[发明专利]基于激光点火系统的诊断

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。如进一步的示例，Yalin使用燃烧期间生成的光诊断汽缸，并且因此不可能在燃烧开始之前诊断汽缸事件发生。鉴于这些问题，本发明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：在汽缸的进气冲程期间以较低的功率运转激光点火装置；以及根据被耦接到汽缸的光电探测器的输出而指示出汽缸组件的退化，该输出在激光点火装置运转之后的进气冲程期间生成。用这种方式，发动机汽缸诊断能够被加速和简化，而不必进行发动机分解。

例如，激光点火系统的光学装置能够被用于诊断汽缸。激光器可以被用于迅速扫掠(sweep)每个汽缸的内部。特别地，低功率光脉冲可以在进气冲程期间被激光点火装置发射进汽缸中，并且被耦接到汽缸盖的光电探测系统检测。光电探测系统可以包含摄像机(例如，CCD摄像机)以及透镜(例如鱼眼(fish-eye)透镜)，以便检测光脉冲。在一个示例中，光脉冲可以通过激光点火装置在红外(IR)光谱中发射，并且被摄像机在IR光谱中检测到。根据所检测的脉冲，进气冲程期间的汽缸内部状况的图像可以接着被生成。图像可以指示例如燃料喷射器喷射模式(spray pattern)、进气气流模式、汽缸内障碍物(如，由于微粒物质或外来物体)的存在等等，并且可以用于推断汽缸组件例如汽缸进气门、燃料喷射器、活塞环等等的状况。图像可以在发动机系统内被传送(如，无线地)并且在车辆中心控制台的显示器上向服务提供者(如，技工或车辆操作者)显示。此外，被诊断的组件的参考图像可以从控制器的存储器中被检索并且被显示给技工以便于比较分析。例如，当生成的图像指示燃料喷射器喷射模式时，所显示的参考图像可以指示期望的燃料喷射器喷射模式。可选地，如果发动机被耦接在混合电动车辆中，则电动马达可以在发动机运转期间运转以维持发动机转速载荷条件，同时生成汽缸内图像。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，并且通过显示器装置可以向控制器指示组件退化。因此，诊断代码可以被设置。

用这种方法，可行的是利用激光点火系统减少与发动机的视觉检查相关的时间和成本，而不减少检查的准确度。通过比较在汽缸的进气冲程期间由光电探测器采集的汽缸图像，不同的汽缸组件能够被诊断。生成的诊断图像能够与用于比较的参考图像一起显示给技工，以便技工能够识别汽缸组件退化。通过使用已在配置为具有激光点火系统的发动机中可获得的硬件，能够减少成本、劳动密集以及耗时的视觉检查的需要。通过在进气冲程期间获得汽缸内图像(除了使用来自汽缸燃烧的光获取图像)，各种各样的汽缸组件退化状况能够被确立。总之，发动机检查能够被简化而不减少检查准确度。