DE102018126415A1

DE102018126415A1 - Verfahren für ein motorlaserzündsystem

Info

Publication number: DE102018126415A1
Application number: DE102018126415.1A
Authority: DE
Inventors: Aed M. Dudar
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2018-10-23
Publication date: 2019-04-25
Also published as: CN109707553A; US10118608B1

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Diagnostizieren eines Laserzündsystems eines Motors bereitgestellt. In einem Beispiel kann die Steuerung den Laser in einem abgedichteten Zylinder Stunden nach dem Zündschlüsselausschalten betreiben. Dann kann der Zylinder geöffnet werden und eine Veränderung der Abgastemperatur kann mit der Laserfunktionalität korreliert werden.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft Verfahren und Systeme für ein Laserzündsystem.
Allgemeiner Stand der Technik/Kurzdarstellung
Motorsysteme in Fahrzeugen, wie etwa Hybridelektrofahrzeugen (hybrid electric vehicle - HEV) und Fahrzeugen, die für Leerlaufstoppvorgänge konfiguriert sind, können mit einem Laserzündsystem konfiguriert sein. Das Laserzündsystem beinhaltet einen Laser, der an jede Brennkammer gekoppelt ist, um Kraftstoff zu zünden. Zusätzlich zum Beginnen mit der Zylinderverbrennung kann das Laserzündsystem ebenfalls während des Motorstartens verwendet werden, um die Position eines Kolbens in jedem Zylinder genau zu bestimmen. Laserzündsysteme können verschiedene Vorteile gegenüber Zündkerzen bereitstellen, die dazu neigen, sich aufgrund von chemischen Veränderungen an der Kathode/Anode und der Ansammlung von Feinstaub im Laufe der Zeit zu verschlechtern.
Laserzündsysteme können ebenfalls zur Erkennung von Fehlzündungen verwendet werden. Ein beispielhafter Ansatz ist von Martin et al. in US 20160040644 gezeigt. Darin wird, nachdem ein Laserzündsystem verwendet wird, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in einem Zylinder zu zünden, ein Temperaturprofil des Zylinders über das Verbrennungsereignis hinweg mit einem Infrarotsensor erfasst. Ein Fehlzündungsereignis wird dann auf Grundlage des erzeugten Temperaturprofils relativ zu einem erwarteten Profil bestimmt.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch ein mögliches Problem bei einem derartigen Ansatz festgestellt. Eine Fehlzündung kann ermittelt werden, wenn der Zylinder nicht ausreichend Drehmoment erzeugt. Es können verschiedene Gründe für eine Fehlzündung eines Zylinders vorliegen, und eine Steuerung kann verschiedene Maßnahmen zur Reduzierung von Fehlzündungen auf Grundlage der Art der Fehlzündung durchführen. In dem Ansatz von Martin produziert der Zylinder ebenfalls kein Drehmoment bei einem Verbrennungsereignis, wenn die Laservorrichtung des Laserzündsystems verschlechtert ist, was eine Fehlzündung erzeugt. Demzufolge kann widerlegt werden, dass die Steuerung der Grund für die Fehlzündung ist. Zum Beispiel kann es für die Steuerung schwierig sein, zu bestimmen, ob die Fehlzündung aufgrund einer Verschlechterung des Laserzündsystems, eines Luft-Kraftstoff-Gemischs, das fetter als ein beabsichtigtes (z. B. fetter als Stöchiometrie) Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, undichter Einlass- oder Auslassventile, einer verstopften Kraftstoffeinspritzvorrichtung, heißer Zylinderwände usw. erfolgt.
In einem Beispiel kann das vorstehende Problem durch ein Verfahren zum Diagnostizieren des Laserzündsystems angegangen werden, um durch Laserverschlechterung induzierte Zylinderfehlzündungen von anderen Ursachen für Fehlzündungen zu unterscheiden. Ein beispielhaftes Verfahren beinhaltet Drehen eines Motors ohne Kraftstoffzufuhr, um eine Ausgangsabgastemperatur zu ermitteln und dann einen Zylinder bei einer Position mit negativer Ventilüberschneidung abzudichten; Betreiben einer Laserzündvorrichtung in dem abgedichteten Zylinder; Drehen des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffzufuhr, um den Zylinder zu öffnen; und Diagnostizieren der Laserzündvorrichtung auf Grundlage einer Veränderung der gemessenen Abgastemperatur relativ zur Ausgangsabgastemperatur. Auf diese Weise kann ein Laserzündsystem zuverlässiger diagnostiziert werden, während Geräuschfaktoren minimiert werden.
Als ein Beispiel, nach einer Motorabkühlung auf Umgebungstemperaturbedingungen während einer Zündschlüsselausschaltbedingung, kann eine Motorsteuerung (z. B. ein Antriebsstrangsteuermodul oder PCM (powertrain control module) eines Motors) aktiviert werden, um das Laserzündsystem zu diagnostizieren. Die Steuerung kann den Motor ohne Kraftstoffzufuhr für eine Dauer (z. B. 15 Sekunden) drehen und eine Ausgangstemperatur für den Abgasstrom (ohne Kraftstoffzufuhr und ohne Verbrennung) kann mit den Laserzündvorrichtungen ermittelt werden, die an alle deaktivierten Zylinder gekoppelt sind. In einem Beispiel, in dem der Abgaskanal einen Partikelfilter beinhaltet, kann die Abgasstromtemperatur von einem Temperatursensor gemessen werden, der an den Filter gekoppelt ist. Sobald die Ausgangsabgastemperatur ermittelt wurde, kann die Steuerung den Motor langsam zu einer Position drehen, in der ein erster Zylinder, der zur Laserzünddiagnose ausgewählt wurde, abgedichtet ist. Konkret können an der Position sowohl Einlass- als auch Auslassventil des ausgewählten ersten Zylinders vollständig geschlossen sein, wie etwa an einer Position mit negativer Überschneidung von Einlass- und Auslassventil. Der Laser des abgedichteten Zylinders wird dann aktiviert, was dazu führt, dass Wärme im Zylinder erzeugt wird (da kein Kraftstoff zum Verbrennen vorliegt) und darin eingeschlossen wird, da die Ventile geschlossen sind. Nach einer Dauer des Laserbetriebs wird der Laser deaktiviert und der Motor wird ohne Kraftstoffzufuhr zu einer Position gedreht, in der die Ventile offen sind und die erwärmte Luft vom Zylinder freigesetzt wird. Ein anschließender Anstieg der Abgastemperatur (relativ zum Ausgangswert) nach dem Drehen des Motors gibt an, dass der Laser, der an den ersten Zylinder gekoppelt ist, funktioniert. Anderenfalls, wenn die Temperatur nicht steigt, kann bestimmt werden, dass der Laser, der an den ersten Zylinder gekoppelt ist, nicht funktioniert, und ein Diagnosecode mit einer eindeutigen Kennung für den ersten Zylinder kann eingestellt werden. Die Steuerung kann dann damit fortfahren, eine Ausgangsabgastemperatur erneut zu ermitteln und gleichermaßen die übrigen Zylinder nacheinander zu bewerten, indem der Zylinder abgedichtet wird und die Laserzündvorrichtung im abgedichteten Zylinder betrieben wird.
Auf diese Weise kann die Fähigkeit der Laserzündvorrichtungen, ein metallisches Objekt bei Auftreffen des Laserstrahls zu erwärmen, vorteilhafterweise genutzt werden, um den an jeden Zylinder gekoppelten Laser zu diagnostizieren. Der technische Effekt für das Abdichten eines Zylinders durch Drehen des Motors zu einer Position, in der die Zylinderventile geschlossen sind, und Betreiben des Lasers im abgedichteten Zylinder besteht darin, dass eine Temperatur innerhalb des Zylinders angehoben werden kann. Durch das anschließende Drehen des Zylinders, um die Ventile zu öffnen, kann die zusätzliche Wärme zu einem Abgasstrom übertragen werden. Durch das Vergleichen der Veränderung der Abgastemperatur nach dem Öffnen der Zylinderventile relativ zu einer vorher ermittelten Ausgangstemperatur kann die Wärmeübertragung von der Laserzündvorrichtung gemessen werden und die Funktionalität des Lasers kann abgeleitet werden. Mithilfe der Bewegungsenergie des Lasers und der daraus folgenden Wärmeerzeugung während Bedingungen mit ausgeschaltetem Motor kann der Laser zuverlässig diagnostiziert werden und ohne Ergebnisse mit Rauschfaktoren von der Motorverbrennung zu widerlegen. Durch das anschließende Durchführen der Diagnose bei allen Motorzylindern können einzelne Zylinderlasersysteme genau diagnostiziert werden. Durch das Ermöglichen, dass ein Laserzündsystem diagnostiziert wird, können Motorfehlzündungen aufgrund eines unwirksamen Laserbetriebs in einem Motorsystem, das mit Laserzündung konfiguriert ist, besser von anderen Ursachen für Fehlzündungen unterschieden werden. Demzufolge können Motorfehlzündungen auf eine rechtzeitige und angemessene Weise verringert werden.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil der vorliegenden Offenbarung angeführte Nachteile überwinden.
Figurenliste

1 zeigt eine beispielhafte Brennkammer eines Verbrennungsmotors, der mit einem Laserzündsystem konfiguriert ist.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm auf hoher Ebene eines Verfahrens zum Diagnostizieren des Laserzündsystems.
3 zeigt eine beispielhafte Diagnose des Laserzündsystems eines Motors.
4 zeigt eine beispielhafte Abbildung zum Auswählen einer Zylinderposition, in der die Zylinderventile geschlossen sind.

Detaillierte Beschreibung
Es werden Verfahren und Systeme zum Diagnostizieren des Lasers eines Laserzündsystems, wie etwa des Systems aus 1, bereitgestellt. Eine Motorsteuerung kann dazu konfiguriert sein, eine Steuerroutine durchzuführen, wie etwa die beispielhafte Routine aus 2, um die Laserzündvorrichtung in einem abgedichteten Zylinder (4) während einer Zündschlüsselausschaltbedingung zu betreiben und dann die Laserzündvorrichtung, die an den bestimmten Zylinder gekoppelt ist, auf Grundlage einer anschließenden Veränderung der Abgaskanaltemperatur zu diagnostizieren. Ein beispielhafter Laserdiagnosebetrieb ist unter Bezugnahme auf 3 gezeigt.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein beispielhaftes Hybridantriebssystem 10 dargestellt. Das Hybridantriebssystem kann in einem Fahrgaststraßenfahrzeug konfiguriert sein, wie etwa einem Hybridelektrofahrzeug 5. Das Hybridantriebssystem 10 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 20. Der Motor 20 kann ein interner Mehrzylinderverbrennungsmotor sein, von dem ein Zylinder in 1 detailliert dargestellt ist. Der Motor 20 kann mindestens teilweise durch ein Steuersystem, das die Steuerung 12 beinhaltet, und durch Eingaben von einem Fahrzeugführer 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel gehören zur Eingabevorrichtung 130 ein Gaspedal und ein Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP.
Der Brennzylinder 30 des Motors 20 kann die Brennzylinderwände 32 umfassen, wobei der Kolben 36 darin positioniert ist. Der Kolben 36 kann an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, sodass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein intermediäres Getriebesystem an mindestens ein Antriebsrad des Antriebssystems 10 gekoppelt sein. Der Brennzylinder 30 kann Ansaugluft von einem Ansaugkrümmer 45 über einen Ansaugkanal 43 aufnehmen und Verbrennungsabgase über den Abgaskanal 48 ausstoßen. Der Ansaugkrümmer 45 und der Abgaskanal 48 können über ein entsprechendes Einlassventil 52 und Auslassventil 54 selektiv mit dem Brennzylinder 30 in Verbindung gebracht werden. In manchen Ausführungsformen kann der Brennzylinder 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile beinhalten.
In dem dargestellten Beispiel können das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 durch Nockenbetätigung über das Nockenbetätigungssystem 51 bzw. 53 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 können jeweils ein oder mehrere Nocken beinhalten und ein oder mehrere der folgenden Systeme verwenden: System zur Nockenprofilverstellung (Cam Profile Switching - CPS), variablen Nockenansteuerung (Variable Cam Timing - VCT), variablen Ventilansteuerung (Variable Valve Timing - WT) und/oder zum variablen Ventilhub (Variable Valve Lift - VVL), die durch die Steuerung 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Um die Erkennung der Nockenposition zu ermöglichen, können die Betätigungssysteme 51 und 53 über Zahnräder verfügen. Die Position des Einlassventils 52 und des Auslassventils 54 kann durch die Nockenpositionssensoren 55 bzw. 57 bestimmt werden. Bei alternativen Ausführungsformen können das Einlassventil 52 und/oder das Auslassventil 54 durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Beispielsweise können zu dem Zylinder 30 alternativ ein Einlassventil, das über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil, das über Nockenbetätigung gesteuert wird, darunter CPS- und/oder VCT-Systeme, gehören.
Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 ist der Darstellung nach direkt an den Brennzylinder 30 gekoppelt, um Kraftstoff proportional zur Impulsbreite eines Signals FPW, das von der Steuerung 12 über den elektronischen Treiber 68 empfangen wird, direkt darin einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 eine sogenannte Direkteinspritzung von Kraftstoff in den Brennzylinder 30 bereit. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann beispielsweise an der Seite des Brennzylinders oder in der Oberseite des Brennzylinders angebracht sein. Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 durch ein Kraftstoffzufuhrsystem (nicht dargestellt) zugeführt werden, zu dem ein Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und ein Kraftstoffverteiler gehören. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 67 ist in der Darstellung in dem Ansaugkanal 43 in einer Konfiguration angeordnet, welche die sogenannte Saugrohreinspritzung von Kraftstoff in den Ansauganschluss bereitstellt, der dem Brennzylinder 30 nachgelagert ist. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 67 liefert Kraftstoff in den Ansauganschluss proportional zur Impulsbreite eines Signals FPW-2, das von der Steuerung 12 über den elektronischen Treiber 69 empfangen wird. So stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 67 bereit, was als Saugrohreinspritzung von Kraftstoff in den Brennzylinder 30 bekannt ist.
Zu dem Ansaugkanal 43 können ein Ladungsbewegungssteuerventil (charge motion control valve - CMCV) 74 und eine CMCV-Klappe 72 zusätzlich zu einer Drossel 62 mit einer Drosselklappe 64 gehören. In diesem konkreten Beispiel kann die Position der Drosselklappe 64 durch die Steuerung 12 über ein Signal (TP) variiert werden, welches zu einem Elektromotor oder einem Aktor geleitet wird, den die Drossel 62 umfasst, wobei es sich um eine Konfiguration handelt, die als eine elektronische Drosselsteuerung (electronic throttle control - ETC) bezeichnet werden kann. Auf diese Weise kann die Drossel 62 so betrieben werden, dass die Ansaugluft variiert wird, die dem Brennzylinder 30 neben anderen Motorbrennzylindern bereitgestellt wird. Der Ansaugkanal 43 kann einen Luftmassenstromsensor 120 und einen Krümmerluftdrucksensor 122 zum Bereitstellen der entsprechenden MAF- und MAP-Signale an die Steuerung 12 aufweisen.
Der Abgassensor 126 ist der Darstellung nach stromaufwärts einer Emissionssteuervorrichtung 70 an den Abgaskanal 48 gekoppelt. Die Emissionssteuervorrichtung (emission control device - ECD) 70 kann einen oder mehrere Katalysatoren und Feinstaubfilter beinhalten. Der Sensor 126 kann ein beliebiger geeigneter Sensor zum Bereitstellen einer Angabe eines Abgasluft-Kraftstoff-Verhältnisses sein, wie etwa eine lineare Lambdasonde oder UEGO (Universal Exhaust Gas Oxygen Sensor oder Breitbandlambdasonde), eine Zweizustands-Lambdasonde oder EGO, eine HEGO (beheizte EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Das Abgassystem kann Anspringkatalysatoren und Unterbodenkatalysatoren, sowie Abgaskrümmer, nachgelagerte und/oder vorgelagerte Sensoren für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis beinhalten. Die ECD 70 kann in einem Beispiel mehrere Katalysatorbricks beinhalten. In einem anderen Beispiel können mehrere Emissionssteuervorrichtungen mit jeweils mehreren Bricks verwendet werden. Bei der ECD 70 kann es sich in einem Beispiel um einen Dreiwegekatalysator handeln.
In noch einem weiteren Beispiel kann die ECD 70 ein Feinstaubfilter zum Zurückhalten von Feinstaub(particulate matter - PM)-emissionen, wie etwa Ruß und Asche, aus dem Abgas beinhalten, bevor das Gas über ein Abgasendrohr zur Atmosphäre freigesetzt wird. Das Filter kann einen oder mehrere Temperatur- und/oder Drucksensoren beinhalten, wie etwa den Temperatursensor 172, um eine PM-Belastung auf dem Filter zu schätzen. Der Sensor kann an das Filter gekoppelt sein oder mehrere Sensoren können am Filter gekoppelt sein. Die PM-Belastung kann beispielsweise auf Grundlage einer Druck- oder Temperaturdifferenz am Filter abgeleitet werden. Wie vorliegend ausgeführt, kann der Temperatursensor 172 während ausgewählten Zündschlüsselausschaltbedingungen ebenfalls zum Diagnostizieren eines Zylinderlaserzündsystems verwendet werden.
In 1 wird die Steuerung 12 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingabe-/Ausgabeanschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem konkreten Beispiel als Festwertspeicherchip 106 gezeigt wird, einen Direktzugriffsspeicher 108, einen Keep-Alive-Speicher 109 und einen Datenbus beinhaltet. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den zuvor erörterten Signalen verschiedene Signale und Informationen von an den Motor 20 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung von eingeleitetem Luftmassenstrom (mass air flow - MAF) von einem Luftmassenstromsensor 120; der Motorkühlmitteltemperatur (engine coolant temperature - ECT) von einem Temperatursensor 112, der an eine Kühlhülse 114 gekoppelt ist; in einigen Beispielen kann ein Profilzündungsaufnahmesignal (Profile Ignition Pickup - PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 118 (oder einem anderen Typ), der an die Kurbelwelle 40 gekoppelt ist, optional enthalten sein; der Drosselposition (throttle position - TP) von einem Drosselpositionssensor; und des Krümmerabsolutdrucksignals (manifold absolute pressure - MAP) vom Sensor 122. Der Hall-Effekt-Sensor 118 kann gegebenenfalls in dem Motor 20 enthalten sein, da er in einer Fähigkeit ähnlich dem hierin beschriebenen Motorlasersystem funktioniert. Auf den Festwertspeicher 106 eines Speichermediums können computerlesbare Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die von dem Prozessor 102 zum Durchführen der nachstehend beschriebenen Verfahren sowie Varianten davon ausgeführt werden können.
Der Motor 20 beinhaltet ferner ein Laserzündsystem 92 zum Zünden eines Luft-Kraftstoff-Gemischs im Zylinder 30. Das Laserzündsystem 92 beinhaltet einen Lasererreger 88 und eine Lasersteuereinheit (laser control unit - 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 beinhaltet die einen laseroszillierenden Abschnitt 86 und einen lichtkonvergierenden Abschnitt 84. Der lichtkonvergierende Abschnitt 84 konvergiert Laserlicht, das durch den laseroszillierenden Abschnitt 86 an einem Laserfokuspunkt 82 des Brennzylinders 30 erzeugt wird. In einem Beispiel kann der lichtkonvergierende Abschnitt 84 eine oder mehrere Linsen beinhalten.
Ein Fotodetektor 94 kann sich an der Oberseite des Zylinders 30 als Teil des Lasersystems 92 befinden und kann Rückimpulse von der oberen Oberfläche des Kolbens 36 empfangen. Der Fotodetektor 94 kann eine Kamera mit einer Linse beinhalten. In einem Beispiel ist die Kamera eine ladungsgekoppelte Vorrichtung (charge coupled device - CCD). Die CCD-Kamera kann dazu konfiguriert sein, Laserimpulse, die durch die LCU 90 emittiert sind, zu erkennen und zu lesen. In einem Beispiel, wenn die LCU Laserimpulse in einem Infrarotfrequenzbereich emittiert, kann die CCD-Kamera betrieben werden und die Impulse in dem Infrarotfrequenzbereich empfangen. In einer solchen Ausführungsform kann die Kamera auch als eine Infrarotkamera bezeichnet werden. In anderen Ausführungsformen kann die Kamera eine Vollspektrum-CCD-Kamera sein, die in der Lage ist, in einem sichtbaren Spektrum sowie in dem Infrarotspektrum zu arbeiten. Die Kamera kann eine Linse, wie etwa eine Fischaugenlinse, zum Fokussieren der erkannten Laserimpulse und zum Erzeugen eines Bildes des Inneren des Zylinders beinhalten. Nach der Laseremission von der LCU 90 überstreicht der Laser innerhalb der inneren Region des Zylinders 30. In einem Beispiel, während der Zylinderlaserzündung sowie während Bedingungen, wenn eine Position eines Zylinderkolbens bestimmt werden soll, kann der Laser die innere Region des Zylinders an dem Laserfokuspunkt 82 überstreichen. Lichtenergie, die von dem Kolben 36 reflektiert wird, kann durch die Kamera in dem Fotodetektor 94 erkannt werden.
Man wird verstehen, dass, während das Lasersystem 92 an einer Oberseite des Zylinders befestigt dargestellt ist, das Lasersystem in alternativen Beispielen so konfiguriert sein kann, dass der Lasererreger an der Seite des Zylinders, im Wesentlichen zu den Ventilen hin ausgerichtet, befestigt ist.
Das Lasersystem 92 ist dazu konfiguriert, in mehr als einer Fähigkeit zu arbeiten, wobei der Zeitpunkt und der Ausgang von jedem Vorgang auf der Motorposition eines Viertakt-Brennzyklus basieren. Zum Beispiel kann die Laserenergie zum Zünden eines Luft-Kraftstoff-Gemischs während eines Leistungstakts des Motors, einschließlich während des Motoranlassens, des Motoraufwärmbetriebs und des erwärmten Motorbetriebs, genutzt werden. Kraftstoff, der durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 eingespritzt wird, kann während zumindest eines Abschnitts eines Ansaugtakts ein Luft-Kraftstoff-Gemisch bilden, wobei Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs mit Laserenergie, die durch den Lasererreger 88 erzeugt wird, die Verbrennung des andernfalls nicht brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemischs beginnt und den Kolben 36 nach unten treibt. Ferner kann Licht, das während des Zylinderbrennereignisses erzeugt wird, durch den Fotodetektor 94 zum Aufnehmen von Bildern eines Inneren des Zylinders und zum Bewerten des Fortschritts des Brennereignisses (z. B. zum Überwachen des Flammenfrontverlaufs) verwendet werden.
In einer zweiten Betriebsfähigkeit kann die LCU 90 Impulse mit niedriger Leistung an den Zylinder bereitstellen. Die Impulse mit niedriger Leistung können dazu verwendet werden, Kolben- und Ventilposition während des Viertaktbrennzyklus zu bestimmen. Zusätzlich kann beim Reaktivieren eines Motors aus Leerlauf-Stopp-Bedingungen die Laserenergie dazu verwendet werden, die Position, die Geschwindigkeit usw. des Motors zu bestimmen, um Kraftstoffbereitstellung und Ventilzeitpunkt zu synchronisieren. Ferner kann Licht, das durch die Laserlichtpulsemission bei der niedrigeren Leistung erzeugt wird, zum Aufnehmen von Bildern von einem Inneren des Zylinders verwendet werden, bevor ein Zylinderbrennereignis auftritt, wie etwa während eines Ansaugtakts.
Die Steuerung 12 steuert die LCU 90 und verfügt über ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium, das Code zum Anpassen der Leistungsausgabe und Stelle der Bereitstellung der Laserenergie beinhaltet. Die Laserenergie kann an verschiedene Stellen innerhalb des Zylinders 30 geleitet werden. Die Steuerung 12 kann auch zusätzliche oder alternative Sensoren zum Bestimmen des Betriebsmodus des Motors 20 enthalten, einschließlich zusätzlicher Temperatursensoren, Drucksensoren, Drehmomentsensoren, sowie Sensoren, die Motordrehzahl, Luftmenge und Kraftstoffeinspritzmenge erkennen.
Wie vorstehend beschrieben, zeigt 1 einen Zylinder eines Mehrzylindermotors 20 und jeder Zylinder kann gleichermaßen seinen eigenen Satz von Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzvorrichtung, Laserzündsystem usw. beinhalten.
Das Lasersystem 92 kann für eine Verschlechterung anfällig sein. Wenn beispielsweise der Erreger 88 nicht funktioniert, wird kein Laserstrahl in den Zylinder ausgegeben, auch nach dem Empfang eines Befehls von der LCU 90. Somit kann dies dazu führen, dass kein Zylinderdrehmoment erzeugt wird und ein Fehlzündungsereignis auftritt. Um die durch Laserverschlechterung induzierten Fehlzündungen von anderen Fehlzündungen zu unterscheiden, wie etwa durch Zündkerze oder Luft-Kraftstoff-Verhältnis induzierte Fehlzündungen, kann die Motorsteuerung das Lasersystem gelegentlich und opportunistisch diagnostizieren. Konkret kann die Steuerung die Fähigkeit des Lasererregers, ein metallisches Objekt zu erwärmen, wie etwa das Innere der Brennkammer, wenn der Laserstrahl drauf trifft, nutzen. Mithilfe dieser Bewegungsenergie, um die Ladung in einem abgedichteten Zylinder während ausgewählten Zündschlüsselausschaltbedingungen zu erwärmen, und durch Messen der Wirkung auf die Abgastemperatur, wenn die erwärmte Ladung aus dem abgedichteten Zylinder freigesetzt wird, kann die Steuerung eine Laserverschlechterung ermitteln, wie in 2 ausgeführt.
In einigen Beispielen kann das Fahrzeug 5 ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen sein, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 55 zur Verfügung stehen. In anderen Beispielen ist das Fahrzeug 5 ein herkömmliches Fahrzeug nur mit einem Motor oder ein Elektrofahrzeug nur mit (einer) elektrischen Maschine(n). In dem gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 5 den Motor 10 und eine elektrische Maschine 152. Bei der elektrischen Maschine 152 kann es sich um einen Elektromotor oder einen Motorgenerator handeln. Die Kurbelwelle 40 des Motors 10 und die elektrische Maschine 152 sind über ein Getriebe 154 mit den Fahrzeugrädern 155 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 156 eingekuppelt sind. In dem dargestellten Beispiel ist eine erste Kupplung 156 zwischen der Kurbelwelle 40 und der elektrischen Maschine 152 bereitgestellt und ist eine zweite Kupplung 156 zwischen der elektrischen Maschine 152 und dem Getriebe 154 bereitgestellt. Die Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktorjeder Kupplung 156 senden, um die Kupplung einzukuppeln oder auszukuppeln, um so die Kurbelwelle 140 mit bzw. von der elektrischen Maschine 152 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 152 mit bzw. von dem Getriebe 154 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen. Bei dem Getriebe 154 kann es sich um ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart handeln. Der Antriebsstrang kann verschiedenartig konfiguriert sein, darunter als Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug.
Die elektrische Maschine 152 nimmt elektrischen Strom aus einer Traktionsbatterie 58 auf, um den Fahrzeugrädern 155 Drehmoment bereitzustellen. Die elektrische Maschine 152 kann auch als Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsbetriebs elektrischen Strom zum Aufladen der Batterie 58 bereitzustellen.
Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Motor- und Fahrzeugbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, anzupassen. Zum Beispiel kann die Steuerung als Reaktion auf eine Dauer, die seit einer Zündschlüsselausschaltbedingung verstrichen ist, aus dem Ruhemodus aktiviert werden, den Motor ohne Kraftstoffzufuhr über einen Elektromotor drehen, um eine Ausgangsabgastemperatur zu ermitteln, und die Ladung innerhalb des abgedichteten Zylinders über den Betrieb des Laserzündsystems erwärmen. Dann kann die erwärmte Ladung aus dem abgedichteten Zylinder freigesetzt werden und die Steuerung kann das Laserzündsystem auf Grundlage der Ausgabe eines Abgaskanaltemperatursensors, wie etwa des an das Abgasfeinstaubfilter gekoppelten Temperatursensors 172, diagnostizieren.
So ermöglichen die Komponenten aus 1 ein Motorsystem, umfassend einen Motorzylinder; eine Laserzündvorrichtung, die an den Zylinder gekoppelt ist; einen Abgastemperatursensor; einen Elektromotor; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die auf einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind und zu folgendem dienen: Aktivieren eines Antriebsstrangsteuermoduls aus einem deaktivierten Modus, wenn eine Schwellendauer nach einem Zündschlüsselausschalten des Motors verstrichen ist; Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor, um eine Ausgangsabgastemperatur zu ermitteln; Abdichten des Zylinders durch Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor zu einer Position, in der alle Zylinderventile geschlossen sind; Betreiben der Laserzündvorrichtung im abgedichteten Zylinder für eine Dauer; Öffnen des Zylinders durch erneutes Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor zu einer Position, in der mindestens ein Auslassventil offen ist; und Diagnostizieren der Laserzündvorrichtung durch Vergleichen einer Abgastemperatur, die nach dem Betreiben gemessen wurde, mit der Ausgangsabgastemperatur. Zusätzlich oder optional umfasst das System ferner einen Luftfeuchtigkeitssensor zum Schätzen einer Umgebungsluftfeuchtigkeit, wobei das Vergleichen Vergleichen einer Differenz zwischen der gemessenen Abgastemperatur und der Ausgangsabgastemperatur mit einem Schwellenwert auf Grundlage einer geschätzten Umgebungsluftfeuchtigkeit beinhaltet, und wobei das Diagnostizieren Angeben beinhaltet, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist, wenn die Differenz größer als der Schwellenwert ist. In einem Beispiel kann die Steuerung ferner Anweisungen für Folgendes beinhalten: als Reaktion auf das Angeben, dass die Laserzündvorrichtung des Zylinders verschlechtert ist, während eines anschließenden Neustarts des Motors aus dem Ruhezustand, Deaktivieren der Kraftstoffzufuhr und des Betriebs der Laserzündvorrichtung des Zylinders, und Anpassen eines Fehlzündungsschwellenwerts des Zylinders. Zusätzlich oder optional kann die Steuerung den Motor bei einer Motordrehzahl unter der Motorstartdrehzahl drehen.
Unter Bezugnahme auf 2 ist ein beispielhaftes Verfahren 200 zum Diagnostizieren eines Laserzündsystems gezeigt. Anweisungen zum Durchführen des Verfahrens 200 können durch eine Steuerung auf Grundlage von Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, und in Verbindung mit Signalen ausgeführt werden, die von Sensoren des Motorsystems, wie etwa den vorangehend in Bezug auf 1 beschriebenen Sensoren, empfangen werden. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren anzupassen.
Bei 202 beinhaltet das Verfahren Bestätigen, ob ein Zündschlüsselausschaltzustand vorliegt. In einem Beispiel kann ein Zündschlüsselausschaltzustand als Reaktion darauf bestätigt werden, dass ein Fahrzeugführer einen Zündschlüssel zu einer Aus-Position bewegt, den Zündschlüssel entfernt, eine Zündung-aus-Taste drückt oder einen passiven Schlüssel aus einer Fahrzeugkabine entfernt. Noch andere Ansätze können verwendet werden, um zu bestätigen, dass die Motorzündung deaktiviert wurde. Falls ein Zündschlüsselausschalten bestätigt wird, bleibt die Laserzündvorrichtung des Motors bei 204 aktiviert und der Motor verbrennt weiter Kraftstoff.
Bei 206 kann die Laserzündvorrichtung beim Bestätigen der Zündschlüsselausschaltbedingung deaktiviert werden. Zum Beispiel kann die Steuerung ein Signal an die LCU senden, das den Laser steuert, um Energie zum Lasererreger zu deaktivieren. Zusätzlich kann der Motor abgeschaltet werden, indem die Kraftstoffzufuhr zum Motor deaktiviert wird und der Motor zum Ruhezustand gedreht wird. Ferner kann die Motorsteuerung den Prozessor (z. B. das Antriebsstrangsteuermodul, PCM) in einen Ruhemodus versetzen und einen Timer starten. Der Ruhemodus kann in einigen PCM verfügbar sein, wobei das PCM einen Wecker aufweist, der auch dann aktiv bleibt, nachdem der Motor abgeschaltet wurde, um die Steuerung ohne ein Zündschlüsseleinschaltereignis bei einer festgelegten Alarmzeit zu aktivieren. Vor dem Eintreten in den Ruhemodus wird das PCM programmiert, um bei der festgelegten Alarmzeit aktiviert zu werden (z. B. in einer definierten Anzahl an Stunden).
Bei 208 kann bestimmt werden, ob eine Schwellendauer T seit dem Zündschlüsselausschalten am Timer verstrichen ist. Zum Beispiel kann bestimmt werden, ob eine Anzahl an Stunden (z. B. 6 Stunden) seit dem Zündschlüsselausschalten verstrichen ist. In einem Beispiel kann die Schwellendauer T auf einer Zeit beruhen, die erforderlich ist, um die Motortemperatur auf Umgebungsbedingungen zu reduzieren, wie etwa einer Zeit, die erforderlich ist, um die Motorkühlmitteltemperatur mit der Umgebungslufttemperatur auszugleichen. Die Schwellendauer kann in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur bestimmt werden, wobei die Dauer reduziert wird, wenn die Umgebungstemperatur zunimmt. Wenn die Schwellendauer nicht verstrichen ist, bleibt der Motor bei 210 abgeschaltet und das PCM bleibt im Ruhemodus.
Bei 212 verlässt der Prozessor als Reaktion darauf, dass die Schwellendauer seit dem Zündschlüsselausschalten verstrichen ist, den Ruhemodus, wodurch der Prozessor aktiviert wird. Zusätzlich wird der Motor ohne Kraftstoffzufuhr über einen Elektromotor gedreht, wie etwa einen elektrischen Anlassermotor oder einen elektrischen Motor der Kraftübertragung des Hybridfahrzeugs. Die Motordrehzahl kann ausreichend gering sein, um Luft durch alle Motorzylinder zu strömen, um eine Ausgangsabgastemperatur zu ermitteln. In einem Beispiel weckt und aktiviert das PCM den Elektromotor, um den Motor ohne Kraftstoffzufuhr bei 500 U/min 15 Sekunden lang zu drehen.
Bei 214 beinhaltet das Verfahren Auswählen eines Zylinders zum Durchführen der Laserdiagnose. In einem Beispiel kann der Zylinder, der sich als nächstes in der Zündreihenfolge befindet (oder der Zylinder, der bei dem nachfolgenden Motorneustart als erstes gezündet wird), als der erste zu diagnostizierende Zylinder ausgewählt werden. In einem anderen Beispiel kann ein Zylinder auf Grundlage der Reihenfolge des Diagnostizierens der Laser bei der letzten Wiederholung der Diagnose ausgewählt werden, wobei der letzte diagnostizierte Zylinder bei der letzten Wiederholung in der aktuellen Wiederholung zuletzt diagnostiziert wird. In noch weiteren Beispielen kann der Zylinder gemäß einer vordefinierten Reihenfolge oder auf Grundlage der Position des Zylinders am Motorblock ausgewählt werden.
Bei 216 beinhaltet das Verfahren Ermitteln einer Ausgangsabgastemperatur (Texh_B) für einen Abgasstrom ohne Kraftstoffzufuhr und ohne Verbrennung, wobei alle Laserzündvorrichtungen der Zylinder deaktiviert sind. Konkret wird das Drehen des Motors gestoppt, sodass der Ausgangswert für die Abgastemperatur ermittelt werden kann. Nach dem Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr kann beispielsweise eine Temperatur des Abgasstroms von einem GFP-Filtertemperatursensor, sofern verfügbar, oder einem alternativen Abgaskanaltemperatursensor gemessen werden.
Bei 218 beinhaltet das Verfahren erneutes Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr zu einer Position, in der der ausgewählte Zylinder abgedichtet ist. Hier kann der Motor langsamer gedreht werden, als wenn der Motor zum Ermitteln der Ausgangsabgastemperatur gedreht werden würde. Zum Beispiel kann der Motor bei einer Drehzahl von 300 U/min gedreht werden, bis sich der Zylinder in einer Position befindet, in der die Einlass- und Auslassventile des Zylinders geschlossen sind. In einem Beispiel wird der Motor langsam gedreht, bis eine Position einer vollständigen negativen Überschneidung des Einlass- und Auslassventils erreicht ist.
In einem Beispiel kann sich die Steuerung auf eine Abbildung beziehen, wie etwa die beispielhafte aus 4, um eine Position auszuwählen, in der der Zylinder abgedichtet ist. Unter kurzer Bezugnahme auf 4 stellt die eine Ventilansteuerung und eine Kolbenposition in Bezug auf eine Motorposition für einen gegebenen Motorzylinder dar. veranschaulicht eine Motorposition entlang der x-Achse in Kurbelwinkelgrad (crank angle degrees - CAD). Das Diagramm 410 stellt Kolbenpositionen (entlang der y-Achse) dar, in Bezug auf ihre Lage vom oberen Totpunkt (OT) und/oder vom unteren Totpunkt (UT), und ferner in Bezug auf ihre Lage innerhalb der vier Takte (Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausstoßen) eines Motorzyklus. Wie durch die sinusförmige Kurve 410 angezeigt, bewegt sich ein Kolben vom OT allmählich nach unten, wobei er am Ende des Arbeitstakts am UT abflacht. Der Kolben kehrt dann am Ende des Ausstoßtakts nach oben zum OT zurück. Der Kolben bewegt sich dann während des Ansaugtakts wieder zurück nach unten zum UT, wobei er am Ende des Verdichtungstakts zu seiner ursprünglichen oberen Position beim OT zurückkehrt.
Die Kurven 402 und 404 stellen Ventilansteuerungen für ein Auslassventil (gestrichelte Kurve 402) und ein Einlassventil (durchgehende Kurve 404) während des Motorbetriebs dar. Wie veranschaulicht, kann ein Auslassventil genau dann geöffnet werden, wenn der Kolben am Ende des Arbeitstakts abflacht. Das Auslassventil kann sich dann schließen, wenn der Kolben den Ausstoßtakt abschließt. Auf die gleiche Art und Weise kann ein Einlassventil zu oder vor Beginn eines Ansaugtakts geöffnet werden und kann sich schließen, wenn der Kolben am Ende des Ansaugtakts abflacht. Als eine Folge der Unterschiede hinsichtlich der zeitlichen Ansteuerung zwischen dem Schließen des Auslassventils und dem Öffnen des Einlassventils für eine vorliegend bei 406 dargestellte kurze Dauer können sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil des gegebenen Zylinders vor dem Ende des Ausstoßtakts und nach dem Beginn des Ansaugtakts geschlossen sein. Dieser Zeitraum, bei dem beide Ventile geschlossen sein können, wird als eine negative Überschneidung von Einlass- und Auslassventil 406 (oder einfach negative Ventilüberschneidung) bezeichnet. Zu diesem Zeitpunkt ist der Zylinder gegenüber der Atmosphäre abgedichtet, wie in Verlauf 412 angegeben. Während einer Laserdiagnose kann die Steuerung den Motor ohne Kraftstoffzufuhr zu einer Position drehen, in der sich ein Zylinder, der diagnostiziert wird, an einer Position innerhalb der Region der negativen Ventilüberschneidung 406 befindet, sodass der Laser im abgedichteten Zylinder betrieben werden kann.
Alternativ kann die Steuerung den Motor ohne Kraftstoffzufuhr drehen, um den Zylinder innerhalb der Region 408 zu positionieren. Die Region 408 entspricht einer anderen Region, in der der Zylinder abgedichtet ist. Die Region 408 ist eine Dauer zwischen dem Schließen des Einlassventils und dem Öffnen des Auslassventils, wobei sowohl das Einlassals auch das Auslassventil des gegebenen Zylinders geschlossen sein können. Vorliegend handelt es sich bei dem bezeichneten Ansaugtakt und Ausstoßtakt um das gleiche Verbrennungsereignis/den gleichen Verbrennungszyklus, während der Ansaugtakt im Falle einer Region 406 mit negativer Ventilüberschneidung für ein Verbrennungsereignis/einen Verbrennungszyklus nach dem Verbrennungsereignis/-zyklus des Ausstoßtakts erfolgt.
In einem Beispiel kann die Motorsteuerung den Zylinder durch Drehen des Motors zu einer Position innerhalb der negativen Ventilüberschneidung 406 während der Laserdiagnose abdichten, um von dem kleineren Betrag an Luft, die im abgedichteten Zylinder eingeschlossen ist, zu profitieren. Dies kann eine verbesserte Erwärmung der eingeschlossenen Luft während des Laserbetriebs ermöglichen (wenn der Laser funktioniert). In einem anderen Beispiel kann die Steuerung den Zylinder durch Drehen zu einer Position innerhalb der Region 408 aufgrund der Möglichkeit einer Zylinderkompressionserwärmung (aufgrund der Bewegung des Kolbens innerhalb des Zylinders während des Verdichtungstakts) nicht abdichten, wobei Wärme erzeugt wird, die sich vom Laserbetrieb unterscheidet, und möglicherweise die Ergebnisse der Laserdiagnose beeinträchtigt werden. Zum Beispiel kann die Luft, die innerhalb des abgedichteten Zylinders eingeschlossen ist, aufgrund der Kompressionserwärmung erwärmt werden, auch wenn der Laser betrieben wird, wenn er nicht funktioniert. Infolgedessen kann die Laservorrichtung des Zylinders als nicht verschlechtert erachtet werden, wenn sie tatsächlich verschlechtert ist (das heißt, ein falsch-negatives Ergebnis).
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 wird die Laserzündvorrichtung bei 220 für eine Dauer im abgedichteten Zylinder betrieben, um Wärme zu erzeugen. Insbesondere wird die Laserzündvorrichtung bei der höheren (oder höchsten) Leistungsintensität betrieben, die normalerweise zum Einleiten der Zylinderverbrennung verwendet wird, bei der Laserstrahl zu den Zylinderwänden gerichtet ist. In einem Beispiel beträgt die Dauer für das Betreiben des Lasers 3 Minuten). Da der deaktivierte Zylinder durch den Parkzustand abgedichtet ist, wobei sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil geschlossen sind, wird Wärmeenergie, die durch den Laserbetrieb erzeugt wird, innerhalb des abgedichteten Zylinders eingeschlossen. In Konfigurationen, in denen der Laser manövrierfähig ist, kann die Laserenergie auf einen Bereich nahe dem Auslassventil fokussiert sein, um eine stärker lokalisierte Wärme zu erreichen, da dies der Ausgangspunkt für Luft aus dem Zylinder ist. Anderenfalls kann die Laserenergie zur Oberseite des Kolbens gerichtet sein. Das Betreiben des Lasers für die Dauer kann beinhalten, dass die Steuerung einen Arbeitszyklus oder Impulsbreitensignal an den Lasererreger sendet, um den Laser bei seiner höchsten Leistungseinstellung für die definierte Dauer zu betreiben. Nach der Dauer des Betriebs wird der Laser deaktiviert.
Bei 222 beinhaltet das Verfahren erneutes Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr zu einer Position, in der der ausgewählte Zylinder geöffnet ist. Hier kann der Motor langsamer gedreht werden, als wenn der Motor zum Ermitteln der Ausgangsabgastemperatur gedreht werden würde. Zum Beispiel kann der Motor bei einer Drehzahl von 300 U/min gedreht werden, bis mindestens das Auslassventil des Zylinders geöffnet ist. Dies ermöglicht, dass die Ladung, die durch den Laserbetrieb erwärmt wurde, in den Abgaskanal freigesetzt wird. Bei 224 beinhaltet das Verfahren erneutes Messen der Abgastemperatur (Texh_cyl), wie etwa über den Abgastemperatursensor. Als nächstes beinhaltet das Verfahren bei 226 Bestimmen, ob Anzeichen für eine Erhöhung der Abgastemperatur vorliegen. Zum Beispiel kann eine Differenz zwischen der nach dem Betreiben des Lasers gemessenen Abgastemperatur (Texh_cyl) und der Ausgangstemperatur (Texh_B) bestimmt werden und die Differenz kann mit einem Schwellenwert verglichen werden. Der Schwellenwert kann auf Umgebungsbedingungen beruhen, einschließlich Umgebungsluftfeuchtigkeit. Zum Beispiel kann der Schwellenwert verringert werden, wenn die Umgebungsluftfeuchtigkeit zunimmt. Wenn die Umgebungsluftfeuchtigkeit zunimmt, nimmt die Menge an Wärme, die durch den Laserbetrieb an die umgebende feuchte Luft verlorengeht, aufgrund der höheren wärmeabsorbierenden Fähigkeit von feuchter Luft zu. Als ein anderes Beispiel kann der Schwellenwert verringert werden, wenn die Umgebungstemperatur zunimmt. In einem Beispiel kann sich die Steuerung auf eine Lookup-Tabelle beziehen, die im Speicher der Steuerung gespeichert ist. Die Lookup-Tabelle kann die Umgebungsbedingungen als Eingabe verwenden und kann einen zur Laserdiagnose zu verwendenden Schwellenwert ausgeben. Der Schwellenwert kann alternativ über ein Modell oder einen Algorithmus bestimmt werden.
Wenn die Differenz zwischen der Abgastemperatur nach dem Laserbetrieb in einem bestimmten Zylinder und der Ausgangstemperatur höher als der Schwellenwert ist, beinhaltet das Verfahren bei 226 Angeben, dass die Laservorrichtung, die an den bestimmten diagnostizierten Zylinder gekoppelt ist, nicht verschlechtert ist. Das Verfahren geht dann zu 232 über, um zu bestimmen, ob alle Motorzylinder diagnostiziert wurden. Sollte dies nicht der Fall sein, geht das Verfahren zu 233 über, um einen anderen Zylinder zum Durchführen der Laserdiagnose auszuwählen. Der nächste Zylinder kann auf Grundlage der Zündreihenfolge, auf Grundlage einer vordefinierten Reihenfolge, auf Grundlage der Position des Zylinders am Motorblock oder auf Grundlage der Reihenfolge des Abschlusses der Laserdiagnose bei der letzten Wiederholung der Routine ausgewählt werden.
Wenn die Differenz zwischen der Abgastemperatur nach dem Laserbetrieb in dem bestimmten Zylinder und der Ausgangstemperatur geringer als der Schwellenwert ist, kann bei 228 abgeleitet werden, dass nicht ausreichend Wärme während des Laserbetriebs erzeugt wurde. Dementsprechend beinhaltet das Verfahren als Reaktion darauf, dass die Differenz geringer als der Schwellenwert ist, Angeben, dass die Laservorrichtung, die an den bestimmten diagnostizierten Zylinder gekoppelt ist, verschlechtert ist. Die Steuerung kann dann einen Diagnosecode einstellen, der eine eindeutige Kennung beinhaltet, um anzugeben, dass die Laservorrichtung des zuletzt diagnostizierten Zylinders verschlechtert ist. Ferner beinhaltet das Verfahren bei 230 Einstellen einer Markierung, um den Betrieb der verschlechterten Laservorrichtung, die an den diagnostizierten Zylinder gekoppelt ist, anzupassen, wenn der Motor anschließend mit Kraftstoffzufuhr betrieben wird. Wenn der Motor beispielsweise neugestartet wird, kann die Steuerung die Kraftstoffzufuhr im diagnostizierten Zylinder als Reaktion auf die Laserzündvorrichtung des verschlechterten Zylinders deaktivieren. In noch weiteren Beispielen kann ein Fehlzündungsschwellenwert des bestimmten Zylinders angepasst werden. Das Verfahren geht dann zu 233 über, um einen anderen Zylinder zum Durchführen der Laserdiagnose auszuwählen, wie bereits erörtert.
Nach 233 kehrt das Verfahren zu 216 zurück, um die Ausgangsabgastemperatur erneut zu ermitteln. Dies beinhaltet, dass der Motor ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor gedreht wird, um den Motor abzukühlen. Der Motor kann für eine Dauer gedreht werden, die ermöglicht, dass eine ausreichende Menge an Luft durch die Zylinder gelangt, und eine ausreichende Kühlung gewährleistet. In einem Beispiel wird der Motor bei 500 U/min für 15 Sekunden gedreht.
Wieder bei 232, wenn alle Zylinder diagnostiziert wurden, kann bei 234 eine Zündschlüsseleinschaltbedingung bestätigt werden. In einem Beispiel kann eine Zündschlüsseleinschaltbedingung als Reaktion darauf bestätigt werden, dass ein Fahrzeugführer einen Zündschlüssel zu einer An-Position bewegt, den Zündschlüssel einfügt, eine Zündung-ein-Taste drückt oder einen passiven Schlüssel in einer Fahrzeugkabine positioniert. Noch andere Ansätze können verwendet werden, um zu bestätigen, dass die Motorzündung aktiviert wurde. Falls kein Zündschlüsseleinschalten bestätigt wurde, wird die Laserzündvorrichtung des Motors bei 236 deaktiviert, wird der Motor zum Ruhezustand gedreht (indem der Elektromotor deaktiviert wird) und wird das PCM in den Ruhemodus versetzt. Anderenfalls, wenn eine Zündschlüsseleinschaltbedingung bestätigt wurde, wird der Motor bei 238 neugestartet. Dies beinhaltet Anlassen des Motors über den Anlassermotor, bis eine Motorstartdrehzahl erreicht wurde, und dann Fortsetzen der Kraftstoffzufuhr zum Zylinder. Der Motor wird dann durch Verbrennen von Kraftstoff in den Motorzylindern gedreht, wobei das Luft-Kraftstoff-Gemisch in jedem Zylinder durch den Betrieb der entsprechenden Laserzündvorrichtung gezündet wird. Auf diese Weise kann die Laserzündvorrichtung, die an jeden Zylinder des Motors gekoppelt ist, zuverlässig diagnostiziert werden, wobei von der Fähigkeit des Erwärmens von Metall des Lasers profitiert wird.
Auf diese Weise kann eine Motorsteuerung einen Motor ohne Kraftstoffzufuhr drehen, um eine Ausgangsabgastemperatur zu ermitteln und dann einen Zylinder bei einer Position abzudichten, in der alle Zylinderventile geschlossen sind (wie etwa bei einer Position der negativen Ventilüberschneidung). Die Steuerung kann dann eine Laserzündvorrichtung in dem abgedichteten Zylinder betreiben; dann den Motor ohne Kraftstoffzufuhr drehen, um den Zylinder zu öffnen; und dann die Laserzündvorrichtung auf Grundlage einer Veränderung der gemessenen Abgastemperatur relativ zur Ausgangsabgastemperatur diagnostizieren. In einem Beispiel kann das Diagnostizieren Folgendes beinhalten: als Reaktion darauf, dass die gemessene Abgastemperatur die Ausgangsabgastemperatur um einen Schwellenwert überschreitet, Angeben, dass die Laserzündvorrichtung nicht verschlechtert ist; und als Reaktion darauf, dass die gemessene Abgastemperatur nicht die Ausgangsabgastemperatur um den Schwellenwert überschreitet, Angeben, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist. Zusätzlich kann die Steuerung den Schwellenwert in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen, einschließlich Umgebungsluftfeuchtigkeit, auswählen. Zum Beispiel kann der Schwellenwert von einem nominalen Wert abnehmen, wenn die Umgebungsluftfeuchtigkeit zunimmt. Ferner kann die Steuerung als Reaktion auf das Angeben, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist, einen Fehlzündungsschwellenwert des Zylinders anpassen. In einem Beispiel, in dem der Zylinder ein erster Zylinder des Motors ist, kann die Steuerung angeben, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist, indem ein Diagnosecode mit einer eindeutigen Kennung für den ersten Zylinder eingestellt wird. Die Steuerung kann dann damit fortfahren, die Laserzündvorrichtung zu diagnostizieren, die an jeden übrigen Motorzylinder gekoppelt ist. Zum Beispiel kann die Steuerung nach Abschluss der Diagnose im ersten Zylinder den Motor erneut ohne Kraftstoffzufuhr drehen, um die Ausgangsabgastemperatur erneut zu ermitteln und dann einen zweiten Zylinder zu diagnostizieren. Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr kann Drehen des Motors über einen Elektromotor beinhalten, wobei der Elektromotor einen Anlassermotor und einen Hybridfahrzeugantriebsstrangmotor beinhaltet. Ferner kann das Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr Folgendes beinhalten: zuerst Drehen des Motors bei einer ersten Drehzahl für eine erste Dauer, um die Ausgangsabgastemperatur zu ermitteln; dann Drehen des Motors bei einer zweiten Drehzahl, die geringer als die erste Drehzahl ist, und für eine zweite Dauer, die kürzer als die erste Dauer ist, um den Zylinder abzudichten, indem der Zylinder zur Position der negativen Ventilüberschneidung bewegt wird; und dann Drehen des Motors bei der zweiten Drehzahl für eine dritte Dauer, die kürzer als die zweite Dauer ist, um den Zylinder zu öffnen, durch Bewegen zu einer anderen Position, bei der mindestens ein Auslassventil offen ist. Vorliegend kann die Abgastemperatur über einen Temperatursensor gemessen werden, der an einen Partikelfilter in einem Abgaskanal des Motors gekoppelt ist. Das Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr kann Aktivieren eines Antriebsstrangsteuermoduls aus einem deaktivierten Modus und Drehen des Motors, nachdem eine Schwellendauer seit einem Zündschlüsselausschaltereignis des Motors verstrichen ist, beinhalten. Nachdem die Diagnose für alle Motorzylinder abgeschlossen ist, kann das Antriebsstrangsteuermodul zum Ruhemodus zurückkehren.
Unter Bezugnahme auf 3 ist nun ein beispielhafter Betrieb eines Laserzündsystems (wie etwa des Lasersystems aus 1) zum Diagnostizieren eines Laserzündsystems in gezeigt. stellt die gemessene Abgastemperatur bei Verlauf 302, den Betrieb der Laserzündvorrichtung bei Verlauf 304, die Motordrehzahl (Ne) bei Verlauf 306 und die Umgebungsluftfeuchtigkeit bei Verlauf 308 dar. Der Zustand von jedem Motorzylinder (Zylinder 1-4), konkret, ob sie vollständig abgedichtet sind oder nicht, ist in den Verläufen 310-316 angegeben. Alle Verläufe sind gegenüber der Zeit entlang der x-Achse gezeigt.
Vor t1 wird der Motor eines Fahrzeugs mit Kraftstoffzufuhr betrieben. Der Motor rotiert bei einer Drehzahl (Verlauf 306) auf Grundlage des Drehmomentbedarfs des Fahrzeugführers. Die Kraftstoffzufuhr in jedem Zylinder wird durch Betreiben der entsprechenden Laserzündvorrichtung (Verlauf 304) bei jedem Verbrennungsereignis bei einer Ausgabe, die die Zylinderverbrennung ermöglicht, gezündet. Aufgrund der auftretenden Zylinderverbrennung wird die Abgastemperatur erhöht (Verlauf 302). Zu diesem Zeitpunkt ist die Umgebungsluftfeuchtigkeit geringer (Verlauf 308), wie etwa, weil das Fahrzeug durch eine trockene, aride Region fährt.
Bei t1 entfernt der Fahrzeugführer den Schlüssel aus der Zündung und eine Zündschlüsselausschaltbedingung wird bestätigt. Als Reaktion auf die Zündschlüsselausschaltbedingung wird der Motor abgeschaltet, einschließlich der Deaktivierung der Kraftstoffzufuhr zum Motor und der Zündung. Als Folge der Unterbrechung der Zylinderverbrennung beginnt die Abgastemperatur zu fallen.
Bei t2 ist eine ausreichende Dauer seit dem Zündschlüsselausschalten verstrichen und die Abgastemperatur ist an die Umgebungstemperatur angeglichen. Zu diesem Zeitpunkt bestimmt die Steuerung, dass die Diagnose des Laserzündsystems durchgeführt werden kann. Aus diesem Grund wird der Motor bei t2 ohne Kraftstoffzufuhr über einen Elektromotor für eine Dauer von t2 bis t3 gedreht. Eine Ausgangsabgastemperatur 303 wird durch das Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr ermittelt. Bei t3 wird der Motor erneut ohne Kraftstoffzufuhr für eine Dauer t3 bis t4 (kürzer als die Dauer t2 bis t3) bei einer geringeren Drehzahl als das Drehen gedreht, um die Ausgangstemperatur zu ermitteln. Das kurze, langsame Drehen bei t3 bis t4 bewegt einen ersten zu diagnostizierenden Zylinder (Cyl_1) zu einer Position, in der der Zylinder abgedichtet ist (Verlauf 310) und sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil des Zylinders geschlossen sind. Die übrigen Zylinder sind zu diesem Zeitpunkt nicht abgedichtet (Verläufe 312-316). Zwischen t4 und t5 wird die Laserzündvorrichtung während des Haltens des ersten Zylinders im abgedichteten Zustand ohne Zufuhr von Kraftstoff zum Zylinder betrieben. Als Folge des Laserbetriebs wird die Luft im abgedichteten Zylinder erwärmt. Bei t5 wird der Motor erneut ohne Kraftstoffzufuhr für eine kurze Dauer gedreht (hier die gleiche Drehzahl und die gleiche Dauer wie zwischen t3 und t4), um den ersten Zylinder aus der vollständig abgedichteten Position zu einer Position zu bewegen, in der mindestens das Auslassventil offen ist. Dann wird das Drehen des Motors gestoppt und eine Veränderung der Abgastemperatur wird überwacht. In dem dargestellten Beispiel wird nach dem Laserbetrieb in Cyl_1 ein Anstieg der Abgastemperatur beobachtet. Konkret steigt die Abgastemperatur über den Schwellenwert Thr, der auf der Umgebungsluftfeuchtigkeit beruht. Da die Abgastemperatur über den Schwellenwert steigt, wird bei t6 bestimmt, dass der Laser, der an Cyl_1 gekoppelt ist, nicht verschlechtert ist.
Zwischen t6 und t7 wird der Motor erneut ohne Kraftstoffzufuhr für eine Dauer gedreht, um den Motor zu kühlen und die Ausgangstemperatur erneut zu ermitteln. In dem dargestellten Beispiel wird der Motor bei der gleichen Drehzahl gedreht, die zwischen t2 und t3 verwendet wurde, und die gleiche Ausgangstemperatur wird ermittelt. In anderen Beispielen jedoch kann der Ausgangswert nach dem Drehen des Motors für die Dauer erneut ermittelt werden. Außerdem nimmt zwischen t6 und t7 die Umgebungsluftfeuchtigkeit zu, wie etwa aufgrund von Regen oder einer anderen Form von Niederschlag (z. B. Schnee, Schneeregen usw.). Als Folge der Erhöhung der Umgebungsluftfeuchtigkeit wird der Schwellenwert Thr aufgrund der höheren wärmeabsorbierenden Fähigkeit von feuchter Luft verringert (relativ zu dem früheren Wert).
Nachdem die Ausgangsabgastemperatur 303 durch das Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr ermittelt wurde, wird der Motor bei t7 für eine Dauer t7 bis t8 (kürzer als die Dauer t6 bis t7) ohne Kraftstoffzufuhr bei einer geringeren Drehzahl als das Drehen gedreht, um die Ausgangstemperatur zu ermitteln. Das kurze, langsame Drehen bei t7 bis t8 bewegt einen zweiten zu diagnostizierenden Zylinder (Cyl 2) zu einer Position, in der der Zylinder abgedichtet ist (Verlauf 312) und sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil des Zylinders geschlossen sind. Die übrigen Motorzylinder sind zu diesem Zeitpunkt nicht abgedichtet. Zwischen t8 und t9 wird die Laserzündvorrichtung während des Haltens des Zylinders im abgedichteten Zustand ohne Zufuhr von Kraftstoff zum Zylinder betrieben. Als Folge des Laserbetriebs wird die Luft im abgedichteten Zylinder erwärmt. Bei t9 wird der Motor erneut ohne Kraftstoffzufuhr für eine kurze Dauer gedreht (hier die gleiche Drehzahl und die gleiche Dauer wie zwischen t7 und t8), um den Zylinder aus der abgedichteten Position zu einer Position zu bewegen, in der mindestens das Auslassventil offen ist. Dann wird das Drehen des Motors gestoppt und eine Veränderung der Abgastemperatur wird überwacht. In dem dargestellten Beispiel wird nach dem Laserbetrieb in Cyl_2 ein ausreichender Anstieg der Abgastemperatur beobachtet. Konkret steigt die Abgastemperatur nicht über den an die Luftfeuchtigkeit angepassten Schwellenwert Thr. Da die Abgastemperatur nicht über den Schwellenwert steigt, wird bei t10 bestimmt, dass der Laser, der an Cyl_2 gekoppelt ist, verschlechtert ist, und ein Diagnosecode, der eine Kennung für Cyl_2 beinhaltet, wird eingestellt.
Zwischen t10 und t11 wird der Motor ohne Kraftstoffzufuhr für eine Dauer gedreht, um die Ausgangstemperatur erneut zu ermitteln, sodass ein nächster Zylinder diagnostiziert werden kann. Jedoch wird bei t11, bevor der nächste Zylinder diagnostiziert werden kann, eine Zündschlüsseleinschaltbedingung als Reaktion darauf bestätigt, dass ein Schlüssel in die Zündung eingeführt wird. Aus diesem Grund wird bei t11 der Motor neugestartet. Dies beinhaltet, dass der Motor von dem Elektromotor angelassen wird, bis eine Startdrehzahl erreicht ist, und dass dann die Kraftstoffzufuhr zum Motor fortgesetzt wird. Zusätzlich wird die Zylinderzündung über die Laserzündvorrichtung fortgesetzt. Als Folge der Verbrennung von Kraftstoff im Motor beginnt die Motordrehzahl zuzunehmen und die Abgastemperatur beginnt zu steigen.
Auf diese Weise kann eine Motorsteuerung eine Laserzündvorrichtung in einem abgedichteten Motorzylinder ohne Kraftstoffzufuhr nach einem Zündschlüsselausschalten des Motors betreiben; eine gemessene Abgastemperatur nach dem Betreiben zu einer Ausgangsabgastemperatur, die über das Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr ermittelt wurde, vergleichen; und die Laserzündvorrichtung auf Grundlage des Vergleichens diagnostizieren. Das Vergleichen kann beinhalten, dass die Steuerung eine Differenz zwischen der gemessenen Abgastemperatur und der Ausgangsabgastemperatur berechnet und die Differenz mit einem Schwellenwert vergleicht, wobei der Schwellenwert in Abhängigkeit von der Umgebungsluftfeuchtigkeit angepasst wird. Wenn die Differenz den Schwellenwert überschreitet, kann die Steuerung angeben, dass die Laserzündvorrichtung des Motorzylinders nicht verschlechtert ist; und wenn die Differenz den Schwellenwert unterschreitet, kann die Steuerung angeben, dass die Laserzündvorrichtung des Motorzylinders verschlechtert ist. Die Steuerung kann dann einen Fehlzündungsschwellenwert des Zylinders beibehalten, wenn angegeben wird, dass die Laserzündvorrichtung nicht verschlechtert ist; und den Fehlzündungsschwellenwert des Zylinders anpassen, wenn angegeben wird, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist. Der Motorzylinder kann durch Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über einen Elektromotor zu einer Position, in der jedes eines Einlassventils und eines Auslassventils des Zylinders geschlossen ist, abgedichtet werden.
Auf diese Weise wird eine Laserzündvorrichtung jedes Zylinders eines Motors zuverlässig diagnostiziert. Durch das Betreiben einer Laserzündvorrichtung in einem abgedichteten Motorzylinder kann die Fähigkeit des Lasers, Wärme zu erzeugen, verwendet werden, um den Laser zu diagnostizieren. Durch das Öffnen des Zylinders nach dem Erwärmen und Überwachen einer Veränderung der Abgastemperatur relativ zu einer vorher ermittelten Ausgangstemperatur kann die Abwesenheit oder das Vorhandensein eines Anstiegs der Abgastemperatur mit der Laserfunktion korreliert werden. Durch das Überwachen der Abgastemperatur nach dem Laserbetrieb während einer Zündschlüsselausschaltbedingung kann die Beeinträchtigung von Ergebnissen aufgrund von Rauschfaktoren durch die Motorverbrennung reduziert werden. Durch das rechtzeitige Diagnostizieren der Laserverschlechterung können durch Laserverschlechterung induzierte Fehlzündungen besser von durch Zündkerzen oder Luft-Kraftstoff-Verhältnis induzierte Fehlzündungen unterschieden und entsprechend verringert werden.
Ein beispielhaftes Verfahren umfasst Drehen eines Motors ohne Kraftstoffzufuhr, um eine Ausgangsabgastemperatur zu ermitteln und dann einen Zylinder bei einer Position mit negativer Ventilüberschneidung abzudichten; Betreiben einer Laserzündvorrichtung in dem abgedichteten Zylinder; Drehen des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffzufuhr, um den Zylinder zu öffnen; und Diagnostizieren der Laserzündvorrichtung auf Grundlage einer Veränderung der gemessenen Abgastemperatur relativ zur Ausgangsabgastemperatur. Im vorstehenden Beispiel beinhaltet das Diagnostizieren zusätzlich oder optional: als Reaktion darauf, dass die gemessene Abgastemperatur die Ausgangsabgastemperatur um einen Schwellenwert überschreitet, Angeben, dass die Laserzündvorrichtung nicht verschlechtert ist; und als Reaktion darauf, dass die gemessene Abgastemperatur nicht die Ausgangsabgastemperatur um den Schwellenwert überschreitet, Angeben, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional Auswählen des Schwellenwerts in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen, einschließlich Umgebungsluftfeuchtigkeit. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele wird der Schwellenwert zusätzlich oder optional von einem nominalen Wert verringert, wenn die Umgebungsluftfeuchtigkeit zunimmt.In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional, als Reaktion auf das Angeben, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist, Anpassen eines Fehlzündungsschwellenwerts des Zylinders.In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele ist der Zylinder zusätzlich oder optional ein erster Zylinder des Motors und wobei Angeben, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist, Einstellen eines Diagnosecodes mit einer eindeutigen Kennung für den ersten Zylinder beinhaltet. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional, nach dem Angeben, erneutes Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr, um die Ausgangsabgastemperatur erneut zu ermitteln, und dann Diagnostizieren eines zweiten Zylinders. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr zusätzlich oder optional Drehen des Motors über einen Elektromotor beinhaltet, wobei der Elektromotor einen Anlassermotor und einen Hybridfahrzeugantriebsstrangmotor beinhaltet. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele beinhaltet das Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr zusätzlich oder optional zuerst Drehen des Motors bei einer ersten Drehzahl für eine erste Dauer, um die Ausgangsabgastemperatur zu ermitteln; dann Drehen des Motors bei einer zweiten Drehzahl, die geringer als die erste Drehzahl ist, und für eine zweite Dauer, die kürzer als die zweite Dauer ist, um den Zylinder abzudichten, indem der Zylinder zur Position der negativen Ventilüberschneidung bewegt wird; und dann Drehen des Motors bei der zweiten Drehzahl für eine dritte Dauer, die kürzer als die zweite Dauer ist, um den Zylinder zu öffnen, durch Bewegen zu einer anderen Position, bei der mindestens ein Auslassventil offen ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele wird die Abgastemperatur zusätzlich oder optional über einen Temperatursensor gemessen, der an einen Partikelfilter in einem Abgaskanal des Motors gekoppelt ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr zusätzlich oder optional Aktivieren einer Motorsteuerung und Drehen des Motors, nachdem eine Schwellendauer seit einem Zündschlüsselausschaltereignis des Motors verstrichen ist.
Ein anderes Beispielverfahren für einen Motor umfasst Folgendes: Betreiben einer Laserzündvorrichtung in dem abgedichteten Motorzylinder ohne Kraftstoffzufuhr nach einem Zündschlüsselausschalten des Motors; Vergleichen einer gemessenen Abgastemperatur nach dem Betreiben zu einer Ausgangsabgastemperatur, die über das Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr ermittelt wurde; und Diagnostizieren der Laserzündvorrichtung auf Grundlage des Vergleichens. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das Vergleichen zusätzlich oder optional Berechnen einer Differenz zwischen der gemessenen Abgastemperatur und der Ausgangsabgastemperatur und Vergleichen der Differenz mit einem Schwellenwert, wobei der Schwellenwert in Abhängigkeit von der Umgebungsluftfeuchtigkeit angepasst wird. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das Diagnostizieren zusätzlich oder optional, wenn die Differenz den Schwellenwert überschreitet, Angeben, dass die Laserzündvorrichtung des Motorzylinders nicht verschlechtert ist; und wenn die Differenz den Schwellenwert unterschreitet, Angeben, dass die Laserzündvorrichtung des Motorzylinders verschlechtert ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional Beibehalten eines Fehlzündungsschwellenwerts des Zylinders, wenn angegeben wird, dass die Laserzündvorrichtung nicht verschlechtert ist; und Anpassen des Fehlzündungsschwellenwerts des Zylinders, wenn angegeben wird, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional Abdichten des Motorzylinders durch Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über einen Elektromotor zu einer Position, in der jedes eines Einlassventils und eines Auslassventils des Zylinders geschlossen ist.
Ein beispielhaftes Motorsystem umfasst einen Motorzylinder; eine Laserzündvorrichtung, die an den Zylinder gekoppelt ist; einen Abgastemperatursensor; einen Elektromotor; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die auf einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind und zu folgendem dienen: Aktivieren eines Antriebsstrangsteuermoduls aus einem deaktivierten Modus, wenn eine Schwellendauer nach einem Zündschlüsselausschalten des Motors verstrichen ist; Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor, um eine Ausgangsabgastemperatur zu ermitteln; Abdichten des Zylinders durch Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor zu einer Position, in der alle Zylinderventile geschlossen sind; Betreiben der Laserzündvorrichtung im abgedichteten Zylinder für eine Dauer; Öffnen des Zylinders durch erneutes Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor zu einer Position, in der mindestens ein Auslassventil offen ist; und Diagnostizieren der Laserzündvorrichtung durch Vergleichen einer Abgastemperatur, die nach dem Betreiben gemessen wurde, mit der Ausgangsabgastemperatur. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das System ferner zusätzlich oder optional einen Luftfeuchtigkeitssensor zum Schätzen einer Umgebungsluftfeuchtigkeit, wobei das Vergleichen Vergleichen einer Differenz zwischen der gemessenen Abgastemperatur und der Ausgangsabgastemperatur mit einem Schwellenwert auf Grundlage einer geschätzten Umgebungsluftfeuchtigkeit beinhaltet, und wobei das Diagnostizieren Angeben beinhaltet, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist, wenn die Differenz größer als der Schwellenwert ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet die Steuerung ferner zusätzlich oder optional Anweisungen für Folgendes: als Reaktion auf das Angeben, dass die Laserzündvorrichtung des Zylinders verschlechtert ist, während eines anschließenden Neustarts des Motors aus dem Ruhezustand, Deaktivieren der Kraftstoffzufuhr und des Betriebs der Laserzündvorrichtung des Zylinders, und Anpassen eines Fehlzündungsschwellenwerts des Zylinders. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele beinhaltet das Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr zusätzlich oder optional Drehen des Motors bei einer Motordrehzahl, die geringer als die Motorstartdrehzahl ist. In einer anderen Darstellung ist das Motorsystem in einem Hybridelektrofahrzeugsystem enthalten, wobei der Elektromotor ein Kraftübertragungsmotor zum Antreiben der Fahrzeugräder ist.
Es ist anzumerken, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigem Speicher gespeichert und durch das Steuersystem, einschließlich der Steuerung, in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Motorhardware ausgeführt werden. Die hier beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, sondern wird vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine/r oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Zudem können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in dem nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, durchgeführt werden.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorstehende Technik auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewandt werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und sonstige hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Patentansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente beinhalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder anderen Umfang aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung Drehen eines Motors ohne Kraftstoffzufuhr, um eine Ausgangsabgastemperatur zu ermitteln und dann einen Zylinder bei einer Position mit negativer Ventilüberschneidung abzudichten; Betreiben einer Laserzündvorrichtung in dem abgedichteten Zylinder; Drehen des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffzufuhr, um den Zylinder zu öffnen; und Diagnostizieren der Laserzündvorrichtung auf Grundlage einer Veränderung der gemessenen Abgastemperatur relativ zur Ausgangsabgastemperatur.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Diagnostizieren Folgendes: als Reaktion darauf, dass die gemessene Abgastemperatur die Ausgangsabgastemperatur um einen Schwellenwert überschreitet, Angeben, dass die Laserzündvorrichtung nicht verschlechtert ist; und als Reaktion darauf, dass die gemessene Abgastemperatur nicht die Ausgangsabgastemperatur um den Schwellenwert überschreitet, Angeben, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch Auswählen des Schwellenwerts in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen, einschließlich Umgebungsluftfeuchtigkeit.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert von einem nominalen Wert abnimmt, wenn die Umgebungsluftfeuchtigkeit zunimmt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch, als Reaktion auf das Angeben erfolgt, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist, Anpassen eines Fehlzündungsschwellenwerts des Zylinders.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Zylinder ein erster Zylinder des Motors und wobei Angeben, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist, Einstellen eines Diagnosecodes mit einer eindeutigen Kennung für den ersten Zylinder beinhaltet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch, nach dem Angeben, erneutes Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr, um die Ausgangsabgastemperatur erneut zu erzeugen, und dann Diagnostizieren eines zweiten Zylinders.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr Drehen des Motors über einen Elektromotor beinhaltet, wobei der Elektromotor einen Anlassermotor und einen Hybridfahrzeugantriebsstrangmotor beinhaltet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr Folgendes beinhaltet: zuerst Drehen des Motors bei einer ersten Drehzahl für eine erste Dauer, um die Ausgangsabgastemperatur zu ermitteln; dann Drehen des Motors bei einer zweiten Drehzahl, die geringer als die erste Drehzahl ist, und für eine zweite Dauer, die kürzer als die zweite Dauer ist, um den Zylinder abzudichten, indem der Zylinder zur Position der negativen Ventilüberschneidung bewegt wird; und dann Drehen des Motors bei der zweiten Drehzahl für eine dritte Dauer, die kürzer als die zweite Dauer ist, um den Zylinder zu öffnen, durch Bewegen zu einer anderen Position, bei der mindestens ein Auslassventil offen ist.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Abgastemperatur über einen Temperatursensor gemessen, der an einen Partikelfilter in einem Abgaskanal des Motors gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr Aktivieren einer Motorsteuerung und Drehen des Motors, nachdem eine Schwellendauer seit einem Zündschlüsselausschaltereignis des Motors verstrichen ist, beinhaltet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Betreiben einer Laserzündvorrichtung in einem abgedichteten Motorzylinder ohne Kraftstoffzufuhr nach einem Zündschlüsselausschalten des Motors; Vergleichen einer gemessenen Abgastemperatur nach dem Betreiben zu einer Ausgangsabgastemperatur, die über das Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr ermittelt wurde; und Diagnostizieren der Laserzündvorrichtung auf Grundlage des Vergleichens.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Vergleichen Berechnen einer Differenz zwischen der gemessenen Abgastemperatur und der Ausgangsabgastemperatur und Vergleichen der Differenz mit einem Schwellenwert, wobei der Schwellenwert in Abhängigkeit von der Umgebungsluftfeuchtigkeit angepasst wird.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Diagnostizieren Folgendes: Wenn die Differenz den Schwellenwert überschreitet, Angeben, dass die Laserzündvorrichtung des Motorzylinders nicht verschlechtert ist; und Wenn die Differenz den Schwellenwert unterschreitet, Angeben, dass die Laserzündvorrichtung des Motorzylinders verschlechtert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Beibehalten eines Fehlzündungsschwellenwerts des Zylinders, wenn angegeben wird, dass die Laserzündvorrichtung nicht verschlechtert ist; und Anpassen des Fehlzündungsschwellenwerts des Zylinders, wenn angegeben wird, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist.
Gemäß einer Ausführungsform, Abdichten des Motorzylinders durch Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über einen Elektromotor zu einer Position, in der jedes eines Einlassventils und eines Auslassventils des Zylinders geschlossen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Motorsystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Motorzylinder; eine Laserzündvorrichtung, die an den Zylinder gekoppelt ist; einen Abgastemperatursensor; einen Elektromotor; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die auf einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind und zu folgendem dienen: Aktivieren eines Antriebsstrangsteuermoduls aus einem deaktivierten Modus, wenn eine Schwellendauer nach einem Zündschlüsselausschalten des Motors verstrichen ist; Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor, um eine Ausgangsabgastemperatur zu ermitteln; Abdichten des Zylinders durch Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor zu einer Position, in der alle Zylinderventile geschlossen sind; Betreiben der Laserzündvorrichtung im abgedichteten Zylinder für eine Dauer; Öffnen des Zylinders durch erneutes Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor zu einer Position, in der mindestens ein Auslassventil offen ist; und Diagnostizieren der Laserzündvorrichtung durch Vergleichen einer Abgastemperatur, die nach dem Betreiben gemessen wurde, mit der Ausgangsabgastemperatur.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen Luftfeuchtigkeitssensor zum Schätzen einer Umgebungsluftfeuchtigkeit, wobei das Vergleichen Vergleichen einer Differenz zwischen der gemessenen Abgastemperatur und der Ausgangsabgastemperatur mit einem Schwellenwert auf Grundlage einer geschätzten Umgebungsluftfeuchtigkeit beinhaltet, und wobei das Diagnostizieren Angeben beinhaltet, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist, wenn die Differenz größer als der Schwellenwert ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Steuerung ferner Anweisungen für Folgendes: als Reaktion auf das Angeben, dass die Laserzündvorrichtung des Zylinders verschlechtert ist, während eines anschließenden Neustarts des Motors aus dem Ruhezustand, Deaktivieren der Kraftstoffzufuhr und des Betriebs der Laserzündvorrichtung des Zylinders, und Anpassen eines Fehlzündungsschwellenwerts des Zylinders.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr Drehen des Motors bei einer Motordrehzahl, die geringer als die Motorstartdrehzahl ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 20160040644 [0003]

Claims

Verfahren, umfassend: Drehen eines Motors ohne Kraftstoffzufuhr, um eine Ausgangsabgastemperatur zu ermitteln und dann einen Zylinder bei einer Position mit negativer Ventilüberschneidung abzudichten; Betreiben einer Laserzündvorrichtung in dem abgedichteten Zylinder; Drehen des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffzufuhr, um den Zylinder zu öffnen; und Diagnostizieren der Laserzündvorrichtung auf Grundlage einer Veränderung der gemessenen Abgastemperatur relativ zur Ausgangsabgastemperatur.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Diagnostizieren Folgendes beinhaltet: als Reaktion darauf, dass die gemessene Abgastemperatur die Ausgangsabgastemperatur um einen Schwellenwert überschreitet, Angeben, dass die Laserzündvorrichtung nicht verschlechtert ist; und als Reaktion darauf, dass die gemessene Abgastemperatur nicht die Ausgangsabgastemperatur um den Schwellenwert überschreitet, Angeben, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend Auswählen des Schwellenwerts in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen, einschließlich Umgebungsluftfeuchtigkeit.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schwellenwert von einem nominalen Wert abnimmt, wenn die Umgebungsluftfeuchtigkeit zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend: als Reaktion auf das Angeben, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist, Anpassen eines Fehlzündungsschwellenwerts des Zylinders.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Zylinder ein erster Zylinder des Motors ist und wobei Angeben, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist, Einstellen eines Diagnosecodes mit einer eindeutigen Kennung für den ersten Zylinder beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend, nach dem Angeben, erneutes Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr, um die Ausgangsabgastemperatur erneut zu ermitteln, und dann Diagnostizieren eines zweiten Zylinders.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr Drehen des Motors über einen Elektromotor beinhaltet, wobei der Elektromotor einen Anlassermotor und einen Hybridfahrzeugantriebsstrangmotor beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr Folgendes beinhaltet: zuerst Drehen des Motors bei einer ersten Drehzahl für eine erste Dauer, um die Ausgangsabgastemperatur zu ermitteln; dann Drehen des Motors bei einer zweiten Drehzahl, die geringer als die erste Drehzahl ist, und für eine zweite Dauer, die kürzer als die zweite Dauer ist, um den Zylinder abzudichten, indem der Zylinder zur Position der negativen Ventilüberschneidung bewegt wird; und dann Drehen des Motors bei der zweiten Drehzahl für eine dritte Dauer, die kürzer als die zweite Dauer ist, um den Zylinder zu öffnen, durch Bewegen zu einer anderen Position, bei der mindestens ein Auslassventil offen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abgastemperatur über einen Temperatursensor gemessen wird, der an einen Partikelfilter in einem Abgaskanal des Motors gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr Aktivieren einer Motorsteuerung und Drehen des Motors, nachdem eine Schwellendauer seit einem Zündschlüsselausschaltereignis des Motors verstrichen ist, beinhaltet.
Motorsystem, umfassend: einen Motorzylinder; eine Laserzündvorrichtung, die an den Zylinder gekoppelt ist; einen Abgastemperatursensor; Elektromotor; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die auf einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind und zu folgendem dienen: Aktivieren eines Antriebsstrangsteuermoduls aus einem deaktivierten Modus, wenn eine Schwellendauer nach einem Zündschlüsselausschalten des Motors verstrichen ist; Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor, um eine Ausgangsabgastemperatur zu ermitteln; Abdichten des Zylinders durch Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor zu einer Position, in der alle Zylinderventile geschlossen sind; Betreiben der Laserzündvorrichtung im abgedichteten Zylinder für eine Dauer; Öffnen des Zylinders durch erneutes Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor zu einer Position, in der mindestens ein Auslassventil offen ist; und Diagnostizieren der Laserzündvorrichtung durch Vergleichen einer Abgastemperatur, die nach dem Betreiben gemessen wurde, mit der Ausgangsabgastemperatur.
System nach Anspruch 12, ferner umfassend einen Luftfeuchtigkeitssensor zum Schätzen einer Umgebungsluftfeuchtigkeit, wobei das Vergleichen Vergleichen einer Differenz zwischen der gemessenen Abgastemperatur und der Ausgangsabgastemperatur mit einem Schwellenwert auf Grundlage einer geschätzten Umgebungsluftfeuchtigkeit beinhaltet, und wobei das Diagnostizieren Angeben beinhaltet, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist, wenn die Differenz größer als der Schwellenwert ist.
System nach Anspruch 13, wobei die Steuerung ferner Anweisungen für Folgendes beinhaltet: als Reaktion auf das Angeben, dass die Laserzündvorrichtung des Zylinders verschlechtert ist, während eines anschließenden Neustarts des Motors aus dem Ruhezustand, Deaktivieren der Kraftstoffzufuhr und des Betriebs der Laserzündvorrichtung des Zylinders, und Anpassen eines Fehlzündungsschwellenwerts des Zylinders.
System nach Anspruch 12, wobei Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr Drehen des Motors bei einer Motordrehzahl unter der Motorstartdrehzahl beinhaltet.