DE102014105071A1

DE102014105071A1 - Diagnostik auf der Basis eines Laserzündsystems

Info

Publication number: DE102014105071A1
Application number: DE102014105071.1A
Authority: DE
Inventors: Douglas Raymond Martin; Lauren Angelina Martin
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2014-04-09
Publication date: 2014-10-23
Also published as: US9272706B2; RU152494U1; US20140316622A1; CN104110343A; CN104110343B

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme bereitgestellt, um die Kraftmaschinendiagnostik einschließlich visueller Inspektionen eines Kraftmaschinenzylinders unter Verwendung der vorhandenen Hardware von einem Laserzündsystem zu ermöglichen. Die Lichtimpulse von einer Laserzündvorrichtung werden während der Zustände ohne Verbrennung an einem Photodetektor empfangen und verwendet, um Bilder eines Inneren des Zylinders zu erzeugen, die durch einen Wartungstechniker beurteilt werden können. Ein Elektromotor des Fahrzeugssystems kann während eines Wartungsmodus des Fahrzeugs verwendet werden, um die Kraftmaschine in spezifizierte Kraftmaschinenpositionen zu drehen und die Kraftmaschine in spezifizierten Kraftmaschinenpositionen zu halten, die es dem Techniker ermöglichen, ausgewählte Diagnosetest auszuführen.

Description

Gebiet
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf Verfahren und Systeme zum Diagnostizieren einer Kraftmaschine unter Verwendung eines Laserzündsystems.
Hintergrund und Zusammenfassung
Fahrzeugkraftmaschinen müssen eventuell ab und zu von einem Mechaniker zu Diagnosezwecken gewartet werden. Zu der Diagnose können eine visuelle Inspektion von Kraftmaschinenkomponenten (zum Beispiel zur Identifizierung von Riefenschaden (Fressschaden), Nockenwellenausrichtungsproblemen usw.), eine Drehung einer Kraftmaschine in eine ausgewählte Position zur Identifizierung von Komponentenschaden (zum Beispiel zur Detektion von Wasserschlag) und/oder Rotieren einer Kraftmaschine (zum Beispiel zur Durchführung von Vakuumtests) gehören.
Es wurde erkannt, dass einige der Diagnosen zeitintensiv, kostspielig und aufwendig sein können. Für Diagnosen, die bezüglich der Position der Kraftmaschine empfindlich sind, können dazu kleine Schwankungen der Kraftmaschinenposition das Ergebnis der Diagnosen wesentlich verfälschen. Ferner kann es aufgrund der Druckkräfte in der Kraftmaschine schwierig sein, die Kraftmaschine in einer ausgewählten Position zu halten.
In Betracht der obigen Probleme haben die Erfinder ein Verfahren für ein Hybridfahrzeugsystem entwickelt, welches eine genaue Kraftmaschinenpositionierung für Diagnosezwecke gestattet. Bei einem Beispiel kann die Kraftmaschine durch ein Verfahren diagnostiziert werden, welches eine Drehung der Kraftmaschine mittels eines Elektromotors als Reaktion auf eine Eingabe einer Bedienperson während ausgewählter nichtverbrennender Kraftmaschinenbedingungen, bei denen das Fahrzeug in einen Wartungsmodus versetzt wurde, umfasst. Auf diese Weise kann eine Kraftmachinenpositionierung verbessert werden, wodurch der Mechaniker Fahrzeugdiagnosen verlässlich fertigstellen kann.
Bei einem Beispiel kann ein Hybridfahrzeug während Bedingungen, wenn die Kraftmaschine nicht verbrennt und das Fahrzeug nicht gefahren wird, in einen Wartungsmodus versetzt werden. Ein Mechaniker kann ein Wartungsdiagnosewerkzeug verwenden, welches mit dem Fahrzeug gekoppelt ist, um den Wartungsmodus anzufordern. Somit kann der Mechaniker in diesem Modus einen oder mehrere Diagnosetests durchführen, von denen einige eine bestimmte Kraftmaschinenpositionierung benötigen. Zum Beispiel kann es bei bestimmten Diagnosetests nötig sein, dass sich der Kolben eines bestimmten Zylinders an einer bestimmten Position befindet. Der Mechaniker kann einen durchzuführenden Diagnosetest auswählen und eine bestimmte Kraftmaschinenposition anfordern. Als Reaktion auf die Anforderung kann ein Elektromotor des Fahrzeugssystems, der über das Antriebssystem mit der Kraftmaschine gekoppelt ist, betrieben werden. Die Kraftmaschine kann durch den Elektromotor in die angeforderte Kraftmaschinenposition gedreht werden. Ferner kann ein Motordrehmoment dazu verwendet werden, die Kraftmaschine in der angeforderten Position zu halten, bis der Mechaniker den Diagnosetest beendet hat. Bei Beendigung kann der Mechaniker eine neue Position anfordern, um einen weiteren Diagnosetest durchzuführen, wobei der Elektromotor dazu betrieben wird, die Kraftmaschine zu drehen und umzupositionieren. Falls keine weiteren Tests oder Kraftmaschinenpositionierungsanforderungen empfangen werden, kann das Fahrzeug aus dem Wartungsmodus herausgenommen werden und in den Betriebsmodus zurückgesetzt werden, in dem das Fahrzeug gefahren werden kann.
Auf diese Art kann ein Elektromotor eines Hybridfahrzeugsystems während eines Wartungsmodus dazu verwendet werden, zu Diagnosezwecken zur Kraftmaschinenpositionierung beizutragen. Durch Betrieb des Elektromotors zum Drehen und Aufrechterhalten der Kraftmaschine in einer bestimmten Position wird die Genauigkeit der Kraftmaschinenpositionierung verbessert und die Verlässlichkeit der positionsempfindlichen Diagnose erhöht. Durch Verwendung bestehender Fahrzeughardware zur Positionierung der Kraftmaschine fällt der Bedarf an kostspieligen und aufwendigen Diagnosewerkzeugen. Insgesamt können die Fahrzeugdiagnosen vereinfacht und zeit- und kosteneffizient ausgeführt werden.
Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl der Konzepte einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie ist nicht beabsichtigt, um Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Schutzumfang eindeutig durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen eingeschränkt, die alle oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile beseitigen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein beispielhaftes Hybridfahrzeugsystem.
2 zeigt eine beispielhafte Brennkraftmaschine des Hybridfahrzeugsystems nach 1.
3 zeigt ein Beispiel der Emission von Laserlichtimpulsen zu einem Kraftmaschinenzylinder, um die visuelle Inspektion eines Inneren des Zylinders zu ermöglichen.
4 zeigt eine Flussdiagramm auf hoher Ebene eines Verfahrens zum Diagnostizieren einer Zylinderverschlechterung basierend auf den während der Zustände ohne Verbrennung durch einen Photodetektor erzeugten Bilder des Zylinderinneren.
5 zeigt eine Flussdiagramm auf hoher Ebene eines Verfahrens zum Einstellen einer Kraftmaschinenposition basierend auf einer Eingabe einer Bedienperson, um es zu ermöglichen, dass Kraftmaschinendiagnostik ausgeführt wird.
Ausführliche Beschreibung
Es werden Verfahren und Systeme bereitgestellt, um die visuelle Inspektion eines Kraftmaschinenzylinders eines Hybridfahrzeugs unter Verwendung eines Laserzündsystems der Kraftmaschine zu ermöglichen, wie z. B. der Systeme nach den 1–3. Die durch das Laserzündsystem (3) emittierten Laserimpulse mit geringer Leistung können verwendet werden, um Bilder des Inneren des Zylinders zu erzeugen. Die Bilder können dann auf einer Mittelkonsole des Fahrzeugs angezeigt werden. Ein Kraftmaschinen-Controller kann konfiguriert sein, um eine Steuerroutine, wie z. B. die Routine nach 4, auszuführen, um die Laserzündvorrichtung während der Zustände ohne Verbrennung in einem Diagnosemodus zu betreiben. Die durch einen Photodetektor des Laserzündsystems erzeugten Bilder können einem Diensteanbieter (oder einem Mechaniker) auf der Mittelkonsole angezeigt und durch den Diensteanbieter verwendet werden, um eine Zylinderbeschädigung zu erkennen. Ein oder mehrere Knöpfe der Mittelkonsole können aktiviert sein, wenn in dem Diagnosemodus gearbeitet wird, um Feinheiten der Position der Kraftmaschine auszuführen, die eine Ansicht des Inneren des Zylinders verbessern. Auf diese Weise kann die Kraftmaschinendiagnostik schneller und mit geringeren Kosten ausgeführt werden. Eine Kraftmaschinen-Steuerung kann konfiguriert sein, um eine Wartungsroutine, wie z. B. die Routine nach 5, auszuführen, um die Kraftmaschinenposition während der Zustände ohne Verbrennung zu ändern. Im Wartungsmodus kann die Bedienperson einen Diagnosetest aus einem Verzeichnis der Optionen der Diagnosetests wählen, das sich in der Anzeige der Mittelkonsole befindet. Folglich aktiviert die Auswahl eines Diagnosetests einen Kraftmaschinensensor, der eine anfängliche Kraftmaschinenposition misst, um die Kraftmaschine in die angeforderte Kraftmaschinenposition zu bewegen, um den Diagnosetest auszuführen.
1 stellt ein Fahrzeug mit einem Hybridantriebssystem 10 schematisch dar. Das Hybridantriebssystem 10 enthält eine Brennkraftmaschine 20, die an ein Getriebe 16 gekoppelt ist. Das Getriebe 16 kann ein Schaltgetriebe, ein Automatikgetriebe oder Kombinationen daraus sein. Ferner können verschiedene zusätzliche Komponenten enthalten sein, wie z. B. ein Drehmomentwandler und/oder andere Getriebe, wie z. B. eine Endantriebseinheit usw. Es ist gezeigt, dass das Getriebe 16 an ein Antriebsrad 14 gekoppelt ist, das sich mit einer Straßenoberfläche in Kontakt befinden kann.
In dieser Beispielausführungsform enthält das Hybridantriebssystem außerdem eine Energieumsetzungsvorrichtung 18, die unter anderem einen Motor, einen Generator und Kombinationen daraus enthalten kann. Es ist ferner gezeigt, dass die Energieumsetzungsvorrichtung 18 an eine Energiespeichervorrichtung 22 gekoppelt ist, die eine Batterie, einen Kondensator, ein Schwungrad, einen Druckbehälter usw. enthalten kann. Die Energieumsetzungsvorrichtung kann betrieben werden, um Energie von der Fahrzeugbewegung und/oder der Kraftmaschine zu absorbieren und die absorbierte Energie in eine Energieform umzusetzen, die für die Speicherung durch die Energiespeichervorrichtung geeignet ist, (mit anderen Worten, um einen Generatorbetrieb bereitzustellen). Die Energieumsetzungsvorrichtung kann außerdem betrieben werden, um eine Ausgabe (Leistung, Arbeit, Drehmoment, Drehzahl usw.) dem Antriebsrad 14 und/oder der Kraftmaschine 20 zuzuführen (mit anderen Worten, um einen Motorbetrieb bereitzustellen). Es sollte erkannt werden, dass die Energieumsetzungsvorrichtung in einigen Ausführungsformen unter verschiedenen anderen Komponenten einen Motor, einen Generator oder sowohl einen Motor als auch einen Generator enthalten kann, die verwendet werden, um die geeignete Umsetzung der Energie zwischen der Energiespeichervorrichtung und den Antriebsrädern und/oder der Kraftmaschine des Fahrzeugs bereitzustellen.
Die dargestellten Verbindungen zwischen der Kraftmaschine 20, der Energieumsetzungsvorrichtung 18, dem Getriebe 16 und dem Antriebsrad 14 können die Übertragung mechanischer Energie von einer Komponente zu einer weiteren angeben, wohingegen die Verbindungen zwischen der Energieumsetzungsvorrichtung 18 und der Energiespeichervorrichtung 22 die Übertragung verschiedener Energieformen, wie z. B. elektrischer, mechanischer usw., angeben können. Es kann z. B. von der Kraftmaschine 20 über ein Getriebe 16 Drehmoment übertragen werden, um das Antriebsrad 14 des Fahrzeugs anzutreiben. Wie oben beschrieben worden ist, kann die Energiespeichervorrichtung 22 konfiguriert sein, um in einem Generatormodus und/oder einem Motormodus zu arbeiten. In einem Generatormodus kann das System 10 etwas oder alles der Ausgabe aus der Kraftmaschine 20 und/oder dem Getriebe 16 absorbieren, was den Betrag der dem Antriebsrad 14 zugeführten Antriebsausgabe verringern kann. Ferner kann die durch die Energieumsetzungsvorrichtung empfangene Ausgabe verwendet werden, um die Energiespeichervorrichtung 22 zu laden. Alternativ kann die Energiespeichervorrichtung 22 elektrische Ladung von einer äußeren Energiequelle 24 empfangen, wie z. B. einer Steckdose zu einem Stromversorgungsnetz. Im Motormodus kann die Energieumsetzungsvorrichtung der Kraftmaschine 20 und/oder dem Getriebe 16 eine mechanische Ausgabe zuführen, z. B. unter Verwendung der in einer elektrischen Batterie gespeicherten elektrischen Energie.
Die Ausführungsformen des Hybridantriebs können vollständige Hybridsysteme enthalten, in denen das Fahrzeug nur an der Kraftmaschine, nur an der Energieumsetzungsvorrichtung (z. B. dem Motor) oder einer Kombination aus beiden laufen kann. Es können außerdem Unterstützungs- oder Mildhybridkonfigurationen verwendet werden, bei denen die Kraftmaschine die primäre Drehmomentquelle ist, wobei das Hybridantriebssystem wirkt, um selektiv hinzugefügtes Drehmoment zuzuführen, z. B. während eines Pedaldrucks oder anderer Bedingungen. Noch weiter können außerdem ein Starter/Generator und/oder intelligente Drehstromgenerator-Systeme verwendet werden.
Aus dem Obigen sollte erkannt werden, dass das beispielhafte Hybridantriebssystem zu verschiedenen Betriebsmodi imstande ist. In einem ersten Modus ist die Kraftmaschine 20 z. B. eingeschaltet, wobei sie als die Drehmomentquelle wirkt, die das Antriebsrad 14 antreibt. In diesem Fall wird das Fahrzeug in einem Modus "mit eingeschalteter Kraftmaschine" betrieben, wobei der Kraftmaschine 20 (die in 2 ausführlicher dargestellt ist) Kraftstoff von einem Kraftstoffsystem 28 zugeführt wird. Das Kraftstoffsystem 28 enthält ein Kraftstoffdampf-Rückgewinnungssystem 29, um Kraftstoffdämpfe zu speichern und die Emissionen von dem Antriebssystem 10 des Hybridfahrzeugs zu verringern.
In einem weiteren Modus kann das Antriebssystem unter Verwendung der Energieumsetzungsvorrichtung 18 (z. B. eines Elektromotors) als die Drehmomentquelle, die das Fahrzeug antreibt, arbeiten. Dieser Betriebsmodus "mit ausgeschalteter Kraftmaschine" kann während des Bremsens, während geringer Geschwindigkeiten, während des Stopps an Lichtsignalen usw. verwendet werden. In einem noch weiteren Modus, der als ein "Hilfs"-Modus bezeichnet werden kann, kann eine alternative Drehmomentquelle das durch die Kraftmaschine 20 bereitgestellte Drehmoment ergänzen und in Kooperation mit dem durch die Kraftmaschine 20 bereitgestellten Drehmoment wirken. Wie oben angegeben worden ist, kann die Energieumsetzungsvorrichtung 18 außerdem in einem Generatormodus arbeiten, bei dem Drehmoment von der Kraftmaschine 20 und/oder dem Getriebe 16 absorbiert wird. Außerdem kann die Energieumsetzungsvorrichtung 18 wirken, um das Drehmoment während der Übergänge der Kraftmaschine 20 zwischen unterschiedlichen Verbrennungsmodi (z. B. während der Übergänge zwischen einem Funkenzündungsmodus und einem Kompressionszündungsmodus) zu verstärken oder zu absorbieren.
Die oben unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen verschiedenen Komponenten können durch ein Fahrzeugsteuersystem 41 gesteuert sein, das eine Steuerung 12 mit computerlesbaren Anweisungen zum Ausführen der Routinen und Subroutinen zum Steuern der Fahrzeugsysteme, mehrere Sensoren 42 und mehrere Aktuatoren 44 enthält.
2 zeigt eine schematische graphische Darstellung eines Beispielzylinders einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine 20, die in einem Hybridfahrzeugsystem, wie z. B. dem Hybridfahrzeug nach 1, enthalten ist. Die Kraftmaschine 20 kann wenigstens teilweise durch ein Steuersystem, das die Steuerung 12 enthält, und durch eine Eingabe von einer Bedienperson 132 des Fahrzeugs über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert sein. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 130 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP.
Der Verbrennungszylinder 30 der Kraftmaschine 20 kann Verbrennungszylinderwände 32 enthalten, in denen ein Kolben 36 positioniert ist. Der Kolben 36 kann an eine Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, so dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein Zwischengetriebesystem an wenigstens ein Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Der Verbrennungszylinder 30 kann die Einlassluft über einen Einlasskanal 43 von einem Einlasskrümmer 45 empfangen und kann die Verbrennungsgase über einen Auslasskanal 48 entleeren. Der Einlasskrümmer 45 und der Auslasskanal 48 können über ein Einlassventil 52 bzw. ein Auslassventil 54 selektiv mit dem Verbrennungszylinder 30 in Verbindung stehen. In einigen Ausführungsformen kann der Verbrennungszylinder 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile enthalten.
In diesem Beispiel können das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 über die Nockenbetätigungssysteme 51 bzw. 53 durch Nockenbetätigung gesteuert sein. Die Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 können jedes einen oder mehrere Nocken enthalten und können ein Nockenkurvenschaltsystem (CPS-System) und/oder ein System mit variabler Nockenzeitsteuerung (VCT-System) und/oder ein System mit variabler Ventilzeitsteuerung (VVT-System) und/oder ein System mit variablem Ventilhub (VVL-System) verwenden, die durch den Controller 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Um die Detektion der Nockenposition zu ermöglichen, sollten die Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 Zahnräder aufweisen. Die Positionen des Einlassventils 52 und des Auslassventils 54 können durch die Positionssensoren 55 bzw. 57 bestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen können das Einlassventil 52 und/oder das Auslassventil 54 durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert sein. Der Zylinder 30 kann z. B. alternativ ein Einlassventil, das über elektrische Ventilbetätigung gesteuert ist, und ein Auslassventil, das über Nockenbetätigung einschließlich CPS- und/oder VCT-Systemen gesteuert ist, enthalten.
Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzdüse 66 direkt an den Verbrennungszylinder 30 gekoppelt ist, um den Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite des Signals FPW, das über einen elektronischen Treiber 68 von der Steuerung 12 empfangen wird, direkt in ihn einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 66 das bereit, was als Direkteinspritzung des Kraftstoffs in den Verbrennungszylinder 30 bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse kann z. B. an der Seite des Verbrennungszylinders oder im Oberteil des Verbrennungszylinders angebracht sein. Der Kraftstoff kann über ein (nicht gezeigtes) Kraftstoffzufuhrsystem, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler enthält, der Kraftstoffeinspritzdüse 66 zugeführt werden. In einigen Ausführungsformen kann der Verbrennungszylinder 30 alternativ oder zusätzlich eine Kraftstoffeinspritzdüse enthalten, die in einer Konfiguration, die das bereitstellt, was als die Kanaleinspritzung des Kraftstoffs in die Einlassöffnung stromaufwärts des Verbrennungszylinders 30 bekannt ist, in dem Einlasskanal 43 angeordnet ist.
Der Einlasskanal 43 kann ein Ladungsbewegungs-Steuerventil (CMCV) 74 und eine CMCV-Platte 72 enthalten und kann außerdem eine Drosselklappe 62, die eine Drosselklappen-Platte 64 aufweist, enthalten. In diesem speziellen Beispiel kann die Position der Drosselklappen-Platte 64 durch den Controller 12 über ein Signal, das einem Elektromotor oder einem Aktuator, der in der Drosselklappe 62 enthalten ist, bereitgestellt wird, variiert werden, eine Konfiguration, die als elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) bezeichnet werden kann. Auf diese Weise kann die Drosselklappe 62 betrieben werden, um die Einlassluft zu variieren, die dem Verbrennungszylinder 30 unter den anderen Kraftmaschinen-Verbrennungszylindern bereitgestellt wird. In anderen Ausführungsformen kann das CMCV weggelassen sein. Der Einlasskanal 43 kann einen Luftmassendurchflusssensor 120 und einen Krümmerluftdrucksensor 122 enthalten, um die Signale MAF bzw. MAP der Steuerung 12 bereitzustellen.
Es ist gezeigt, dass ein Abgassensor 126 stromaufwärts eines Katalysators 70 an den Auslasskanal 48 gekoppelt ist. Der Sensor 126 kann irgendein geeigneter Sensor sein, um eine Angabe des Luft-/Kraftstoffverhältnisses der Abgase bereitzustellen, wie z. B. ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO (universeller oder Weitbereichs-Abgassauerstoffsensor), ein Zweizustands-Sauerstoffsensor oder EGO, ein HEGO (ein erwärmter EGO), ein NO_x-, HC- oder CO-Sensor. Das Abgassystem kann sowohl Anspringkatalysatoren und Unterbodenkatalysatoren als auch Luft-/Kraftstoffverhältnis-Sensoren stromaufwärts und/oder stromabwärts des Auslasskrümmers enthalten. Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel mehrere Katalysatorbausteine enthalten. In einem weiteren Beispiel können mehrere Abgasreinigungsvorrichtungen, jede mit mehreren Bausteinen, verwendet werden. Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel ein Dreiwegekatalysator sein.
Die Steuerung 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingabe-/Ausgabeports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte, das in diesem speziellen Beispiel als ein Festwertspeicher-Chip 106 gezeigt ist, einen Schreib-Lese-Speicher (Direktzugriffsspeicher)108, einen Erhaltungsspeicher 109 und einen Datenbus enthält. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu jenen Signalen, die vorher erörtert worden sind, verschiedene Signale und Informationen von an die Kraftmaschine 20 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung des eingeleiteten Luftmassendurchflusses (MAF) von dem Luftmassendurchflusssensor 120; der Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) von einem Temperatursensor 112, der an eine Kühlhülse 114 gekoppelt ist; eines Profil-Zündungs-Ansprechsignals (PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 118 (oder einem anderen Typ), der an die Kurbelwelle 40 gekoppelt ist, der in einigen Beispielen optional enthalten sein kann; einer Drosselklappenposition (TP) von einem Drosselklappenpositionssensor; und eines Krümmer-Absolutdrucksignals MAP von einem Luftdrucksensor 122. Der Hall-Effekt-Sensor 118 kann optional in der Kraftmaschine 20 enthalten sein, da er mit einer Fähigkeit ähnlich zu dem hier beschriebenen Kraftmaschinen-Lasersystem funktioniert.
Der Festwertspeicher-Chip 106 des Speichermediums kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen repräsentieren, die durch den Prozessor 102 ausführbar sind, um sowohl die im Folgenden beschriebenen Verfahren als auch deren Varianten auszuführen.
Die Kraftmaschine 20 enthält ferner ein Lasersystem 92. Das Lasersystem 92 enthält einen Lasererreger 88 und eine Lasersteuereinheit (LCU) 90. Die LCU 90 veranlasst den Lasererreger 88, Laserenergie zu erzeugen. Die LCU 90 kann Betriebsanweisungen von der Steuerung 12 empfangen. Der Lasererreger 88 enthält einen Laseroszillationsabschnitt 86 und einen Lichtkonvergierabschnitt 84. Der Lichtkonvergierabschnitt 84 konvergiert das durch den Laseroszillationsabschnitt 86 erzeugte Laserlicht in einem Laserbrennpunkt 82 des Verbrennungszylinders 30.
Im Oberteil des Zylinders 30 kann sich ein Photodetektor 94 als Teil des Lasers befinden, wobei er die Rückimpulse von der Oberseite des Kolbens 36 empfangen kann. Der Photodetektor 94 enthält eine Kamera mit einer Linse. In einem Beispiel ist die Kamera eine ladungsgekoppelte Vorrichtung (CCD). Die CCD-Kamera kann konfiguriert sein, um die von der LCU 90 emittierten Laserimpulse zu detektieren und zu lesen. In einem Beispiel kann, wenn die LCU die Laserimpulse in einem Infrarot-Frequenzbereich emittiert, die CCD-Kamera im Infrarot-Frequenzbereich arbeiten und die Impulse im Infrarot-Frequenzbereich empfangen. In einer derartigen Ausführungsform kann die Kamera außerdem als eine Infrarotkamera bezeichnet werden. In anderen Ausführungsformen kann die Kamera eine CCD-Kamera für das volle Spektrum sein, die sowohl im sichtbaren Spektrum als auch im Infrarotspektrum arbeiten kann. Die Kamera kann eine Linse enthalten, um die detektierten Laserimpulse zu fokussieren und ein Bild des Inneren des Zylinders zu erzeugen. In einem Beispiel ist die Linse eine Fischaugenlinse, die ein breites Panorama- oder Halbkugelbild des Inneren des Zylinders erzeugt. Nach der Laseremission von der LCU 90 überstreicht der Laser den Innenbereich des Zylinders 30 am Laserbrennpunkt 82. Die Lichtenergie, die von dem Kolben 36 reflektiert wird, kann durch die Kamera in dem Photodetektor 94 detektiert werden.
Das Lasersystem 92 ist konfiguriert, um mit mehr als einer Fähigkeit zu arbeiten. Während der Verbrennungszustände kann die Laserenergie z. B. verwendet werden, um das Luft-/Kraftstoffgemisch während eines Arbeitstakts der Kraftmaschine zu zünden, einschließlich des Anlassens der Kraftmaschine, des Warmlaufbetriebs der Kraftmaschine und der Betriebs der warmgelaufenen Kraftmaschine. Der durch die Kraftstoffeinspritzdüse 66 eingespritzte Kraftstoff kann während wenigstens eines Abschnitts eines Einlasstakte ein Luft-/Kraftstoffgemisch bilden, wobei das Zünden des Luft-/Kraftstoffgemischs mit der durch den Lasererreger 88 erzeugten Laserenergie die Verbrennung des ansonsten nicht brennbaren Luft-/Kraftstoffgemischs beginnt und den Kolben 36 nach unten treibt.
Als ein weiteres Beispiel kann während der Zustände ohne Verbrennung, wenn in einem Diagnosemodus gearbeitet wird, die Laserzündvorrichtung verwendet werden, um Bilder eines Inneren des Zylinders zu erzeugen. Die Bilder können einem Mechaniker auf einer Mittelkonsole des Fahrzeugs angezeigt werden, so dass er eine visuelle Inspektion ausführen und irgendeine Zylinderverschlechterung identifizieren kann. Spezifisch sendet die Laserzündvorrichtung, die an den Photodetektor 94 gekoppelt ist, Lichtimpulse in den Zylinder 30. Der Photodetektor 94 enthält eine Infrarotkamera, die mit einer Fischaugenlinse ausgerüstet ist, die Bilder erzeugt, die drahtlos zu einem Kraftmaschinen-Controller übertragen und auf der Anzeige des Fahrzeugs betrachtet werden. Während die Laserzündvorrichtung betrieben wird, kann ein durch eine Bedienperson gesteuerter Knopf an der Mittelkonsole die Kraftmaschinenposition einstellen. Diese Einstellungen enthalten das Drehen der Kraftmaschine aus einer anfänglichen Kraftmaschinenposition vorwärts oder rückwärts, was die Inspektion und Detektion der Zylinderverschlechterung weiter ermöglicht. Als ein noch weiteres Beispiel können während der anderen Zustände ohne Verbrennung, wenn in einem Kolbenbestimmungsmodus gearbeitet wird, die Laserimpulse verwendet werden, um die Position eines Kolbens innerhalb des Kraftmaschinenzylinders zu bestimmen. Dies ermöglicht eine genauere Bestimmung der Kraftmaschinenposition.
Die LCU 90 kann den Lasererreger 88 leiten, um die Laserenergie in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen an unterschiedlichen Orten und mit unterschiedlichen Leistungspegeln zu fokussieren. Während der Verbrennungszustände kann die Laserenergie z. B. an einem ersten Ort entfernt von der Zylinderwand 32 innerhalb des Innenbereichs des Zylinders 30 fokussiert werden, um ein Luft-/Kraftstoffgemisch zu zünden. In einer Ausführungsform kann sich der erste Ort in der Nähe des oberen Totpunkts (TDC) eines Arbeitstakts befinden. Ferner können die Laserimpulse, die in diesem Zündungsmodus verwendet werden, um die Zylinderverbrennung einzuleiten, einen höheren Leistungspegel besitzen. Noch weiter kann die LCU 90 den Lasererreger 88 leiten, um erste mehrere Laserimpulse zu erzeugen, die zu dem ersten Ort geleitet werden, wobei die erste Verbrennung aus der Ruhe Laserenergie von dem Lasererreger 88 empfangen kann, die größer als die Laserenergie ist, die dem ersten Ort für spätere Verbrennungen zugeführt wird. Außerdem kann während der Zündung die Laservorrichtung schneller mit hoher Energieintensität gepulst sein, um das Luft-/Kraftstoffgemisch zu zünden.
Als ein weiteres Beispiel kann während der Zustände ohne Verbrennung die Laserenergie verwendet werden, um die Position eines Kolbens des Zylinders zu identifizieren und dadurch eine Kraftmaschinenposition abzuleiten. Eine genaue Bestimmung der Kraftmaschinenposition kann während des Starts oder Neustarts der Kraftmaschine verwendet werden, um einen Zylinder auszuwählen, in dem ein erstes Verbrennungsereignis eingeleitet wird. Während der Bestimmung der Kolbenposition kann die Laservorrichtung die Laserimpulse mit geringer Energieintensität überstreichen. Der Laser kann z. B. mit einer sich wiederholenden linearen Frequenzrampe frequenzmoduliert werden, um die Position eines oder mehrerer Kolben in einer Kraftmaschine zu bestimmen. Der Photodetektor 94, der sich im Oberteil des Zylinders befindet, kann die Lichtenergie detektieren, die von dem Kolben reflektiert wird. Eine Kraftmaschinen-Steuerung kann die Position des Kolbens in dem Zylinder basierend auf einem Zeitunterschied zwischen der Emission des Laserimpulses und der Detektion des von dem Kolben reflektierten Lichts durch den Photodetektor bestimmen.
Als ein noch weiteres Beispiel kann während der Zustände ohne Verbrennung, während in einem Diagnosemodus gearbeitet wird, die Laserenergie verwendet werden, um ein Inneres des Zylinders visuell zu kontrollieren, um eine Kraftmaschinenverschlechterung zu identifizieren. Dabei kann die Laserenergie an mehreren Orten, wie z. B. von einem Ende der Zylinderwand 32 über den gesamten Innenbereich des Zylinders 30 zu einem weiteren Ende der Zylinderwand 32 fokussiert werden, um den gesamten Zylinder zu überstreichen. Die Laservorrichtung kann mit den Laserimpulsen mit geringer Energieintensität den Zylinder mit einer hohen Frequenz überstreichen. Der Laser kann z. B. mit einer sich wiederholenden linearen Frequenzrampe frequenzmoduliert sein. Außerdem können bei den unterschiedlichen Frequenzen unterschiedliche Materialien in dem Zylinder detektiert werden. Durch das sehr schnelle Abtasten so viel des Zylinders wie möglich wirkt der Laser wie ein breites Strahlenbündel oder eine Glühlampe. Die Laserimpulse, die verwendet werden, wenn in dem Diagnosemodus und in dem Kolbenbestimmungsmodus gearbeitet wird, können einen geringeren Leistungspegel als die Laserimpulse aufweisen, die verwendet werden, wenn in dem Zündungsmodus gearbeitet wird. In einem Beispiel kann der Leistungspegel der Laserimpulse, die in dem Diagnosemodus verwendet werden, erheblich niedriger als der Leistungspegel der Laserimpulse, die in dem Zündmodus verwendet werden, sein, wie z. B. ein Pegel, der die Augen nicht schädigen würde. Der Photodetektor 94, der sich im Oberteil des Zylinders befindet, kann die Lichtenergie detektieren, die von dem Kolben und den Wänden des Zylinders reflektiert wird, wobei die CCD-Kamera des Photodetektors Bilder des Inneren des Zylinders unter Verwendung des durch den Laser erzeugten Lichtstrahlenbündels aufnehmen kann. Die Bilder können dann zu einer Bedienperson des Fahrzeugs übertragen und einer Bedienperson des Fahrzeugs angezeigt werden, die basierend auf den Bildern eine Zylinderverschlechterung identifizieren kann.
Das Fahrzeugsystem 10 kann innerhalb einer Kabine des Fahrzeugs eine Fahrzeug-Instrumententafel enthalten. Die Fahrzeug-Instrumententafel kann eine Mittelkonsole 140 enthalten. Als solche kann die Mittelkonsole eine die Steuerelemente tragende Oberfläche sein, die sich in einem Mittelabschnitt der Fahrzeugkabine, insbesondere im Vorderteil der Fahrzeugkabine befindet. Die Mittelkonsole 140 kann verschiedene Steuerelemente, wie z. B. die Knöpfe 138, die Drehschalter 142 und die Tasten 136 enthalten. Die verschiedenen Steuerelemente können durch eine Bedienperson des Fahrzeugs betätigt werden, um die Kabinenbedingungen einzustellen. Die verschiedenen Steuerelemente können z. B. einen Lautstärkeregelungsknopf 138, der an ein Musiksystem des Fahrzeugs gekoppelt ist, um eine Lautstärke der Musik in der Kabine einzustellen, einen Abstimmknopf 136, der an ein Radiosystem des Fahrzeugs zum Einstellen der Kanalauswahl des Radios gekoppelt ist, und einen Temperatursteuerungs-Drehschalter 142, der an ein HVAC-System des Fahrzeugs gekoppelt ist, zum Einstellen der Heiz- und Kühltemperaturen der Kabine enthalten.
Die Mittelkonsole 140 kann außerdem eine Anzeige 135 enthalten. Die Anzeige kann eine berührungsempfindlichen Anzeige sein, die es der Bedienperson des Fahrzeugs ermöglicht, die Einstellungen des Fahrzeugs über Berührungswechselwirkungen auszuwählen. Die Anzeige kann außerdem verwendet werden, um die aktuellen Fahrzeugeinstellungen anzuzeigen. Außerdem kann die Anzeige verwendet werden, um ein Navigationssystem, wie z. B. GPS, Telephonfähigkeiten oder Webanwendungen, auf die während der Reise zugegriffen wird, anzuzeigen. Während der Zustände ohne Verbrennung, wenn die Laserzündvorrichtung in einem Diagnosemodus betrieben wird, wird die Anzeige 135 verwendet, um Bilder des Inneren des Zylinders 30 darzustellen, die durch den Photodetektor 94 aufgenommen werden, der an das Laserdetektionssystem 92 gekoppelt ist. Spezifisch werden die Bilder des Inneren des Zylinders, die durch eine CCD-Kamera des Laserdetektionssystems aufgenommen worden sind, z. B. drahtlos zum Kraftmaschinen-Steuersystem übertragen und auf der Anzeige 135 einer Bedienperson des Fahrzeugs (z. B. einem Mechaniker) angezeigt. Basierend auf der über die Berührungswechselwirkungen auf der Anzeige ausgewählten Anzeigevorliebe der Bedienperson können die Bilder des Zylinderinneren von irgendeinem oder von allen Zylindern angezeigt werden. Außerdem können während des Diagnosemodus einer oder mehrere der Knöpfe 138 für die Steuerung der Kraftmaschinenposition aktiviert sein (und für die Kabinensteuerung deaktiviert sein). Während der Zustände ohne Verbrennung zum Beispiel, wenn in dem Diagnosemodus gearbeitet wird, kann der Lautstärkeregelungsknopf für die Steuerung der Kraftmaschinenposition aktiviert sein und für die Lautstärkeregelung deaktiviert sein. Folglich können die Einstellungen an dem Lautstärkeregelungsknopf 138 verwendet werden, um die Kraftmaschinenposition von einer anfänglichen Kraftmaschinenposition einzustellen, um die visuelle Inspektion des Zylinders zu unterstützen. Es kann z. B. bestimmt werden, dass der Kolben des Zylinders an dem oder in der Nähe eines Oberteils des Zylinders, der gegenwärtig auf der Anzeige 135 angezeigt wird, positioniert ist, was eine Vollansicht des Inneren des Zylinders versperrt. Um die Ansicht zu verbessern, kann die Bedienperson des Fahrzeugs den Lautstärkeregelungsknopf (z. B. im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn) langsam drehen, was wiederum die Kraftmaschinenposition (z. B. rückwärts oder vorwärts) bewegt, so dass der Kolben über die Einstellungen an einem Leistungsteilungs-Generator/Motor des Kraftmaschinensystems langsam zum Boden des Zylinders bewegt wird. In den Ausführungsformen, in denen die Kraftmaschine ein Planetengetriebe enthält, kann der Motor den Außenring bewegungslos halten (was die Reifenräder bewegungslos hält), während der Generator (oder das Sonnenrad) die Kraftmaschine unter Verwendung der Rückkopplung von irgendeinem Drehmelder der Generatorposition oder unter Verwendung des 60-2-Kurbelrads mit dem Positionssystem des Hall-Effekt-Sensors für die Rückkopplung der tatsächlichen Kraftmaschinenposition dreht. Diese Bewegung des Kolbens kann es der Bedienperson ermöglichen, Bilder zu empfangen, die eine vollständigere Ansicht des Inneren des Zylinders repräsentieren, wobei sie es ihr ermöglichen kann, eine genauere Inspektion auszuführen. Die verbesserte Ansicht kann es der Bedienperson z. B. ermöglichen, die Zylinderwände auf einen Riefenbildungsschaden zu kontrollieren. Ferner kann während des Diagnosemodus derselbe Lautstärkeregelungsknopf oder ein alternativer Knopf, ein alternativer Drehschalter oder eine alternative Taste der Mittelkonsole aktiviert sein, um es zu ermöglichen, dass das auf der Anzeige 135 angezeigte Bild des Zylinders vergrößert wird (z. B. in es hinein oder aus ihm heraus gezoomt wird).
Die Steuerung 12 steuert die LCU 90 und besitzt ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium, das Code enthält, um den Ort der Zufuhr der Laserenergie basierend auf der Temperatur, z. B. der ECT, einzustellen. Die Laserenergie kann an unterschiedliche Orte innerhalb des Zylinders 30 geleitet werden. Der Controller 12 kann außerdem zusätzliche oder alternative Sensoren zum Bestimmen des Betriebsmodus der Kraftmaschine 20 enthalten, einschließlich sowohl zusätzlicher Temperatursensoren, Drucksensoren, Drehmomentsensoren als auch Sensoren, die die Drehzahl der Kraftmaschine, eine Luftmenge und eine Kraftstoffeinspritzmenge detektieren. Außerdem oder alternativ kann die LCU 90 direkt mit verschiedenen Sensoren, wie z. B. den Temperatursensoren zum Detektieren der ECT, kommunizieren, um den Betriebsmodus der Kraftmaschine 20 zu bestimmen.
Wie oben beschrieben worden ist, zeigt 1 nur einen Zylinder einer Mehrzylinderkraftmaschine, wobei jeder Zylinder auf ähnliche Weise seinen eigenen Satz von Einlass-/Auslassventilen, einer Kraftstoffeinspritzdüse, einem Laserzündsystem usw. enthalten kann.
3 veranschaulicht eine Beispielausführungsform 300 dessen, wie das Lasersystem 92 (nach 2) Laserimpulse in den Zylinder 30 emittieren kann, so dass ein Photodetektor des Lasersystems Bilder des Inneren des Zylinders aufnehmen kann. Die Bilder können einer Bedienperson des Fahrzeugs angezeigt werden, um eine visuelle Inspektion des Zylinders auf eine Beschädigung zu ermöglichen. Als solche werden die Komponenten, die in den 1–2 bereits eingeführt worden sind, in 3 nicht erneut eingeführt.
3 zeigt eine Beispieloperation des Lasersystems 92, das einen Lasererreger 88, einen Photodetektor 94 und eine LCU 90 enthält. Die LCU 90 veranlasst den Lasererreger 88, Laserenergie zu erzeugen. Die Hochfrequenz-Laserimpulse werden zu verschiedenen Orten des Zylinders geleitet, um soviel des Zylinders wie möglich abzutasten. Die Impulse 302 können z. B. zu den Zylinderwänden 315, dem Inneren des Zylinders 30, der Kolbenoberfläche 313 und der Innenfläche der Ventile 52 und 54 (d. h. der dem Zylinder zugewandten Oberfläche) geleitet werden. In dem so viel des Zylinders so schnell wie möglich abgetastet wird, wirkt der Laserimpuls 302 als eine Lichtquelle mit weitem Strahlenbündel oder eine Glühlampe, was es dem Photodetektor 94 (insbesondere der CCD-Kamera) ermöglicht, Bilder 320 des Inneren des Zylinders aufzunehmen. Wenn das Laserzündsystem (oder eine Laservorrichtung) als solches als eine Lichtquelle für die Bildaufnahme während der Diagnostik arbeitet, kann es (sie) als in einem Projektor- oder Beleuchtermodus arbeitend betrachtet werden, wobei die LCU 90 Betriebsanweisungen, wie z. B. einen Leistungsmodus, von der Steuerung 12 empfangen kann. Wenn das Lasersystem 92 im Diagnosemodus arbeitet, emittiert es eine Folge von Impulsen geringer Leistung mit einer hohen Frequenz. Während der Zündung kann der Laser zum Vergleich schnell mit einer höheren Energieintensität gepulst sein, um das Luft-/Kraftstoffgemisch zu zünden. In einem Beispiel kann während des Diagnosemodus der Laser auf dem niedrigen Energieniveau mit einer Frequenzmodulation, die eine sich wiederholende lineare Frequenzrampe aufweist, gepulst ein. Die häufigen Laserimpulse mit geringer Leistung können in dem Infrarotspektrum emittiert werden. Ein Photodetektionssystem, das eine CCD-Kamera, die im Infrarotspektrum arbeitet (z. B. eine Infrarot-CCD-Kamera), mit einer Fischaugenlinse enthält, kann sich im Oberteil des Zylinders als ein Teil des Lasers befinden und kann Zylinderbilder 320 unter Verwendung des von dem Inneren des Zylinders reflektierten Lichts aufnehmen. Die aufgenommenen Bilder können Bilder der Zylinderwände 315, der dem Zylinder zugewandten Oberfläche der Einlass- und Auslassventile 52 und 54, der Kolbenoberfläche 313 und des Inneren des Zylinders 30 enthalten. Die aufgenommenen Bilder 320 werden durch den Photodetektor 94 drahtlos zum Controller 12 für die Betrachtung auf der Anzeige 135 in der Mittelkonsole 140 des Fahrzeugs übertragen.
Wie oben erörtert worden ist, können die Lichtimpulse mit geringer Leistung im Infrarotspektrum (IR-Spektrum) durch die Laserzündvorrichtung emittiert werden, wobei die CCD-Kamera konfiguriert ist, um im IR-Spektrum zu arbeiten. In alternativen Ausführungsformen besitzt der Photodetektor 94 eine CCD-Kamera für das volle Spektrum, die abgestimmt werden kann, um mit der Frequenz des Lasers in Einklang gebracht zu werden; wobei die Kamera folglich in den IR- und anderen Spektren des Lichts (z. B. des Tageslichts oder der Glühlampen) arbeiten kann und die Fähigkeit besitzt, den Laser zu deaktivieren, falls Nicht-IR-Licht detektiert wird. In einigen Beispielen kann die Position des Kolbens eine Vollansicht des Inneren des Zylinders in den angezeigten Bildern 320 des Inneren des Zylinders versperren. Beim Beobachten der Bilder kann die Bedienperson des Fahrzeugs (z. B. ein Wartungstechniker oder ein Mechaniker) aktiv Einstellungen an einer Position des Kolbens vornehmen, um den Zylinder besser zu sehen. Während der Zustände, in denen die Bilder 320 z. B. angeben, dass sich der Kolben in der Nähe eines Oberteils des Zylinders (z. B. am TCD) befindet, ermöglichen zusätzliche Einstellungen, dass die Kraftmaschine langsam und genau abgestimmt wird, um den Kolben nach unten zum Boden des Zylinders zu bewegen. Während des Diagnosemodus können ein oder mehrere Knöpfe, Drehschalter oder Tasten der Mittelkonsole 140 des Fahrzeugs aktiviert sein, um eine Steuerung der Kraftmaschinenposition zu ermöglichen, wobei durch das Bedienen des Knopfs, des Drehschalters oder der Taste ein Leistungsteilungs-Generator/Motor des Kraftmaschinensystems betrieben wird, um die Kraftmaschinenposition einzustellen. In dem dargestellten Beispiel kann die Bedienperson, wenn sich der Kolben in der Nähe des Oberteils des Zylinders in der Ansicht befindet, den Knopf 138, der sich an der Mittelkonsole 140 des Fahrzeugs befindet, einstellen, um die Kraftmaschine aus der anfänglichen Kraftmaschinenposition vorwärts oder rückwärts zu drehen. Falls die Kraftmaschine aus der anfänglichen Kraftmaschinenposition rückwärts gedreht wird, um den Kolben nach unten zu bewegen, kann der Controller gleichzeitig eine Einlassdrosselklappe der Kraftmaschine öffnen, um die Einlasskrümmerausdehnung zu verringern.
In 4 stellt eine Routine 400 ein Verfahren zum Diagnostizieren der Zylinderverschlechterung basierend auf den durch einen Photodetektor eines Laserzündsystems erzeugten Bildern des Zylinderinneren dar. Das System nimmt die Bilder während der Zustände ohne Verbrennung für Diagnosezwecke der Zylinderverschlechterung auf. Das Verfahren ermöglicht es, dass die Kraftmaschine visuell kontrolliert wird, ohne dass irgendeine Komponente von dem Zylinder entfernt werden muss, was folglich einen weiter beschleunigten und vereinfachten Diagnosetest ermöglicht.
Bei 402 enthält das Verfahren das Bestimmen, ob das Fahrzeug eingeschaltet ist. In dem dargestellten Beispiel ist das Fahrzeug ein Hybridelektrofahrzeug. In einem Beispiel kann ein Einschaltzustand des Fahrzeugs basierend auf einem Schlüsseleinschaltereignis des Fahrzeugs bestätigt werden. Falls das Fahrzeug nicht eingeschaltet ist, wird bei 414 die Laserzündung gesperrt. Beim Bestätigen, dass das Fahrzeug eingeschaltet ist, enthält das Verfahren bei 404 das Schätzen und/oder das Ableiten der Betriebsbedingungen des Fahrzeugs und der Kraftmaschine. Diese können z. B. eine Drehmomentanforderung des Fahrers, die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Ladezustand (SOC) der Batterie, die Kraftmaschinendrehzahl, die Kraftmaschinentemperatur, die Katalysatortemperatur, den Ladepegel, den MAP, den MAF, die Umgebungsbedingungen (die Temperatur, den Druck, die Feuchtigkeit usw.) enthalten. Basierend auf den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs kann der Betriebsmodus des Fahrzeugs als solcher bestimmt werden. Falls die Fahreranforderung z. B. kleiner als eine Schwellenanforderung ist und der SOC der Batterie höher als ein Schwellenladungspegel ist, kann das Fahrzeug in einem Elektromodus betrieben werden (der außerdem als ein Modus mit ausgeschalteter Kraftmaschine oder ein Modus ohne Verbrennung bezeichnet wird), wobei das Fahrzeug unter Verwendung der Leistung angetrieben wird, die von dem System-Elektromotor und/oder der Batterie abgeleitet wird. Als ein alternatives Beispiel kann, falls die Fahreranforderung höher als die Schwellenanforderung ist und/oder der SOC der Batterie niedriger als der Schwellenladungspegel ist, das Fahrzeug in einem Modus mit eingeschalteter Kraftmaschine betrieben werden, bei dem das Fahrzeug unter Verwendung der von der Zylinderverbrennung in der Kraftmaschine abgeleiteten Leistung angetrieben wird.
Dementsprechend bestimmt bei 406 die Routine, ob das Fahrzeug im Modus mit ausgeschalteter Kraftmaschine (der hier außerdem als ein Modus ohne Verbrennung bezeichnet wird) arbeitet. Wenn nicht, dann kann bei 408 bestätigt werden, dass sich das Fahrzeug in einem Modus mit eingeschalteter Kraftmaschine (der hier außerdem als ein Verbrennungsmodus bezeichnet wird) befindet. Falls sich das Fahrzeug bei 408 im Verbrennungsmodus befindet, dann wird bei 410 die Laserzündvorrichtung betrieben, um Laserimpulse mit einem höheren Leistungspegel in den Zylinder zu leiten, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder zu zünden.
Wenn sich in 406 das Fahrzeug im Modus ohne Verbrennung befindet, dann kann bei 412 bestimmt werden, ob ein Laserdiagnosemodus ausgewählt worden ist. In einem Beispiel kann ein Diagnosemodus ausgewählt werden, falls das Fahrzeug eingeschaltet ist, sich in einem Zusatzmodus befindet und die Parkklinke des Getriebes in eine "Park"-Position geschaltet ist. Der Diagnosemodus kann in regelmäßigen Intervallen des Fahrzeugbetriebs (z. B. nach einer Schwellendistanz des Fahrzeugbetriebs oder einem Schwellenzeitraum des Fahrzeugbetriebs seit einer letzten Diagnoseoperation) ausgewählt werden. Alternativ kann der Diagnosemodus durch die Bedienperson des Fahrzeugs über Auswahlen an der Mittelkonsole aktiv ausgewählt werden. Falls der Diagnosemodus nicht ausgewählt ist und das Fahrzeug im Modus mit ausgeschalteter Kraftmaschine betrieben wird, kehrt die Routine zu 414 zurück, um die Laserzündvorrichtung zu sperren.
Falls bei 412 der Laserdiagnosemodus durch die Bedienperson des Fahrzeugs ausgewählt ist, geht die Routine zu 416 weiter, wobei die Laserzündvorrichtung betrieben wird, um Laserimpulse in einem Infrarotspektrum auf einem geringen Leistungspegel in ein Inneres des Zylinders zu leiten, um den Zylinder zu überstreichen. Als solches wird das Laserzündsystem im Diagnosemodus auf einem geringeren Leistungspegel als dem Leistungspegel, der während der Verbrennungszustände (bei 410) verwendet wird, betrieben. Spezifisch emittiert die Laserzündvorrichtung häufig Laserimpulse mit geringer Leistung überall im Zylinder, die effektiv als ein Lichtstrahlenbündel wirken. Auf diese Weise kann der Laser während der Diagnostik in einem Projektor- oder Beleuchtermodus betrieben werden. Das durch die Laserimpulse erzeugte Lichtstrahlenbündel kann durch einen Photodetektor, der an die Laserzündvorrichtung gekoppelt ist, verwendet werden, um Bilder des Inneren des Zylinders aufzunehmen. Der Photodetektor enthält eine Kamera und eine lichtkonvergierende Linse. Der Photodetektor kann z. B. eine Infrarotkamera (z. B. eine CCD) mit einer Fischaugenlinse sein, um Bilder eines Inneren des Zylinders unter Verwendung des Lichts von den Laserimpulsen zu erzeugen.
Bei 418 enthält die Routine das Empfangen der Bilder des Inneren des Zylinders, die durch den Photodetektor aufgenommen worden sind. In einem Beispiel werden die aufgenommenen Bilder drahtlos innerhalb des Kraftmaschinensystems von dem Photodetektor zur Kraftmaschinen-Steuerung übertragen. Bei 420 werden die empfangenen Bilder einer Bedienperson des Fahrzeugs auf der Mittelkonsole des Fahrzeugs (z. B. auf einer Anzeigevorrichtung der Mittelkonsole) angezeigt. Die Bilder können auf eine zylinderspezifische Weise angezeigt werden. In einem Beispiel können die von allen Kraftmaschinenzylindern aufgenommenen Bilder angezeigt werden und kann die Bedienperson des Fahrzeugs Berührungswechselwirkungen auf der Anzeige oder die Knöpfe der Mittelkonsole verwenden, um einen einzigen Zylinder zum Betrachten auszuwählen. Außerdem kann die Bedienperson die Tasten, die Knöpfe oder die Drehschalter der Mittelkonsole oder andere Berührungswechselwirkungen mit der Anzeige verwenden, um die Ansicht des Zylinders zu vergrößern (z. B. in das Bild des Zylinders in der Ansicht zu zoomen). Hier kann die Bedienperson des Fahrzeugs ein Wartungstechniker oder ein Mechaniker sein, der imstande ist, die Kraftmaschinen-Verschlechterung (z. B. den Riefenbildungsschaden der Zylinderwand) basierend auf den aufgenommenen Bildern zu diagnostizieren.
Bei 422 enthält die Routine das Aktivieren eines durch die Bedienperson gesteuerten Knopfs der Mittelkonsole des Fahrzeugs für die Steuerung der Kraftmaschinenposition. Als solches erlaubt dies, dass ein Knopf, wie z. B. ein Lautstärkeregelungsknopf des Radios der Mittelkonsole, für die Lautstärkeregelung deaktiviert wird und für das Ausführen von Einstellungen an einer Position der Kraftmaschine und dadurch einer Position des Kolbens in dem Zylinder aktiviert wird. Der aktivierte durch die Bedienperson gesteuerte Knopf kann über einen Elektromotor-Generator des Hybridfahrzeugsystems während der Zustände ohne Verbrennung an die Kraftmaschine gekoppelt sein, so dass eine Position des Kolbens innerhalb des Zylinders basierend auf den Einstellungen an der Position des Knopfs durch die Bedienperson des Fahrzeugs eingestellt wird. Die Bedienperson des Fahrzeugs kann die Positionseinstellungen basierend auf den durch den Photodetektor aufgenommenen und auf der Anzeige der Mittelkonsole angezeigten Bildern ausführen. Falls die aufgenommenen Bilder z. B. angeben, dass sich der Kolben des Zylinders in der Ansicht in der Nähe eines Oberteils des Zylinders befindet, was eine Ansicht der Wände und der Ventile des Zylinders versperrt, kann die Bedienperson des Fahrzeugs den Knopf langsam drehen, um die Position der Kraftmaschine abzustimmen und dadurch die Position des Kolbens in eine Position, die eine bessere Ansicht des Zylinderinneren bereitstellt, genau abzustimmen. Das Einstellen der Position des Kolbens innerhalb des Zylinders kann das Drehen des Knopfs beinhalten, um die Kraftmaschine aus einer anfänglichen Kraftmaschinenposition rückwärts oder vorwärts zu drehen. Die Steuerung kann Einstellungen der Drosselklappenposition basierend auf der Abstimmung der Kraftmaschinenposition nach Bedarf ausführen. Wenn die Kraftmaschine z. B. aus der Anfangsposition rückwärts gedreht werden muss, um den Kolben zum Boden des Zylinders zu bringen, dann kann bei 422, während die Kraftmaschine rückwärts gedreht wird, die Steuerung die Öffnung der Einlassdrosselklappe vergrößern, um die Einlasskrümmerausdehnung zu verringern.
Die Bedienperson des Fahrzeugs kann einen Zustand der Kraftmaschine, einschließlich eines Zustands der Zylinderwände und der Ventile, basierend auf den Bildern, die der Bedienperson auf der Mittelkonsole angezeigt werden, diagnostizieren. Unter Verwendung der durch den Photodetektor aufgenommenen Bilder als solche kann die Bedienperson imstande sein, das Innere des Zylinders visuell zu kontrollieren und eine Verschlechterung (wie z. B. einen Ventilschaden oder einen Riefenbildungsschaden) zu identifizieren. Falls durch die Bedienperson des Fahrzeugs basierend auf den aufgenommenen Bildern eine Verschlechterung bestimmt wird, kann die Bedienperson diese Angabe dem Fahrzeug-Steuersystem bereitstellen (z. B. durch das Auswählen einer Taste an der Mittelkonsole). Das Kraftmaschinen-Steuersystem kann dann basierend auf der Eingabe der Bedienperson einen Diagnosecode setzen, um die Kraftmaschinenverschlechterung anzugeben.
Auf diese Weise wird während eines ersten Verbrennungszustands eine Laserzündvorrichtung betrieben, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder zu zünden, während während eines zweiten Zustands ohne Verbrennung die Laserzündvorrichtung betrieben wird, um ein Inneres des Zylinders zu diagnostizieren. Hier wird während des ersten Zustands die Laserzündvorrichtung auf einem höheren Leistungspegel betrieben, während während des zweiten Zustands die Laserzündvorrichtung auf einem geringeren Leistungspegel betrieben wird. An den Zylinder ist ein Photodetektor gekoppelt, um die Laserimpulse von der Laserzündvorrichtung zu detektieren. Sowohl während des ersten als auch während des zweiten Zustands kann die Laserzündvorrichtung betrieben werden, um Laserimpulse in einem Infrarotspektrum zu emittieren, wobei der Photodetektor außerdem im Infrarotspektrum betrieben werden kann. Der Photodetektor verwendet das Licht von den Laserimpulsen während des zweiten Zustands, um die Bilder des Inneren des Zylinders aufzunehmen. Eine Ausgabe des Photodetektors (z. B. ein Bild des Inneren des Zylinders) kann zu einem Kraftmaschinen-Controller übertragen und einer Bedienperson des Fahrzeugs auf einer Mittelkonsole des Fahrzeugs angezeigt werden. Die Kraftmaschine kann an ein Hybridelektrofahrzeug gekoppelt sein, wobei während der Diagnostik eine Kraftmaschinenposition durch eine Bedienperson des Fahrzeugs (z. B. einen Mechaniker) basierend auf den Einstellungen an einem durch die Bedienperson gesteuerten Knopf aktiv geändert werden kann. Hier kann die aktive Änderung der Kraftmaschinenposition durch den Knopf über einen Elektromotor-Generator des Hybridelektrofahrzeugs ermöglicht sein. Der Controller kann eine Drosselklappenposition basierend auf der Änderung der Kraftmaschinenposition einstellen. Die Drosselklappe kann z. B. geöffnet werden, wenn die Kraftmaschine aus einer Anfangsposition rückwärts gedreht wird.
Es wird ferner erkannt, dass in einem dritten Zustand ohne Verbrennung die Laserzündvorrichtung auf dem geringeren Leistungspegel betrieben werden kann, um die Position eines Kolbens in dem Zylinder für die Steuerung der Kraftmaschinenposition zu bestimmen. Dabei kann der an den Zylinder gekoppelte Photodetektor die Reflexion eines emittierten Laserimpulses von der Oberseite eines Kolbens detektieren. Basierend auf einem Zeitraum, der von einem Zeitpunkt, zu dem der Laser durch die Laserzündvorrichtung emittiert worden ist, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem der reflektierte Laserimpuls durch den Photodetektor detektiert wird, vergangen ist, kann eine Steuerung die Kolbenposition bestimmen. Die Informationen über die genaue Kraftmaschinenposition können während eines anschließenden Neustarts der Kraftmaschine verwendet werden, um einen Zylinder zu identifizieren, in dem ein erstes Verbrennungsereignis auszuführen ist, wobei dadurch die Neustartzeiten der Kraftmaschine verbessert werden.
Auf diese Weise kann während der Zustände ohne Verbrennung eine Laserzündvorrichtung für Diagnosezwecke betrieben werden und kann eine Zylinderverschlechterung basierend auf der Ausgabe eines an den Zylinder gekoppelten Photodetektors angegeben werden. Durch das Betreiben der Laserzündvorrichtung, um als eine Lichtquelle zu wirken, kann eine Kamera des Laserzündsystems vorteilhaft verwendet werden, um Bilder des Inneren eines Zylinders aufzunehmen. Dies ermöglicht es einem Mechaniker, eine visuelle Inspektion der Kraftmaschine bei verringerten Kosten und verringerter Zeit auszuführen.
In 5 stellt eine Routine 500 ein Verfahren zum Einstellen einer Kraftmaschinenposition basierend auf einer Eingabe der Bedienperson dar, um es zu ermöglichen, dass die Kraftmaschinendiagnostik ausgeführt wird. Das System ermöglicht es einem Elektromotor des Hybridfahrzeugsystems, die Kraftmaschine basierend auf einer Eingabe der Bedienperson in eine angeforderte Position zu drehen, was es einer Bedienperson ermöglicht, mehrere Diagnosetests auszuführen.
Bei 502 enthält das Verfahren das Bestätigen, dass ein Wartungsmodus ausgewählt worden ist. Ein Wartungsmodus kann während ausgewählter Zustände ohne Verbrennung bestätigt werden, wenn ein Wartungsmodus durch eine Bedienperson ausgewählt worden ist. Die Bedienperson kann ein Wartungstechniker oder ein Mechaniker sein, der einen Zustand der Kraftmaschine durch das Ausführen eines oder mehrerer Diagnosetests diagnostizieren kann. Als solcher kann der Wartungsmodus auswählbar sein, wenn das Fahrzeug nicht läuft, wie z. B. wenn das Fahrzeug mit ausgeschalteter Kraftmaschine geparkt ist. Ferner kann der Wartungsmodus einen Fahrzeugmodus repräsentieren, bei dem die Fahrzeugkomponenten (z. B. die Kraftmaschine, das Getriebe, die Batterie usw.) diagnostiziert werden. In einem Beispiel kann die Bedienperson über ein an das Fahrzeug gekoppeltes Wartungsdiagnosewerkzeug eine Eingabe der Bedienperson bereitstellen, die den Wartungsmodus auswählt. Alternativ kann die Bedienperson über eine Anwenderschnittstelle des Fahrzeugs (z. B. über eine berührungsinteraktive Anzeige an der Mittelkonsole des Fahrzeugs oder über eine Taste an der Mittelkonsole) eine Eingabe der Bedienperson bereitstellen, die den Wartungsmodus auswählt. Falls kein Wartungsmodus angefordert wird, endet die Routine.
Beim Bestätigen der Anforderung des Wartungsmodus kann die Steuerung das Fahrzeug in einen Wartungsmodus schalten. In einem Beispiel kann die Steuerung in dem Wartungsmodus der Bedienperson mehrere Diagnosetestoptionen auf der Anzeige der Mittelkonsole darstellen. Die Bedienperson kann die Möglichkeit haben, einen auszuführenden Diagnosetest (z. B. einen Diagnosetest, der in einer Folge von Diagnosetests zuerst auszuführen ist) aus mehreren Optionen der Diagnosetests auszuwählen, die auf der Anwenderschnittstelle dargestellt sind, die auf der Mittelkonsole des Fahrzeugs angezeigt wird. Die Mehrzahl an Diagnosetests, die auf der Anwenderschnittstelle angezeigt werden, können z. B. einen Wasserverschlusstest, einen Nockenwellen-Versetzungstest, eine visuelle Inspektion der Zylinder usw. enthalten.
Bei 504 enthält die Routine das Empfangen einer Anforderung der Kraftmaschinenposition von der Bedienperson. Die Anforderung der Kraftmaschinenposition kann über das Wartungsdiagnosewerkzeug von der Bedienperson empfangen werden. Alternativ kann die Anforderung der Kraftmaschinenposition von der Bedienperson über die Anwenderschnittstelle an der Mittelkonsole empfangen werden. Die Anforderung der Kraftmaschinenposition kann eine angeforderte Kolbenposition eines spezifizierten Zylinders der Kraftmaschine enthalten.
In einem Beispiel kann die Anforderung der Kraftmaschinenposition eine spezifische Kraftmaschinenposition (z. B. eine spezifische Kolbenposition in einem spezifischen Kraftmaschinenzylinder) enthalten, die erforderlich ist, um einen spezifischen Diagnosetest auszuführen. Die Bedienperson kann z. B. sowohl einen auszuführenden Diagnosetest (aus den durch dei Steuerung angezeigten mehreren Optionen) auswählen als auch eine Kraftmaschinenposition, bei der der ausgewählte Diagnosetest auszuführen ist, auswählen. Hier kann die Steuerung die Diagnoseauswahl der Bedienperson auf der Anzeige empfangen, während er außerdem eine Eingabe der Bedienperson hinsichtlich einer Anforderung der Kraftmaschinenposition (z. B. über die Anwenderschnittstelle oder über das Wartungsdiagnosewerkzeug) empfangen kann. In einem alternativen Beispiel kann die Steuerung mit den für die ausgewählten Diagnosetests gewünschten Kraftmaschinenpositionen vorprogrammiert sein. Eine Nachschlagtabelle der Steuerung kann z. B. mit den Daten gefüllt sein, wobei auf sie durch die Steuerung als Reaktion auf die Diagnoseauswahl der Bedienperson Bezug genommen werden kann. Hier kann die Steuerung nur die Diagnoseauswahl der Bedienperson auf der Anzeige empfangen und kann die Anforderung der Kraftmaschinenposition basierend auf der Diagnoseauswahl der Bedienperson ableiten. Wenn z. B. ein Wasserverschlusstest durch die Bedienperson ausgewählt wird, kann die Steuerung ableiten, dass die angeforderte Kraftmaschinenposition in einer R-4-(I-4-)Kraftmaschine einen Kolben des Zylinders 2 der Kraftmaschine enthält, der am TDC der Verdichtung positioniert ist, so dass der Wasserverschlusstest ausgeführt werden kann. Alternativ kann der Kolben zum Boden des Zylinders bewegt werden, wobei die Kamera oder der Detektor verwendet werden kann, um nach einem Fluid in dem Zylinder zu suchen. Noch weiter kann der Zylinder auf das Vorhandensein von Kohlenstoffablagerungen, eines geschmolzenen Kolbens oder von Fremdobjekten geprüft werden.
Bei 506 bestimmt die Routine unter Verwendung eines Fahrzeugsensors die anfängliche Kraftmaschinenposition. Die Steuerung kann z. B. eine Schätzung der anfänglichen Kraftmaschinenposition (einschließlich einer Schätzung der Position spezifischer Kolben der spezifizierten Zylinder) von einem Kraftmaschinenpositionssensor des Fahrzeugs empfangen. Basierend auf einem Unterschied zwischen der anfänglichen Kraftmaschinenposition und der angeforderten Kraftmaschinenposition enthält die Routine bei 508 das Drehen der Kraftmaschine über einen Elektromotor des Fahrzeugssystems in die angeforderte Kraftmaschinenposition. Spezifisch wird der Elektromotor (der entlang eines Triebstrangs an die Kraftmaschine gekoppelt ist) betrieben, um die Kraftmaschine aus der gemessenen anfänglichen Kraftmaschinenposition in die angeforderte Kraftmaschinenposition zu drehen. In einem Beispiel können die Drehzahl, das Drehmoment und/oder die Leistungseinstellung des Elektromotors auf dem Unterschied zwischen der gemessenen anfänglichen Kraftmaschinenposition und der angeforderten Kraftmaschinenposition basieren, wobei der Motor schneller gedreht wird, wenn der Unterschied höher ist, während der Motor langsamer gedreht wird, wenn der Unterschied geringer ist. Sobald sich die Kraftmaschine als solche in der angeforderten Position befindet, kann der ausgewählte Diagnosetest eingeleitet werden.
Bei 510 bestimmt die Routine, ob der Diagnosetest abgeschlossen ist. Als solche kann die Eingabe hinsichtlich des Abschlusses des Diagnosetests von der Bedienperson über die Anwenderschnittstelle empfangen werden. Sobald die ausgewählte Diagnostik durch die Bedienperson erfolgreich abgeschlossen worden ist, kann die Bedienperson z. B. eine Taste der Mittelkonsole betätigen, eine Auswahl auf der Mittelkonsole treffen oder das Wartungsdiagnosewerkzeug von dem Fahrzeug entkoppeln, um anzugeben, dass der Test abgeschlossen worden ist. Wenn der Test nicht abgeschlossen worden ist, dann wird bei 512 die Kraftmaschine über das Motordrehmoment in der angeforderten Kraftmaschinenposition aufrechterhalten, bis eine Eingabe der Bedienperson, die den Abschluss des Diagnosetests angibt, empfangen wird. Spezifisch wird die Kraftmaschinenposition über das Motordrehmoment in der angeforderten Position aufrechterhalten, um den Kompressionskräften, die nicht ausgeglichen sein können, entgegenzuwirken.
Es wird erkannt, dass, während die Routine das Aufrechterhalten der Kraftmaschinenposition über den Elektromotor vorschlägt, bis der Diagnosetest abgeschlossen ist, die Kraftmaschine in alternativen Beispielen basierend auf der Art des Tests nicht aufrechterhalten werden muss. Einige Tests können z. B. eine genaue Vorpositionierung erfordern, können aber nicht erfordern, dass die Position während des Tests gehalten wird. Als ein Beispiel kann, wenn der ausgewählte Diagnosetest ein Unterdrucktest ist, die Kraftmaschine in eine ausgewählte Position gedreht werden, wobei dann die Kraftmaschine (z. B. über den Motor) schnell gedreht werden kann, um das Unterdruckerzeugungspotential der Kraftmaschine zu beurteilen.
Wenn eine Eingabe, die angibt, dass der Diagnosetest abgeschlossen ist, bei 510 empfangen wird, dann kann bei 514 bestimmt werden, ob eine neue Anforderung der Kraftmaschinenposition von der Bedienperson empfangen worden ist. In einem Beispiel kann die Bedienperson beim Abschluss des ersten, anfänglichen Diagnosetests fortfahren, um einen zweiten, nachfolgenden Diagnosetest auszuführen. Hier kann die Bedienperson wie bei 504 sowohl den auszuführenden Diagnosetest (aus den durch die Steuerung angezeigten verbleibenden Optionen) auswählen als auch eine Kraftmaschinenposition, bei der der ausgewählte Diagnosetest auszuführen ist, auswählen. Alternativ kann die Steuerung die neue Diagnoseauswahl der Bedienperson auf der Anzeige empfangen und kann eine neue Anforderung der Kraftmaschinenposition basierend auf der neuesten Diagnoseauswahl der Bedienperson ableiten. In einem weiteren Beispiel kann die Bedienperson beim Abschluss des Diagnosetests die Kraftmaschinendiagnostik abgeschlossen haben und keine weiteren Diagnosetests müssen ausgeführt werden. Hierbei kann die Bedienperson eine Taste der Mittelkonsole betätigen oder eine Auswahl auf der Mittelkonsole treffen, um anzugeben, dass keine weiteren Einstellungen der Kraftmaschinenposition erforderlich sind.
Wenn es bei 514 keine neue Positionsanforderung gibt und die Eingabe der Bedienperson den Abschluss aller Diagnosetest angibt, dann schaltet bei 518 die Steuerung als Reaktion auf das Empfangen keiner weiteren Anforderungen der Kraftmaschinenposition von der Bedienperson das Fahrzeug aus dem Wartungsmodus in einen Nicht-Wartungsmodus (oder einen Betriebsmodus). Insbesondere wird die Kraftmaschine über den Elektromotor in eine vorgegebene Kraftmaschinenposition (z. B. eine vorgegebene Kraftmaschinenposition, die für den Neustart der Kraftmaschine verwendet wird) gedreht, wobei das Fahrzeug aus dem Wartungsmodus in einen Betriebsmodus (z. B. einen Nicht-Wartungsmodus) geschaltet wird.
Wenn bei 514 die Kraftmaschine eine neue Anforderung der Kraftmaschinenposition und/oder eine weitere Diagnosetestauswahl für einen neuen Diagnosetest von der Bedienperson empfängt, dann wird bei 516 die Kraftmaschine über den Elektromotor in die weitere angeforderte Kraftmaschinenposition gedreht. Das Motordrehmoment von dem Elektromotor wird dann verwendet, um die Kraftmaschine in der angeforderten Position zu halten, bis der zuletzt ausgewählte Diagnosetest abgeschlossen ist. Die Schritte 510–516 werden dann basierend auf einer Eingabe der Bedienperson ständig wiederholt, bis die Bedienperson angibt, dass alle Tests abgeschlossen worden sind und keine weiteren Einstellungen der Kraftmaschinenposition erforderlich sind. Wenn alle Diagnosetests abgeschlossen sind und keine weiteren Anforderungen der Kraftmaschinenposition von der Bedienperson empfangen werden, wird das Fahrzeug in einen Betriebsmodus zurückgeführt. Auf diese Weise kann ein Wartungstechniker vorteilhafterweise einen Elektromotor eines Hybridfahrzeugsystems verwenden, um eine Kraftmaschine zum Ausführen der Kraftmaschinendiagnostik genau zu positionieren.
In einem Beispiel umfasst ein Hybridfahrzeugsystem eine Kraftmaschine, die einen Zylinder mit einem Kolben enthält. Die Kraftmaschine ist über einen Triebstrang an einen Elektromotor und die Antriebsräder des Fahrzeugs gekoppelt. Das Fahrzeugsystem kann eine Mittelkonsole enthalten, die eine Anzeige zum Empfangen einer Eingabe der Bedienperson enthalten kann. Das System kann ferner einen Sensor zum Messen einer Kraftmaschinenposition und eine Steuerung zum Ausführen von Einstellungen basierend auf einer Auswahl der Diagnosetests der Bedienperson enthalten. Während der Zustände ohne Verbrennung der Kraftmaschine kann durch die Bedienperson ein Wartungsmodus angefordert werden, wobei die Steuerung, der computerlesbare Anweisungen aufweist, in Ansprechen darauf das Fahrzeug in einen Wartungsmodus schalten kann. Sobald das Fahrzeug in dem Wartungsmodus konfiguriert ist, kann die Anzeige in der Mittelkonsole des Fahrzeugs der Bedienperson mehrere auswählbare Diagnosetestoptionen anzeigen. Die Bedienperson kann einen Diagnosetest auf der Anzeige auswählen, was es dre Steuerung ermöglicht, eine Anforderung der Kraftmaschinenposition zu empfangen, die eine angeforderte Kolbenposition eines spezifizierten Zylinders der Kraftmaschine enthält. Die Steuerung kann eine Schätzung der anfänglichen Kraftmaschinenposition von einem Fahrzeugsensor empfangen und kann den Elektromotor betreiben, um die Kraftmaschine in die angeforderte Position zu drehen. Der Betrieb des Elektromotors kann auf einem Unterschied zwischen der Schätzung der anfänglichen Kraftmaschinenposition und der Anforderung der Kraftmaschinenposition basieren. Nach dem Drehen der Kraftmaschine in die angeforderte Kraftmaschinenposition kann die Kraftmaschine in der angeforderten Kraftmaschinenposition aufrechterhalten werden, während ein von der Bedienperson ausgewählter Diagnosetest abgeschlossen wird. Falls weitere Anforderungen der Kraftmaschinenposition und weitere Diagnosetest-Auswahleingaben der Bedienperson empfangen werden, wird die Kraftmaschinenposition dementsprechend neu eingestellt, bis alle Diagnosetests abgeschlossen sind. Wenn von der Bedienperson keine weitere Anforderung der Kraftmaschinenposition empfangen wird, führt die Steuerung das Fahrzeug in einen Nicht-Wartungsmodus zurück.
Auf diese Weise kann die Kraftmaschinendiagnostik während ausgewählter Zustände ohne Verbrennung unter Verwendung der Hardware, die in einem Hybridfahrzeug mit einem Laserzündsystem vorhanden ist, ausgeführt werden. Durch das Betreiben einer Laserzündvorrichtung, um Lichtimpulse bereitzustellen, die es einem Photodetektor ermöglichen, Bilder eines Inneren des Zylinders aufzunehmen, kann eine visuelle Inspektion des Zylinders durch einen Wartungstechniker auf eine kosten- und zeiteffiziente Weise ausgeführt werden. Indem außerdem der Elektromotor des Hybridfahrzeugsystems verwendet wird, um eine Kraftmaschine in ausgewählten Kraftmaschinenpositionen genau zu positionieren, können positionsempfindliche Diagnosetest genau und zuverlässiger ausgeführt werden. Auf diese Weise kann die Qualität der durch einen Wartungstechniker ausgeführten Kraftmaschinendiagnostik verbessert werden.
Es sei angegeben, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Systemkonfigurationen der Kraftmaschine und/oder des Fahrzeugs verwendet werden können. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere aus irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie z. B. ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, repräsentieren. Als solches können die veranschaulichten verschiedenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Beispielausführungsformen zu erreichen, sondern sie ist für die Leichtigkeit der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der verwendeten besonderen Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen Code graphisch darstellen, der in einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Kraftmaschinen-Steuersystem zu programmieren ist.
Es ist klar, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Art sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technik kann z. B. auf V-6-, R-4-(I-4-), R-6-(I-6-), V-12-, Boxer-4- und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
Die folgenden Ansprüche legen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders dar, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder dessen Äquivalent beziehen. Derartige Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente enthalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Darstellung neuer Ansprüche in dieser oder einer in Beziehung stehenden Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche, ob ihr Umfang umfassender als der, enger als der oder gleich dem Umfang der ursprünglichen Ansprüche ist oder vom Umfang der ursprünglichen Ansprüche verschieden ist, werden außerdem als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims

Verfahren für eine Hybridfahrzeugkraftmaschine, das Folgendes umfasst: Drehen der Kraftmaschine mittels eines Elektromotors als Reaktion auf eine Eingabe eines Bedieners während ausgewählter nichtverbrennender Kraftmaschinenbedingungen, bei denen das Fahrzeug in einen Wartungsmodus versetzt wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Eingabe des Bedieners eine angeforderte Kraftmaschinenposition ist, die eine angeforderte Kolbenposition eines bestimmten Zylinders der Kraftmaschine enthält.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Eingabe des Bedieners durch den Bediener mittels eines Wartungsdiagnosewerkzeugs, das mit dem Fahrzeug gekoppelt ist, bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Eingabe des Bedieners ferner einen Diagnosetest enthält, der auf einer Benutzeroberfläche des Fahrzeugs ausgewählt wird, die mehrere Diagnosetestmöglichkeiten anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Benutzeroberfläche eine Anzeige auf einer Mittelkonsole des Fahrzeugs enthält.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner ein Messen einer anfänglichen Kraftmaschinenposition mittels eines Fahrzeugsensors umfasst, und wobei ein Drehen der Kraftmaschine mittels des Elektromotors eine Einstellung des Elektromotors auf der Basis einer Differenz zwischen der angeforderten Kraftmaschinenposition und der gemessenen anfänglichen Kraftmaschinenposition enthält.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner ein Aufrechterhalten der Kraftmaschine in der angeforderten Kraftmaschinenposition mittels eines Motordrehmoments, bis eine die Beendigung des Diagnosetests angebende Eingabe einer Bedienperson empfangen wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner als Reaktion auf die die Beendigung des Diagnosetests angebende Eingabe des Bedieners das Versetzen des Fahrzeugs aus dem Wartungsmodus in einen Betriebsmodus umfasst.
Verfahren für eine Hybridfahrzeugkraftmaschine, das Folgendes umfasst: während eines Wartungsmodus des Fahrzeugbetriebs, Messen einer anfänglichen Kraftmaschinenposition mittels eines Fahrzeugssensors; Empfangen einer Kraftmaschinenpositionsanforderung von einem Bediener mittels eines Wartungsdiagnosewerkzeugs, das mit dem Fahrzeug gekoppelt ist; und Drehen der Kraftmaschine in die angeforderte Kraftmaschinenposition mittels eines Elektromotors.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Drehen einen Betrieb des Elektromotors auf der Basis einer Differenz zwischen der anfänglichen Kraftmaschinenposition und der angeforderten Kraftmaschinenposition dazu, die Kraftmaschine von der anfänglichen Kraftmaschinenposition in die angeforderte Kraftmaschinenposition zu drehen, enthält.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die angeforderte Kraftmaschinenposition eine angeforderte Kolbenposition eines bestimmten Zylinders der Kraftmaschine enthält.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei ein Empfangen einer Kraftmaschinenpositionsanforderung von dem Bediener ein Empfangen einer Diagnosetestauswahl von dem Bediener mittels des Wartungsdiagnosewerkzeugs auf einer Benutzeroberfläche des Fahrzeugs, die mehrere Diagnosetestmöglichkeiten anzeigt, enthält, und wobei die angeforderte Kraftmaschinenposition auf der Diagnosetestauswahl basiert.
Verfahren nach Anspruch 10, das ferner ein Aufrechterhalten der Kraftmaschine in der angeforderten Kraftmaschinenposition mittels eines Motordrehmoments, bis eine die Beendigung des Diagnosetests anzeigende Eingabe des Bedieners empfangen wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Verfahren ferner umfasst, als Reaktion auf ein Empfangen einer weiteren Kraftmaschinenpositionsanforderung von dem Bediener, ein Drehen der Kraftmaschine mittels des Elektromotors in die weitere angeforderte Kraftmaschinenposition und, als Reaktion auf ein Empfangen keiner weiteren Kraftmaschinenpositionsanforderung von dem Bediener, ein Drehen der Kraftmaschine mittels des Elektromotors in eine Standardkraftmaschinenposition und ein Versetzen des Fahrzeugs von dem Wartungsmodus in einen Nichtwartungsmodus.
Hybridfahrzeugsystem, das Folgendes umfasst: eine Kraftmaschine, die einen Zylinder mit einem Kolben enthält; einen Elektromotor; ein Antriebssystem, das die Kraftmaschine und den Elektromotor miteinander koppelt und Räder des Fahrzeugs antreibt; eine Mittelkonsole, die eine Anzeige zum Empfangen einer Eingabe einer Bedienperson enthält; einen Sensor zur Messung einer Kraftmaschinenposition; und einen Controller mit computerlesbaren Anweisungen für ein Versetzen des Fahrzeugs in einen Wartungsmodus während ausgewählter nichtverbrennender Bedingungen, wenn von einem Bediener ein Wartungsmodus angefordert wird; während des Wartungsmodus, ein Anzeigen mehrerer Diagnosetestmöglichkeiten für den Bediener auf der Anzeige der Mittelkonsole; ein Empfangen einer Diagnosetestauswahl des Bedieners auf der Anzeige; ferner ein Empfangen einer Eingabe des Bedieners bezüglich einer Kraftmaschinenpositionsanforderung über ein Wartungsdiagnosewerkzeug; und Betreiben des Elektromotors zur Drehung der Kraftmaschine auf der Basis der Kraftmaschinenpositionsanforderung.
System nach Anspruch 15, wobei ein Betreiben des Elektromotors ein Empfangen einer anfänglichen Motorpositionsschätzung von dem Sensor und ein Betreiben des Elektromotors auf der Basis einer Differenz zwischen der anfänglichen Motorpositionsschätzung und der Motorpositionsanforderung enthält.
System nach Anspruch 16, wobei die Steuerung weiter Anweisungen zum Aufrechterhalten der Kraftmaschine in der angeforderten Kraftmaschinenposition nach Drehung der Kraftmaschine in die angeforderte Kraftmaschinenposition, während ein Diagnosetest auf der Basis der Diagnosetestauswahl des Bedieners beendet wird, enthält.
System nach Anspruch 17, wobei die Diagnosetestauswahl des Bedieners einen Wasserschlagtest und/oder einen Drucktest und/oder einen Nockenwellenfehlausrichtungstest und/oder eine visuelle Inspektion eines Zylinders enthält.
System nach Anspruch 18, wobei die Steuerung weiterhin Anweisungen für Folgendes enthält: nach Beendigung des Diagnosetests, falls von der Bedienperson keine weitere Kraftmaschinenpositionsanforderung empfangen wird, Wiederaufnahme eines Nichtwartungsmodus; und falls von dem Bediener eine weitere Kraftmaschinenpositionsanforderung und eine weitere Diagnosetestauswahl empfangen wird, weiteres Drehen der Kraftmaschine mittels des Elektromotors auf der Basis der weiteren Kraftmaschinenpositionsanforderung und Aufrechterhalten der Kraftmaschinenposition, bis ein Diagnosetest auf der Basis der weiteren Diagnosetestauswahl beendet ist.
System nach Anspruch 15, wobei die Kraftmaschinenpositionsanforderung eine angeforderte Kolbenposition eines bestimmten Zylinders der Kraftmaschine enthält.