基于激光点火系统的诊断技术方案

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。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及使用激光点火系统的组件诊断发动机的方法和系统。
技术介绍
发动机系统组件(例如汽缸、气门、活塞、喷射器等等)可以被间断地诊断出在发动机运转期间受到的损伤。组件也可被诊断以识别出退化的功能性(如，错误的流量、泄漏等)。诊断可涉及可视地检查组件的划痕损伤，例如，通过移除火花塞并且获得孔视野以观察汽缸内部。在另一途径中，如Yalin等人在US2006/0037572中所述，来自汽缸点火事件和/或燃烧火焰的光被用于诊断汽缸内的积聚物和污染物的存在。本专利技术人已经认识到上述途径能够增加大量的诊断时间、成本以及复杂度。特别地，大部分以上途径要求熟练的技术人员、复杂的诊断工具、专业的实验室设施以及耗时的发动机拆卸。鉴于这些问题，本专利技术人已经了解到在配置为具有激光点火能力的发动机系统中，激光点火系统的组件能够有利地用于诊断不同的发动机系统组件。在一个示例中，通过一种方法，发动机可以被诊断，该方法包括:通过运转激光点火装置启动汽缸燃烧；在运转激光点火装置之后使用通过汽缸燃烧生成的光来生成汽缸内部的图像；以及在车辆显示装置上向操作者(如，维护技术人员)显示生成的所述图像。操作者可以然后根据显示的图像指示汽缸组件(如，活塞顶部、光电探测器镜头等等)或汽缸燃烧特性(如，火焰传播(propagat1n)、火焰起始等等)的退化。用这种方式，发动机汽缸诊断能够被加速和简化，而无需发动机拆卸。例如，激光点火系统的光学器件能够被用于在燃烧事件期间诊断汽缸。特别地，高功率光脉冲可以(例如，在压缩冲程期间)被激光点火装置发射进汽缸中以启动汽缸燃烧。汽缸内部的图像可以然后被耦接到汽缸盖的光电探测系统使用汽缸燃烧事件生成的光而捕获。光电探测系统可以包含摄像机(例如，CCD摄像机)以及镜头(例如鱼眼(fish-eye)镜头)，以便检测光脉冲。在一个示例中，光脉冲可以被激光点火装置以红外(IR)光谱发射，并且被摄像机以IR光谱检测。燃烧期间汽缸内部状况的图像可以接着根据检测到的脉冲而生成。图像可以指示例如活塞顶部的状况、火焰传播模式、火焰起始位置、火焰起始模式、燃烧峰值压力的正时等等，并且可以被用于推断退化。图像可以在发动机系统内(如，无线地)传送并且在车辆中心控制台的显示器上向维护提供者(如，技工或车辆操作者)显示。此外，被诊断的汽缸组件/状况的参考图像可以从控制器的存储器中被检索到并且被显示给技工以便于比较分析。例如，当生成的图像指示活塞顶部状况时，所显示的参考图像可以指示期望的活塞顶部状况。图像间的差异可以被用于诊断活塞顶部(如，识别活塞顶部熔化)。如另一示例，当生成的图像指示火焰起始位置时，所显示的参考图像可以指示火焰起始的期望位置。图像间的差异可以被用于诊断光电探测系统的会聚镜头。可选地，如果发动机被耦接在混合动力电动车辆内，则电动马达可以在发动机运转期间被运转以将发动机转速载荷条件维持在参考转速-载荷，同时汽缸内部的图像被生成。如果技工确定生成的图像明显不同于参考图像，则技工可以确定存在组件退化并且可以通过显示装置向控制器指示该组件退化。因此，诊断代码可以被设置在发动机的控制器上。用这种方法，可以利用激光点火系统减少与发动机的可视检查相关的时间和成本，而不降低检查的准确度。通过比较在汽缸内燃烧之后由光电探测器采集的汽缸图像，不同的汽缸组件和条件能够被诊断。生成的诊断图像与用于比较的参考图像能够向技工显示，以便技工能够识别汽缸组件退化。通过使用已可用在配置有激光点火系统的发动机中的硬件，能够减少昂贵的、劳动密集的以及耗时的可视检查的需要。总之，发动机检查能够被简化而不降低检查准确度。应该理解的是，以上
技术实现思路
被提供以用简化的形式引入将在【具体实施方式】中进一步描述的选择的概念。这并不意味着确立了所要求保护的主题的关键或必要特征，所述主题的范围被所附权利要求唯一地限定。而且，要求保护的主题不限于解决上述或本公开任何部分内提到的任何缺点的实施方式。【附图说明】图1描绘了被耦接在混合动力车辆系统中的内燃发动机的示例性燃烧室。图2描绘了使用图1的发动机的激光系统捕获并且显示图像的示例。图3A-B描绘了发射到发动机汽缸的激光光脉冲的示例。图4描绘了停止在其行驶周期内的随机位置处的示例性四汽缸发动机。图5描绘了被用于识别发动机周期期间汽缸的活塞和进气门位置的发动机激光点火系统的两种运转模式。图6描绘了根据由光电探测器在进气冲程期间生成的汽缸内部的图像而诊断一个或多个汽缸组件的退化的方法的高层次流程图。图7描绘了根据由光电探测器使用来自汽缸燃烧事件的光生成的汽缸内部的图像而诊断一个或多个汽缸组件的退化的方法的高层次流程图。图8描绘了根据使用发动机激光点火系统执行的活塞位置和进气门位置测量值而诊断一个或多个发动机组件的退化的方法的高层次流程图。图9-10描绘了示例性燃料喷射器喷射模式诊断。图11-13描绘了根据本公开诊断各种发动机组件的退化的示例性程序。【具体实施方式】方法和系统被提供以便使用如图1所示的激光点火系统来诊断一个或多个发动机汽缸组件。如图2-3所示，以较低强度发射的激光光脉冲可以被用于当光电探测器捕获汽缸内部的图像时照明汽缸的内部。以较高强度发射的激光光脉冲也可被用于起始燃烧，同时燃烧期间生成的光被光电探测器使用以捕获汽缸的内部的图像。生成的图像可以被用于诊断各种汽缸内组件和汽缸燃烧参数。更进一步，使用激光光脉冲发射，如允许诊断发动机凸轮轴和曲轴(如在图8论述的)的图4-5所示，凸轮和活塞方位确定可以被准确地执行。发动机控制器可以被配置为执行控制程序，例如图6的程序，以根据由光电探测器在进气冲程期间使用来自激光脉冲发射的光生成的汽缸内部的图像而诊断一个或多个汽缸组件的退化。控制器也可执行如图7的程序的控制程序，以根据由光电探测器使用汽缸燃烧事件期间生成的光生成的汽缸内部的图像而诊断汽缸组件退化。所选择的发动机组件的示例诊断方法在图9-13中被详细描述。转向图1，示例性混合动力推进系统10被描述。混合动力推进系统可以被配置在客运道路车辆内。混合动力推进系统10包含内燃发动机20。该发动机可以被耦接到变速器(未描绘)，例如手动变速器、自动变速器或者其结合。进一步地，可以包含各种另外的组件，例如液力变矩器和/或例如主减速器单元等的其他齿轮装置。混合动力推进系统也包含能量转换装置(未示出)，其可以包含马达、发电机、等等及其组合。能量转换装置可以被运转以从车辆运动和/或发动机中吸收能量并且将吸收的能量转换成适于存储在能量存储装置的能量形式。能量转换装置也可被运转以向发动机20供应输出(功率、功、扭矩、速度等等)，以增大发动机输出。应该意识到的是，能量转换装置可以在一些实施例中包含马达、发电机或者马达兼发电机以及被用于提供能量存储装置和车辆驱动轮和/或发动机之间的能量的适当转换的各种其他组件。发动机20可以是多缸内燃发动机，其中一个汽缸在图1中详细描述。发动机20可以通过包含控制器12的控制系统和车辆操作者132通过输入装置130的输入被至少部分地控制。在该示例中，输入装置130包含加速器踏板和用于生成比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机20的燃烧汽缸30可以包含活塞36被定位在其中的燃烧汽缸壁3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于车辆发动机的方法，其包括：通过操作激光点火装置启动汽缸燃烧；在运转所述激光点火装置之后使用通过所述汽缸燃烧生成的光来生成汽缸内部的图像；以及在车辆显示装置上向操作者显示生成的所述图像。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D·R·马丁，K·J·米勒，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US