CN109707553A - 用于发动机激光点火系统的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于诊断发动机的激光点火系统的方法和系统。在一个示例中，控制器可在钥匙关断若干小时后在密封气缸中操作激光器。然后，所述气缸可以启封，并且排气温度的变化可与激光器功能性相关。

Description

用于发动机激光点火系统的方法
技术领域
本说明书涉及用于激光点火系统的方法和系统。
背景技术/发明内容
车辆(诸如混合动力电动车辆(HEV)和被配置用于怠速停车操作的车辆)上的发动机系统可以配置有激光点火系统。激光点火系统包括联接到每个燃烧室的激光器以用于点燃燃料。除启动气缸燃烧之外，还可在发动机起动期间使用激光点火系统来准确地确定活塞在每个气缸中的位置。激光点火系统可提供优于火花塞的各种优点，火花塞由于阴极/阳极处的化学变化和微粒物质的积聚而容易随时间劣化。
激光点火系统也可用于失火检测。Martin等人在US 20160040644中展示了一种示例性方法。其中，在使用激光点火系统点燃气缸中的空气-燃料混合物之后，通过红外传感器在燃烧事件中感测气缸的温度分布。然后基于所生成的温度分布相对于预期分布来确定失火事件。
然而，本发明人已经发现了这种方法的潜在问题。当气缸没有产生足够的转矩时，可以识别失火。气缸失火可能存在各种原因，并且控制器可基于失火的性质执行不同的失火缓解动作。在Martin的方案中，如果激光点火系统的激光装置劣化，则气缸也不会在燃烧事件中产生任何转矩，从而导致失火。因此，控制器可能会混淆失火的原因。例如，控制器可能难以确定失火是否归咎于激光点火系统劣化、空气-燃料混合物的空燃比浓于预期(例如，浓于化学计量)、进气门或排气门泄漏、燃料喷射器堵塞、气缸壁过热等。
在一个示例中，可通过一种用于诊断激光点火系统的方法来解决上述问题，以便将激光器劣化引起的气缸失火与其他失火原因区分开。一种示例性方法包括：使发动机在未加燃料的情况下旋转以建立基线排气温度，然后在负气门重叠位置处密封气缸；在所述密封气缸中操作激光点火装置；使所述发动机在未加燃料的情况下旋转以启封所述气缸；以及基于所测得的排气温度相对于所述基线排气温度的变化来诊断所述激光点火装置。以这种方式，可以更稳健地诊断激光点火系统，同时最小化噪声因素。
作为示例，在发动机在钥匙关断状况期间浸泡至环境温度条件之后，发动机控制器(例如，发动机的动力传动系统控制模块或PCM)可以苏醒以诊断所述激光点火系统。所述控制器可以使所述发动机在未加燃料的情况下旋转一定持续时间(例如，持续15秒)，并且可以在联接到所有气缸的激光点火器停用的情况下建立(未加燃料且未燃烧的)排气流的基线温度。在一个示例中，在排气通道包括微粒过滤器的情况下，排气流温度可以通过联接到过滤器的温度传感器来测量。一旦建立了基线排气温度，控制器就可以使发动机缓慢地旋转到密封被选择用于激光点火诊断的第一气缸的位置。具体地，在所述位置处，所选第一气缸的进气门和排气门可以都完全关闭，诸如在负进气门与排气门重叠位置处。然后启动密封气缸的激光器，这导致在气缸中产生热量(因为没有燃料来燃烧)，然后所述热量由于气门被关闭而截留在气缸中。在激光器操作的持续时间之后，激光器停用并且使发动机在未加燃料的情况下旋转到气门被打开的位置并且经加热的空气从气缸释放。在发动机旋转后的随后的排气温度上升(相对于基线值)指示联接到第一气缸的激光器在起作用。否则，如果温度没有上升，则可以确定联接到第一气缸的激光器不起作用，并且可以设置具有第一气缸的唯一标识符的诊断代码。所述控制器然后可以继续重新建立基线排气温度并且类似地通过密封气缸并在密封气缸中操作激光点火装置来每次一个地评估剩余气缸。
以这种方式，可以有利地利用激光点火器的在激光束撞击时加热金属物体的能力来诊断联接到每个气缸的激光器。通过将发动机旋转到气缸门关闭的位置来密封气缸并在密封气缸中操作激光器的技术效果是可以提高气缸内的温度。然后通过使气缸旋转来打开气门，增加的热量可以被传递到排气流中。通过比较气缸气门打开后的排气温度相对于先前建立的基线温度的变化，可以测量来自激光点火装置的热传递，并且可以推断出激光器的功能性。通过依靠激光器的推动能量以及在发动机关闭状况期间的所得发热量，可以稳健地诊断激光器，并且不会将结果与发动机燃烧而产生的噪声因素混淆。通过在所有发动机气缸上依次执行诊断，可以准确地诊断单独的气缸激光系统。通过使得激光点火系统能够被诊断，由配置有激光点火的发动机系统中的无效激光器操作引起的发动机失火可以更好地区别于其他失火原因。因此，可以以及时且适当的方式缓解发动机失火。
应理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一系列概念，这一系列概念在具体实施方式部分中将被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围由具体实施方式之后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题并不局限于解决以上或本公开中任何部分所指出的任何缺点的实现方式。
附图说明
图1示出了配置有激光点火系统的内燃发动机的示例性燃烧室。
图2示出了用于诊断激光点火系统的方法的高级流程图。
图3示出了发动机的激光点火系统的示例性诊断。
图4示出了用于选择气缸门关闭的气缸位置的映射图。
具体实施方式
提供了用于诊断激光点火系统(例如图1的系统)的激光器的方法和系统。发动机控制器可被配置为执行控制例程，诸如图2的示例性例程，以便在钥匙关断状况期间在密封气缸中操作激光点火装置(图4)，然后基于随后的排气通道温度变化来诊断联接到给定气缸的激光点火装置。参考图3示出了示例性激光诊断操作。
转向图1，描绘了示例性混合动力驱动系统10。混合动力驱动系统可被配置在乘用道路车辆中，如混合动力电动车辆5中。混合动力驱动系统10包括内燃发动机20。发动机20可以是多缸内燃发动机，所述多缸内燃发动机的一个气缸在图1处详细示出。发动机20可以至少部分地由包括控制器12的控制系统和车辆驾驶员132经由输入装置130的输入来控制。在该示例中，输入装置130包括加速踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。
发动机20的燃烧气缸30可包括燃烧气缸壁32，活塞36位于其中。活塞36可联接到曲轴40，使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间传动系统联接到驱动系统10的至少一个驱动轮。燃烧气缸30可经由进气通道43从进气歧管45接收进气，并且可经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管45和排气通道48可经由相应的进气门52和排气门54选择性地与燃烧气缸30连通。在一些实施例中，燃烧气缸30可包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
在所示的示例中，进气门52和排气门54可经由相应的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动来控制。凸轮致动系统51和53可各自包括一个或多个凸轮，并且可利用凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个系统，这些系统可由控制器12操作以改变气门操作。为了能够检测凸轮位置，凸轮致动系统51和53可具有齿轮。进气门52和排气门54的位置可分别由凸轮位置传感器55和57确定。在替代实施例中，进气门52和/或排气门54可通过电动气门致动来控制。例如，气缸30另选地可包括通过电动气门致动来控制的进气门以及通过包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动来控制的排气门。
燃料喷射器66被示出为直接联接到燃烧气缸30，以用于与经由电子驱动器68从控制器12接收的信号的脉冲宽度FPW成比例地直接在燃烧气缸中喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器66向燃烧气缸30中提供所谓的燃料直接喷射。例如，燃料喷射器可安装在燃烧气缸的侧面上或燃烧气缸的顶部。燃料可通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料输送系统(未示出)输送到燃料喷射器66。在向燃烧气缸30上游的进气道中提供所谓的燃料进气道喷射的配置中，燃料喷射器67被示出为布置在进气通道43中。燃料喷射器67与经由电子驱动器69从控制器12接收的信号的脉冲宽度FPW-2成比例地将燃料输送到进气道中。以这种方式，燃料喷射器67向燃烧气缸30中提供所谓的燃料进气道喷射。
除具有节流板64的节气门62之外，进气通道43可包括充气运动控制阀(CMCV)74和CMCV板72。在该特定示例中，节流板64的位置可通过控制器12经由提供给包括在节气门62中的电动马达或致动器的信号(TP)来改变，该配置可被称为电子节气门控制(ETC)。以这种方式，节气门62可以被操作以改变提供给燃烧气缸30以及其他发动机燃烧气缸的进气。进气通道43可包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122，以用于向控制器12提供相应的信号MAF和MAP。
排气传感器126被示出为联接到排放控制装置70上游的排气通道48。排放控制装置(ECD)70可包括一个或多个催化转化器和微粒物质过滤器。传感器126可以是用于提供排气空燃比的指示的任何合适的传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(宽域或宽量程氧传感器)，双态氧传感器或EGO，HEGO(加热EGO)，NOx、HC或CO传感器。排气系统可包括起燃催化器和车底催化器，以及排气歧管、上游和/或下游空燃比传感器。在一个示例中，ECD 70可包括多个催化剂砖。在另一个示例中，可使用多个排放控制装置，每个排放控制装置具有多个砖。在一个示例中，ECD 70可以是三元催化器。
在又一个示例中，ECD 70可包括微粒物质过滤器，用于在经由排气尾管将气体释放到大气中之前留住来自排气的微粒物质(PM)排放物，诸如碳烟和灰烬。过滤器可包括一个或多个温度和/或压力传感器，诸如温度传感器172，用于估计过滤器上的PM负载。所述传感器可联接到过滤器，或者多个传感器可以联接在过滤器上。例如，可基于过滤器上的压力差或温度差来推断PM负载。如本文详细描述的，在选定的钥匙关断状况期间，温度传感器172也可用于诊断气缸激光点火系统。
控制器12在图1中被示出为微计算机，包括微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口104、在该特定示例中示出为只读存储器芯片(ROM)106的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)109、以及数据总线。除先前讨论的那些信号之外，控制器12还可从联接到发动机20的传感器接收各种信号和信息，包括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；来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；在一些示例中，可以可选地包括来自联接到曲轴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)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及来自传感器122的歧管绝对压力信号MAP。霍尔效应传感器118可以可选地包括在发动机20中，因为它在功能上类似于本文描述的发动机激光系统而起作用。存储介质只读存储器(ROM)106可以用计算机可读数据来编程，所述计算机可读数据表示可由处理器(CPU)102执行以用于执行下面描述的方法以及其变型的指令。
发动机20还包括激光点火系统92，用于点燃气缸30中的空气-燃料混合物。激光点火系统92包括激光激发源88和激光控制单元(LCU)90。LCU 90致使激光激发源88产生激光能量。LCU 90可从控制器12接收操作指令。激光激发源88包括激光振荡部分86和聚光部分84。聚光部分84使由激光振荡部分86产生的激光会聚在燃烧气缸30的激光焦点82上。在一个示例中，聚光部分84可包括一个或多个透镜。
光电探测器94可以作为激光系统92的一部分位于气缸30的顶部，并且可从活塞36的顶表面接收返回脉冲。光电探测器94可包括具有镜头的相机。在一个示例中，相机是电荷耦合器件(CCD)。CCD相机可被配置为检测并读取由LCU 90发射的激光脉冲。在一个示例中，当LCU发射红外频率范围内的激光脉冲时，CCD相机可操作并接收红外频率范围内的脉冲。在这种实施例中，所述相机也可以称为红外相机。在其他实施例中，所述相机可以是能够在可见光谱以及红外光谱中操作的全光谱CCD相机。相机可包括镜头，诸如鱼眼镜头，用于聚焦检测到的激光脉冲并生成气缸内部的图像。在从LCU 90进行激光发射之后，激光在气缸30的内部区域内进行扫描。在一个示例中，在气缸激光点火期间以及在要确定气缸活塞位置的状况期间，激光器可以在激光焦点82处扫过气缸的内部区域。从活塞36反射的光能可由光电探测器94中的相机检测。
应当理解，尽管激光系统92被示出为安装到气缸的顶部，但在替代示例中，激光系统可配置有安装在气缸侧面上、基本上面向气门的激光激发源。
激光系统92被配置为以多于一种功能来操作，其中每个操作的正时和输出基于四冲程燃烧循环的发动机位置。例如，激光能量可用于在发动机的做功冲程期间点燃空气/燃料混合物，包括在发动机起动、发动机预热操作和已预热的发动机操作期间。由燃料喷射器66喷射的燃料可在进气冲程的至少一部分期间形成空气/燃料混合物，其中利用由激光激发源88产生的激光能量点燃空气/燃料混合物开始燃烧原本不燃的空气/燃料混合物并向下驱动活塞36。此外，在气缸燃烧事件期间产生的光可以由光电探测器94使用，以用于捕获气缸内部的图像并评估燃烧事件的发展(例如，用于监测火焰前缘发展)。
在第二操作功能中，LCU 90可以向气缸发送低功率脉冲。低功率脉冲可用于在四冲程燃烧循环期间确定活塞和气门位置。另外，从怠速停车状况重新激活发动机时，可利用激光能量来监测发动机的位置、转速等，以便使燃料输送和气门正时同步。此外，由较低功率的激光脉冲发射产生的光可用于在气缸燃烧事件发生之前(诸如在进气冲程期间)捕获气缸内部的图像。
控制器12控制LCU 90并且具有非瞬态计算机可读存储介质，所述非瞬态计算机可读存储介质包括用于调整激光能量输送的功率输出和位置的代码。激光能量可以指向气缸30内的不同位置。控制器12还可以结合用于确定发动机20的操作模式的附加或替代传感器，包括附加温度传感器、压力传感器、转矩传感器以及检测发动机转速、空气量和燃料喷射量的传感器。
如上所述，图1示出了多缸发动机20的一个气缸，并且每个气缸可以类似地包括其自己的一组进气/排气门、燃料喷射器、激光点火系统等。
激光系统92可能易于劣化。例如，如果激发源88不起作用，那么即使在从LCU 90接收到命令之后，激光束也不会输出到气缸中。因此，这可能导致不产生气缸转矩并且发生失火事件。为了更好地区分激光劣化引起的失火与其他失火(诸如火花塞或空燃比引起的失火)，发动机控制器可以间歇地且适时地诊断激光系统。具体地，控制器可利用当激光束照射到金属物体时激光激发源对金属物体(诸如燃烧室内侧)进行加热的能力。通过依靠该推动能量在选定的钥匙关断状况期间对密封气缸中的充气进行加热，并且在从密封气缸释放经加热的充气时测量对排气温度的影响，控制器可以识别激光劣化，如图2所详细描述的。
在一些示例中，车辆5可以是混合动力车辆，其具有可用于一个或多个车轮55的多个转矩源。在其他示例中，车辆5是仅具有发动机的传统车辆，或是仅具有电机的电动车辆。在所示的示例中，车辆5包括发动机10和电机152。电机152可以是马达或马达/发电机(M/G)。当一个或多个离合器156接合时，发动机10的曲轴40和电机152经由传动装置154连接到车轮155。在所描绘的示例中，第一离合器156设置在曲轴40与电机152之间，并且第二离合器156设置在电机152与传动装置154之间。控制器12可以向每个离合器156的致动器发送信号以使所述离合器接合或脱离，以便将曲轴140与电机152以及与之连接的部件连接或断开，和/或将电机152与传动装置154以及与之连接的部件连接或断开。传动装置154可以是变速箱、行星齿轮系统或另一种类型的传动装置。动力传动系统可以以各种方式配置，包括并联、串联或串并联混合动力车辆。
电机152从动力电池58接收电力以向车轮155提供转矩。电机152还可以作为发电机来操作，以提供电力从而给电池58充电，例如在制动操作期间。
控制器12从图1的各种传感器接收信号，并基于接收到的信号和存储在控制器的存储器中的指令，利用图1的各种致动器来调整发动机和车辆操作。例如，响应于自钥匙关断状况以来已经过去一定持续时间，控制器可以从睡眠状态苏醒，经由马达使发动机在未加燃料的情况下旋转以建立基线排气温度，并且经由激光点火系统的操作来对密封气缸内的充气进行加热。然后，可从密封气缸释放经加热的充气，并且控制器可基于排气通道温度传感器(诸如联接到排气微粒物质过滤器的温度传感器172)的输出来诊断激光点火系统。
以这种方式，图1的部件使得发动机系统包括：发动机气缸；激光点火装置，所述激光点火装置联接到所述气缸；排气温度传感器；电动马达；和控制器，所述控制器具有存储在非瞬态存储器上的计算机可读指令，用于：当发动机钥匙关断后已经经过了阈值持续时间时，将动力传动系统控制模块从睡眠模式唤醒；经由所述马达使所述发动机在未加燃料的情况下旋转，以建立基线排气温度；通过经由所述马达使所述发动机在未加燃料的情况下旋转到所有气缸气门都关闭的位置来密封所述气缸；在所述密封气缸中操作所述激光点火装置达一定持续时间；通过经由所述马达使所述发动机在未加燃料的情况下重新旋转到至少排气门打开的位置来启封所述气缸；以及通过将所述操作后测得的排气温度与所述基线排气温度进行比较来诊断所述激光点火装置。另外地或可选地，所述系统还包括用于估计环境湿度的湿度传感器，其中所述比较包括将所测得的排气温度与所述基线排气温度之间的差值与基于估计环境湿度的阈值进行比较，并且其中所述诊断包括当所述差值高于所述阈值时，指示所述激光点火装置劣化。在一个示例中，所述控制器可以包括进一步的指令，用于响应于指示所述气缸的所述激光点火装置劣化，而在随后发动机从休止状态重新起动期间禁止所述气缸的燃料供给和所述激光点火装置的操作，并且调整所述气缸的失火阈值。另外地或可选地，控制器可以以低于发动机转动起动转速的发动机转速使发动机旋转。
现在转向图2，示出了用于诊断激光点火系统的示例性方法200。用于执行方法200的指令可由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(诸如上面参考图1描述的传感器)接收的信号来执行。控制器可以根据下面描述的方法使用发动机系统的发动机致动器来调整发动机操作。
在202处，所述方法包括确认是否存在钥匙关断状况。在一个示例中，可响应于车辆驾驶员将点火钥匙移动到关闭位置、移除点火钥匙、按下点火关断按钮或从车厢移除无源钥匙来确认钥匙关断状况。还可使用其他方法来确认发动机点火已被禁用。如果未确认钥匙关断，则在204处，发动机的激光点火装置保持启用并且发动机继续燃烧燃料。
在206处，在确认钥匙关断状况时，可以禁用激光点火装置。例如，控制器可向控制激光器的LCU发送信号以禁止向激光激发源供电。此外，可通过禁止向发动机供应燃料并使发动机旋转到休止状态来关闭发动机。此外，发动机控制器可以将处理器(例如，动力传动系统控制模块，PCM)置于睡眠模式并启动计时器。睡眠模式可以在一些PCM中可用，由此PCM具有闹钟，所述闹钟即使在发动机关闭之后也保持活动，以便在指定的闹警时间没有钥匙开启事件的情况下唤醒控制器。在进入睡眠模式之前，PCM被编程为在指定的闹警时间(例如，以规定的小时数)苏醒。
在208处，可以在计时器上确定自钥匙关断以来是否已经过去阈值持续时间T。例如，可以确定自钥匙关断以来是否已经过去多个小时(例如，6小时)。在一个示例中，阈值持续时间T可基于发动机温度降低到环境条件所需的时间，诸如发动机冷却剂温度与环境空气温度平衡所需的时间。阈值持续时间可根据环境温度而变化，持续时间随着环境温度的升高而减少。如果尚未经过阈值持续时间，则在210处，发动机保持关闭并且PCM保持在睡眠模式。
在212处，响应于自钥匙关断以来已经过去的阈值持续时间，处理器转换出睡眠模式，从而“唤醒”处理器。此外，经由马达(诸如电动起动机马达)或混合动力车辆传动系的电动马达使发动机在未加燃料的情况下旋转。发动机转速可足够低以使空气流过所有发动机气缸以建立基线排气温度。在一个示例中，PCM苏醒并启动马达以使发动机在未加燃料的情况下以500RPM旋转15秒。
在214处，所述方法包括选择用于运行激光器诊断的气缸。在一个示例中，可选择在点火顺序中的下一个气缸(或者将是在随后的发动机重新起动时要首先点火的气缸)作为待诊断的第一气缸。在另一个示例中，可基于在诊断的上一次迭代时诊断激光器的顺序来选择气缸，在上一次迭代时最近诊断的气缸在当前迭代的最后被诊断。在更进一步的示例中，可根据预定顺序或基于发动机缸体上的气缸位置来选择气缸。
在216处，所述方法包括在所有气缸激光点火器停用的情况下针对未加燃料和未经燃烧的排气流建立基线排气温度(T排气_基线)。具体地，停止发动机旋转，使得可建立排气温度的基线。例如，在使发动机在未加燃料的情况下旋转之后，可通过GFP过滤器温度传感器(如果可用)或替代的排气通道温度传感器来测量排气流的温度。
在218处，所述方法包括再次使发动机在未加燃料的情况下旋转到所选气缸被密封的位置。这里，发动机的旋转可以比发动机旋转以用于建立基线排气温度时更慢。例如，发动机可以以300RPM的转速旋转，直到气缸处于气缸的进气门和排气门关闭的位置。在一个示例中，发动机缓慢旋转，直到到达完全负进气门与排气门重叠的位置。
在一个示例中，控制器可以参考映射图(诸如图4的示例映射图400)，以选择密封气缸的位置。简要地转向图4，映射图400描绘了针对给定发动机气缸的相对于发动机位置的气门正时和活塞位置。图400沿表示曲柄转角度数(CAD)的x轴示出发动机位置。曲线410描绘了活塞位置(沿y轴)，参照它们相对于上止点(TDC)和/或下止点(BDC)的位置，并且进一步参照它们在发动机循环的四个冲程中的位置(进气、压缩、做功和排气)。如正弦曲线410所指示，活塞从TDC逐渐向下移动，在做功冲程结束时在BDC处达到最低点。然后活塞在排气冲程结束时在TDC处返回顶部。然后，活塞在进气冲程期间再次朝向BDC向下移动，在压缩冲程结束时在TDC处返回到其初始顶部位置。
曲线402和404描绘了在发动机操作期间排气门(虚曲线402)和进气门(实曲线404)的气门正时。如图所示，排气门可以刚好在活塞在做功冲程结束时达到最低点时打开。然后排气门可以在活塞完成排气冲程时关闭。以相同的方式，进气门可以在进气冲程开始时或之前打开，并且可以在活塞在进气冲程结束时达到最低点时关闭。由于排气门关闭与进气门打开之间的时差，即本文在406处描述的短持续时间，在排气冲程结束之前和在进气冲程开始之后，给定气缸的进气门和排气门可以都关闭。两个气门可以都关闭的该时段被称为负的进气门与排气门重叠406(或简称为负气门重叠)。在此期间，气缸相对于大气密封，如曲线412所指示。在激光器诊断期间，控制器可使发动机在未加燃料的情况下旋转到一定位置，在所述位置中，正被诊断的气缸处于负气门重叠区域406内的一定位置处，使得激光器可以在密封气缸中操作。
另选地，控制器可使发动机在未加燃料的情况下旋转以将气缸定位在区域408内。区域408对应于密封气缸的另一区域。区域408是进气门关闭与排气门打开之间的持续时间，其中给定气缸的进气门和排气门可以都关闭。在本文中，所提及的进气冲程和排气冲程是针对同一燃烧事件/循环，而在负气门重叠区域406的情况下，进气冲程是针对紧接排气冲程的燃烧事件/循环之后的燃烧事件/循环。
在一个示例中，发动机控制器可通过在激光器诊断期间使发动机旋转到负气门重叠406内的一定位置来密封气缸，以利用密封气缸内截留的较少量的空气。这可以允许在激光器操作期间(当激光器起作用时)促进对被截留空气的加热。在另一个示例中，由于气缸压缩加热(由于压缩冲程期间活塞在气缸内的运动)产生与激光操作不同的热量，并且可能破坏激光诊断的结果的可能性，控制器可能不会通过旋转到区域408内的一定位置来密封气缸。例如，即使在激光器不起作用的情况下操作激光器，也可能由于压缩加热而使截留在密封气缸内的空气被加热。因此，当气缸的激光装置实际上劣化时(即，漏报结果)，可能会认为气缸的激光装置没有劣化。
返回图2，在220处，激光点火装置在密封气缸中操作一定持续时间以产生热量。具体地，激光点火装置以通常用于启动气缸燃烧的较高(或最高)功率强度操作，激光束指向气缸壁。在一个示例中，操作激光器的持续时间是3分钟)。因为停用的气缸通过其驻车状态密封，其中进气门和排气门都关闭，所以通过激光器操作产生的热能被截留在密封气缸内。在激光器可操纵的配置中，激光能量可聚焦在排气门附近的区域上以实现更多的局部热量，因为该区域是空气离开气缸的出口点。否则，激光能量可能被引向活塞的顶部。在持续时间内操作激光器可包括控制器向激光激发源发送占空比或脉冲宽度信号，以在规定的持续时间内以其最高功率挡位来操作激光器。在操作的持续时间之后，激光器被禁用。
在222处，所述方法包括再次使发动机在未加燃料的情况下旋转到所选气缸被启封的位置。这里，发动机的旋转可以比发动机旋转以用于建立基线排气温度时慢。例如，发动机可以以300RPM的转速旋转，直到至少气缸的排气门打开。这使得经由激光器操作加热的充气能够被释放到排气通道中。在224处，所述方法包括诸如经由排气温度传感器来重新测量排气温度(T排气_气缸)。接下来，在226处，所述方法包括确定是否存在排气温度升高的迹象。例如，可以确定在操作激光器之后测得的排气温度(T排气_气缸)与基线温度(T排气_基线)之间的差值，并且可以将所述差值与阈值进行比较。所述阈值可基于包括环境湿度的环境条件。例如，随着环境湿度增大，阈值可以降低。随着环境湿度增大，由于潮湿空气的较强吸热能力，从激光器操作到环境潮湿空气的热损失量增大。作为另一个示例，随着环境温度升高，阈值可以降低。在一个示例中，控制器可参考存储在控制器的存储器中的查找表。查找表可使用环境条件作为输入，并且可输出将用于激光诊断的阈值。另选地，可经由模型或算法来确定阈值。
如果在给定气缸中的激光器操作之后的排气温度与基线温度之间的差值高于阈值，则在226处，所述方法包括指示联接到经诊断给定气缸的激光装置未劣化。所述方法然后移动到232以确定是否已经诊断了所有发动机气缸。如果没有，则方法移动到233以选择另一个气缸以便执行激光诊断。可基于点火顺序，基于预定顺序，基于气缸在发动机缸体上的位置，或基于在例程的上一次迭代时完成激光诊断的顺序来选择下一个气缸。
如果在给定气缸中的激光器操作之后的排气温度与基线温度之间的差值低于阈值，那么在228处，可以推断在激光器操作期间没有产生足够的热量。因此，响应于差值低于阈值，所述方法包括指示联接到经诊断给定气缸的激光装置劣化。然后，控制器可设置包括唯一标识符的诊断代码，以指示最近诊断的气缸的激光装置劣化。此外，在230处，所述方法包括设置标志以在发动机随后被加燃料操作时调整联接到经诊断气缸的劣化的激光装置的操作。例如，当发动机重新起动时，控制器可响应于经诊断气缸的激光点火装置劣化而禁用该气缸中的燃料。在更进一步的示例中，可调整给定气缸的失火阈值。所述方法然后移动到233以选择另一个气缸来执行激光诊断，如之前所讨论。
从233，所述方法返回到216以重新建立基线排气温度。这包括经由马达使发动机在未加燃料的情况下旋转以冷却发动机。发动机可旋转一定持续时间，使得足够量的空气能够通过气缸并确保充分冷却。在一个示例中，发动机以500RPM旋转15秒。
返回232，如果已经诊断了所有气缸，则在234处，可以确认钥匙开启状况。在一个示例中，可响应于车辆驾驶员将点火钥匙移动到开启位置、插入点火钥匙、按下点火开启按钮或将无源钥匙置于车厢中来确认钥匙开启状况。还可使用其他方法来确认发动机点火已被启用。如果未确认钥匙开启，则在236处，发动机的激光点火装置被禁用，发动机停转至休止状态(通过禁用马达)，并且PCM返回到睡眠状态。否则，如果确认了钥匙开启状况，则在238处重新起动发动机。这包括经由起动机马达使发动机转动起动直至发动机转动起动转速，然后恢复气缸燃料供给。然后通过燃烧发动机气缸中的燃料来使发动机旋转，经由对应的激光点火装置的操作点燃每个气缸中的空气-燃料混合物。以这种方式，利用激光器的金属加热能力，可以可靠地诊断联接到发动机的每个气缸的激光点火装置。
以这种方式，发动机控制器可以使发动机在未加燃料的情况下旋转以建立基线排气温度，然后在所有气缸气门都关闭的位置处(诸如在负气门重叠的位置处)密封气缸。控制器然后可以在密封气缸中操作激光点火装置；然后使发动机在未加燃料的情况下旋转以启封气缸；然后基于所测得的排气温度相对于基线排气温度的变化来诊断激光点火装置。在一个示例中，所述诊断可包括：响应于所测得的排气温度比所述基线排气温度超出一定阈值，指示所述激光点火装置没有劣化；以及响应于所测得的排气温度没有比所述基线排气温度超出所述阈值，指示所述激光点火装置劣化。另外，控制器可根据包括环境湿度的环境条件来选择所述阈值。例如，所述阈值可以随着所述环境湿度增大而从公称值减小。此外，响应于指示所述激光点火装置劣化，所述控制器可调整所述气缸的失火阈值。在一个示例中，在所述气缸是所述发动机的第一气缸的情况下，所述控制器可通过设置具有所述第一气缸的唯一标识符的诊断代码来指示所述激光点火装置劣化。然后，所述控制器可继续诊断联接到每个剩余发动机气缸的激光点火装置。例如，在完成第一气缸中的诊断之后，控制器可使发动机在未加燃料的情况下重新旋转以重新建立基线排气温度，然后诊断第二气缸。使所述发动机在未加燃料的情况下旋转可包括通过电动马达使所述发动机旋转，所述电动马达包括起动机马达和混合动力车辆传动系马达。此外，使发动机在未加燃料的情况下旋转可包括：最初使所述发动机以第一转速旋转第一持续时间，以建立所述基线排气温度；然后使所述发动机以低于所述第一转速的第二转速旋转，并且持续小于所述第一持续时间的第二持续时间，以通过移动到所述负气门重叠位置来密封所述气缸；以及然后使所述发动机以所述第二转速旋转小于所述第二持续时间的第三持续时间，以通过移动到至少排气门打开的另一个位置来启封所述气缸。本文中，所述排气温度可以通过联接到所述发动机排气通道中的微粒过滤器的温度传感器来测量。使发动机在未加燃料的情况下旋转可包括在自发动机钥匙关断事件以来过去阈值持续时间之后从睡眠模式唤醒动力传动系统控制模块并使发动机旋转。在完成对所有发动机气缸的诊断之后，动力传动系统控制模块可返回到睡眠模式。
现在转向图3，在映射图300处示出了用于诊断激光点火系统的激光点火系统(诸如图1的激光系统)的示例性操作。图300描绘了曲线302处的所测得的排气温度、曲线304处的激光点火装置操作、曲线306处的发动机转速(Ne)以及曲线308处的环境湿度。在曲线310-316处指示了每个发动机气缸(气缸1-4)的状态，具体地为它们是否完全密封。沿x轴显示了随着时间变化的所有曲线。
在t1之前，车辆的发动机加燃料操作。发动机基于驾驶员转矩需求以一定转速(曲线306)旋转。通过在每个燃烧事件中以实现气缸燃烧的输出来操作对应的激光点火装置(曲线304)，从而点燃每个气缸中的燃料。由于发生气缸燃烧，排气温度升高(曲线302)。此时，诸如由于车辆行进通过干燥的干旱地区，环境湿度较低(曲线308)。
在t1处，车辆驾驶员将钥匙从点火装置移除并且钥匙关断状况被确认。响应于钥匙关断状况，发动机关闭，包括发动机燃料供给和点火被禁用。由于气缸燃烧停止，所以排气温度开始下降。
在t2处，自钥匙关断以来已经过了足够的持续时间并且排气温度已经与环境温度平衡。此时，控制器确定可以运行激光点火系统诊断。因此，在t2处，经由马达使发动机在未加燃料的情况下旋转从t2到t3的持续时间。经由在未加燃料的情况下旋转发动机来建立基线排气温度303。在t3处，再次使发动机在未加燃料的情况下以一定转速旋转一定持续时间t3至t4(短于持续时间t2至t3)，所述转速比用于建立基线温度时的旋转转速低。在t3至t4处的短暂而缓慢的旋转将待诊断的第一气缸(气缸_1)移动到气缸被密封的位置(曲线310)，并且气缸的进气门和排气门都关闭。此时剩余的气缸未密封(曲线312-316)。在t4与t5之间，在将第一气缸保持在密封状态的同时，在不向气缸输送燃料的情况下操作气缸的激光点火装置。作为激光器操作的结果，密封气缸中的空气被加热。在t5处，再次使发动机在未加燃料的情况下旋转短暂的持续时间(在本文中以t3与t4之间的相同转速和相同持续时间)，以将第一气缸从完全密封位置移动到至少排气门打开的位置。然后，停止发动机旋转并监测排气温度的变化。在所描绘的示例中，在气缸_1中的激光器操作之后，观察到排气温度的上升。具体地，排气温度上升到基于环境湿度的阈值Thr以上。由于排气温度上升到阈值以上，在t6处，确定联接到气缸_1的激光器没有劣化。
在t6与t7之间，再次使发动机在未加燃料的情况下旋转一定持续时间以冷却发动机并重新建立基线温度。在所描绘的示例中，发动机以与在t2到t3之间使用的转速相同的转速旋转，并且建立相同的基线温度。然而，在其他示例中，可以在发动机旋转持续时间之后重新建立基线。同样在t6与t7之间，诸如由于下雨或其他形式的降水(例如，雪、冻雨等)，环境湿度增大。作为环境湿度增大的结果，由于潮湿空气的较强吸热能力，阈值Thr降低(相对于其以前的值)。
在通过未加燃料的情况下的发动机旋转建立基线排气温度303之后，在t7处，发动机在未加燃料的情况下以一定转速旋转t7到t8的持续时间(短于t6到t7持续时间)，所述转速比用于建立基线温度的旋转转速低。在t7至t8处的短暂而缓慢的旋转使待诊断的第二气缸(气缸_2)移动到气缸被密封的位置(曲线312)，并且气缸的进气门和排气门都关闭。此时剩余的发动机气缸未密封。在t8与t9之间，在将气缸保持在密封状态的同时，在不向气缸输送燃料的情况下操作气缸的激光点火装置。作为激光器操作的结果，密封气缸中的空气被加热。在t9处，再次使发动机在未加燃料的情况下旋转短暂的持续时间(在本文中以t7与t8之间的相同转速和相同持续时间)，以将气缸从密封位置移动到至少排气门打开的位置。然后，停止发动机旋转并监测排气温度的变化。在所描绘的示例中，在气缸_2中的激光器操作之后，观察到排气温度上升不足。具体地，排气温度不会上升到根据湿度调节的阈值Thr以上。由于排气温度未上升到阈值以上，在t10处，确定联接到气缸_2的激光器劣化并且设置包括气缸_2的标识符的诊断代码。
在t10与t11之间，使发动机在未加燃料的情况下旋转一定持续时间以重新建立基线温度，使得能够诊断下一个气缸。然而，在t11处，在能够诊断下一个气缸之前，响应于驾驶员将钥匙插入点火装置中来确认钥匙开启状况。因此，在t11处，发动机重新起动。这包括发动机通过马达转动起动直到达到转动起动转速，然后恢复发动机燃料供给。此外，恢复通过激光点火装置进行的气缸点火。由于发动机中燃料的燃烧，发动机转速开始增大并且排气温度开始上升。
以这种方式，发动机控制器可以在发动机钥匙关断之后在密封的未加燃料的发动机气缸中操作激光点火装置；将所述操作之后测得的排气温度与通过在未加燃料的情况下的发动机旋转而建立的基线排气温度进行比较；以及基于所述比较来诊断所述激光点火装置。所述比较可包括控制器计算所测得的排气温度与所述基线排气温度之间的差值，并且将所述差值与阈值进行比较，所述阈值根据环境湿度来调整。当差值高于阈值时，控制器可指示发动机气缸的激光点火装置没有劣化；并且当差值低于阈值时，控制器可指示发动机气缸的激光点火装置劣化。然后，当激光点火装置被指示为没有劣化时，控制器可保持气缸的失火阈值；而当激光点火装置被指示为劣化时，调整气缸的失火阈值。所述发动机气缸可通过经由电动马达使所述发动机在未加燃料的情况下旋转到所述气缸的进气门和排气门均关闭的位置来密封。
以这种方式，发动机的每个气缸的激光点火装置均被可靠地诊断。通过在密封的发动机气缸中操作激光点火装置，激光器产生热量的能力可用于诊断激光器。通过在加热之后启封气缸并监测排气温度相对于预先建立的基线温度的变化，存在或不存在排气温度的上升可与激光器功能相关。通过在钥匙关断状况期间监测激光器操作之后的排气温度，可以减少由于来自发动机燃烧的噪声因素导致的对结果的破坏。通过及时地诊断激光器劣化，激光器劣化引起的失火能够更好地区别于火花塞或空燃比引起的失火，并相应地得到缓解。
一种示例性方法包括：使发动机在未加燃料的情况下旋转以建立基线排气温度，然后在负气门重叠位置处密封气缸；在所述密封气缸中操作激光点火装置；使所述发动机在未加燃料的情况下旋转以启封所述气缸；以及基于所测得的排气温度相对于所述基线排气温度的变化来诊断所述激光点火装置。在前述示例中，另外地或可选地，所述诊断包括：响应于所测得的排气温度比所述基线排气温度超出一定阈值，指示所述激光点火装置没有劣化；以及响应于所测得的排气温度没有比所述基线排气温度超出所述阈值，指示所述激光点火装置劣化。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，所述方法还包括根据包括环境湿度的环境条件来选择所述阈值。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，所述阈值随着所述环境湿度增大而从公称值减小。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，所述方法还包括响应于指示所述激光点火装置劣化，调整所述气缸的失火阈值。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，所述气缸是所述发动机的第一气缸，并且其中指示所述激光点火装置劣化包括设置具有所述第一气缸的唯一标识符的诊断代码。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，所述方法包括在所述指示之后，使所述发动机在未加燃料的情况下重新旋转以重新建立所述基线排气温度，然后诊断第二气缸。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，使所述发动机在未加燃料的情况下旋转包括通过电动马达使所述发动机旋转，所述电动马达包括起动机马达和混合动力车辆传动系马达。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，使所述发动机在未加燃料的情况下旋转包括：最初使所述发动机以第一转速旋转第一持续时间，以建立所述基线排气温度；然后使所述发动机以低于所述第一转速的第二转速旋转，并且持续小于所述第一持续时间的第二持续时间，以通过移动到所述负气门重叠位置来密封所述气缸；以及然后使所述发动机以所述第二转速旋转小于所述第二持续时间的第三持续时间，以通过移动到至少排气门打开的另一个位置来启封所述气缸。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，所述排气温度通过联接到所述发动机排气通道中的微粒过滤器的温度传感器来测量。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，使所述发动机在未加燃料的情况下旋转包括在自发动机钥匙关断事件以来经过阈值持续时间之后唤醒发动机控制器并使所述发动机旋转。
用于发动机的另一种示例性方法包括：在发动机钥匙关断之后在密封的未加燃料的发动机气缸中操作激光点火装置；将所述操作之后测得的排气温度与通过在未加燃料的情况下的发动机旋转而建立的基线排气温度进行比较；以及基于所述比较来诊断所述激光点火装置。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，所述比较包括：计算所测得的排气温度与所述基线排气温度之间的差值，并且将所述差值与阈值进行比较，所述阈值根据环境湿度来调整。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，所述诊断包括：当所述差值高于所述阈值时，指示所述发动机气缸的所述激光点火装置没有劣化；以及当所述差值低于所述阈值时，指示所述发动机气缸的所述激光点火装置劣化。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，所述方法还包括：当所述激光点火装置被指示为没有劣化时，保持所述气缸的失火阈值；以及当所述激光点火装置被指示为劣化时，调整所述气缸的失火阈值。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，所述方法还包括通过经由电动马达使所述发动机在未加燃料的情况下旋转到所述气缸的进气门和排气门均关闭的位置来密封所述发动机气缸。
一种示例性发动机系统包括：发动机气缸；激光点火装置，所述激光点火装置联接到所述气缸；排气温度传感器；电动马达；和控制器，所述控制器具有存储在非瞬态存储器上的计算机可读指令，用于：当发动机钥匙关断后已经经过了阈值持续时间时，将动力传动系统控制模块从睡眠模式唤醒；经由所述马达使所述发动机在未加燃料的情况下旋转，以建立基线排气温度；通过经由所述马达使所述发动机在未加燃料的情况下旋转到所有气缸气门都关闭的位置来密封所述气缸；在所述密封气缸中操作所述激光点火装置达一定持续时间；通过经由所述马达使所述发动机在未加燃料的情况下重新旋转到至少排气门打开的位置来启封所述气缸；以及通过将所述操作后测得的排气温度与所述基线排气温度进行比较来诊断所述激光点火装置。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，所述系统还包括用于估计环境湿度的湿度传感器，其中所述比较包括将所测得的排气温度与所述基线排气温度之间的差值与基于估计环境湿度的阈值进行比较，并且其中所述诊断包括当所述差值高于所述阈值时，指示所述激光点火装置劣化。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，所述控制器包括进一步的指令，用于响应于指示所述气缸的所述激光点火装置劣化，而在随后发动机从休止状态重新起动期间禁止所述气缸的燃料供给和所述激光点火装置的操作，并且调整所述气缸的失火阈值。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，使所述发动机在未加燃料的情况下旋转包括使所述发动机以低于发动机转动起动转速的发动机转速旋转。在另一个表示中，发动机系统包括在混合动力电动车辆系统中，其中电动马达是用于驱动车轮的传动系马达。
注意，本文所包括的示例性控制和估计例程可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非瞬态存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文描述的特定例程可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。如此，所示出的各种动作、操作和/或功能可以以所示出的序列并行地执行，或者在一些情况下被省略。同样，处理顺序不一定是实现本文描述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供的。可以根据所使用的具体策略重复执行所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示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瞬态存储器中的代码，其中所描述的动作通过结合电子控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令而实施。
应当理解，本文公开的配置和例程本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被视为具有限制意义，因为许多变型是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4和其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。
下面的权利要求具体地指出了被认为是新颖且非显而易见的某些组合及子组合。这些权利要求可能会引用“一个”元件或“一个第一”元件或其等效物。这样的权利要求应该理解为包括一个或多个这样的元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个这样的元件。所公开的特征、功能、元件和/或属性的其他组合及子组合可以通过修改本权利要求书或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求书来要求保护。这样的权利要求书，无论在范围上与原始权利要求书相比更宽、更窄、相同或是不同，也被认为包括在本公开的主题内。
根据本发明，使发动机在未加燃料的情况下旋转以建立基线排气温度，然后在负气门重叠位置处密封气缸；在所述密封气缸中操作激光点火装置；使所述发动机在未加燃料的情况下旋转以启封所述气缸；以及基于所测得的排气温度相对于所述基线排气温度的变化来诊断所述激光点火装置。
根据实施例，所述诊断包括：响应于所测得的排气温度比所述基线排气温度超出一定阈值，指示所述激光点火装置没有劣化；以及响应于所测得的排气温度没有比所述基线排气温度超出所述阈值，指示所述激光点火装置劣化。
根据实施例，上述发明的特征还在于，根据包括环境湿度的环境条件来选择所述阈值。
根据实施例，上述发明的特征还在于，所述阈值随着所述环境湿度增大而从公称值减小。
根据实施例，上述发明的特征还在于，响应于指示所述激光点火装置劣化，调整所述气缸的失火阈值。
根据实施例，所述气缸是所述发动机的第一气缸，并且其中指示所述激光点火装置劣化包括设置具有所述第一气缸的唯一标识符的诊断代码。
根据实施例，上述发明的特征还在于，在所述指示之后，使所述发动机在未加燃料的情况下重新旋转以重新建立所述基线排气温度，然后诊断第二气缸。
根据实施例，上述发明的特征还在于，使所述发动机在未加燃料的情况下旋转包括通过电动马达使所述发动机旋转，所述电动马达包括起动机马达和混合动力车辆传动系马达。
根据实施例，上述发明的特征还在于，使所述发动机在未加燃料的情况下旋转包括：最初使所述发动机以第一转速旋转第一持续时间，以建立所述基线排气温度；然后使所述发动机以低于所述第一转速的第二转速旋转，并且持续小于所述第一持续时间的第二持续时间，以通过移动到所述负气门重叠位置来密封所述气缸；以及然后使所述发动机以所述第二转速旋转小于所述第二持续时间的第三持续时间，以通过移动到至少排气门打开的另一个位置来启封所述气缸。
根据实施例，所述排气温度通过联接到所述发动机排气通道中的微粒过滤器的温度传感器来测量。
根据实施例，本发明的特征还在于，使所述发动机在未加燃料的情况下旋转包括在自发动机钥匙关断事件以来经过阈值持续时间之后唤醒发动机控制器并使所述发动机旋转。
根据实施例，本发明的特征还在于，在发动机钥匙关断之后在密封的未加燃料的发动机气缸中操作激光点火装置；将所述操作之后测得的排气温度与通过在未加燃料的情况下的发动机旋转而建立的基线排气温度进行比较；以及基于所述比较来诊断所述激光点火装置。
根据实施例，所述比较包括：计算所测得的排气温度与所述基线排气温度之间的差值，并且将所述差值与阈值进行比较，所述阈值根据环境湿度来调整。
根据实施例，所述诊断包括：当所述差值高于所述阈值时，指示所述发动机气缸的所述激光点火装置没有劣化；以及
当所述差值低于所述阈值时，指示所述发动机气缸的所述激光点火装置劣化。
根据实施例，本发明的特征还在于，当所述激光点火装置被指示为没有劣化时，保持所述气缸的失火阈值；以及
当所述激光点火装置被指示为劣化时，调整所述气缸的失火阈值。
根据实施例，通过经由电动马达使所述发动机在未加燃料的情况下旋转到所述气缸的进气门和排气门均关闭的位置来密封所述发动机气缸。
根据本发明，提供了一种发动机系统，其具有：发动机气缸；激光点火装置，所述激光点火装置联接到所述气缸；排气温度传感器；电动马达；和控制器，所述控制器具有存储在非瞬态存储器上的计算机可读指令，用于：当发动机钥匙关断后已经经过了阈值持续时间时，将动力传动系统控制模块从睡眠模式唤醒；经由所述马达使所述发动机在未加燃料的情况下旋转，以建立基线排气温度；通过经由所述马达使所述发动机在未加燃料的情况下旋转到所有气缸气门都关闭的位置来密封所述气缸；在所述密封气缸中操作所述激光点火装置达一定持续时间；通过经由所述马达使所述发动机在未加燃料的情况下重新旋转到至少排气门打开的位置来启封所述气缸；以及通过将所述操作后测得的排气温度与所述基线排气温度进行比较来诊断所述激光点火装置。
根据实施例，上述发明的特征还在于用于估计环境湿度的湿度传感器，其中所述比较包括将所测得的排气温度与所述基线排气温度之间的差值与基于估计环境湿度的阈值进行比较，并且其中所述诊断包括当所述差值高于所述阈值时，指示所述激光点火装置劣化。
根据实施例，所述控制器包括进一步的指令，用于响应于指示所述气缸的所述激光点火装置劣化，而在随后发动机从休止状态重新起动期间禁止所述气缸的燃料供给和所述激光点火装置的操作，并且调整所述气缸的失火阈值。
根据实施例，使所述发动机在未加燃料的情况下旋转包括使所述发动机
以低于发动机转动起动转速的发动机转速旋转。

Claims (15)

1.一种方法，其包括：
使发动机在未加燃料的情况下旋转以建立基线排气温度，然后在负气门重叠位置处密封气缸；
在所述密封气缸中操作激光点火装置；
使所述发动机在未加燃料的情况下旋转以启封所述气缸；以及
基于所测得的排气温度相对于所述基线排气温度的变化来诊断所述激光点火装置。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述诊断包括：
响应于所测得的排气温度比所述基线排气温度超出一定阈值，指示所述激光点火装置没有劣化；以及
响应于所测得的排气温度没有比所述基线排气温度超出所述阈值，指示所述激光点火装置劣化。
3.如权利要求2所述的方法，其还包括：根据包括环境湿度的环境条件来选择所述阈值。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述阈值随着所述环境湿度增大而从公称值减小。
5.如权利要求2所述的方法，其还包括：响应于指示所述激光点火装置劣化，调整所述气缸的失火阈值。
6.如权利要求2所述的方法，其中所述气缸是所述发动机的第一气缸，并且其中指示所述激光点火装置劣化包括设置具有所述第一气缸的唯一标识符的诊断代码。
7.如权利要求6所述的方法，其还包括，在所述指示之后，使所述发动机在未加燃料的情况下重新旋转以重新建立所述基线排气温度，然后诊断第二气缸。
8.如权利要求1所述的方法，其中使所述发动机在未加燃料的情况下旋转包括通过电动马达使所述发动机旋转，所述电动马达包括起动机马达和混合动力车辆传动系马达。
9.如权利要求1所述的方法，其中使所述发动机在未加燃料的情况下旋转包括：
最初使所述发动机以第一转速旋转第一持续时间，以建立所述基线排气温度；
然后使所述发动机以低于所述第一转速的第二转速旋转，并且持续小于所述第一持续时间的第二持续时间，以通过移动到所述负气门重叠位置来密封所述气缸；以及
然后使所述发动机以所述第二转速旋转小于所述第二持续时间的第三持续时间，以通过移动到至少排气门打开的另一个位置来启封所述气缸。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述排气温度通过联接到所述发动机排气通道中的微粒过滤器的温度传感器来测量。
11.如权利要求1所述的方法，其中使所述发动机在未加燃料的情况下旋转包括在自发动机钥匙关断事件以来经过阈值持续时间之后唤醒发动机控制器并使所述发动机旋转。
12.一种发动机系统，其包括：
发动机气缸；
激光点火装置，所述激光点火装置联接到所述气缸；
排气温度传感器；
电动马达；和
控制器，所述控制器具有存储在非瞬态存储器上的计算机可读指令，用于：
当发动机钥匙关断后已经经过了阈值持续时间时，将动力传动系统控制模块从睡眠模式唤醒；
经由所述马达使所述发动机在未加燃料的情况下旋转，以建立基线排气温度；
通过经由所述马达使所述发动机在未加燃料的情况下旋转到所有气缸气门都关闭的位置来密封所述气缸；
在所述密封气缸中操作所述激光点火装置达一定持续时间；
通过经由所述马达使所述发动机在未加燃料的情况下重新旋转到至少排气门打开的位置来启封所述气缸；以及
通过将所述操作后测得的排气温度与所述基线排气温度进行比较来诊断所述激光点火装置。
13.如权利要求12所述的系统，其还包括用于估计环境湿度的湿度传感器，其中所述比较包括将所测得的排气温度与所述基线排气温度之间的差值与基于估计环境湿度的阈值进行比较，并且其中所述诊断包括当所述差值高于所述阈值时，指示所述激光点火装置劣化。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述控制器包括进一步的指令，用于响应于指示所述气缸的所述激光点火装置劣化，而在随后发动机从休止状态重新起动期间禁止所述气缸的燃料供给和所述激光点火装置的操作，并且调整所述气缸的失火阈值。
15.如权利要求12所述的系统，其中使所述发动机在未加燃料的情况下旋转包括使所述发动机以低于发动机转动起动转速的发动机转速旋转。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10641234B2 (en) * 2017-11-27 2020-05-05 Ford Global Technologies, Llc Method for engine laser ignition system
GB2597965B (en) * 2020-08-12 2022-11-23 Caterpillar Energy Solutions Gmbh Misfire classification method and control unit for an internal combustion engine
US11828210B2 (en) 2020-08-20 2023-11-28 Denso International America, Inc. Diagnostic systems and methods of vehicles using olfaction
US11881093B2 (en) 2020-08-20 2024-01-23 Denso International America, Inc. Systems and methods for identifying smoking in vehicles
US11636870B2 (en) 2020-08-20 2023-04-25 Denso International America, Inc. Smoking cessation systems and methods
US11760170B2 (en) 2020-08-20 2023-09-19 Denso International America, Inc. Olfaction sensor preservation systems and methods
US11813926B2 (en) 2020-08-20 2023-11-14 Denso International America, Inc. Binding agent and olfaction sensor
US11932080B2 (en) 2020-08-20 2024-03-19 Denso International America, Inc. Diagnostic and recirculation control systems and methods
US11760169B2 (en) 2020-08-20 2023-09-19 Denso International America, Inc. Particulate control systems and methods for olfaction sensors

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998011388A1 (en) 1996-09-12 1998-03-19 Unison Industries Limited Partnership Diagnostic methods and apparatus for laser ignition system
US7412129B2 (en) * 2004-08-04 2008-08-12 Colorado State University Research Foundation Fiber coupled optical spark delivery system
US7340129B2 (en) * 2004-08-04 2008-03-04 Colorado State University Research Foundation Fiber laser coupled optical spark delivery system
US20160040644A1 (en) * 2012-11-15 2016-02-11 Ford Global Technologies, Llc Engine with laser ignition
US9272706B2 (en) * 2013-04-17 2016-03-01 Ford Global Technologies, Llc Laser ignition system based diagnostics
US9188505B2 (en) * 2013-06-21 2015-11-17 Ford Global Technologies, Llc Method and system for cylinder compression diagnostics
US9617967B2 (en) * 2013-06-28 2017-04-11 Ford Global Technologies, Llc Method and system for laser ignition control
US9222455B2 (en) * 2014-01-10 2015-12-29 Ford Global Technologies, Llc Laser ignition system based diagnostics
US10731621B2 (en) * 2016-12-21 2020-08-04 Caterpillar Inc. Ignition system having combustion initiation detection

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