CN105973524B - 用于激光压力换能器的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供通过使用激光压力换能器准确地估计发动机进气歧管或排气歧管压力的方法和系统。激光电路耦合到被安装到发动机歧管的压敏隔膜。歧管压力被基于隔膜的挠曲而推断，而挠曲基于将激光脉冲发射到隔膜内和检测到来自隔膜的反射脉冲之间的计时而被估计。

Description

用于激光压力换能器的方法和系统
技术领域
本申请涉及用于准确且低成本地测量歧管压力而被耦合到发动机歧管的激光压力换能器(transducer)的方法和系统。
背景技术
发动机系统可以在各种位置包括一个或更多压力换能器，其用于测量发动机操作参数，如歧管压力(MAP)、排气压力、增压压力、大气压力等。然后，所测量的参数被用来控制发动机设置。例如，基于所测量的参数，可调整各种发动机致动器的设置，如进气节气门、排气催化剂、涡轮增压器、微粒过滤器等的操作。此外，这些测量会影响用于废气排放的发动机控制和发动机燃料经济性。各种可用的压力换能器设计包括，例如，压阻式(PRT)换能器和电容式换能器。但是，这种换能器由于它们所位于的恶劣环境而具有短的寿命。在排气压力换能器的情况下尤其如此。例如，由于它们的电路暴露于腐蚀性液体，电容式换能器和PRT换能器可变得劣化。因为由换能器提供的测量显著地影响发动机控制，因此换能器可能需要频繁的替换，以允许有可靠的读数。
具有改善的性能的排气换能器的一个实例由Goto等人在美国8,208,143中提供。其中，排气传感器使用光导纤维，从而借助激光灯照射排气，所照射的光横穿排气路径。传输通过排气后，光被检测器测量。基于由检测器接收到的光，各种排气参数，如浓度、温度等被确定。在其它的实例中，可使用电阻值随着传感器的变形而变化的应变计型压力换能器，其中，传感器的变形量与传感器附近的压力相关。
发明内容
但是，本发明人已经意识到这些方法的潜在问题。作为一个实例，这些换能器可以仍然易受来自排气成分的腐蚀的影响。例如，由于传感器基底耦合在排气通道的横截面的两端，由于接触高温排气和腐蚀性排气成分，所以其可容易地劣化。结果，即使激光器是功能性的，传感器也需要被替换。此外，在排气环境中设置检测器可以使对光源的观察易于被碳烟阻挡。因此，仍然存在昂贵的保修问题。另外，可存在需要召回发动机部件的可能性，从而降低车辆制造商的客户质量感觉。作为另一个实例，传感器可以是成本过高的。例如，当被组装到密封的隔膜时，应变计换能器组件可涉及安装表面的严格的清洁和借助电桥(bridge)粘合剂将应变计手动施加到隔膜。然后，剩余区域可需要填充封装化合物。多个步骤增加成本和复杂性，其可使得传感器太昂贵。
在一个实施例中，上述问题中的一些可通过用于发动机的方法解决，所述方法包括：响应于从发动机歧管内隔膜弹回来的所接收的发动机激光脉冲，调整发动机操作。这样，压力传感器可以被提供在由发动机歧管中压力变化而挠曲的(deflected)隔膜内。
作为一个实例，发动机歧管可经配置以包括激光压力换能器系统。激光压力换能器系统可包括耦合到发动机歧管的中空隔膜。例如，隔膜可模制到发动机进气歧管，从而估计进气歧管压力。作为另一个实例，隔膜可安装到或压制到排气歧管上，从而估计排气歧管压力。二极管激光器和激光检测器可安装到隔膜的顶部。例如，激光器和检测器可安装到将隔膜保持在发动机歧管中的壳体。可将隔膜的内腔密封，从而减少频繁和严格的清洁需要。激光器可经操作以预先限定的频率将激光脉冲发射到隔膜的内部(并且朝着隔膜的底部)。然后，脉冲可以从内部反射并朝顶部反弹，在顶部它们可以由检测器检测。基于来自激光器的激光脉冲的发射和在检测器的反射脉冲的检测之间所经过的时间可确定隔膜的变形。发动机所经过的持续时间可以与已知该隔膜没有变形时(如在发动机关闭条件期间)的校准条件期间获知的阈值持续时间比较。当所经过的持续时间相对于校准阈值减少时，估计的隔膜变形可以增加。此外，基于由安装在隔膜上的在激光器和检测器旁边的热传感器确定的隔膜温度，可以调整变形估计。热传感器可以基于接收到来自隔膜内部的红外辐射的感测来估计隔膜温度。所估计的隔膜变形可与隔膜所经受的歧管压力的量直接地相关。在一些实施例中，和静态压力测量相比，激光器的输出还可用来执行隔膜挠曲的多普勒频移分析，从而提供更高分辨率的动态压力测量。然后，可基于歧管压力估计来调整多个操作参数(节气门开口和增压压力)中的一个。通过使用激光器压力换能器，静态压力测量和动态压力测量中的每一个都可借助相同的压力换能器实现。同样地，歧管压力的多普勒平移分析也在传统的应变计压力传感器的能力之外。
这样，可提供成本更低的歧管压力换能器/传感器而不会损害传感器的精度或可靠性。通过使用激光器、检测器以及耦合到密封隔膜的热传感器，传感器电路可免受发动机进气歧管或排气歧管的恶劣环境，从而改善传感器的耐久性并减少保修问题。通过依靠可容易地组装的激光器部件(例如，可借助贴装机/拾取和放置机器组装到单块电路板上的电路)，可降低将压力换能器组装到发动机进气歧管或排气歧管的成本和复杂性。通过改善压力测量的可靠性，可减少发动机控制错误。
应当理解，提供上面的发明内容是为了以简化的形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。并不旨在标识所要求保护主题的关键或必要特征，其范围由具体实施方式后的权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决上面或本公开任何一部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出经构造具有激光压力换能器系统的示例内燃机。
图2示出图1的激光压力换能器系统的示例性实施例。
图3A-3B示出被模制到进气歧管内的激光压力换能器系统的示例视图。
图4示出安装到排气歧管上的示例激光压力换能器系统。
图5示出用于基于通过激光压力换能器系统产生的歧管压力估计来调整发动机操作的高水平流程图。
图6示出具有设置在各个排气流道中的各个微粒过滤器的发动机系统的示例性实施例。
图7示出基于由排气激光压力换能器估计的歧管压力，识别图6的发动机系统中发动机部件的劣化的高水平流程图。
具体实施方式
本文提供了用于成本节约且耐久的激光压力换能器的方法和系统。压力换能器可以耦合到发动机系统(如图1和图6中的发动机系统)的进气歧管或排气歧管，从而准确地估计歧管压力(例如，进气或排气歧管压力)。压力换能器可被构造为密封的隔膜，其安装有与激光器、检测器以及热传感器中的每一个相关的电路(图2)。如图3A-3B所示，隔膜可模制到进气歧管，或如图4所示压制到排气歧管上。发动机控制器经构造可执行控制程序，如图5中的程序，从而将来自激光器的激光脉冲发射到隔膜内，并且然后在检测器处检测从隔膜内部反弹回的反射脉冲。歧管压力可与隔膜变形的量相关，所述变形基于激光脉冲的发射和反射脉冲的检测之间经过的时间而被确定。控制器经构造也可执行控制程序，如图7中的程序，从而基于由激光压力换能器估计的排气歧管压力识别发动机部件的劣化(如燃料喷射器或个别流道微粒过滤器或失火事件)。这样，可准确地获得歧管压力，同时延长歧管压力传感器的寿命。
图1示出车辆系统6的示意图。车辆系统6包括发动机系统8。发动机系统8可包括具有多个汽缸30的发动机10。发动机10包括发动机进气装置23和发动机排气装置25。发动机进气装置23包括通过进气道42流体耦合到发动机进气歧管44的节气门62。发动机排气装置25包括排气歧管48，其最终通到将排气传送到大气的排气道35。
在所示实施例中，发动机系统8是经构造具有涡轮增压器50的增压发动机系统。涡轮增压器50包括通过排气涡轮54的旋转经由轴53驱动的进气压缩机52。节气门62可位于进气压缩机52下游且在(任选的)后置冷却器上游的进气通道42中。当包括后置冷却器时，后置冷却器经构造可降低由增压设备压缩过的进气的温度。
进气歧管44可包括耦合在节气门62下游的激光压力换能器106和用于估计进气歧管压力(MAP)的后置冷却器56。如图3A所阐述，压力换能器106可模制为进气歧管(或管或气室)的一部分。如图2所阐述，激光压力换能器可包括隔膜，其中基于隔膜的变形估计歧管压力。隔膜可由与进气歧管的材料相同的材料制成，如由玻璃纤维塑料制成。这改善传感器的耐久性。发动机控制器可基于所估计的进气歧管压力调整一个或更多发动机操作参数，如增压水平、节气门开口和/或排气再循环量。
发动机排气装置25可包括一个或更多排放控制设备70，其可安装在排气内紧密耦合位置。一个或更多排放控制设备可包括三元催化剂、稀NOx过滤器、SCR催化剂等。已经被处理过然后经过排放控制设备70的排气管排气可通过排气道35排到大气。
排气歧管48也可包括为估计排气歧管压力而被耦合在排放控制设备70上游的激光压力换能器108。在替代实例中，激光压力换能器可以设置在排气歧管的笔直区域中的涡轮54上游的排气歧管内。这个位置也能够检测到阻塞的或丢失的排放控制设备70。如图4中所阐述的，压力换能器108可压制到排气道35(或管或气室)上。如图2中所阐述的，激光压力换能器可包括隔膜，其中基于隔膜的变形估计歧管压力。隔膜可由刚或铝制成。这会提高传感器在排气歧管的恶劣且腐蚀环境下的耐久性。基于所估计的歧管压力，发动机控制器可调整一个或更多的发动机操作参数，如增压水平、节气门开口和/或排气催化剂温度。
车辆系统6可还包括控制系统14。所述显示的控制系统14从多个传感器16(本文描述其各种实施例)接收信息，并且将控制信号发送到多个致动器81(本文描述其各种实施例)。作为一个实例，传感器16可包括排气传感器126(位于排气歧管48内)、温度传感器128、进气歧管压力换能器106以及排气压力换能器108。其它传感器，如附加的压力传感器、温度传感器、空燃比传感器以及组成传感器也可以耦合到车辆系统6中的各个位置。作为另一个实施例，致动器可包括燃料喷射器66、节气门62、通过涡轮增压器50的增压水平输出等。控制系统14可包括控制器12。控制器可从各种传感器接收输入数据、处理输入数据，并且基于与一个或多个程序相应的被编入其中的指令或代码响应于处理过的输入数据而触发致动器。参考图5示出一个示例程序。
现在转向图2，其示出激光压力换能器的示例性实施例200。激光压力换能器可耦合到进气歧管(如图1中的传感器106)或排气歧管(如传感器108)。换能器200包括隔膜202。在一个实施例中，其中换能器耦合到发动机排气歧管，隔膜202可浇铸到(cast into)(或压制到或加工到)排气歧管中。另外，集成的隔膜可由耐较高温度的材料，如铝或钢制成。在另一个实施例中，其中换能器耦合到发动机进气歧管，隔膜202可模制到进气歧管中，例如，被模制为进气歧管上平坦的点(spot)。另外，集成隔膜可由与进气歧管的材料相同的材料制成，如复力斯(flex)(纤维玻璃塑料)。在其它实例中，换能器隔膜可由具有塑料或金属隔膜的常规换能器壳体制成，并且可以使用传感器线路(如，仪表传感器(gauge sensor)线路)。
二极管激光器204和激光检测器206可安装到隔膜202的顶部，并且被引导至隔膜底部的内表面。另外，热传感器208可安装到隔膜的顶部，并且被引导至隔膜底部的内表面。可替代地，光学部件可安装到将隔膜保持在发动机歧管中的壳体。同样地，由于近年来二级管激光器技术扩散到生产产品中，激光器的成本已经显著地降低。另外，与二极管激光器和检测器关联的电路可以用贴装机/拾取和放置机器容易地组装到单块电路板上。结果，二极管激光器204、检测器206以及热传感器208可容易地且成本节约地耦合到隔膜202的顶部。因此，与应变计组件相比，这可以降低激光压力换能器的成本和复杂性，所述应变计组件要求严格地清洁安装表面，用粘合剂将应变计手动施加到隔膜，并且用封装化合物小心地填充隔膜的腔。
隔膜202可以是中空的，同时腔被密封。在施加压力时，隔膜的外表面可以是可变形的。在隔膜202(如在进气歧管或排气歧管中，基于换能器的位置)附近的充气可施加压力到隔膜上，从而使其变形。具体地，当歧管压力增加时，隔膜的变形可增加。控制器12可以经构造以基于从隔膜(内部)弹回的接收的激光脉冲，估计隔膜的变形，并且使隔膜的变形与歧管压力估计相关。然后，如图5中阐述，基于所估计的歧管压力，可调整一个或更多发动机操作参数。
控制器12可以经构造以操作激光器204，从而将激光脉冲发射到隔膜的内部。具体地，激光器204可将激光脉冲210发射到隔膜的底部，并且朝着隔膜的底部。激光脉冲210可以是较低功率的脉冲。例如，所使用的激光脉冲可在低能量强度下扫描频率。作为示例，激光器可以用重复的线性频率斜坡调频。位于隔膜顶部的检测器206可接收从隔膜的底表面反射的回波脉冲212。具体地，激光发射后，反射离开隔膜的光能由检测器206检测。通过将激光器和检测器指向来自隔膜的密封腔之内的隔膜内部，激光器以及激光器和检测器的光学器件(optics)都可保持清洁。因此，这允许进行更准确的测量，同时增加压力换能器系统的耐久性和寿命。
激光脉冲210的发射和反射脉冲212的检测之间的时间差(即经过的持续时间)可用来估计隔膜的变形量。时间差可以进一步与时间阈值比较。例如，因为激光器204到隔膜202底表面的距离小，所以通过检测器206检测反射的激光脉冲可发生在皮秒时间范围内。因此，基于激光脉冲覆盖完全没有变形的隔膜的长度并且返回所用时间(例如，1皮秒)的时间阈值可被用作与测量的时间差相比较的参考值。参考值可在隔膜没有变形时的选择状态期间获得，如在隔膜组装到歧管后不久，或在发动机关闭状态期间。对于发射的激光脉冲，如果用少于1皮秒的时间检测反射的光能，这指示隔膜变形。因此，当检测反射脉冲所用的时间从阈值减少时，所估计的隔膜变形可以增加。因为隔膜变形是由于来自歧管中的充气施加在隔膜上的压力，所以可基于增加的隔膜变形推断歧管压力(MAP)。在一些实例中，使用具有重复的线性频率斜坡的调频激光束，通过频率调制方法可估计隔膜变形(从而估计MAP)。
也可调整压力估计，以补偿由于温度发生的隔膜变形的变化。具体地，热传感器208可以经构造以基于在热传感器208处从隔膜202内部接收的红外辐射214,估计隔膜的温度。如参考图5中所阐述的，控制器可基于所估计的温度和所估计的隔膜挠曲，通过参考查找表来估计歧管压力。如果所估计的歧管压力(MAP)在有效范围内(如基于隔膜的长度)，则MAP信号可用来调整发动机操作参数。否则，换能器输出可被认为是错误的且在已劣化的精度范围内。
应当理解，除了上面讨论的静态压力测量，通过使用相同的激光压力换能器还可以进行较高解析度的动态压力测量，而且同时施加所估计的隔膜挠曲/变形的多普勒频移测量。其中，通过比较两个不同时间下的隔膜挠曲，并且观察挠曲之间的多普勒频移，可推断MAP的变化。例如，当考虑到MAP必须检测是否接近可以损坏进气的大静态值时，可比较两种类型测量的值。
现在转向图3A-3B，其示出耦合到进气歧管的激光压力换能器系统的示例视图。具体地，图3A示出耦合到进气歧管的压力换能器的俯视300，而图3B示出侧视350。
俯视300示出进气歧管302，其连接到汽缸盖304，并且经构造通过流道306将进气空气充气(intake aircharge)递送到发动机汽缸(未示出)。进气歧管302由耐热材料，如纤维玻璃塑料制成。进气歧管经构造可具有在进气歧管的平面上方突出的交叉结构(cross-structure)307。交叉结构307将结构刚性提供到进气歧管302。在交叉结构307之间的是平坦区域308。
进气歧管激光换能器106(图1中)可模制到进气歧管302。具体地，隔膜310可模制到进气歧管302的平坦区域308中。换句话说，平坦区域中的一个可以是压敏隔膜。隔膜的中央位置允许其与歧管中心的压力成比例地挠曲，然后由激光换能器转换为电输出。
隔膜310可由与进气歧管的材料相同的材料，如纤维玻璃塑料构成。然后，激光器电路部件312可被容纳(be housed)在隔膜的顶部。具体地，激光器电路部件312可被印刷到容纳在隔膜顶部上的激光电路板318上。激光器电路部件312可包括二极管激光器(用于发射激光脉冲)、激光检测器(用于检测反射的激光脉冲)以及热传感器(用于从隔膜内部接收红外辐射)。
图3B中的侧视350示出被模制到进气歧管302的隔膜310，且被模制在隔膜的顶部上的激光器壳体316。隔膜310被模制到进气歧管302的平坦区域308中，从而在进气节气门314的下游且在将空气递送到汽缸的流道306的上游的位置处可估计歧管空气充气压力。激光器壳体可被构造为使得激光器电路板318可滑入壳体中。这降低了激光换能器系统的成本和复杂性。
在一个实例中，隔膜310具有暴露于主要的进气歧管压力的大体上平坦的表面，其中激光器电路部件312被设置在暴露于进气歧管内部体积的平坦的表面的相对一侧。激光器电路部件可包括垂直地瞄准暴露于进气歧管的内部体积的表面的后侧的激光器。隔膜310的大体上平坦表面可与进气歧管壁的内表面大体对准，使得其与歧管壁齐平，以便不会比进气歧管壁的其他附近部分更远地伸入到进气歧管的内腔内。
现在转向图4，其示出耦合到排气歧管的激光压力换能器系统的示例性实施例400。实施例400示出排气歧管408，其经构造通过排气道35从下游将通过排放控制设备70后已处理过的排气递送到大气。排气歧管408由耐热材料，如纤维玻璃、塑料、钢或铝，制成。
排气歧管激光压力换能器108(图1中)可压制到排气歧管408中。更具体地，隔膜410可压制到排气通道35中。可替代地，在类似于上述关于进气歧管激光压力换能器构造的构造中，隔膜400可被浇铸或机械加工为排气歧管的基础结构的部件，该配置类似于参考进气歧管激光压力换能器的上述配置，其中排气歧管的平坦区域被配置成压敏隔膜。集成隔膜410可由耐热材料制成，包括与排气歧管材料相同的材料，如铝或钢(例如，304不锈钢)和/或塑料。然后，激光器电路部件412可以被容纳在隔膜的顶部。具体地，激光器电路部件412可被印刷到激光器电路板418上，所述激光器电路板418被容纳在隔膜的顶部上的壳体416内。激光器电路部件412可包括二极管激光器(用于发射激光脉冲)、激光检测器(用于检测反射的激光脉冲)以及热传感器(用于从隔膜的内部接收红外辐射)。激光器壳体可被构造成使得激光电路板418可滑入壳体内。可替代地，电路板可压制到壳体中。这降低了激光换能器系统的成本和复杂性。
应当理解，在替代实施例中，进气歧管激光压力换能器和排气歧管激光压力换能器系统中的任一个都可包括常规的换能器壳体，其具有塑料或金属隔膜以及将激光电路板部件连接到隔膜的传感器线路。
现在转向图5，其示出的实例方法500用于操作激光压力换能器系统以估计歧管压力，以及基于所估计的歧管压力调整发动机操作参数。该方法能够响应于从发动机歧管内隔膜弹回的所接收的激光脉冲，调整发动机操作。
在502，可以确认，激光压力换能器的激光器被通电并且正在发送脉冲(或能够发送脉冲)。如果不是，在503，可以使激光器断电。另外，故障状态可以被发送到PCM控制器。例如，指示有故障的激光压力换能器的诊断代码可以由发动机控制器设置。
如果激光器正在工作，在504，该方法包括操作激光器，以将激光脉冲发射到隔膜的内部。激光器可安装或压制到隔膜的顶部上，并且因此经构造可将发射的激光脉冲指向到隔膜的内部，且更具体地，指向到隔膜的底部表面。例如，激光脉冲可从安装在隔膜上的激光器朝耦合到发动机歧管的隔膜发射。激光脉冲可与发动机点火频率同步发射。在506，方法包括在安装或压制到隔膜顶部的检测器处检测从隔膜底部表面反射的激光脉冲。具体地，在安装到隔膜的检测器处可以接收到从与歧管的内部相对的隔膜的内部反射的激光脉冲。
在508，方法包括确认激光检测器正在接收有效范围内的距离信号。因此，在激光脉冲的发射和反射脉冲的检测之间经过的持续时间与隔膜的顶部(激光脉冲被发射的地方)和隔膜的底部(反射激光脉冲的地方)之间的距离相关。如果在检测器处接收的距离信号大于相应于隔膜长度的信号，则可确定检测器没有正接收在有效范围内的距离信号。如果信号不在有效范围内，则方法回到503，其中激光器被断电，且故障状态被指示。
如果激光检测器正在接收在有效范围内的距离信号，则在510，方法包括确认热传感器(也安装到隔膜的顶部)正在读取有效的温度信号(Td)。例如，隔膜预期的温度可基于发动机工况而被确定。如果热传感器读数高于或低于预期的读数超过阈值量，可确定热传感器输出是不准确的。如果热传感器读数是有效的，则在512，方法包括设置诊断代码，以指示热传感器被劣化。例如，可设置精度劣化的温度故障状态。另外，隔膜温度可设置为默认的温度(例如，60°F)。
下一步，在514，方法包括基于在激光脉冲的发射和激光脉冲的检测之间经过的时间，计算到隔膜的距离(Dmeas)。例如，通过使用具有重复的线性频率斜坡的调频激光束，用频率调制方法可以确定该距离。
在516，方法包括基于相对于阈值的激光脉冲计时(timing)，估计隔膜变形(或挠曲)的量。同样地，隔膜可模制到歧管(或压制或浇铸到歧管)中。因此，基于发动机歧管(其可以是进气或排气歧管)中隔膜经受的压力的量，隔膜的变形可以变化。具体地，当歧管压力增加时，隔膜的变形可以增加，并且相应地，到隔膜的距离(以及在激光脉冲的发射和反射脉冲的检测之间经过的时间)可以减小。在一个实例中，发动机在激光脉冲的发射和激光脉冲的检测之间的估计时间差可以与隔膜没有变形时(例如在发动机没有正操作之时)的校准条件期间所估计的时间差比较。可替代地，发动机工况期间所估计的到隔膜的距离可以与隔膜没有变形的校准条件期间所估计的到隔膜的阈值距离比较。当所估计的时间差从阈值减小时，由于歧管压力产生的隔膜的估计变形也可以增加。同样，当到隔膜的估计距离减小时，由于歧管压力产生的隔膜变形也可以增加。
在518，基于隔膜的变形可估计歧管压力。基于所估计的隔膜的温度(Td)，可进一步调整歧管压力估计。例如，在给定的温度下，当隔膜的变形增加时，施加在隔膜上的歧管压力的估计可相应地增加。控制器可参考被存储为到隔膜的距离(或激光器计时)和隔膜温度的函数的查找表，以确定相应的歧管压力(MAP)。
在520，可确定歧管压力是否在有效范围内。例如，基于发动机工况，可确定预期的歧管压力。如果所估计的歧管压力高于或低于预期的压力超过阈值量，可确定压力信号是无效的。如果压力信号被确定是无效的，在524，方法包括设置已劣化的范围精度故障状态(例如，通过设置诊断代码)。另外，所估计的(无效的)压力可被存储在控制器的存储器中，但是不用于调整发动机操作参数。
如果压力信号被确定是有效的，在522，方法包括设置有效的压力状态。另外，所估计的(有效的)压力可被存储在控制器的存储器中。在526，基于所估计的歧管压力，可调整一个或更多发动机操作参数。例如，调整可包括响应于所估计的歧管压力，调整进气节气门开口，调整增压水平，调整排气再循环的量，以及调整排气催化剂温度中的一个或更多。
在另外的实施例中，通过耦合到排气歧管的激光压力换能器估计的排气歧管压力可与发动机点火和位置正时数据一起用来诊断具有设置在各个排气流道中的各个微粒过滤器(例如，汽油微粒过滤器或GPF)的发动机系统的燃料喷射器。参考图6提供这种发动机系统的示例。参考图7，其示出响应于接收到从发动机歧管中隔膜弹回的激光脉冲，指示发动机失火和燃料喷射器劣化中的一个或更多的示例方法。
图6示出在发动机600的汽缸648A-D的排气流道662A-D内具有各个微粒过滤器664A-D的内燃发动机600的示例的示意图。所显示的发动机600的当前构造具有四个汽缸。但是，可使用具有不同构造(例如，具有更多或更少的汽缸)的发动机。此外，在一些实施例中，发动机600可以是图1中发动机系统8的示例。
如图6所示，发动机600包括具有通到空气滤清器624的进气通路622的发动机进气歧管620。气体流量控制设备(例如，进气节气门626)可被放置在空气滤清器624的下游，以调节到发动机缸体(block)640的空气流率。作为示例，踩加速器踏板期间进气节气门626可以是打开的节气门，松加速器踏板期间其可以是关闭的节气门。进气可流经节气门626，然后进入涡轮增压器的压缩机627。受压缩的进气可以通过发动机进气通路630流动到发动机汽缸空气进气门642A-D。作为示例，基于发动机转速、发动机载荷和/或AFR，发动机汽缸空气进气门642A-D可调整到发动机汽缸648A-D的气体流量。
排气再循环(EGR)可从EGR导管670通过EGR进气控制阀680，流入发动机EGR进气通路632，然后到发动机汽缸EGR进气门644A-D。如当前实施例中所示，发动机空气进气通路630与发动机EGR进气通路632相分离，并且在到达它们相应的发动机汽缸气门之前，两种气体不允许混合。但是，在其它实施例中，两种气体可以混合，并且流进通到一个控制阀的单个通路，所述控制阀调节进入发动机汽缸的气体进气量。尽管示出高压(HP)EGR系统(即，排气经由EGR导管670从涡轮增压器的涡轮629的上游流到压缩机627下游的进气通路)，应当理解，附加的或替代的EGR构造可包括在发动机600中。例如，在一些实施例中，LP EGR系统(即排气从涡轮629的下游流到压缩机627的上游的进气通路)可以被包括在发动机600中。
位于发动机缸体640内的发动机汽缸648A-D分别从燃料喷射器646A-D接收燃料。排气流道662A-D在第一端分别耦合到发动机汽缸648A-D，并且在第二端组合以形成排气歧管通路666作为排气歧管660的一部分。来自排气歧管660的排气有选择地流过EGR导管670和/或涡轮629。流过涡轮629的排气然后被提供到一个或多个排气后处理设备，如三元催化剂(TWC)672。在典型的排气系统中，单个的、大的微粒过滤器可被放置在TWC的下游。如图2所示，各个微粒过滤器664A-D中的每一个可设置在发动机汽缸648A-D的排气流道662A-D中不同的流道中。因此，从第一汽缸流出的排气仅仅流过第一微粒过滤器(例如，来自汽缸648A的排气仅仅流过微粒过滤器664A)。换句话说，微粒过滤器仅仅接收来自各自汽缸的排气(例如，微粒过滤器664A接收仅仅来自汽缸648A的排气)。这样，可以小于典型排气系统内包括的微粒过滤器的所述多个各个微粒过滤器可以被包括在发动机600内以代替在其他车辆内通常位于TWC的下游的单个的、大的微粒过滤器。应当理解，在其他示例中，除了TWC下游的单个的、大的微粒过滤器之外，各个微粒过滤器也可以被包括在发动机600中。微粒过滤器664A-D可包含用于捕集和/或去除来自经过过滤器的排气的微粒的合适材料。
单个激光排气压力换能器668可设置在每个排气流道的下游且在涡轮629的上游。但是，应当理解，后处理设备、涡轮以及排气压力传感器的其它布置可以被包括在发动机600的其它示例中。例如，各个激光压力换能器可设置在TWC672和涡轮629的上游且在排气歧管660内的，在每个微粒过滤器(如，664A-D)的下游的每个排气流道662A-D内。来自汽缸的排气流道的排气在排气歧管660中合并。来自每个排气流道的排气可流到EGR导管670或TWC672。EGR导管670使排气流向EGR进气控制阀680。在排气被释放到大气之前，TWC672将有害的排气化合物转换成安全的化合物。
在这个构造中，排气激光压力换能器668可测量排气歧管660中排气的压力。基于点火时间，压力传感器668可确定来源于各个发动机汽缸的排气(例如，来自于该汽缸的通过相关的排气流道流动到排气歧管的排气)的压力。点火时间可以与各个汽缸点火事件相关，以便将压力测量与各个汽缸点火事件相关联。对压力传感器信号进行采样的频率可以是选择的频率，并且可以被定时以对应于各个汽缸点火事件。在一个实施例中，可在控制器每次接收到表面点火感测(PIP)信号时对压力传感器信号进行采样。每当耦合到曲轴的轮的齿(或缺失齿)经过霍尔效应传感器时，就从曲轴传感器(如图1中的霍尔效应传感器120)发送PIP信号。由于曲轴位置与各个汽缸点火事件中的每一个相关，所以可利用所述位置来确定各个汽缸点火事件中的哪个汽缸点火事件对应于样品中在该曲轴位置处获得的压力传感器信号测量。
各个汽缸排气压力测量提供信息以诊断燃料喷射器646A-D，如失火事件(如图7中阐述)以及微粒过滤器664A-D中高的微粒物质载荷。另外，排气压力测量可用来诊断切换事件(switching event)期间的空气-燃料汽缸不平衡。作为一个实例，如果压力传感器668确定个别汽缸的排气压力振幅高于汽缸点火事件之前的预期排气压力，那么可确定汽缸已经失火。作为另一个示例，如果压力传感器668测量个别汽缸的排气压力振幅正低于预期排气压力振幅和/或平均排气压力振幅，那么可以确定该汽缸的各个微粒过滤器的微粒物质载荷高于预期的和/或可接受的微粒物质载荷。因此，基于来自压力传感器668的测量，响应于诊断出在个别微粒过滤器上的高微粒载荷，控制器可命令该微粒过滤器的再生。
在上述实例中，预期的排气压力可基于发动机工况，如发动机转速和点火顺序、火花正时或被确定为发动机参数的函数的预定值，如空气质量。同样，平均排气压力可以是与每个汽缸相关联的排气压力振幅在一段时间内(例如，选择的数个发动机循环)的平均测量值。
作为另一个实例，响应于汽缸的排气压力振幅测量值低于阈值，可指示与汽缸相关联的燃料喷射器(例如，将燃料喷射到该汽缸内的燃料喷射器)被劣化。响应于劣化的燃料喷射器的该确定，可命令发动机调整，以便解决劣化的燃料喷射器的影响(例如，来自已劣化燃料喷射器的微粒物质输出的增加引起微粒过滤器上微粒载荷的增加)。在一些实施例中，发动机调整可包括延迟火花正时以增加汽缸温度，从而再生微粒过滤器和/或清洁燃料喷射器的污垢。
现在转向图7，其提供了基于由排气激光压力换能器估计的排气歧管压力来识别燃料喷射器的劣化、各个流道微粒过滤器的劣化以及失火事件中的至少一个的示例方法700。虽然参考图6中发动机系统描述了该方法，但是应当理解，该方法可类似地用于其它的发动机系统构造。
在702，该方法包括检索发动机点火和位置正时数据。这包括检索与每个发动机汽缸中点火事件的正时以及每个汽缸中活塞的位置有关的数据。换句话说，可确定每个汽缸处于哪个冲程(stroke)中，并且还可以确定在给定的发动机汽缸中点火事件是否已经发生。
在704，方法包括基于从排气激光压力换能器(如图1中的换能器108或图6中的传感器668)的隔膜的内部弹回的激光脉冲，估计排气歧管压力。如参考图5所阐述的，测量排气歧管压力可包括将激光脉冲从安装在隔膜上的二极管激光器发射到隔膜的内部，然后在同样安装在隔膜上的检测器处检测从隔膜的内部弹回的激光脉冲。然后基于激光脉冲的发射和反射脉冲的检测之间经过的时间，估计从激光器到隔膜的距离。将距离与阈值比较，以确定由于将力施加到隔膜上的歧管压力引发的隔膜的挠曲或变形的量。然后基于距离(或挠曲)计算歧管压力估计。歧管压力估计还基于隔膜的温度，所述隔膜的温度由安装在隔膜上的热传感器估计，所述热传感器接收来自隔膜内部的红外辐射。
测量排气压力可包括采集定时对每个汽缸进行的排气压力测量的样品。在一个实例中，相同的操作可以针对每个汽缸的排气冲程定时进行。因此，每个样品可包括与来自给定汽缸的排气输出相关联的一个或多个压力脉冲。同样地，通过激光压力换能器估计的排气压力测量值可以被连续地获得(例如，使得操作期间从排气压力传感器输出不间断的信号，样品是从传感器输出的信号的选择部分)或仅仅可在采样时间期间获得。基于将采样时间和/或与每个汽缸的点火时间相关的压力脉冲发生的时间比较，排气压力分布(例如，在排气压力振幅测量样品中的压力脉冲的振幅)可以与各个汽缸相关联。由于汽缸的排气冲程期间排气从各个汽缸进入排气歧管可以发生排气压力脉冲(如，排气压力传感器信号的峰值)，所以在选择的时间进行的排气压力测量可以与在该时间引起排气压力脉冲的各个汽缸相关联。
在706，方法包括将产生的/估计的排气压力分布与预期的压力分布比较，其包括每个汽缸的排气压力峰值的分布。预期的分布可基于包括点火顺序或每个汽缸的发动机工况。在替代实例中，所估计的排气压力分布(例如，排气压力峰值的振幅)可与阈值比较。阈值可以基于预期的排气压力振幅，且可包括防护带(guard band)(例如，一系列排气压力值，最高排气压力值作为防护带的最上部边缘，并且最低排气压力值作为防护带的最下部边缘)。
在708，可确定测量的排气压力分布是否等于预期的排气压力分布(或在其阈值距离内)。如果是，然后在710，方法包括指示不存在燃料喷射器或微粒过滤器(耦合在流道中)的劣化。另外，没有失火可被指示。
如果测量的分布和预期分布之间存在偏差，然后在712，基于测量的分布与预期分布的偏差，控制器可识别燃料喷射器劣化、微粒过滤器劣化以及失火事件中的一个或更多。例如，在713，控制器可以基于各个汽缸的测量排气压力比给定汽缸的点火(或火花)事件之后给定汽缸的预期排气压力低得多(如，低于预期排气压力超过阈值差)来指示失火事件。这样，当由激光压力换能器估计的歧管压力是排气压力时，控制器可以基于估计的歧管压力并且还可以基于汽缸火花正时来指示汽缸失火事件。
作为另一个示例，在714，基于因汽缸中减少的燃料递送而发生的给定汽缸的测量排气压力低于阈值，控制器可指示燃料喷射器劣化。这样，当由激光压力换能器估计的歧管压力是排气压力时，控制器可以基于与发动机点火正时相关的估计的歧管压力来指示汽缸燃料喷射器的劣化。
作为另一个示例，在715，控制器可以基于给定汽缸的测量排气压力低于相应的预期排气压力来指示微粒过滤器的劣化。
用这种方式，基于由激光压力换能器估计的歧管压力，并且进一步基于与汽缸活塞位置(指示汽缸在哪个冲程中)和汽缸点火正时(指示汽缸火花事件什么时候发生)相关的估计的歧管压力的振幅，可识别一个或多个发动机部件的劣化(包括识别部件劣化所在的汽缸)。
例如，控制器经构造可执行用于发动机的方法，该方法包括：将激光脉冲从安装在隔膜上的激光器发射到耦合到发动机歧管的隔膜内；在安装到隔膜的检测器处接收从隔膜的内部反射出的激光脉冲；基于发射和接收之间经过的持续时间来估计到隔膜的距离；以及基于所估计的距离调整发动机操作。该方法还可以包括在安装到隔膜的热传感器处从隔膜的内部接收红外辐射，以及基于接收的红外辐射估计隔膜的温度。在这里，所述调整包括基于所估计的距离并且进一步基于所估计的隔膜温度来估计歧管压力，以及基于所估计的歧管压力调整发动机操作，其中在给定温度下，所估计的歧管压力随着到隔膜的估计的距离的增加而增加。激光器、检测器以及热传感器中每一个都被安装到隔膜的顶部，并且发射出的激光脉冲被从隔膜的顶部发射到隔膜的内部，而反射脉冲被从隔膜的底部反射到处于隔膜顶部的检测器。到隔膜的距离可包括从激光器到隔膜底部的距离。该方法还包括基于估计的歧管压力并且进一步基于汽缸火花正时来指示汽缸失火事件。
在另一个实例中，车辆系统包括发动机，其包括排气歧管；浇铸到排气歧管中的隔膜，其中隔膜的顶部耦合到排气歧管，并且隔膜的底部被设置在排气歧管的排气道中；安装到隔膜顶部的二极管激光器和激光探测器；安装到隔膜顶部用于感测隔膜内的红外辐射的热传感器；以及控制器。控制器可以经构造具有存储在非临时存储器上的计算机可读指令，其用于操作激光器以将激光脉冲发射到隔膜的内部；在检测器处检测从隔膜的底部反射出的激光脉冲；以及基于激光脉冲被发射出和反射脉冲被检测到之间经过的持续时间，估计歧管压力。此外，控制器可以经构造以基于估计歧管压力调整发动机操作参数。发动机还包括进气节气门和涡轮增压器，使得所述调整包括在估计的歧管压力降到阈值以下时增加进气节气门的开口和/或增加涡轮增压器的输出。激光脉冲被发射出和反射脉冲被检测到之间经过的持续时间可以是在发动机运行状态期间估计的第一持续时间，且控制器还可包括用于将第一持续时间和阈值比较的指令，所述阈值基于发动机校准状态期间激光脉冲被发射出和反射脉冲被检测到之间经过的第二持续时间，其中在发动机校准状态期间隔膜完全没有变形。换句话说，第二持续时间被用作参考。控制器可还包括基于热传感器的输出估计隔膜温度的进一步指令，基于热传感器的输出调整估计的歧管压力。
应当理解，虽然上面讨论的激光压力换能器被描述为发动机(进气或排气)歧管压力换能器，但这并不意味着是限制性的，并且激光压力换能器可类似地用在替代位置以便压力感测。例如，在一个替代表述中，激光压力换能器可耦合到发动机汽缸，用于估计汽缸内压力。其中，钢衬件可包括活塞行进区上面的隔膜区域。然后，激光器电路壳体可安装在活塞行进区的后侧上。响应于接收到从耦合到汽缸(在汽缸内)的隔膜弹回的激光脉冲，控制器可调整发动机操作。隔膜可被浇铸或压制在活塞行进区上面的汽缸内。作为实例，发动机控制器可以经构造以将激光脉冲从安装在隔膜上的激光器发射到耦合到发动机汽缸内侧的隔膜内；在安装到隔膜的检测器处接收从隔膜内部反射出的激光脉冲；基于发射和接收之间经过的持续时间估计隔膜的变形；以及基于所估计的变形估计汽缸内压力。在另一个表述中，控制器可操作安装在激光压力换能器上的激光器，从而估计从激光器到隔膜底部表面的距离，所述换能器具有耦合到燃烧室的隔膜。激光器可将激光脉冲发射到隔膜的内部(例如，底部)。激光探测器也可耦合到隔膜，并且可以经构造以检测从隔膜内部反射出之后的已发射激光脉冲的反射。基于激光脉冲的发射和激光脉冲的检测之间经过的时间，可以估计从激光器到隔膜底部表面的距离。然后基于所估计的距离可确定汽缸内压力。汽缸内压力可以基于汽缸内温度估计而被进一步调整。热传感器也可耦合到隔膜，并且可以经构造以检测从隔膜内部接收的红外辐射。发动机控制器可以基于所估计的距离和所估计的汽缸内温度中的每一个(例如，通过参考查找表)来估计汽缸内压力。然后，一个或多个发动机操作参数，如发动机燃料加注(燃料加注量或正时)、火花正时、进气节气门开口以及增压压力，可以基于所确定的汽缸内压力而被调整。
应当理解，在另外更多实施方式中，使用压力容器的控制区域上的激光器和热传感器，上面讨论的激光压力换能器可被用于从远处对压力进行远程测量。因此，这种激光压力换能器可有利地用来测量极热的或极冷的汽缸，如原子反应堆。远程感测(包括通过窗口)可允许测量直接接触不可行或不实用的区域内的压力，如高超音速车辆外部上或在严重的EMC环境中。
为了使用激光压力换能器来实现远程压力测量，换能器系统可包括激光器、检测器以及IR传感器，以从压力容器的外面远距离地观察隔膜。对于固定的距离和固定的相对位置，激光器装置可与上面参照歧管压力换能器论述的装置相同。其中，隔膜挠曲可以被映射为压力容器的压力。对于平面的相对移动，如具有隔膜的主体相对于激光器/检测器移动位置，激光器可以在平面的移动期间照射隔膜的右边边缘和左边边缘上的目标，然后它们的距离可以被测量。这可需要两个额外的激光器。两个目标的距离的平均值可用来建立隔膜的“零压力”挠曲。然后，隔膜挠曲可被确定为测量的隔膜距离减去“零压力”挠曲距离。然后，挠曲映射到压力。
对于三维空间中的相对移动，如具有隔膜的主体相对于激光器/检测器移动位置，目标可被设置在隔膜的左边边缘、右边边缘、顶部边缘以及底部边缘，选择的目标可以被激光器照射，并且它们的距离可以被测量。这可需要多达四个额外的激光器。四个目标的距离的平均值可用来建立隔膜的“零压力”挠曲。然后，隔膜挠曲可被确定为测量隔膜距离减去“零压力”挠曲距离。然后，挠曲被映射到压力。
这样，通过依靠具有压敏隔膜的激光压力换能器，可以准确地且成本节约地估计歧管压力。通过使用激光器以将耦合到发动机歧管的隔膜的挠曲与歧管压力相关联，可以增加歧管压力估计的可靠性。通过将激光发射器和检测器耦合到隔膜的密封内部腔，防护传感器电路免于腐蚀性液体(例如排气中的那些腐蚀液体)。
用这种方式，可以提供更加成本节约的歧管压力换能器/传感器，同时不会损害传感器的精度或可靠性。通过使用耦合到密封隔膜的激光器、检测器以及热传感器，可减少传感器电路暴露于腐蚀性液体和高温。因此，这改善了压力传感器的耐久性和寿命，同时也减少了与劣化的压力传感器相关联的发动机保修问题。通过将更可靠且更耐久的歧管压力传感器用于发动机控制，可改善燃料经济性和发动机性能。
要注意的是，本文包括的示例控制和估计程序可与各种发动机和/或车辆系统构造一起使用。本文公开的控制方法和程序可作为可执行指令存储在非临时存储器中，且可以由控制系统进行，所述控制系统包括与各种传感器、致动器以及其它发动机硬件组合的控制器。本文描述的具体程序可表示任何数量的处理策略，如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等中的一个或多个。因此，示出的各种动作、操作和/或功能可以按照所示出的顺序、并行地或以在某些情况下省略地执行。同样地，处理的顺序不是为实现本文所描述的示例性实施例的特征和优点而必须的，而是为了便于说明和描述提供。根据使用的特定策略，可重复执行所示动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以用图表表示成待编程到发动机控制系统中计算机可读存储介质的非临时存储器内的代码，其中通过执行系统中的指令进行所述动作，所述系统包括与电子控制器组合的各种发动机硬件部件。
应该理解，本文公开的构造和程序在本质上是示例性的，且这些具体实施例不应考虑具有限制性意义，因为许多变化是可能的。例如，以上技术可应用于V-6、I-4、I-6、I-3、V-12、对置4缸、以及其它的发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各个系统和构造以及其他特征、功能和/或属性的所有新颖的和非显而易见的组合以及子组合。
下面的权利要求特别指出被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指“一个”元件或“第一”元件或其等同物。应该理解，这些权利要求包括一个或更多这些元件的结合，既不要求也不排除两个或更多这些元件。所公开的特征、功能、元件和/或属性的其它组合和子组合可通过本权利要求书的修正或通过在这个或相关申请中提出新权利要求来要求保护。这样的权利要求，无论是更宽于，更窄于，等于，或不同于原始的权利要求的范围，也被视为包括在本公开的主题之内。

Claims (18)

1.一种用于发动机的方法，其包括：
响应于接收到的从发动机歧管内的隔膜弹回的激光脉冲而调整发动机操作，其中所述调整包括，基于所述激光脉冲估计所述隔膜的挠曲，基于所述挠曲估计歧管压力，以及响应于估计的所述歧管压力调整发动机操作，
其中所述方法还包括基于所述激光脉冲估计两个不同时间下所述隔膜的两次挠曲，观察所述两次挠曲的多普勒频移测量，并且推断所述发动机歧管的压力变化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述发动机歧管是进气歧管和排气歧管中的一个。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述隔膜被模制到所述进气歧管中。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述隔膜被压制到所述排气歧管的排气道中。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述激光脉冲被激光器发射到所述隔膜的内部，且其中所述激光脉冲在从所述隔膜的所述内部反射出后在检测器处被接收，所述激光器和检测器中的每一个都被安装到所述隔膜，且其中所述激光脉冲与发动机点火频率同步地发射。
6.根据权利要求5所述的方法，其还包括，响应于从所述隔膜的所述内部接收到的红外辐射而估计所述隔膜的温度，所述红外辐射在耦合到所述激光器并安装到所述隔膜的红外传感器处被接收。
7.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述激光脉冲估计所述隔膜的挠曲包括将激光器发射激光脉冲和检测器检测到反射的激光脉冲之间的时间差与时间阈值比较，以及基于所述比较估计所述挠曲。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述时间阈值基于在所述隔膜没有被挠曲时的校准状态期间所述激光器发射激光脉冲和所述检测器检测到反射的激光脉冲之间的时间差。
9.根据权利要求8所述的方法，其中调整发动机操作包括响应于估计的所述歧管压力，调整进气节气门开口，调整增压水平，调整燃料流量，调整排气再循环的量，调整火花正时，调整净化流量，调整RPM，以及调整排气催化剂温度中的一个或多个。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述歧管压力是排气压力，所述方法还包括基于与发动机点火正时相关的估计的所述歧管压力，指示汽缸燃料喷射器的劣化。
11.一种用于发动机的方法，其包括：
从安装在隔膜上的激光器朝耦合到发动机歧管的所述隔膜发射激光脉冲；
在安装到所述隔膜的检测器处，接收从与所述歧管的内部相对的所述隔膜的内部反射的激光脉冲；
基于所述发射和所述接收之间经过的第一持续时间估计第一挠曲；
基于所述发射和所述接收之间经过的第二持续时间估计第二挠曲；
观察所述第一挠曲和所述第二挠曲的多普勒频移测量；
基于所述第一挠曲或所述第二挠曲估计歧管压力；以及
基于估计的所述歧管压力并且进一步基于汽缸火花正时来指示汽缸失火事件。
12.根据权利要求11所述的方法，其还包括，基于所述发射和所述接收之间经过的持续时间估计到所述隔膜的距离，在安装到所述隔膜的热传感器处接收来自所述隔膜的所述内部的红外辐射，以及基于接收的所述红外辐射估计所述隔膜的温度。
13.根据权利要求12所述的方法，其还包括，基于估计的所述距离并且进一步基于所述隔膜的估计的所述温度来估计所述歧管压力，以及基于估计的所述歧管压力调整发动机操作，在给定温度下，估计的所述歧管压力随着到所述隔膜的估计的所述距离的增加而增加。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述激光器、检测器以及热传感器中的每一个都被安装到所述隔膜的顶部，其中发射的所述激光脉冲被从所述隔膜的所述顶部发射到所述隔膜的所述内部，并且反射的所述激光脉冲被从所述隔膜的底部反射到在所述隔膜顶部处的所述检测器，并且其中到所述隔膜的距离包括从所述激光器到所述隔膜的所述底部的距离。
15.一种车辆系统，其包括：
发动机，其包括排气歧管；
浇铸到所述排气歧管中的隔膜，其中所述隔膜的顶部被耦合到所述排气歧管，并且所述隔膜的底部被设置在所述排气歧管的排气道内；
二极管激光器和激光检测器，其耦合到所述隔膜的所述顶部；
热传感器，其安装到所述隔膜的所述顶部，用于感测所述隔膜内的红外辐射；以及
控制器，其具有计算机可读指令以便：
操作所述激光器以将激光脉冲发射到所述隔膜的内部；
在所述检测器处检测从所述隔膜的所述底部反射出的激光脉冲；
基于所述发射和接收之间经过的第一持续时间估计第一挠曲；
基于所述发射和所述接收之间经过的第二持续时间估计第二挠曲；
观察所述第一挠曲和所述第二挠曲的多普勒频移测量；
基于所述第一挠曲或所述第二挠曲估计歧管压力；以及
基于估计的所述歧管压力，调整发动机操作参数。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述发动机还包括进气节气门和涡轮增压器，且其中所述调整包括当估计的所述歧管压力下降到阈值以下时，增加所述进气节气门的开口和/或增加所述涡轮增压器的输出。
17.根据权利要求15所述的系统，其中所述控制器还包括用于将所述第一持续时间和阈值进行比较的指令，所述阈值基于发动机校准状态期间所述激光脉冲被发射和反射脉冲被检测到之间经过的第二持续时间，所述隔膜在所述发动机校准状态期间完全没有变形。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述控制器还包括基于所述热传感器的输出估计所述隔膜的温度的指令，且其中估计的所述歧管压力基于所述热传感器的所述输出而被调整。
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