光电探测器可以使用在较低功率模式中由激光器运转生成的光来捕获图像。该图像可以表示汽缸内的气流模式。具体地，摄像机和激光器扫描可以通过在水蒸汽遇到进气冲程期间的低压时观察水蒸汽(来自高湿度空气)凝结在汽缸内来说明气流模式。
[0139]在1112，所捕获的图像可以被显示给操作者，例如维护技术人员或技工。在一个示例中，图像可以被显示在车辆的中心控制台上的显示装置上。可替换地，图像可以被显示在被耦接到移动诊断工具的显示装置上。
[0140]在1114，控制器可以检索并且显示预期的汽缸气流模式的一幅或多幅参考图像。根据所捕获的图像(在1110)或者根据气流诊断程序的选择(在1102)，参考图像可以被自动地检索并且显示。可替换地，一旦从车辆操作者例如通过(触摸-交互作用)显示装置接收到输入，则参考图像可以被检索。参考图像可以包含当没有进气门或气流退化被确定时先前所捕获的气流模式的图像。可选地，当以参考发动机转速-载荷状况或者图像当前捕获时所处的相同发动机转速-载荷状况运转发动机时，参考图像可以被捕获。同样地，在没有气流退化(例如由于进气门退化导致)时，由于潮湿空气或烟雾与进气冲程期间汽缸内遇到的低压的交互作用，被引入的潮湿空气或烟雾可以在汽缸内生成螺旋图案。因此，参考图像可以包含螺旋图案，例如涡流形或圆形。用这种方式，生成的图像和参考图像可以被呈现给车辆操作者以便比较分析。
[0141]在1116，可以确定指示气流退化的操作者输入是否已被接收。例如，操作者可以比较生成的图像与参考图像以判断气流图案是否如所要求的是螺旋形的。如果所捕获的图像描述了在汽缸的随机零件内的湍流，则操作者可以推断并且指示汽缸内的气流退化。如果操作者输入指示了汽缸气流的退化，则在1118，控制器可以设置诊断代码以指示由于进气门的可能的退化而导致的气流的退化。例如，控制器可以指示在进气门上具有潜在的积聚物质。可替换地，控制器可以指示涡流控制阀退化。控制器可以因此请求执行控制动作，例如提前进气凸轮正时以补偿通过气门的退化的流动。如果没有输入被接收，则控制器可以在1120指示气流(以及因此进气门)没有退化。可选地，如果没有退化被确定，则控制器可以将气流诊断程序的给定迭代期间所捕获的图像保存在控制器的存储器内，以便在诊断程序之后的迭代期间用作参考图像。
[0142]现在转向图12，示出了用于诊断冷却剂泄漏到汽缸中的示例程序1200。在一个示例中，程序1200可以是被执行为第一诊断模式(模式_1)的一部分的诊断程序，如图6描述的。而且，可以使用配置为移动工具的激光系统执行诊断程序。
[0143]在1202，该程序包含确认冷却剂流动诊断已经被选择。例如，可以确认发动机处于第一诊断模式中。否则，该程序可以结束。在1204，该程序包含以较低功率模式运转激光器。如先前所描述的，激光系统被运转以将激光脉冲引导进汽缸内，该激光脉冲具有足够用于汽缸照明但是不足以启动汽缸燃烧的功率。在1206，该程序包含使用激光脉冲以在汽缸的进气冲程期间平面扫掠汽缸。此外，在1206，该程序包含以较低的功率模式运转激光器，以便在汽缸的给定周期的排气冲程期间，在汽缸燃烧之后，再次平面扫掠汽缸。例如，从进气门打开(IVO)起并且在排气门关闭(EVC)之前，激光可以在限定的时间扫掠进汽缸内。例如，激光器可以被迅速连续地点火，以便在进气冲程和排气冲程期间提供横跨汽缸的平面扫掠。
[0144]在1208，控制器可以接收在激光器运转期间由光电探测器(如，CXD摄像机)所捕获的图像。同样地，光电探测器可以使用在较低功率模式中由激光器运转生成的光而捕获图像。在进气冲程中所捕获的图像可以表示在进气门打开事件之后的进气冲程期间进入汽缸的冷却剂的存在或缺失。在排气冲程中所捕获的图像可以表示在任何泄漏的冷却剂的燃烧之后汽缸的排气中的白色烟雾的存在或缺失。
[0145]在1210，所捕获的图像可以被显示给操作者，例如维护技术人员或技工。在一个示例中，图像可以被显示在车辆的中心控制台上的显示装置上。可替换地，图像可以被显示在耦接到移动诊断工具的显示装置上。
[0146]在1212，控制器可以检索并且显示预期的汽缸气流图案的一幅或多幅参考图像。根据所捕获的图像(在1208)或根据冷却剂流动诊断程序(在1202)的选择，参考图像可以被自动地检索并且显示。可替换地，一旦从车辆操作者例如通过(触摸-交互作用)显示装置接收到输入，则参考图像可以被检索。参考图像可以包含预期的冷却剂流动和当没有确定冷却剂泄漏到给定汽缸中时先前捕获的排气烟雾生成的图像。可选地，当以参考发动机转速-载荷状况或者图像被当前捕获时所处的相同发动机转速-载荷状况运转发动机时，参考图像可以被捕获。同样地，在没有冷却剂进入时，冷却剂流动或蒸汽可以被看到在进气冲程期间从活塞的底部进入汽缸内。由于在汽缸燃烧事件期间冷却剂的燃烧，冷却剂可以然后被看到在排气冲程中生成过多的白色烟雾。用这种方式，生成的图像和参考图像可以被呈现给车辆操作者以便比较分析。
[0147]在1214，可以确定指示冷却剂进入的操作者输入是否已经被接收。例如，操作者可以比较生成的图像与参考图像以判断冷却剂是否已经泄漏到汽缸内。如果操作者输入指示汽缸气流的退化，则在1216，控制器可以设置诊断代码以指示冷却剂流动的退化和由于活塞环的可能退化而引起的进入汽缸的冷却剂的泄漏。如果没有输入被接收，则控制器可以在1218指示冷却剂流动(以及因此汽缸活塞环)没有退化。可选地，如果没有退化被确定，则控制器可以将冷却剂流动诊断程序的给定迭代期间所捕获的图像保存在控制器的存储器内，以便在诊断程序之后的迭代期间用作参考图像。
[0148]现在转向图13，示出了用于诊断被耦接到汽缸的激光系统的会聚镜头的示例程序1300ο在一个示例中，程序1300可以是被执行为第二诊断模式(模式_2)的一部分的诊断程序，如图7所描述的。而且，可以使用被配置为移动工具的激光系统执行诊断程序。
[0149]在1302，该程序包含确认镜头诊断已经被选择。例如，可以确认发动机处于第二诊断模式中。否则程序可以结束。在1304，程序包含以较高的功率模式运转激光器。如先前论述的，激光系统被运转，以便将激光脉冲引导进汽缸内，该激光脉冲具有足以启动汽缸燃烧并且比仅用于汽缸照明所要求的功率更多的功率。激光脉冲也可以被用于在汽缸的压缩冲程期间平面扫掠汽缸。
[0150]在1306，控制器可以使用汽缸燃烧期间生成的光，通过激光系统的光电探测器捕获汽缸内图像。在1308，控制器可以接收激光器运转期间由光电探测器(如，CCD摄像机)所捕获的图像。同样地，光电探测器可以使用汽缸燃烧期间生成的光捕获图像。图像可以表示汽缸燃烧事件期间的火焰前端。在1308，所捕获的图像被显示给操作者，例如维护技术人员或技工。在一个示例中，图像可以被显示在车辆的中心控制台上的显示装置上。可替换地，图像可以被显示在被耦接到移动诊断工具的显示装置上。
[0151]在1310，根据所捕获的图像，火焰起始的位置可以被确定。例如，根据所捕获图像的强度，在活塞表面上或汽缸壁上火焰前端起始的位置可以被确定。同样地，因为火焰通过激光点火而起始，并且进一步因为激光系统使用会聚镜头以便将激光脉冲引导进汽缸内以便燃烧启动，所以火焰起始的位置也可以与镜头的焦点相关。因此，根据所接收到的图像，控制器可以确定被耦接到激光系统的镜头的焦点。
[0152]在1312，控制器可以检索并且显示预期火焰前端起始和前进的一幅或多幅参考图像。根据所捕获的图像(在1306)或者根据镜头诊断程序的选择(在1302)，参考图像可以被自动地检索并且显示。可替换地，一旦从车辆操作者例如通过(触摸-交互作用)显示装置接收到输入，则参考图像可以被检索。参考图像可以包含预期火焰前端起始和前进的图像。可选地，当以参考发动机转速-载荷状况或者以图像被当前捕获时所处的相同的发动机转速-载荷状况运转发动机时，参考图像可以被捕获。同样地，如果镜头失准，则火焰起始的位置可以被歪斜到一侧，并且可以与火焰起始的预期位置不相关。因此，生成的图像和参考图像可以被呈现给车辆操作者以便比较分析。
[0153]在1314，可以确定指示镜头失准或者火焰起始的错误位置的操作者输入是否已经被接收。例如，操作者可以比较生成的图像与参考图像以判断是否火焰朝着汽缸的边缘起始。如果操作者输入指示了火焰起始的退化，则在1316，控制器可以设置诊断代码以指示由于激光系统镜头的可能的失准而引起的火焰起始的退化。控制器可以进一步指示要求镜头调整(如，重新校准)。如果没有输入被接收，则控制器可以在1318指示火焰起始，并且镜头布置没有退化。可选地，如果没有退化被确定，则控制器可以将镜头诊断程序的给定迭代期间所捕获的图像保存在控制器的存储器内，以便用作诊断程序的之后的迭代期间的参考图像。
[0154]将会意识到的是，在又一个示例中，一个或多个上述程序可以被调整以保持激光点火系统的镜头清洁。作为一个示例，摄像机镜头可以相对高地位于汽缸的侧面上，在汽缸的侧面上，活塞环可以清洁镜头。此外，激光器可以烧尽残留的碳烟。同样地，该途径可以要求快门或者可以需要激光瞄准器的直线(direct line)被阻挡以避免损伤光电探测器(例如CXD摄像机)。
[0155]如另一示例，摄像机(或光电探测器)和激光器可以被配置为共享镜头。其中，定期的激光器运转可以烧尽覆盖镜头的任何物质，进而在激光器运转期间清洁镜头。
[0156]用这种方式，激光点火系统可以被有利地用于诊断各种汽缸组件和条件。通过使用激光器以照明汽缸和光电探测器从而使用激光照明捕获汽缸内图像，汽缸的可视检查能够被执行而不需要管道镜、发动机拆卸或者其他的劳动、成本以及时间密集型途径。通过使技工能够看到汽缸内部的图像连同相同汽缸的相关参考图像，发动机健康可以被技工更加准确地并且更加可靠地诊断。通过使用现有发动机硬件来执行可视检查，组件和成本减少的利益可以被实现。总之，发动机检查能够被简化而不减少检查准确度。
[0157]注意到本文包含的示例控制和估计程序能够被用在各种发动机和/或车辆系统配置中。本文公开的控制方法和程序可以被存储为非临时存储器内的可执行指令。本文描述的具体程序可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。同样地，所说明的不同动作、运转和/或功能可以用所说明的顺序执行、并行执行或在某些情况下被省略。同样地，处理的所述顺序不是实现本文所述示例实施例的特征和优点所必须要求的，而是被提供以便于说明和描述。根据所使用的特定策略，所说明的动作、运转和/或功能中的一个或多个可以被重复地执行。进一步地，所描述的动作、运转和/或功能可以图解地表示成将被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时存储器内的代码。
[0158]将会意识到的是，本文公开的配置和程序在本质上示例性的，并且由于许多变化是可能的，所以这些具体实施例不被认为有限制意义。例如，以上技术能够被应用到V-6，1-4，1-6，V-12，对置4缸以及其他的发动机类型中。本公开的主题包含各种系统和配置以及本文公开的其他特征、功能和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
[0159]所附权利要求特别指出被认为是新颖的并且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以涉及“一个”元件或“第一”元件或其等价物。这些权利要求应该被理解为包含一个或多个这些元件的合并，既不要求也不排除两个或多个这种元件。通过修改本权利要求或者通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求，所公开特征、功能、元件和/或属性的其他组合和子组合可以被要求保护。这些权利要求，无论比原始权利要求的范围更宽、更窄、等同、或不同，也都被认为包含在本公开的主题内。
【主权项】
1.一种用于发动机的方法，其包括: 在发动机周期期间， 运转每个发动机汽缸内的激光点火装置； 根据所述运转识别每个汽缸内的活塞方位；以及 根据每个汽缸的活塞方位指示曲轴的退化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中根据所述运转识别每个汽缸内的活塞方位包含: 对于每个汽缸， 感测从所述活塞的顶表面反射的光；以及 根据所述激光点火装置的所述运转和所述光的所述感测之间逝去的时间估计所述活塞方位。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述运转包含在每个发动机汽缸的进气冲程或排气冲程之一中以较低的功率运转所述激光点火装置，所述较低的功率在启动汽缸燃烧所要求的阈值功率之下。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述运转包含在每个汽缸的压缩冲程中以较高的功率运转所述激光点火装置，所述较高的功率在仅照明所述汽缸所要求的阈值功率之上。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述指示包含根据第一汽缸相对于第二汽缸的所述活塞方位之间的差值高于阈值量而指示曲轴退化，所述第二汽缸根据所述第一汽缸选择。
6.根据权利要求1所述的方法，其中指示所述曲轴的退化包含指示所述曲轴被扭曲。
7.根据权利要求1所述的方法，其中指示所述曲轴的退化包含指示所述凸轮轴被损坏。
8.一种用于发动机的方法，其包括: 在发动机周期期间， 运转每个发动机汽缸内的激光点火装置； 根据所述运转识别每个汽缸内的汽缸气门方位；以及 根据每个汽缸的气门方位指示凸轮轴的退化。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述汽缸气门是汽缸进气门。
10.根据权利要求9所述的方法，其中根据所述运转识别每个汽缸内的气门方位包含: 对于每个汽缸， 感测从所述汽缸气门反射的光；以及 根据所述激光点火装置的所述运转和所述光的所述感测之间逝去的时间估计所述凸轮轴方位。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述运转包含在每个发动机汽缸的进气冲程或排气冲程之一中以较低的功率运转所述激光点火装置，所述较低的功率在启动汽缸燃烧所要求的阈值功率之下。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述运转包含在每个汽缸的压缩冲程中以较高的功率运转所述激光点火装置，所述较高的功率在仅照明所述汽缸所要求的阈值功率之上。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述指示包含根据第一汽缸和第二汽缸的所述凸轮轴方位之间的差值高于阈值量而指示凸轮轴退化，所述第二汽缸根据所述第一汽缸选择。
14.根据权利要求8所述的方法，其中指示所述凸轮轴的退化包含指示所述凸轮轴被扭曲。
15.根据权利要求8所述的方法，其中指示所述凸轮轴的退化包含指示被耦接到所述凸轮轴的电动凸轮系统退化。
16.—种方法，其包括: 运转发动机汽缸内的激光点火装置； 根据所述运转识别汽缸活塞方位和汽缸气门方位中的每个；以及 根据识别的所述汽缸气门方位与期望的气门方位的偏离量指示曲轴相对于凸轮轴的失准，所述期望的气门方位基于所述识别的所述汽缸活塞方位。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述汽缸气门方位包含汽缸进气门方位。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述识别包含: 根据检测从汽缸气门反射的激光信号所花费的时间来识别所述汽缸气门方位；以及 根据检测从所述汽缸活塞反射的激光信号所花费的时间来识别所述汽缸活塞方位。
19.根据权利要求16所述的方法，其中运转所述激光点火装置包含以低于启动汽缸燃烧所要求的阈值功率的功率水平运转。
20.根据权利要求17所述的方法，其中指示失准包含设置诊断代码，并且响应于所述指示，提前进气凸轮正时以补偿通过所述汽缸进气门的退化的流量。
【专利摘要】本申请涉及基于激光点火系统的诊断，公开了提供以使用发动机激光点火系统执行发动机的可视检查并且根据发动机方位测量诊断不同汽缸组件和状况的方法和系统。激光脉冲可以在进气冲程和/或排气冲程期间以较低的功率水平发射，以便照明汽缸内部，同时光电探测器捕获汽缸内部的图像。此外，激光脉冲可以较高的功率水平发射以便起始汽缸燃烧，同时光电探测器使用汽缸燃烧期间生成的光来捕获汽缸内部的图像。
【IPC分类】F02P23-04, F02B77-08
【公开号】CN104775908
【申请号】CN201510012813
【发明人】D·R·马丁, K·J·米勒
【申请人】福特环球技术公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年1月9日
【公告号】DE102014119656A1, US20150198136