CN104775908B - 基于激光点火系统的诊断 - Google Patents

Abstract

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。

Description

基于激光点火系统的诊断

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

发动机组件(例如汽缸气门、曲轴、凸轮轴、活塞、燃料喷射器等等)可以被间断地诊断出发动机运转期间受到的损伤。诊断可涉及可视检查组件损伤(如，失准(misalignment)或扭曲)，例如，通过移除火花塞并且获得孔视野以观察汽缸内部。曲轴和/或凸轮轴的损伤能够导致在确定它们的方位(position)(以便识别发动机和活塞方位)过程中的变化。同样地，在发动机重启以使发动机内火花正时和燃料输送协调期间要求凸轮/活塞的方位。因此，在方位确定中的任何误差能够导致在实现并且维持快速同步、可靠燃烧以及减少排放的过程中的能力的降低。进一步地，在识别发动机方位中的任何延迟也能够延迟发动机启动。

发明内容

本发明人在此已经认识到可视检查发动机组件的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、具体的实验室设施以及耗时的发动机拆卸。鉴于这些问题，本发明人已经意识到在配置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各种发动机系统组件。

在一个示例中，可以通过一种方法诊断发动机，该方法包括：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；根据该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发动机曲轴的退化。在另一示例中，可以根据该运转识别每个汽缸内的汽缸气门方位；并且根据每个汽缸的气门方位指示凸轮轴的退化。在又一示例中，基于激光照明的活塞方位测量可以被用于确定曲轴的方位，同时基于激光照明的进气门或排气门方位测量可以被用于确定凸轮轴的方位。根据曲轴相对于凸轮轴的相对定位，失准误差可以被识别。

例如，激光点火装置可以在汽缸的进气冲程期间以较低的功率等级运转，以便将激光脉冲迅速地引导到汽缸内并且执行汽缸的平面扫掠(sweep)。根据从发射激光脉冲起和从活塞表面反射之后检测到激光脉冲所逝去的持续时间，给定汽缸内活塞的方位可以被确定。此外，该持续时间可以被用于推断汽缸气门是打开的还是关闭的。例如，根据在进气冲程内发射激光脉冲之后所估计的逝去的持续时间，可以确定进气门是打开还是关闭，并且进而排气门的方位可以被推断。可替换地，根据在排气冲程内发射激光脉冲之后所估计的逝去的持续时间，可以确定排气门是打开还是关闭，并且进而进气门的方位可以被推断。通过比较每个汽缸相对于彼此的活塞方位，曲轴对准误差可以被确定。例如，通过比较每个汽缸的估计的方位与每个汽缸的期望方位(根据汽缸点火顺序，发动机配置等等)，可以确定曲轴方位是否偏离了本位，并且由于扭曲或损坏导致的曲轴退化可以被指示。同样地，通过比较每个汽缸相对于彼此的进气门或排气门方位，凸轮轴对准误差可以被确定。例如，通过比较每个汽缸的进气门和进而进气凸轮的估计的方位与每个汽缸的进气门和进气凸轮的期望方位(根据汽缸点火顺序、发动机配置、汽缸冲程等等)，可以确定凸轮轴方位是否偏离了本位，并且由于扭曲或损坏导致的凸轮轴退化可以被指示。更进一步地，通过比较估计的曲轴方位与估计的凸轮轴方位，失准误差可以被确定。

用这种方式，基于发动机方位的诊断能够被加速并且简化，而不必须发动机拆卸。特别地，可以使用活塞方位和汽缸气门方位估计(如使用发动机激光点火系统确定的)来确定曲轴和/或凸轮轴对准误差。通过利用激光点火系统来估计活塞和气门方位，方位信息能够被更快并且更可靠地采集。通过使用方位信息来诊断曲轴和凸轮轴，减少了与组件的可视检查相关联的时间和成本。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，以上发明内容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32。活塞36可以被耦接到曲轴40，以便活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可以通过中间变速器系统被耦接到推进系统10的至少一个驱动轮。燃烧汽缸30可以通过进气道43从进气歧管45中接收进气，并且可以通过排气道48排出燃烧气体。进气歧管45和排气道48能够通过各自的进气门52和排气门54与燃烧汽缸30选择性地连通。在一些实施例中，燃烧汽缸30可以包含两个或多个进气门和/或两个或多个排气门。

发动机20可以可选地包含凸轮方位传感器55和57。但是，在所示出的示例中，进气门52和排气门54可以被凸轮致动通过各自的凸轮致动系统51和53控制。凸轮致动系统51和53可以每个均包含一个或多个凸轮并且可以利用可以被控制器12运转以使气门运转变化的凸轮廓线变换系统(CPS)、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个。为了能够检测凸轮方位，凸轮致动系统51和53可以具有带齿的轮。进气门52和排气门54的方位可以分别被方位传感器55和57确定。在可替换实施例中，进气门52和/或排气门54可以被电动气门致动控制。例如，汽缸30可以可替换地包含通过电动气门致动控制的进气门和通过凸轮致动控制的排气门，所述凸轮致动包含CPS和/或VCT系统。

燃料喷射器66被显示成直接耦接到燃烧汽缸30，以便与信号FPW的脉冲宽度成比例地向其中直接喷射燃料，所述信号FPW被从控制器12通过电子驱动器68接收。用这种方式，燃料喷射器66向燃烧汽缸30提供已知为燃料的直接喷射。燃料喷射器可以被安装在燃烧汽缸的侧面上或者例如在燃烧汽缸的顶部内。燃料可以通过燃料输送系统(未示出)被输送到燃料喷射器66，所述燃料输送系统包含燃料箱、燃料泵以及燃料导轨。在一些实施例中，燃烧汽缸30可以可替换地或另外地包含燃料喷射器，该燃料喷射器被布置在进气道43中并具有向燃烧汽缸30上游的进气端口中提供已知为燃料的进气道喷射的配置。

进气道43可以包含电荷运动控制阀(CMCV)74和CMCV板72，并且也可以包含具有节流板64的节气门62。在该特定示例中，节流板64的方位可以经由信号被控制器12改变，该信号被提供给包含节气门62的电动马达或致动器，这是一种可以被称为电子节气门控制(ETC)的配置。用这种方式，节气门62可以被运转以使提供给燃烧汽缸30以及其他发动机燃烧汽缸的进气变化。进气道43可以包含质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122，以便向控制器12提供相应的信号MAF和MAP。

排气传感器126被显示成耦接到催化转化器70的上游的排气道48。传感器126可以是任何适当的传感器，以便提供排气空燃比的指示，例如线性氧传感器或者通用或宽域排气氧传感器(UEGO)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NO_X、HC或者CO传感器。排气系统可以包含起燃催化剂和车身底部催化剂以及排气歧管、上游和/或下游空燃比传感器。在一个示例中，催化转化器70能够包含多个催化剂砖。在另一示例中，可以使用每个均具有多个砖的多个排放控制装置。在一个示例中，催化转化器70能够是三元类型的催化剂。

控制器12在图1中被显示为微型计算机，包含微型处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行程序和校正值的在该特定示例中被显示为只读存储器芯片106的电子存储介质、随机存取存储器108、保活存储器109以及数据总线。控制器12可以从被耦接到发动机20的传感器中接收各种信号和信息，除了先前论述的那些信号外，还包含来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量(MAF)的测量值；来自被耦接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；在一些示例中，来自被耦接到曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP)可以被可选地包含；来自节气门方位传感器的节气门方位(TP)；以及来自传感器122的歧管绝对压力信号(MAP)。由于霍尔效应传感器118发挥类似于本文所述的发动机激光系统的能力，因此该霍尔效应传感器118可以可选地被包含在发动机20内。存储介质只读存储器106能够被用计算机可读数据编程，该计算机可读数据表示为了执行以下所述的方法及其变体的由处理器102可执行的指令。

激光系统92包含激光激励器88和激光控制单元(LCU)90。LCU 90导致激光激励器88生成激光能量。LCU 90可以从控制器12中接收可运转指令。激光激励器88包含激光振荡部分86和光会聚部分84。光会聚部分84将激光振荡部分86生成的激光光线会聚在燃烧汽缸30的激光焦点82上。在一个示例中，光会聚部分84可以包含一个或多个镜头。

光电探测器94可以位于汽缸30的顶部作为激光系统92的一部分并且可以从活塞36的顶表面接收返回脉冲。光电探测器94可以包含具有镜头的摄像机。在一个示例中，摄像机是电荷耦合装置(CCD)。CCD摄像机可以被配置为检测并且读取LCU 90发射的激光脉冲。在一个示例中，当LCU发射在红外频率范围内的激光脉冲时，CCD摄像机可以运转并且接收在红外频率范围内的脉冲。在该实施例中，摄像机也可以被称为红外摄像机。在其他实施例中，摄像机可以是能够在可视光谱以及在红外光谱中运转的全光谱CCD摄像机。摄像机可以包含聚焦检测到的激光脉冲并且生成汽缸内部图像的镜头。在一个示例中，镜头是产生汽缸内部的宽阔全景或半球图像的鱼眼镜头。在从LCU 90中发射激光之后，在激光焦点82处激光在汽缸30的内部区域内扫掠。被活塞36反射的光能量可以被光电探测器94中的摄像机检测到。光电探测器94也可以捕获汽缸内部的图像，正如以下详细描述的。

根据四冲程燃烧周期的发动机方位，激光系统92被配置为在每个运转的正时以多于一种能力运转。例如，激光能量可以被用于在发动机的做功冲程期间点燃空气/燃料混合物，包含在发动机起动转动期间、发动机暖机运转期间以及已暖机的发动机运转期间。燃料喷射器66喷射的燃料可以在至少一部分进气冲程期间形成空气/燃料混合物，其中采用由激光激励器88生成的激光能量点燃空气/燃料混合物使没有燃烧的空气/燃料混合物开始燃烧并且驱动活塞36向下。而且，在汽缸燃烧事件期间生成的光可以被光电探测器94使用，以便捕获汽缸内部的图像。如图9详细描述的，生成的图像可以然后被用于诊断各种汽缸内组件以及汽缸燃烧参数。

在第二工作能力中，LCU 90可以输送低功率脉冲到汽缸。低功率脉冲可以用于确定四冲程燃烧周期期间活塞和气门方位，正如图4-7所论述的。活塞方位和气门方位测量值可以然后被用于诊断汽缸组件(例如凸轮轴和曲轴)，正如图10所论述的。此外，一旦从怠速-停止条件中再次激活发动机，则激光能量可以被用于监测发动机的方位、速度等，以便使燃料输送和气门正时同步。而且，由激光光脉冲发射以较低功率生成的光可以被用于在汽缸燃烧事件发生之前(例如，在进气冲程期间)捕获汽缸的内部的图像。该图像也可以在未燃烧状况期间生成，例如当在特定的诊断模式中运转时。如图8详细描述的，生成的图像可以然后被用于诊断各种汽缸内组件。

在光电探测器94处生成的图像可以在车辆的中心控制台上被显示给技工或维护技术人员，以便他们能够执行可视检查并且识别任何汽缸组件退化。例如，当包含装备有鱼眼镜头的红外摄像机的光电探测器94生成被无线传送到发动机控制器并且在车辆的显示器上被察看的图像时，被耦接到光电探测器94的激光点火装置可以将光脉冲传送到汽缸30。在一些示例中，如参考图2所论述的，当运转激光点火装置时，中心控制台上的操作者控制的旋钮能够调整发动机方位。这些调整包含从允许汽缸的进一步检查以便退化指示的初始发动机方位向前或向后转动发动机。

LCU 90可以根据工况引导激光激励器88以将激光能量聚焦在不同的位置。例如，激光能量可以被聚焦在汽缸30的内部区域内远离汽缸壁32的第一位置处以便点燃空气/燃料混合物。在一个实施例中，第一位置可以在做功冲程的上止点(TDC)附近。进一步地，LCU90可以引导激光激励器88生成被引导到第一位置的第一多个激光脉冲，并且来自剩余激光脉冲的第一燃烧可以从激光激励器88中接收比输送到第一位置以便稍后燃烧的激光能量更大的激光能量。如另一示例，激光能量可以被聚焦在朝向汽缸壁最靠近汽缸的进气端口的第二位置处，以便诊断喷射器喷射模式(spray pattern)或进气空气流动模式。

控制器12控制LCU 90并且具有包含代码的非临时计算机可读存储介质，所述代码根据温度例如ECT来调整激光能量输送的位置。激光能量可以被引导在汽缸30内不同的位置处。控制器12也可并入额外的或可替换的传感器，以便确定发动机20的运转模式，包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。

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。

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。

图2示出了包含激光激励器88、光电探测器94和LCU 90的激光系统92。LCU 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。

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。

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。

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)。

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。

图3A-B示出了激光系统92的示例运转。LCU 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。LCU 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。

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。

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。

控制器12可以进一步控制LCU 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。

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。

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1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1纳秒的脉冲可以指示激光系统失准。

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。

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。

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。

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。

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。

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＝0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。

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ΔX。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。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。

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。

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LD1)。虽然激光检测器在LD1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LD1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。

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。

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。

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。

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P1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P1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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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究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。

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。

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。

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。

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。

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究的组件或状况的更加精确的估算。

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)。如另一示例，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的视频显示器单元并且处理以便在不具备激光诊断界面的显示器的车辆上使用。

在一个示例中，混合动力车辆系统包括包含汽缸的发动机；电动马达；车辆的车厢内的显示装置；以及被耦接到汽缸盖并且被配置为引导光脉冲进入汽缸内的激光点火系统。发动机进一步包含被耦接到激光点火系统和汽缸以便使用来自激光点火系统的光脉冲生成汽缸内部的图像的光电探测系统。光电探测系统可以包含，例如，有鱼眼镜头的CCD摄像机。车辆系统可以进一步包含附有非临时存储器和计算机可读指令的控制器，该指令用于：在进气冲程期间以较低功率等级运转激光点火系统；在运转之后在显示装置上向车辆操作者显示在光电探测系统处生成的汽缸内图像；以及在显示装置上进一步显示从控制器的存储器中检索到的参考图像，该参考图像基于生成的汽缸内图像。控制器可以通过显示装置从车辆操作者接收指示汽缸组件退化的输入并且根据接收的输入设置诊断代码。控制器可以包含进一步的指令以便当运转激光点火系统时调整电动马达的输出，从而维持参考发动机转速和载荷，同时生成汽缸内图像。参考发动机转速和载荷可以相应于具体诊断程序的预定状况。这允许捕获图像的工况相对于参考图像被捕获时的工况被更好地控制。

现在转向图7，示例性方法700被描绘用于执行诊断程序以便使用来自由发动机激光点火系统(例如，图1的激光系统)发射的高功率激光脉冲的光诊断不同的汽缸内组件。图7中描述的诊断模式允许在汽缸燃烧事件期间检测各种组件。

在702，确定了是否选择了第二诊断模式(模式_2)。如果具体工况被满足，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以逝去阈值持续时间或距离。同样地，当以第二诊断模式运转时，可以执行每个被引导到一个或多个汽缸组件的多个诊断程序。

如果第一诊断模式没有被选择，则该程序移动到608以确定是否选择了第二诊断模式(模式_2)。如果具体工况被满足，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逝去阈值持续时间或距离。同样地，当以第一诊断模式运转时，可以执行每个被引导到一个或多个汽缸组件的多个诊断程序。如果第二诊断模式条件没有被确认，则在704处，激光点火可以被禁用。激光点火可以接着保持禁用，直到汽缸点火被要求，或者直到模式_2的诊断程序的条件被确认。

如果第二诊断模式被确认，则在706处，该程序包含接收关于所选诊断程序的输入。如上所述，当以第二诊断模式运转时，被引导到不同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例如通过图2的显示器135接收关于将被诊断处于第二运转模式的组件的输入。当以第二诊断模式运转时被诊断的汽缸内组件或条件可以作为非限制性示例包含汽缸活塞顶部的条件、激光系统的会聚透镜的对准、例如火焰传播的汽缸燃烧参数、火焰起始以及空燃比控制。同样地，根据将被诊断的组件或条件，由激光系统的光电探测器捕获的图像的数量、位置和角度以及所显示的参考图像可以变化。

在708，在接收输入之后，该程序包含通过运转激光点火装置(如，图1的激光系统)来启动汽缸燃烧。这可以包含以更高的功率等级，例如，比仅仅照明汽缸的内部所要求的阈值功率更高的功率等级，运转激光点火装置。此外，激光点火装置可以被运转以引导激光脉冲进入汽缸内，以便在汽缸的压缩冲程期间平面地扫掠汽缸。例如，激光脉冲可以被引导在汽缸的中心以便给出整个汽缸的从中心的点或线开始并且径向地向外移动到壁并在相同瞬时结束的一种平稳的、均匀的并且完全的燃烧模式。此外，裂缝间距可以得到额外的冲击。用这种方式，来自点火火焰的光可以被用于燃烧火焰分析。通过在压缩冲程期间激光器快速扫掠汽缸的内部，汽缸燃烧可以被启动并且使用来自汽缸燃烧生成的光，汽缸可以被照明，好像被灯泡照明一样。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。在一些示例中，如先前所论述的，平面扫掠可以基于被诊断的汽缸组件或者状况。同样地，因为在燃烧期间火焰可以使汽缸零件的视图模糊不清，所以当火焰结束时仅采用低能量激光扫掠提供灯泡作用。

在一些实施例中，其中发动机被耦接在混合电动车辆内，该程序可以包含通过调整电动马达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，进而改进结果的准确度和可靠度。这也减少了由于发动机条件的改变而引起的测试结果的变化。

在710，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从汽缸燃烧(在激光点火之后)中生成的光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712，该程序包含在车辆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，在每个燃烧事件之后，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。可替换地，在每个燃烧事件之后，每次激光扫略的图像可以被发送给操作者。

可选地，在714，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内并且从控制器的存储器中检索。参考图像可以包含在预定条件(基于例如当没有检测到退化时所给出的诊断程序的前一次迭代)期间由光电探测器先前生成的参考图像。根据关于在706处先前接收的诊断程序的输入，可以检索到参考图像。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，通过显示装置接收操作者输入之后，参考图像可以被检索并且显示。

作为一个示例，当被诊断的汽缸组件是活塞时，由光电探测器生成的汽缸内图像可以指示活塞顶部。控制器检索的参考图像可以是相似老化程度的功能性(即，未退化的)活塞顶部。根据参考图像和真实图像之间的偏差，操作者能够指示活塞顶部退化，例如活塞顶部熔化。具体地说，两幅图像的比较可以提供替换活塞的需要的客观证据。

在716，该程序包含从车辆操作者接收关于被诊断的组件或状况的健康的输入，操作者输入基于所显示的汽缸内图像和参考图像。例如，操作者可以比较所显示的图像与参考图像，并且根据差异，操作者可以指示出组件退化已经发生。

在一个示例中，被诊断的汽缸燃烧参数可以是汽缸燃烧火焰传播。所显示的捕获图像可以包含火焰前端的时间推移的图像，包含从汽缸的中心向外的火焰前进的图像。该图像可以精确的时间被捕获，所述时间包含激光点火事件和激光点火事件之后。显示的参考图像可以同样地包含在熟知的汽缸内在相应时间处如预期的从汽缸的中心向外的火焰前端的时间推移的图像。如果在捕获的图像内当火焰前进时火焰的形状和/或强度不匹配如在参考图像中描绘的预期的形状和强度，则火焰传播的退化可以被确定。例如，参考图像内火焰前端可以形成球状的形状。如果所捕获的图像未示出具有球状形状的火焰前端，则不合适的火焰传播可以被确定。如另一示例，如果在所捕获图像内的火焰前端具有比参考图像的火焰前端更低的强度，则错误的火焰传播可以被确定。响应于火焰前端退化的指示，诊断代码可以被设置。如果剩余的激光诊断都通过(即，没有退化被确定)，则可以指示要求燃料或压缩的进一步的分析。否则，退化的汽缸组件或激光控制系统被剩余的诊断以唯一的诊断代码标识。

作为另一示例，被诊断的燃烧参数可以包含火焰起始。这反映了火焰前端起源的位置。例如，生成的图像可以指示火焰前端起始的活塞顶部上的位置。因为燃烧通过激光点火而起始，所以火焰前端起始的位置与产生足以导致混合物的燃烧的激光强度的镜头会聚的位置有关，或者与激光可以在汽缸内撞击的位置有关。即，所捕获的图像指示了激光点火装置输出的激光脉冲的取向。参考图像可以指示在活塞顶部上火焰前端被预期起始并且激光被预期首先冲击的位置。如果所捕获的图像指示火焰起始的位置相对于预期位置是歪斜的(如，形成弦)，则退化可以被指示。具体地说，激光的错误的取向或瞄准可以被指示。响应于错误取向的指示，诊断代码可以被设置以修正激光装置的校准。

生成的活塞顶部上火焰前端起始的位置的图像也可以指示被耦接到激光点火装置的镜头(例如，会聚镜头)的焦点。因为火焰前端起始的位置与激光撞击强度最高的位置相关，所以假设激光装置的校准是正确的，则火焰起始的位置与会聚镜头的焦点相关。而且，火焰前端强度最高的位置与会聚镜头的焦点相关，该焦点可以在汽缸容积的精确中心或在活塞顶部上。如果所捕获的图像指示火焰起始的位置相对于预期位置是歪斜的(如，形成弦)，则退化可以被指示。具体地说，镜头的错误取向和错误的火焰起始可以被指示。可替换地，所捕获的图像可以被用于计算与火花发生并且火焰起始的激光器间的距离。如果所计算的距离不同于根据参考图像计算的距离，则镜头的错误取向可以被确定。响应于镜头的错误取向的指示，诊断代码可以被设置以修正镜头的对准。

将意识到的是，在一些示例中，火焰起始位置的分析可以要求光电探测器摄像机相对于激光器的具体取向。例如，光电探测器摄像机可以在激光器的旁边(如，在侧面或边缘)而不是对准在激光器的顶部。如下论述的，该配置可以被实现在激光系统的移动工具应用中。

如另一示例，被诊断的汽缸内组件可以是汽缸活塞顶部。其中，活塞顶部的扫描图像可以与没有退化的相似老化程度的活塞顶部的存储的参考图像比较。通过比较图像，熔化的活塞顶部可以被检测并且活塞替换可以被操作者客观地确定。

在又一示例中，光谱分析可以被用于燃烧空燃比(AFR)控制。在此，诊断程序可以被执行为不同发动机机载诊断(OBD)程序的一部分。光谱分析可以独立于基于UEGO传感器的AFR控制而被用于AFR控制。可替换地，光谱分析可以被用于补充或验证基于UEGO的AFR控制。其中，生成的一幅或多幅汽缸内图像可以指示燃烧的化学计量点的位置或正时。同样地，在发动机运转的任何给定时间，可以具有比所有其他的汽缸更好(或更坏)地执行运转的至少一个汽缸。在此，所捕获的图像可以被用于指示每个汽缸燃烧事件的差值，即拉姆达(Lambda)。图像可以在每个单一燃烧事件或汽缸上被捕获并且分析。根据所捕获的图像，汽缸特定的精确的空燃比控制可以被执行。每个汽缸的化学计量点可以被获知并且被用于消减AFR误差。具体地说，空气质量输送和燃料喷射正时可以针对每个汽缸被精细地调谐。通过使每个汽缸能够更加精确地运转在拉姆达处，而不是运转得过稀或过富，总发动机燃料经济性能够被改进。

如果指示退化的操作者输入被接收到，那么在718，响应于操作者输入，该程序包含设置诊断代码以指示组件或状况退化。根据情况，诊断代码也可以指示要求组件替换或修复。如果组件退化没有被操作者确定，那么在720，该程序指示诊断组件或状况没有退化并且该组件处于良好的健康状况。

从718和720，该程序移动到722，其中确定了是否新的诊断程序请求已经被接收。例如，可以确定使用来自点火事件期间和之后的高功率激光运转的照明的另一诊断程序的条件是否已经满足。如果是，则该程返回到706并且接收关于诊断将被执行并且组件或状况将被诊断的输入。该程序然后被重复。图7的程序被从706到722重复以完成当以第二诊断模式运转时能够被执行的所有诊断程序。如果特定诊断程序的条件不被满足，或者如果诊断模式_2的足够数量(如，所有)的诊断程序被完成，则程序700可以结束。

虽然以上程序描述了需要操作者来分析生成的一幅或多幅图像并且指示组件退化是否已经发生，但是在可替换实施例中，该分析可以是自动的。例如，在图像捕获之后，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。控制器可以接着在不要求操作者输入的情况下自动地比较该图像，以提供诊断程序的通过/失败结果。通过/失败确定可以基于经由更简单更少的计算密集型像素比较或者高级的更多的计算密集型图像分析的图像(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被研究的组件或状况的更加精确的估算。

将进一步意识到的是，虽然以上程序建议了使用被耦接到发动机的激光系统以用于诊断目的，但是在可替换示例中，包含激光激励器、镜头以及光电探测器的该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能够耦接到任何发动机(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的便携式工具。作为一个示例，移动工具可以被放置在发动机的进气歧管或进气端口内，以便观察并且分析火焰前端起始。这可以包含分离激光系统组件并且使激光器和光电探测器位于进气端口的不同位置以用于给定的诊断程序。

用这种方式，一种方法被提供以便可视检查发动机组件，而不要求发动机拆卸。该方法包括在压缩冲程期间运转激光点火装置以启动汽缸燃烧；将运转激光点火装置之后生成的汽缸内图像传送到车辆显示装置，由汽缸的光电探测器使用通过汽缸燃烧生成的光生成该图像；以及根据从操作者接收的输入，设置指示退化的诊断代码。在此，光电探测器被耦接到汽缸，光电探测器包含镜头和摄像机。所捕获的汽缸内图像是汽缸组件或燃烧参数的图像。该方法进一步包括在车辆显示装置上向操作者显示参考图像，参考图像根据汽缸组件或燃烧参数而选择。指示退化包含指示正被诊断的汽缸组件或燃烧参数的退化。例如，当汽缸内图像是燃烧火焰起始的图像时，指示退化包含指示光电探测器镜头的退化。

在一个示例中，混合动力车辆系统包括包含汽缸的发动机；电动马达；车辆车厢内的显示装置；被耦接到汽缸盖并且被配置为将光脉冲引导进汽缸中的激光点火系统；以及被耦接到激光点火系统和汽缸以便使用来自激光点火系统的光脉冲生成汽缸的内部的图像的光电探测系统。车辆系统可以包含具有非临时存储器和计算机可读指令的控制器，该指令用于在压缩冲程期间运转激光点火系统以起始汽缸燃烧；在显示装置上向车辆操作者显示在该运转之后由光电探测系统生成的汽缸内图像；以及将从控制器的存储器中检索到的参考图像进一步显示在显示装置上，参考图像是基于生成的汽缸内图像的。在压缩冲程期间运转点火装置可以包含在阈值功率等级之上运转激光点火系统。光电探测系统可以使用由汽缸燃烧生成的光在点火事件期间和之后捕获汽缸内部的图像。控制器可以然后根据在显示之后接收到的操作者输入而指示汽缸燃烧退化。作为一个示例，光电探测系统可以包含具有鱼眼镜头的CCD摄像机。显示图像可以包含在车辆系统内从光电探测系统到显示装置无线地传送图像。控制器可以包含进一步的指令，以便当运转激光点火系统时调整电动马达的输出，从而维持限定的发动机转速和载荷，同时生成汽缸内图像。

用这种方式，图6-7的程序描述了在燃烧周期期间以不同的功率等级和不同的时间使用激光点火系统诊断不同的发动机组件的方法。例如，用于发动机的方法被证明是包括以较低的功率等级在进气冲程期间运转激光点火装置以生成第一汽缸内图像；以较高的功率等级在压缩冲程期间运转激光点火装置以生成第二汽缸内图像；以及在显示装置上向车辆操作者显示第一和第二汽缸内图像中的每个。该方法进一步包含从车辆操作者接收根据第一图像指示第一汽缸组件的退化的输入，和根据第二图像指示第二不同的汽缸组件的退化的输入。例如，第一汽缸组件可以包含燃料喷射器、汽缸进气门以及汽缸活塞环中的一个或多个，而第二汽缸组件可以包含激光点火装置的镜头和激光器中的一个或多个。

现在转向图8，示例性方法800被显示以便执行诊断程序，从而在发动机激光点火系统(例如图1的激光系统)发射低功率激光脉冲之后使用基于照明的活塞测量来诊断不同的汽缸内组件。图8所描述的诊断模式允许根据它们的绝对或相对方位诊断不同的组件。

在802，可以确认的是，发动机没有燃烧(如，发动机关闭)。例如，可以确认的是，混合动力推进系统处于运转的电动模式中，或者发动机处于怠速-停止模式。如果为否，则该程序移动到804以执行在诊断条件已经被认为满足的情况下的发动机启动诊断程序，例如图6-7中论述的程序。如果发动机没有燃烧，那么在806，可以确定是否选择了第三诊断模式(模式_3)。如果具体工况被满足，则第三诊断模式可以被选择。例如，发动机未燃烧条件可以被确认。可替换地，自从第三诊断模式的最后一次迭代起可逝去阈值持续时间或距离。当以第三诊断模式运转时，激光脉冲可以在较低功率范围中被发射到每个未燃烧汽缸内。同样地，当以第三诊断模式运转时，每个均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。

如果第三诊断模式没有被选择，则该程序移动到808以禁用激光点火系统。如果第三诊断模式被确认，那么在810，该程序包含接收关于所选诊断程序的输入。如上所述，当以第三诊断模式运转时，被引导到不同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，例如通过图2的显示器135，接收关于被诊断处于第三诊断模式的组件的输入。当以第三诊断模式运转时，所诊断的汽缸内组件或条件可以作为非限制性示例包含汽缸曲轴和汽缸凸轮轴。在一些示例中，根据将被诊断的组件，由激光系统发射的激光脉冲的数量、频率、取向以及功率等级可以变化。

在812，在接收输入后，该程序包含运转每个汽缸内的激光点火装置。具体地，激光点火装置(如，图1的激光系统)可以较低的功率在汽缸的进气冲程期间运转。此外或可选地，激光点火装置可以在每个发动机汽缸的排气冲程期间运转。以较低功率运转包含以低于起始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进汽缸内，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器快速地扫掠汽缸的内部，汽缸可以被照明，好像被灯泡照明一样，并且该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。

在814，该程序包含根据激光点火装置的运转而识别每个汽缸内的活塞方位。识别每个汽缸内的活塞方位包含对于每个汽缸，感测活塞的顶表面反射的光，并且根据运转激光点火装置和感测光之间逝去的时间来估计活塞方位。例如，活塞的位置可以通过使用具有可重复的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。

在816，该程序进一步包含根据激光点火装置的运转识别每个汽缸内的汽缸气门方位。在一个示例中，汽缸气门是进气门。在其他示例中，汽缸气门可以是排气门。识别汽缸气门方位包含对于每个汽缸，发送汽缸气门反射的光。如参考图4-5详细描述的，除了活塞的方位之外，激光系统可以被用于确定汽缸内的气门方位。其中，可以响应于来自激光系统的光被至少部分地阻挡到达汽缸活塞的顶部而推断进气门打开。由于与当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，反射光的量减少，所以控制器可以解释这种偏差并且使用该信息以确定给定汽缸的进气门是打开的。根据行驶周期内气门运转的顺序，控制器也可以推断出汽缸的排气门被关闭。在可替换的示例中，在排气冲程期间激光器运转中活塞表面反射的光的量的下降可以被用于推断排气门打开(以及进气门关闭)。

在进气门和/或排气门被耦接到各自的凸轮的实施例中，照明测量数据也可以被用于推断耦接到气门的凸轮和一个或多个凸轮轴的方位。例如，对于每个汽缸，控制器可以感测汽缸反射的光并且根据运转激光点火装置和感测光之间逝去的时间而估计汽缸的进气凸轮方位。

在818，该程序包含根据在814处在每个汽缸内执行的活塞方位测量而确定发动机的曲轴方位。同样地，在820，该程序包含根据在816处对每个汽缸执行的汽缸气门(进气门或排气门)或凸轮(进气或排气凸轮)测量而确定发动机的凸轮轴方位。从818开始，该程序继续进行到822、832以及842中的每个，以便根据每个汽缸的活塞方位指示发动机曲轴的退化(在822)，以便根据每个汽缸的气门方位指示发动机凸轮轴的退化(在832)和/或根据活塞和气门方位测量指示曲轴相对于凸轮轴的失准。

具体地，在822，该程序包含比较发动机汽缸之间活塞的相对方位(如在818处确定的)。例如，第一汽缸的活塞方位可以被确定并且被用于估计剩余发动机汽缸的活塞方位(例如，根据它们的点火顺序和发动机配置)。

同样地，相对方位可以被静态地(如描述的)或动态地捕获。例如，如果当发动机正在移动时激光器以低能量模式运转，则来自激光系统的光可以被汽缸活塞的顶部反射，并且所反射的光将具有相对于所发射的初始光不同的频率。这种可检测的频移被已知为多普勒效应并且在活塞正在移动的情况下具有相对于活塞的速率的已知关系。因此，照明测量可以被用于确定活塞的方位和速率。除了使用方位信息以识别退化之外，活塞的方位和速率也可以被用于协调点火事件的正时和空气/燃料混合物的喷射。例如，方位信息可以被用于确定发动机从怠速-停止状况中重新启动时哪个汽缸首先点火。

在824，可以确定是否在汽缸的相对活塞方位之间具有差异。例如，汽缸活塞的预期方位可以与真实的估计值比较。同样地，根据给定汽缸内活塞的方位，可以推断出发动机的剩余汽缸内活塞的方位(例如，根据发动机内汽缸点火顺序和汽缸配置)。因此，活塞方位的相对方位和相对偏差可以被计算。如果具有偏离，则在826，曲轴退化可以被指示。在一个示例中，根据第一汽缸的活塞方位相对于第二汽缸的活塞方位间的偏差高于阈值量，曲轴退化可以被指示。指示退化可以包含，例如，设置诊断代码以指示曲轴被扭曲。在可替换示例中，控制器可以设置诊断代码以指示曲轴被损坏。在进一步的示例中，由于扭曲的曲轴导致的曲轴退化可以区别于由于损坏的曲轴导致的曲轴退化。作为一个示例，如果曲轴被损坏，则至少一些汽缸的方位可以不改变。相比之下，如果曲轴被扭曲，则所有的汽缸将仍处于运动中，但是可以在所有汽缸的正时/方位之间观测到不期望的偏移量。如果曲轴退化没有被确定，则该程序可以结束。

将意识到的是，虽然图8的程序描述了车辆处于未燃烧模式，但是这可以不是限制性状况。在图8的程序的一些实施例中，当车辆处于燃烧模式中时，不同的基于方位的诊断程序可以被启动。例如，当发动机正在燃烧时，曲轴诊断可以被执行，以便发动机可以作为诊断程序的一部分而转动，以更好地区别扭曲的曲轴与损坏的曲轴。

在832，该程序包含比较发动机汽缸间的气门的相对方位(如在820处确定的)。由于每个汽缸的凸轮(如，进气凸轮)方位与每个汽缸的相应气门(如，进气门)位置直接相关。所以该程序可以额外地比较汽缸的相对凸轮方位(如在816处确定的)。例如，第一汽缸的进气门或进气凸轮方位可以被确定并且被用于估计剩余发动机汽缸的进气门或进气凸轮方位(如，根据它们的点火顺序、发动机配置以及汽缸冲程)。同样地，相对方位可以被静态地或动态地捕获，如上所述。除了使用方位信息以便识别退化之外，气门或凸轮方位测量也可以被用于协调点火事件的正时和空气/燃料混合物的喷射。例如，方位信息也可以被用于确定哪个汽缸首先点火和哪个汽缸首先获得燃料。例如，进气门打开的汽缸可以被确定将处于进气冲程，并且在从怠速-停止状况的发动机重新启动期间可以接收燃料。

在834，可以确定的是，是否在汽缸的相对凸轮或气门方位之间具有差异。例如，汽缸气门或凸轮的预期方位可以与真实估计值比较。同样地，根据给定汽缸内进气门的方位，在发动机的剩余汽缸内的进气门的方位以及发动机的所有汽缸内排气门的方位可以被推断(如，根据发动机内汽缸点火顺序和汽缸配置)。因此，气门或凸轮内的相对方位和相对偏差可以被计算。如果具有偏离，则在836，凸轮轴退化可以被指示。在一个示例中，可以根据第一汽缸相对于第二汽缸的气门方位之间的偏差高于阈值量，凸轮轴退化可以被指示。在另一示例中，其中气门被独立地致动，可以确定给定汽缸的测量的气门方位是否为气门方位被预期的方位。例如，可以确定气门方位是否指示打开的进气门，其中汽缸的进气门已经被致动打开。可替换地，可以确定气门方位是否指示关闭的进气门，其中汽缸的进气门没有被致动打开。指示退化可以包含，例如，设置诊断代码以指示凸轮轴被扭曲或损坏。在可替换的示例中，控制器可以设置诊断代码以指示被耦接到凸轮轴的电动凸轮系统退化。在进一步的示例中，由于扭曲的凸轮轴导致的凸轮轴退化可以区别于由于损坏的凸轮轴导致的凸轮轴退化。作为一个示例，如果凸轮轴被损坏，至少一些汽缸可以不具有凸轮事件，而其他的汽缸可以具有凸轮事件。相比之下，如果凸轮轴被扭曲，则所有的汽缸将具有凸轮事件，但是非预期的偏移量可以在所有汽缸的凸轮事件正时之间被观测到。在不具有轴的纯致动器系统的情况下，测量进气门方位可以与每个汽缸的命令的进气门方位比较，以识别退化。如果凸轮轴退化没有被确定，则该程序可以结束。

将会意识到的是，虽然图8的程序描述了车辆处于未燃烧模式中，但是这可以不是限制性状况。在图8的程序的一些实施例中，当车辆处于燃烧模式时，各种基于方位的诊断程序可以被启动。例如，在发动机正在燃烧时，凸轮轴诊断可以被执行，以便发动机能够被转动以作为诊断程序的一部分，从而更好地区别扭曲的凸轮轴与损坏的凸轮轴。

在842，该程序包含比较曲轴的相对方位与凸轮轴的方位。作为一个示例，根据所有发动机汽缸的活塞方位确定的曲轴方位可以与根据发动机汽缸的气门方位确定的凸轮轴方位相比较。例如，每个汽缸的活塞方位(如在814确定的)可以与同一给定汽缸的进气门方位(如在816确定的)比较。此外，根据汽缸的活塞方位，汽缸冲程并且因此汽缸气门方位可以被估计。然后真实的和期望的气门可以被比较。例如，第一汽缸的活塞方位可以被确定用于估计给定的第一汽缸的进气门或进气凸轮方位。

在844，可以确定是否在如根据活塞方位确定的估计值方位和预期值方位之间具有差异。如果具有偏离，则在846，汽缸曲轴相对于凸轮轴的失准可以被指示。例如，根据估计的汽缸气门方位与预期的气门方位的偏离，失准可以被指示，其中预期的气门方位基于同一汽缸的估计的活塞方位。在此，汽缸气门方位可以是汽缸进气门方位。如上所述，根据检测由发动机的激光点火装置生成的并将被汽缸活塞反射的激光信号所花费的时间，汽缸活塞方位被识别，同时根据检测由发动机的激光点火装置生成的并将被汽缸气门反射的激光信号所花费的时间，汽缸气门方位被识别。

在另一示例中，根据估计的曲轴方位和估计的凸轮轴方位之间的偏差高于阈值量，失准可以被指示。例如，根据所有发动机汽缸的测量的进气门或进气凸轮方位(如，根据位于本位的进气门/凸轮)，凸轮轴方位可以被估计(如，凸轮轴本位可以被确定)。接着，根据凸轮轴方位，与凸轮轴方位相关的曲轴方位可以被确定。发动机可以具有达到从本位中改变曲轴的阈值量的容差(如，达到4度)。如果曲轴方位被移位超过4度，那么失准可以被确定。响应于该差异，控制器可以在846设置诊断代码。响应于失准的指示，控制器可以将偏移量施加到凸轮方位，直到轴的对准被恢复。

用这种方式，基于照明的方位测量可以被用于诊断发动机凸轮轴、汽缸曲轴、汽缸进气门、汽缸排气门以及汽缸进气凸轮或排气凸轮。

现在转向图9，示例程序900被显示用于喷射器喷射模式诊断。在一个示例中，程序900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所述。

在902，该程序包含确认喷射器诊断已经被选择。例如，可以确认发动机处于第一诊断模式中。否则程序可以结束。

在一些实施例中，可以使用被配置为移动工具的激光系统执行喷射器诊断。当在移动工具应用中时，该程序包含，可选地在904，在发动机的进气歧管中安装激光器和光电探测器(如，CCD摄像机)。根据被诊断的燃料喷射器是直接燃料喷射器还是进气道燃料喷射器，进气歧管中激光器和摄像机的定位可以变化。例如，如果直接燃料喷射器的喷射模式正被诊断，则激光器和摄像机可以被布置在一直线内，例如在火花塞的位置。相比之下，如果进气道燃料喷射器的喷射模式正被诊断，则激光器和摄像机可以被布置成彼此成角度，例如使激光器和摄像机处于喷射器喷射的直线中的进气端口中。将会意识到的是，激光器和摄像机可以都需要与喷射器喷射模式处于视线内。在一个示例中，这种要求可以指定第二组低功率激光器处于进气道喷射的发动机的进气端口中。

在906，该程序包含调整混合动力车辆的电动马达的输出，其中发动机被耦接以便在诊断程序期间维持限定的发动机转速-载荷状况。例如，马达输出可以被调整以维持在喷射器喷射模式诊断程序的最后一次迭代(或所有之前的迭代)期间使用的参考发动机转速-载荷。

在908，该程序包含以较低功率等级运转激光点火装置，以便将激光脉冲引导进汽缸中，以在汽缸的进气冲程期间平面扫掠汽缸，其中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910，该程序包含从燃料喷射器的燃料喷射起限定的时间，使激光平面地扫掠到燃料喷射器喷射的路径内。例如，激光器可以迅速连续地被点火，以便提供横跨喷射器喷射的路径的平面扫掠或激光电弧。

在912，控制器可以接收在激光器运转期间由光电探测器(如，CCD摄像机)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捕获图像。图像可以表示燃料喷射器喷射模式的圆锥截面。示例性燃料喷射器喷射模式图像被参考图10描绘并且论述。在914，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。

在916，控制器可以检索并且显示预期的喷射器喷射模式的参考图像。根据所捕获的图像(在912)或根据喷射器诊断程序的选择(在902)，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。参考图像可以包含在给定的参考发动机转速-载荷条件下先前所诊断的给定燃料喷射器的图像，其中没有喷射器退化被确定。可替换地，参考图像可以包含在给定的参考发动机转速-载荷条件下先前所诊断的相应燃料喷射器(如，相似的进气道或直接燃料喷射器)的图像，其中没有喷射器退化被确定。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。

在918，可以确定指示喷射器退化的操作者输入是否被接收到。例如，操作者可以比较生成的图像与参考图像，以便判断喷射器喷射模式是否如所要求的。图10描绘了由被耦接到激光系统的光电探测器用激光电弧捕获的示例性喷射器喷射模式图像。在1000，预期的喷射模式被显示。具体地，1000可以是当喷射器没有退化时在参考发动机转速-载荷条件期间所捕获的表示燃料喷射器喷射模式的参考图像。相比之下，1002描绘了退化的喷射器喷射模式。因为在1002处的喷射锥不是圆锥形状(与1000的圆锥形状的喷射锥比较)，并且具有缺失的或歪斜的部分圆锥截面，因此根据图像，操作者可以确定燃料喷射器退化。例如，喷射器可以被确定被阻塞。

如果操作者输入指示燃料喷射器的退化，则在920，控制器可以设置诊断代码以指示退化。控制器也可以请求燃料喷射器替换。如果没有输入被接收，则控制器可以在922指示燃料喷射器没有退化。可选地，如果没有退化被确定，则控制器可以将燃料喷射器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，以便在诊断程序的后续迭代期间用作参考图像。

现在参考图11，用于诊断汽缸气流模式的示例性程序1100被显示。在一个示例中，程序1100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所述。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。

在1102，该程序包含确认气流诊断已经被选择。例如，可以确认发动机处于第一诊断模式中。否则程序可以结束。在1104，该程序包含向进气系统提供高湿度空气。例如，水喷射可以被喷入或引入到进气系统(或直接进入进气歧管中)。在可替换的示例中，取代高湿度空气的是，烟雾可以被提供给发动机的进气系统。

在1106，该程序包含以较低功率模式运转激光器。如先前论述的，激光系统被运转以将激光脉冲引导进汽缸内，以便在汽缸的进气冲程期间平面扫掠汽缸，其中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1108，该程序包含从进气门打开(IVO)起的限定时间使激光在平面内扫掠到汽缸气流的路径内。例如，激光器可以被迅速连续地点火以在进气冲程期间提供横跨汽缸的平面扫掠。

在一些示例中，进气门上游的进气端口内的涡流控制阀或充气运动控制阀可以在引入潮湿空气或烟雾期间被运转，以使进气冲程期间在汽缸内接收的气流的涡流运动加重。

在1110，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)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。

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。

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。

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。

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。

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。

在1208，控制器可以接收在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。

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。

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。

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。

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1300。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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CCD摄像机)。

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。

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。

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。

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，I-4，I-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。

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。

Claims (19)

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和汽缸气门方位；

根据每个汽缸的所述活塞方位区分扭曲的曲轴与损坏的曲轴；以及

根据识别的汽缸气门方位的偏离量和识别的汽缸活塞方位指示曲轴相对于凸轮轴的失准。

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，其还包含：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，其中所述区分包含：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，指示所述曲轴被扭曲，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，其中所述区分包含：根据所述发动机的至少一些汽缸的所述活塞方位未改变，指示所述曲轴被损坏。

7.一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和汽缸气门方位中的每个；

根据每个汽缸的所述活塞方位区分扭曲的曲轴与损坏的曲轴；以及

根据每个汽缸的气门方位区分扭曲的凸轮轴与损坏的凸轮轴。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述汽缸气门是汽缸进气门。

9.根据权利要求8所述的方法，其中根据所述运转识别每个汽缸内的所述汽缸气门方位包含：

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汽缸气门方位。

10.根据权利要求9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。

11.根据权利要求9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。

12.根据权利要求9所述的方法，其中所述区分包含根据第一汽缸和第二汽缸的所述气门方位之间的差值高于阈值量而指示凸轮轴被扭曲，所述第二汽缸根据所述第一汽缸选择。

13.根据权利要求7所述的方法，其中所述区分包含：

根据每个汽缸具有凸轮事件以及所有所述汽缸的凸轮事件正时具有非预期的偏移，指示所述凸轮轴被扭曲；以及

根据一些汽缸不具有凸轮事件而剩余汽缸具有所述凸轮事件，指示所述凸轮轴被损坏。

14.根据权利要求12所述的方法，其中指示所述凸轮轴被扭曲包含指示被耦接到所述凸轮轴的电动凸轮系统退化。

15.一种用于发动机的方法，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；

根据每个汽缸的所述活塞方位区分扭曲的曲轴与损坏的曲轴；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。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述汽缸气门方位包含汽缸进气门方位。

17.根据权利要求16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，所述汽缸气门实质上阻挡所述激光信号；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。

18.根据权利要求15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。

19.根据权利要求16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。