[發(fā)明專利]基于激光點火系統(tǒng)的診斷

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510012941.1
• 申請日: 2015-01-09
• 公開（公告）號: CN104775909B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: D·R·馬丁;K·J·米勒
• 申請（專利權(quán)）人: 福特環(huán)球技術(shù)公司
• 主分類號: F02B77/08
• 分類號: F02B77/08;F02P17/12;F02P23/04;G01M15/04
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

本申請涉及基于激光點火系統(tǒng)的診斷，公開了提供以使用發(fā)動機(jī)激光點火系統(tǒng)執(zhí)行發(fā)動機(jī)的可視檢查并且根據(jù)發(fā)動機(jī)方位測量診斷不同汽缸組件和狀況的方法和系統(tǒng)。激光脈沖可以在進(jìn)氣沖程和/或排氣沖程期間以較低的功率水平發(fā)射，以便照明汽缸內(nèi)部，同時光電探測器捕獲汽缸內(nèi)部的圖像。此外，激光脈沖可以較高的功率水平發(fā)射以便起始汽缸燃燒，同時光電探測器使用汽缸燃燒期間生成的光來捕獲汽缸內(nèi)部的圖像。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及使用激光點火系統(tǒng)的組件診斷發(fā)動機(jī)的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

發(fā)動機(jī)系統(tǒng)組件(例如汽缸、氣門、活塞、噴射器等等)可以被間斷地診斷出在發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)期間受到的損傷。組件也可被診斷以識別出退化的功能性(如，錯誤的流量、泄漏等)。診斷可涉及可視地檢查組件的劃痕損傷，例如，通過移除火花塞并且獲得孔視野以觀察汽缸內(nèi)部。在另一途徑中，如Yalin等人在US2006/0037572中所述，來自汽缸點火事件和/或燃燒火焰的光被用于診斷汽缸內(nèi)的積聚物和污染物的存在。

本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到上述途徑能夠增加大量的診斷時間、成本以及復(fù)雜度。特別地，大部分以上途徑要求熟練的技術(shù)人員、復(fù)雜的診斷工具、專業(yè)的實驗室設(shè)施以及耗時的發(fā)動機(jī)拆卸。鑒于這些問題，本發(fā)明人已經(jīng)了解到在配置為具有激光點火能力的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中，激光點火系統(tǒng)的組件能夠有利地用于診斷不同的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)組件。在一個示例中，通過一種方法，發(fā)動機(jī)可以被診斷，該方法包括：通過運轉(zhuǎn)激光點火裝置啟動汽缸燃燒；在運轉(zhuǎn)激光點火裝置之后使用通過汽缸燃燒生成的光來生成汽缸內(nèi)部的圖像；以及在車輛顯示裝置上向操作者(如，維護(hù)技術(shù)人員)顯示生成的所述圖像。操作者可以然后根據(jù)顯示的圖像指示汽缸組件(如，活塞頂部、光電探測器鏡頭等等)或汽缸燃燒特性(如，火焰?zhèn)鞑?propagation)、火焰起始等等)的退化。用這種方式，發(fā)動機(jī)汽缸診斷能夠被加速和簡化，而無需發(fā)動機(jī)拆卸。

例如，激光點火系統(tǒng)的光學(xué)器件能夠被用于在燃燒事件期間診斷汽缸。特別地，高功率光脈沖可以(例如，在壓縮沖程期間)被激光點火裝置發(fā)射進(jìn)汽缸中以啟動汽缸燃燒。汽缸內(nèi)部的圖像可以然后被耦接到汽缸蓋的光電探測系統(tǒng)使用汽缸燃燒事件生成的光而捕獲。光電探測系統(tǒng)可以包含攝像機(jī)(例如，CCD攝像機(jī))以及鏡頭(例如魚眼(fish-eye)鏡頭)，以便檢測光脈沖。在一個示例中，光脈沖可以被激光點火裝置以紅外(IR)光譜發(fā)射，并且被攝像機(jī)以IR光譜檢測。燃燒期間汽缸內(nèi)部狀況的圖像可以接著根據(jù)檢測到的脈沖而生成。圖像可以指示例如活塞頂部的狀況、火焰?zhèn)鞑ツＪ健⒒鹧嫫鹗嘉恢谩⒒鹧嫫鹗寄Ｊ健⑷紵逯祲毫Φ恼龝r等等，并且可以被用于推斷退化。圖像可以在發(fā)動機(jī)系統(tǒng)內(nèi)(如，無線地)傳送并且在車輛中心控制臺的顯示器上向維護(hù)提供者(如，技工或車輛操作者)顯示。此外，被診斷的汽缸組件/狀況的參考圖像可以從控制器的存儲器中被檢索到并且被顯示給技工以便于比較分析。

例如，當(dāng)生成的圖像指示活塞頂部狀況時，所顯示的參考圖像可以指示期望的活塞頂部狀況。圖像間的差異可以被用于診斷活塞頂部(如，識別活塞頂部熔化)。如另一示例，當(dāng)生成的圖像指示火焰起始位置時，所顯示的參考圖像可以指示火焰起始的期望位置。圖像間的差異可以被用于診斷光電探測系統(tǒng)的會聚鏡頭。可選地，如果發(fā)動機(jī)被耦接在混合動力電動車輛內(nèi)，則電動馬達(dá)可以在發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)期間被運轉(zhuǎn)以將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速載荷條件維持在參考轉(zhuǎn)速-載荷，同時汽缸內(nèi)部的圖像被生成。如果技工確定生成的圖像明顯不同于參考圖像，則技工可以確定存在組件退化并且可以通過顯示裝置向控制器指示該組件退化。因此，診斷代碼可以被設(shè)置在發(fā)動機(jī)的控制器上。

用這種方法，可以利用激光點火系統(tǒng)減少與發(fā)動機(jī)的可視檢查相關(guān)的時間和成本，而不降低檢查的準(zhǔn)確度。通過比較在汽缸內(nèi)燃燒之后由光電探測器采集的汽缸圖像，不同的汽缸組件和條件能夠被診斷。生成的診斷圖像與用于比較的參考圖像能夠向技工顯示，以便技工能夠識別汽缸組件退化。通過使用已可用在配置有激光點火系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)中的硬件，能夠減少昂貴的、勞動密集的以及耗時的可視檢查的需要。總之，發(fā)動機(jī)檢查能夠被簡化而不降低檢查準(zhǔn)確度。