气冲程期间由光电探测器捕获的汽缸内图像指示了活塞处的曲轴箱蒸汽冷凝，则操作者可以指示汽缸活塞环退化并且来自曲轴箱的蒸汽在汽缸内活塞附近冷凝。
[0073]如另一示例，被诊断的汽缸组件可以是汽缸燃烧室并且汽缸内图像可以与参考图像比较以指示外来物体是否存在于燃烧室内(如在燃烧室内弹跳)。为了检测外来物体的存在，可以使用由光电探测器捕获的静态图像和/或视频图像。静态图像可以包含在进气冲程和排气冲程(例如，紧接着进气冲程之前的排气冲程)中捕获的时间推移的静态图像。如果视频图像被分析，则分析可以包含回放在进气冲程和排气冲程期间所捕获的视频图像。视频图像可以慢动作回放以检测可以在汽缸内弹跳的外来物体(例如，螺母、螺栓、碎片等)。外来物体可以在之前的维修运转或发动机装配期间(例如，当进气道被装配时)已经进入汽缸。响应于外来物体的检测，诊断代码可以被设置以指示该物体需要从特定汽缸中移除。
[0074]如又一个示例，在进气冲程期间所捕获的汽缸内部的图像可以被分析以评估汽缸内的碳积聚。其中，汽缸壁的图像可以被研宄并且该壁的反射性可以被标注。在捕获的图像内的汽缸壁的反射性可以与清洁汽缸的参考图像内的汽缸壁的反射性比较。同样地，清洁汽缸可以用汽缸壁的高反射性生成光亮的图像。相比之下，碳烟积聚的汽缸可以采用汽缸壁的低反射性生成暗淡的或黑色的图像。因此，根据指示汽缸壁反射性降低的图像，可以确定的是，在汽缸壁上存在过多的碳或碳烟积聚。响应于该积聚，诊断代码可以被设置以指示碳烟积聚。控制器也可以引导发动机比化学计量更稀地运行一段时间或者引导激光烧尽具有过多的碳积聚的区域以解决升高的汽缸碳烟等级。控制器也可以引导诊断通过从该测试中详细检查图像而调查活塞环完整性。
[0075]同样地，分析进气冲程期间所捕获的图像以便于汽缸壁碳积聚分析可以不同于分析排气冲程期间所捕获的图像以便于失火检测。其中，排气冲程期间汽缸壁的高反射性可以指示能够增加失火的倾向的热点。因此，响应于排气冲程期间观测到的高汽缸壁反射性，具有碳积聚的热点可以被确定并且碳烟烧尽可以被请求。相比之下，响应于进气冲程期间观测到的低汽缸壁反射性，碳积聚可以被确定并且碳烟烧尽可以被请求。
[0076]在又一示例中，在此参考图11详细描述的，被诊断的汽缸组件可以是进气门，其中自从进气门打开起在不同时间捕获的汽缸内图像可以与参考图像比较以指示冷却剂通过进气门进入或泄露到汽缸内。
[0077]如果指示退化的操作者输入被接收，那么在624，响应于操作者输入，该程序包含设置诊断代码以指示组件退化。诊断代码也可以适当的指示组件替换或需要修复。如果组件退化没有被操作者确定，那么在626，该程序指示所诊断的组件或状况没有被退化并且组件处于良好的健康状况。
[0078]从624和626，该程序移动到628，其中确定了新的诊断程序请求是否已经被接收到。例如，可以确定是否已经满足了使用来自进气冲程内低功率激光运转的照明的另一诊断程序的条件。如果是，则该程序返回到612以接收关于将被执行的诊断和将被诊断的组件或状况的输入。该程序然后被重复。图6的程序被从612到628重复以完成所有的诊断程序，当以第一诊断模式运转时，该所有的诊断程序能够被执行。如果特定诊断程序的条件不被满足，或者如果诊断模式_1的充足数量(如，所有)的诊断程序被完成，则程序600可以结束。
[0079]虽然以上程序描述了需要操作者分析生成的一幅或多幅图像并且指示是否已经发生了组件退化，但是在替换实施例中，该分析可以是自动的。例如，进气冲程内图像捕获之后，该图像可以被自动地显示在显示装置上，并且相应的参考图像也可以被自动地显示在显示装置上。控制器可以在不要求操作者输入的情况下比较该图像以提供诊断程序的通过/失败结果。通过/失败确定可以基于通过更简单的更少计算密集的像素比较或者高级的更多计算密集的图像分析的图像(即，生成的图像和参考图像)的相似度。在高级图像分析中，图像内的物体可以被识别以便正被研宄的组件或状况的更加精确的估算。
[0080]将被进一步意识到的是，虽然以上程序建议为了诊断目的使用被耦接到发动机的激光系统，但是在替换示例中，包含激光激励器、镜头以及光电探测器的激光系统可以被配置为移动实验室工具。其中，激光系统可以被配置为便携式工具，该便携式工具能够被耦接到任何发动机，例如具有火花塞的发动机，或者已经被从车辆中移除的发动机，并且被用于分析发动机。作为一个示例，移动工具可以被放置在发动机的进气歧管中，或者进气端口中以观察并且分析发动机的喷射器喷射模式(例如进气道喷射器喷射模式)。如另一不例，在具有火花塞的发动机的案例中，移动工具可以有利地被用于分析火花质量以及火花塞污垢。如又一示例，汽缸火花塞可以被移除并且移动工具可以被放置在火花塞的方位，以便捕获汽缸的内部的图像并且分析其他的汽缸内组件。同样地，移动工具可以提供优先于基于火花塞的工具的各种优点。例如，通过用激光器替换火花塞，可以不因延长使用而引起火花塞污垢，正如可以发生在实验室设置内的。如另一示例，移动工具可以包含其自己