DE102018129758A1 - Verfahren für ein motorlaserzündsystem - Google Patents

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Abstract

Die Offenbarung stellt ein Verfahren für ein Motorlaserzündsystem bereit. 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, einer schwachen Zylinderverbrennung (beispielsweise aufgrund von undichten Einlass- oder Auslassventilen), einer undichten/verstopften Kraftstoffeinspritzvorrichtung, Nässe/Feuchtigkeit im Zylinder, schlechter Kraftstoffqualität, heißer Zylinderwände, eines undichten Kanisterspülventils, eines übermäßigen AGR-Stroms 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 Rückwärtsdrehen eines Motors ohne Kraftstoffzufuhr, um eine Ausgangsansaugtemperatur zu ermitteln, und dann Abdichten eines Zylinders bei einer Position mit negativer Ventilüberschneidung; Betreiben einer Laserzündvorrichtung in dem abgedichteten Zylinder; Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr, um den Zylinder zu öffnen; und Diagnostizieren der Laserzündvorrichtung auf Grundlage einer Veränderung der gemessenen Ansauglufttemperatur relativ zur Ausgangsansaugtemperatur. Auf diese Weise kann ein Laserzündsystem zuverlässiger diagnostiziert werden, während Geräuschfaktoren minimiert werden.
  • Als ein Beispiel kann eine Motorsteuerung (z. B. ein Antriebsstrangsteuermodul oder PCM (powertrain control module) eines Motors) nach einer Motorabkühlung auf Umgebungstemperatur nach einem Zündschlüsselausschalten aktiviert werden, um das Laserzündsystem zu diagnostizieren. Die Steuerung kann den Motor ohne Kraftstoffzufuhr für eine Dauer (z. B. für 15 Sekunden) in eine Rückwärtsrichtung (das heißt, entgegengesetzt zur Richtung, in der der Motor während des Anlassens gedreht wird) drehen. Durch das Rückwärtsdrehen des Motors entsteht ein Ansaugluftstrom ohne Kraftstoffzufuhr und ohne Verbrennung, wobei alle Zylinderlaserzündvorrichtungen deaktiviert sind, und eine entsprechende Ausgangsansaugtemperatur für den Ansaugstrom (ohne Kraftstoffzufuhr und ohne Verbrennung) kann festgestellt werden. Zum Beispiel kann die Ausgangsansaugstromtemperatur durch einen Ansauglufttemperatursensor, der an den Ansaugkanal gekoppelt ist, gemessen werden. Sobald die Ausgangsansaugtemperatur ermittelt wurde, kann die Steuerung den Motor langsam drehen, um den Motor zu einer Position zu bringen, in der ein erster Zylinder, der zur Laserzünddiagnose ausgewählt wurde, abgedichtet ist. Konkret können an der abgedichteten 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 (z. B. ein paar Minuten) wird der Laser deaktiviert und der Motor wird ohne Kraftstoffzufuhr rückwärts zu einer Position gedreht, in der mindestens das Einlassventil offen ist und die erwärmte Luft vom Zylinder in den Ansaugkanal freigesetzt wird. Wenn der Laser manövrierfähig ist, kann der Laserstrahl von der Zündvorrichtung optional auf einen Bereich nahe dem Einlassventil fokussiert sein, um eine stärker lokalisierte Wärme zu erreichen, da dies der Austrittspunkt für Luft aus dem Zylinder ist. Anderenfalls erwärmt der Laser die Oberseite des Kolbens. Ein anschließender Anstieg der Ansaugtemperatur (relativ zum Ausgangswert) nach dem Rückwärtsdrehen 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 Ausgangsansaugtemperatur erneut zu ermitteln und gleichermaßen die übrigen Zylinder nacheinander zu bewerten, indem der Zylinder abgedichtet wird, die Laserzündvorrichtung im abgedichteten Zylinder betrieben wird und der Motor ohne Kraftstoffzufuhr rückwärts gedreht wird. In noch weiteren Beispielen kann der Motor anschließend vorwärts gedreht werden und ein Abgastemperatursensor kann verwendet werden, um den Laser zu diagnostizieren. In noch einem weiteren Beispiel kann der Motor in einem Fahrzeug, das mit autonomen Fahrfähigkeiten konfiguriert ist, gekoppelt sein und die Diagnose kann durchgeführt werden, während sich das Fahrzeug in einem autonomen Modus befindet.
  • 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 Rückwärtsdrehen 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 Rückwärtsdrehen des Motors, um die Ventile zu öffnen, kann die zusätzliche Wärme zu einem Ansaugstrom übertragen werden. Durch das Vergleichen der Veränderung der Ansauglufttemperatur 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 ein Ablaufdiagramm auf hoher Ebene eines Verfahrens zum Diagnostizieren des Laserzündsystems auf Grundlage von Veränderungen einer Ansauglufttemperatur.
    • 4 zeigt ein Ablaufdiagramm auf hoher Ebene eines Verfahrens zum Diagnostizieren des Laserzündsystems auf Grundlage von Veränderungen einer Abgastemperatur.
    • 5 zeigt eine beispielhafte Abbildung zum Auswählen einer Zylinderposition, in der die Zylinderventile geschlossen sind.
    • 6 zeigt eine beispielhafte Diagnose des Laserzündsystems eines Motors.
  • 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 beispielhaften Routinen aus 2, um zu bestimmen, ob der Laser zu diagnostizieren ist, und zwar auf Grundlage von Ansauglufttemperaturmessungen oder Abgastemperaturmessungen. Wenn Bedingungen für Ansaugtemperaturmessungen erfüllt sind, kann die Steuerung die Laserzündvorrichtung in einem abgedichteten Zylinder (5) während einer Zündschlüsselausschaltbedingung betreiben und dann die Laserzündvorrichtung, die an den bestimmten Zylinder gekoppelt ist, auf Grundlage einer anschließenden Veränderung der Ansauglufttemperatur zu diagnostizieren. Wenn Bedingungen für Abgastemperaturmessungen erfüllt sind, kann die Steuerung die Laserzündvorrichtung in dem abgedichteten Zylinder (5) während einer Zündschlüsselausschaltbedingung betreiben und dann die Laserzündvorrichtung, die an den bestimmten Zylinder gekoppelt ist, auf Grundlage einer anschließenden Veränderung der Abgaslufttemperatur zu diagnostizieren. Ein beispielhafter Laserdiagnosebetrieb ist unter Bezugnahme auf 6 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 Ansaugkanal 43 kann außerdem einen oder mehrere Temperatur- und/oder Drucksensoren zum Schätzen von Umgebungsbedingungen beinhalten. Zum Beispiel kann der Ansaugkanal 43 einen Ansauglufttemperatur(intake air temperature - IAT)-Sensor 172 zum Schätzen einer Temperatur von Ansaugluft, die in den Ansaugkrümmer und darin in die Motorzylinder gezogen wird, beinhalten. Der Ansaugkanal 43 kann ferner einen Luftdrucksensor 173 zum Schätzen des Umgebungsdrucks und einen Luftfeuchtigkeitssensor 174 zum Schätzen der Umgebungsluftfeuchtigkeit beinhalten. Während des Motorbetriebs können ein oder mehrere Motorbetriebsparameter auf Grundlage der Umgebungstemperatur, des Drucks und/oder der Luftfeuchtigkeit eingestellt werden, wie etwa Drosselposition, Motorverdünnung, Ventilzeitsteuerung usw. Wie vorliegend ausgeführt, kann der Ansauglufttemperatursensor 172 während ausgewählten Zündschlüsselausschaltbedingungen ebenfalls zum Diagnostizieren eines Zylinderlaserzündsystems verwendet werden.
  • 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 182, um eine PM-Belastung auf dem Filter zu schätzen. Der Sensor kann an das Filter gekoppelt sein oder mehrere Sensoren können an das Filter gekoppelt sein. Die PM-Belastung kann beispielsweise auf Grundlage einer Druck- oder Temperaturdifferenz am Filter abgeleitet werden. Wie vorliegend ausgeführt, kann der Temperatursensor 182 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 ViertaktBrennzyklus 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 Ansaugtemperatur, wenn die erwärmte Ladung aus dem abgedichteten Zylinder in einen Ansaugkanal freigesetzt wird (durch Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr), 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 rückwärts drehen, um eine Ausgangsansaugtemperatur zu ermitteln, und dann die Ladung innerhalb eines abgedichteten Zylinders über den Betrieb des Laserzündsystems erwärmen. Dann kann die erwärmte Ladung aus dem abgedichteten Zylinder über ein offenes Einlassventil in den Ansaugkanal freigesetzt werden und die Steuerung kann das Laserzündsystem auf Grundlage der Ausgabe eines Ansauglufttemperatursensors, der an den Ansaugkanal gekoppelt ist, wie etwa des an den Ansaugkanal 43 gekoppelten Temperatursensors 172, diagnostizieren. Zusätzlich oder optional kann die Steuerung aus dem Ruhemodus aktiviert werden, den Motor ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor in eine Vorwärtsrichtung 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 über ein offenes Auslassventil freigesetzt werden und die Steuerung kann das Laserzündsystem auf Grundlage der Ausgabe eines Abgaskanaltemperatursensors, wie etwa des an das Abgasfeinstaubfilter gekoppelten Temperatursensors 172, diagnostizieren.
  • Auf diese Weise ermöglichen die Komponenten aus FIG. eine Laserzündvorrichtung, die an den Zylinder gekoppelt ist; einen Ansauglufttemperatursensor, der an einen Ansaugkanal des Motors gekoppelt ist; einen Elektromotor; und eine Steuerung. Die Steuerung kann mit auf nichtflüchtigem Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen zu Folgendem konfiguriert sein: 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 Ausgangsansauglufttemperatur 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 Einlassventil offen ist; und Diagnostizieren der Laserzündvorrichtung durch Vergleichen einer Ansauglufttemperatur, die nach dem Betreiben gemessen wurde, mit der Ausgangsansauglufttemperatur. Im vorliegenden Zusammenhang beinhalten Drehen und erneutes Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor Rückwärtsdrehen des Motors in eine Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Motorrotation mit Kraftstoffzufuhr, wobei der Motor bei einer Motordrehzahl unter einer Motorstartdrehzahl rückwärts gedreht wird. Zusätzlich kann das System einen Luftfeuchtigkeitssensor zum Schätzen einer Umgebungsluftfeuchtigkeit umfassen, wobei das Vergleichen Vergleichen einer Differenz zwischen der gemessenen Ansauglufttemperatur und der Ausgangsansauglufttemperatur 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 weiteren Beispiel beinhaltet die Steuerung ferner Anweisungen für Folgendes: als Reaktion auf die Angabe, 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.
  • 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. Bei 214 wird bestimmt, ob Bedingungen zum Diagnostizieren des Laserzündsystems über jede der Ansaug- und Abgas-basierten Messung erfüllt sind. In einem Beispiel können Bedingungen zum Diagnostizieren über beide Messungen erfüllt sein, wenn keine Einschränkungen der Ansaugmessung oder der Abgasmessung vorliegen, wie nachfolgend ausgeführt. Bei der Bestätigung geht das Verfahren zu 216 über und fährt damit fort, den Motor ohne Kraftstoffzufuhr rückwärts zu drehen und das Laserzündsystem über eine Ansaugtemperatur-basierte Diagnose zu diagnostizieren, wie bei 3 ausgeführt, und dann den Motor ohne Kraftstoffzufuhr in eine Vorwärtsrichtung zu drehen und das Laserzündsystem über eine Abgastemperatur-basierte Diagnose zu diagnostizieren, wie in 4 ausgeführt. Wenn beide Diagnose möglich sind, kann die Reihenfolge für das Durchführen der Diagnose auf Grundlage von Kondenswasserpegel im Ansaugkanal relativ zu dem Abgaskanal, der Zeit, die zum Abschließen der Diagnose verfügbar ist, und/oder zu dem Batterieladezustand bestimmt werden. Alternativ kann die Reihenfolge eine Standardreihenfolge sein (wie etwa Ansaug-basierte Diagnose, gefolgt von Abgas-basierter Diagnose, oder Abgas-basierte Diagnose, gefolgt von Ansaug-basierter Diagnose). Durch das Diagnostizieren auf Grundlage von Ansätzen werden Zuverlässigkeit und Genauigkeit des Diagnoseergebnisses verbessert.
  • Wenn beide Diagnosen nicht möglich sind, wird bei 218 bestimmt, ob nur eine Ansauglufttemperatur-basierte Diagnose oder nur eine Abgastemperatur-basierte Diagnose möglich ist. In einem Beispiel kann nur eine Ansaug-basierte Diagnose möglich sein, wenn das Abgasfilter vor dem Zündschlüsselausschalten regeneriert wurde und die Filtertemperatur noch immer ausreichend hoch ist, um die Abgas-basierte Diagnose zu widerlegen. In einem anderen Beispiel kann nur eine Ansaug-basierte Diagnose möglich sein, wenn der Abgaskanal eine Kondenswasseransammlung aufweist, die Temperaturergebnisse beeinträchtigen kann. Gleichermaßen kann nur eine Abgas-basierte Diagnose möglich sein, wenn der Ansaugkanal eine Kondenswasseransammlung aufweist, die Temperaturergebnisse beeinträchtigen kann. In noch einem anderen Beispiel kann die Auswahl auf einer Zeitbeschränkung beruhen, wie etwa einer Zeitdauer, die vor einem erwarteten Zündschlüsseleinschaltereignis übrig ist. Alternativ kann die Auswahl auf einem Ladezustand einer Systembatterie, die den Elektromotor mit Leistung versorgt, beruhen, der verwendet wird, um den Motor ohne Kraftstoffzufuhr zu drehen und den Laser mit Leistung zu versorgen. Zum Beispiel kann die Abgas-basierte Diagnose unter Verwendung von Vorwärtsdrehen des Motors ausgewählt werden, wenn wenig Zeit vor einem vorhergesagten Zündschlüsseleinschalten übrig ist oder wenn ein Batterieladezustand geringer ist, da weniger Zeit benötigt wird, um die Diagnose abzuschließen. Insbesondere, da die Auslassventile größer als die Einlassventile sind, sind sie in der Lage, größer Volumina von erwärmter Zylinderluft in das Abgassystem zu leiten, was eine schnellere Diagnose des Lasers ermöglicht. Wenn die Diagnose während eines Modus ohne Verbrennung durchgeführt wird, muss Batterieleistung gespart werden. Aus diesem Grund kann die Diagnose durch Durchführen der Abgastemperatur-basierten Diagnose unter Verwendung von Vorwärtsdrehen des Motors während solcher Bedingungen schneller und unter Verwendung von weniger Batterieleistung als die Ansaugtemperatur-basierte Diagnose unter Verwendung des Vorwärtsdrehens des Motors abgeschlossen werden. In einigen Beispielen kann der Laser für eine längere Dauer während der Ansaugtemperatur-basierten Diagnose und für eine kürzere Dauer während der Abgastemperatur-basierten Diagnose betrieben werden.
  • Wenn nur eine Ansaug-basierte Diagnose möglich ist, geht das Verfahren bei 222 dazu über, den Motor ohne Kraftstoffzufuhr rückwärts zu drehen und das Laserzündsystem über eine Ansaugtemperatur-basierte Diagnose zu diagnostizieren, wie in 3 ausgeführt. Anderenfalls, wenn nur eine Abgas-basierte Diagnose möglich ist, geht das Verfahren bei 220 dazu über, den Motor ohne Kraftstoffzufuhr vorwärts zu drehen und das Laserzündsystem über eine Abgastemperatur-basierte Diagnose zu diagnostizieren, wie in 4 ausgeführt.
  • Man wird verstehen, dass in einigen Beispielen der Motor in einem Fahrzeug mit autonomen Fähigkeiten gekoppelt sein kann. Darin kann die Diagnose bzw. können die Diagnose durchgeführt werden, während das Fahrzeug in einem autonomen Modus betrieben wird.
  • Unter Bezugnahme auf 3 beschreibt das Verfahren 300 ausführlich eine Ansauglufttemperatur-basierte Laserdiagnoseroutine. Das Verfahren aus 3 kann als Teil des Verfahrens aus 2, wie zum Beispiel bei 216 und/oder bei 222, durchgeführt werden.
  • Bei 302 beinhaltet das Verfahren Aktivieren der PCM-Steuerung aus dem Ruhemodus, nachdem eine Schwellendauer T seit einem unmittelbar vorangehenden Zündschlüsselausschaltereignis verstrichen ist. Auch bei 302 wird der Motor nach dem Aktivieren des PCM ohne Kraftstoffzufuhr über einen Elektromotor rückwärts gedreht, wie etwa einen elektrischen Anlassermotor oder einen elektrischen Motor der Kraftübertragung des Hybridfahrzeugs. Das Rückwärtsdrehen des Motors beinhaltet Drehen des Motors in eine Rotationsrichtung, die entgegengesetzt zur Richtung der Motorrotation während des Motoranlassens ist (und dadurch entgegengesetzt zur Richtung der Motorrotation mit Kraftstoffzufuhr sowie zur Richtung der Motorrotation während der Abgastemperatur-basierten Diagnose). Die Motordrehzahl kann ausreichend gering sein, um restliche Luft, die in den Zylindern eingeschlossen war, zu bewegen und Luft aus dem Abgaskanal durch alle Motorzylinder in den Ansaugkanal einzuziehen, wodurch ein Ansaugstrom erzeugt wird. Insbesondere ist der erzeugte Luftstrom ein Luftstrom ohne Kraftstoffzufuhr und ohne Verbrennung, der verwendet wird, um eine Ausgangsansaugtemperatur zu ermitteln. Die Ausgangstemperatur kann von einem Temperatursensor gemessen werden, der an den Ansaugkanal gekoppelt ist, wie etwa dem IAT-Sensor 172 aus 1. Auf diese Weise kann bestehende Hardware zum Diagnostizieren des Laserzündsystems verwendet werden. In einem Beispiel weckt und aktiviert das PCM den Elektromotor, um den Motor ohne Kraftstoffzufuhr rückwärts bei 500 U/min 15 Sekunden lang zu drehen.
  • Bei 304 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 306 beinhaltet das Verfahren Ermitteln einer Ausgangsansaugtemperatur (Tint B) für einen Ansaugstrom ohne Kraftstoffzufuhr und ohne Verbrennung, wobei alle Laserzündvorrichtungen der Zylinder deaktiviert sind. Konkret wird das Rückwärtsdrehen des Motors gestoppt, sodass der Ausgangswert für die Ansaugtemperatur ermittelt werden kann. Nach dem Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr für eine Dauer kann eine Temperatur des Ansaugstroms von einem IAT-Sensor, sofern verfügbar, oder einem alternativen Ansaugkanaltemperatursensor gemessen werden.
  • Bei 308 beinhaltet das Verfahren erneutes Rückwärtsdrehen 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 Ausgangsansaugtemperatur gedreht werden würde. Zum Beispiel kann der Motor bei einer Drehzahl von 300 U/min rückwärts 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 rückwärts gedreht, bis eine Position einer vollständigen negativen Überschneidung des Einlass- und Auslassventils erreicht ist. In einem anderen Beispiel wird der Motor langsam rückwärts gedreht, bis ein Ausstoßtakt-OT erreicht ist.
  • In einem Beispiel kann sich die Steuerung auf eine Abbildung beziehen, wie etwa die beispielhafte aus 5, um eine Position auszuwählen, in der der Zylinder abgedichtet ist. Unter kurzer Bezugnahme auf 5 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 510 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 510 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 502 und 504 stellen Ventilansteuerungen für ein Auslassventil (gestrichelte Kurve 502) und ein Einlassventil (durchgehende Kurve 504) 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 506 dargestellte kurze Dauer um den Ausstoßtakt-OT, einschließlich vor dem Ende des Ausstoßtakts und nach dem Beginn des Ansaugtakts, können sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil des gegebenen Zylinders geschlossen sein. Dieser Zeitraum, bei dem beide Ventile geschlossen sein können, wird als eine negative Überschneidung von Einlass- und Auslassventil 506 (oder einfach negative Ventilüberschneidung) bezeichnet. Zu diesem Zeitpunkt ist der Zylinder gegenüber der Atmosphäre abgedichtet, wie in Verlauf 512 angegeben. Während einer Laserdiagnose kann die Steuerung den Motor ohne Kraftstoffzufuhr rückwärts zu einer Position drehen, in der sich ein Zylinder, der diagnostiziert wird, an einer Position innerhalb der Region der negativen Ventilüberschneidung 506 befindet, sodass der Laser im abgedichteten Zylinder betrieben werden kann. Zum Beispiel kann die Steuerung den Motor ohne Kraftstoffzufuhr rückwärts zu einer Position drehen, die dem Ausstoßtakt-OT des ausgewählten Zylinders entspricht, und dann den Motor für eine Dauer in dieser Position halten, sodass der Laser des bestimmten abgedichteten Zylinders betrieben werden kann, um die Luft innerhalb des abgedichteten Zylinders zu erwärmen.
  • Alternativ kann die Steuerung den Motor ohne Kraftstoffzufuhr drehen, um den Zylinder innerhalb der Region 508 zu positionieren. Die Region 508 entspricht einer anderen Region, in der der Zylinder abgedichtet ist. Die Region 508 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. Zu diesem Zeitpunkt ist der Zylinder gegenüber der Atmosphäre abgedichtet, wie in Verlauf 514 angegeben. Vorliegend handelt es sich bei dem bezeichneten Ansaugtakt und Ausstoßtakt um das gleiche Verbrennungsereignis/den gleichen Verbrennungszyklus, während der Ansaugtakt im Falle einer Region 506 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 ohne Kraftstoffzufuhr zu einer Position innerhalb der negativen Ventilüberschneidung 506 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 508 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 3 wird die Laserzündvorrichtung bei 310 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. In einem Beispiel beträgt die Dauer für das Betreiben des Lasers 3 Minuten. Die Motorsteuerung kann außerdem eine Stelle einstellen, an der der Laserstrahl fokussiert ist. In einem Beispiel ist der Laserstrahl zu den Zylinderwänden gerichtet. In einem anderen Beispiel ist der Laserstrahl zur Kolbenoberseite gerichtet. In noch einem anderen Beispiel, in dem der Laser manövrierfähig ist, ist der Laserstrahl auf einen Bereich nahe dem Einlassventil fokussiert, um eine stärker lokalisierte Wärme zu erreichen. Diese Stelle nahe dem Einlassventil kann ausgewählt werden, da es sich bei dieser um den Austrittspunkt für die erwärmte Luft aus dem Zylinder handelt. Da der deaktivierte Zylinder durch den Parkzustand abgedichtet ist, wobei sowohl das Einlassals auch das Auslassventil geschlossen sind, wird Wärmeenergie, die durch den Laserbetrieb erzeugt wird, innerhalb des abgedichteten Zylinders eingeschlossen. 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 312 beinhaltet das Verfahren erneutes Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor zu einer Position, in der der ausgewählte Zylinder geöffnet ist. Hier kann der Motor langsamer gedreht werden, als wenn der Motor zum Ermitteln der Ausgangsansaugtemperatur gedreht werden würde. Zum Beispiel kann der Motor bei einer Drehzahl von 300 U/min gedreht werden, bis mindestens das Einlassventil des Zylinders geöffnet ist. Dies ermöglicht, dass die Ladung, die durch den Laserbetrieb erwärmt wurde, in den Ansaugkanal freigesetzt wird. Alternativ kann der Motor rückwärts zu einer Position gedreht werden, in der sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil des bestimmten Zylinders offen ist. In einem Beispiel wird der Motor gedreht, bis sich der Zylinder am Ansaugtakt-UT befindet.
  • Bei 314 beinhaltet das Verfahren erneutes Messen der Ansauglufttemperatur (Tint_cyl) nach dem Freisetzen der Wärmeladung aus dem Zylinder. Zum Beispiel kann die Ansauglufttemperatur über den Ansauglufttemperatursensor gemessen werden. Als nächstes beinhaltet das Verfahren bei 226 Bestimmen, ob Anzeichen für eine Erhöhung der Ansaugtemperatur vorliegen. Zum Beispiel kann eine Differenz zwischen der nach dem Betreiben des Lasers gemessenen Ansaugtemperatur (Tint cyl) und der Ausgangstemperatur (Tint B) bestimmt werden und die Differenz kann mit einem Schwellenwert verglichen werden. Der Schwellenwert kann ein positiver Schwellenwert ungleich null sein, der auf Umgebungsbedingungen, einschließlich Umgebungsluftfeuchtigkeit, beruht. 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 Ansaugtemperatur nach dem Laserbetrieb in einem bestimmten Zylinder und der Ausgangstemperatur höher als der Schwellenwert ist, beinhaltet das Verfahren bei 316 Angeben, dass die Laservorrichtung, die an den bestimmten diagnostizierten Zylinder gekoppelt ist, nicht verschlechtert ist. Das Verfahren geht dann zu 322 über, um zu bestimmen, ob alle Motorzylinder diagnostiziert wurden. Sollte dies nicht der Fall sein, geht das Verfahren zu 330 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 Ansaugtemperatur nach dem Laserbetrieb in dem bestimmten Zylinder und der Ausgangstemperatur geringer als der Schwellenwert ist, kann bei 318 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 320 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 322 über, um zu bestimmen, ob alle Zylinder diagnostiziert wurden, und falls nicht, geht das Verfahren zu 330 über, um einen anderen Zylinder zum Durchführen der Laserdiagnose auszuwählen, wie bereits erörtert.
  • Nach 330 kehrt das Verfahren zu 306 zurück, um die Ausgangsansaugtemperatur erneut zu ermitteln. Dies beinhaltet, dass der Motor ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor rückwärts 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 322, wenn alle Zylinder diagnostiziert wurden, kann bei 324 eine Zündschlüsseleinschaltbedingung abgefragt 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 326 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 328 neugestartet. Dies beinhaltet Anlassen des Motors über den Anlassermotor, bis eine Motorstartdrehzahl erreicht wurde, und dann Fortsetzen der Kraftstoffzufuhr zum Zylinder. Die Motorrotation während des Anlassens über den Elektromotor ist in einer Vorwärtsrichtung (z. B. im Gegensatz zur Rückwärtsrichtung, die während der Laserdiagnose verwendet wird). Der Motor wird dann durch Verbrennen von Kraftstoff in den Motorzylindern (auch in die Vorwärtsrichtung) 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.
  • Unter Bezugnahme auf 4 beschreibt das Verfahren 400 ausführlich eine Abgastemperatur-basierte Laserdiagnoseroutine. Das Verfahren aus 4 kann als Teil des Verfahrens aus 2, wie zum Beispiel bei 216 und/oder bei 220, durchgeführt werden.
  • Bei 402 beinhaltet das Verfahren Aktivieren der PCM-Steuerung aus dem Ruhemodus, nachdem eine Schwellendauer T seit einem unmittelbar vorangehenden Zündschlüsselausschaltereignis verstrichen ist. Auch bei 402 wird der Motor nach dem Aktivieren des PCM ohne Kraftstoffzufuhr über einen Elektromotor in eine Vorwärtsrichtung gedreht, wie etwa einen elektrischen Anlassermotor oder einen elektrischen Motor der Kraftübertragung des Hybridfahrzeugs. Das Drehen des Motors in eine Vorwärtsrichtung beinhaltet Drehen des Motors in die gleiche Rotationsrichtung wie die Motorrotation während des Motoranlassens und während der Motorrotation mit Kraftstoffzufuhr (und entgegengesetzt zur Richtung der Motorrotation während der Ansaugtemperatur-basierten Diagnose). Die Motordrehzahl kann ausreichend gering sein, um Luft durch alle Motorzylinder in den Abgaskanal zu bewegen, wodurch ein Abgasstrom erzeugt wird. Insbesondere ist der erzeugte Luftstrom ein Luftstrom ohne Kraftstoffzufuhr und ohne Verbrennung, der verwendet wird, um eine Ausgangsabgastemperatur zu ermitteln. Die Ausgangstemperatur kann von einem Temperatursensor gemessen werden, der an den Abgaskanal gekoppelt ist, wie etwa dem Temperatursensor 182 aus 1. Auf diese Weise kann bestehende Hardware zum Diagnostizieren des Laserzündsystems verwendet werden. In einem Beispiel weckt und aktiviert das PCM den Elektromotor, um den Motor ohne Kraftstoffzufuhr in die Vorwärtsrichtung bei 500 U/min 15 Sekunden lang zu drehen.
  • Bei 404 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 406 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 in die Vorwärtsrichtung kann beispielsweise eine Temperatur des Abgasstroms von einem GFP-Filtertemperatursensor, sofern verfügbar, oder einem alternativen Abgaskanaltemperatursensor gemessen werden.
  • Bei 408 beinhaltet das Verfahren Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr, erneut in die Vorwärtsrichtung, 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 bereits beschriebene beispielhafte aus 5, um eine Position auszuwählen, in der der Zylinder abgedichtet ist.
  • Als nächstes wird die Laserzündvorrichtung bei 410 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 412 beinhaltet das Verfahren Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr in die Vorwärtsrichtung zu einer Position, in der der ausgewählte Zylinder offen 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 414 beinhaltet das Verfahren erneutes Messen der Abgastemperatur (Texh_cyl), wie etwa über den Abgastemperatursensor. Als nächstes beinhaltet das Verfahren bei 416 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 ein positiver Schwellenwert ungleich null sein, der auf Umgebungsbedingungen, einschließlich Umgebungsluftfeuchtigkeit, beruht. 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 432 Angeben, dass die Laservorrichtung, die an den bestimmten diagnostizierten Zylinder gekoppelt ist, nicht verschlechtert ist. Das Verfahren geht dann zu 422 über, um zu bestimmen, ob alle Motorzylinder diagnostiziert wurden. Sollte dies nicht der Fall sein, geht das Verfahren zu 430 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 418 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 420 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 422 über, um zu bestimmen, ob alle Zylinder diagnostiziert wurden, und falls nicht, geht das Verfahren zu 430 über, um einen anderen Zylinder zum Durchführen der Laserdiagnose auszuwählen, wie bereits erörtert.
  • Nach 430 kehrt das Verfahren zu 406 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 422, wenn alle Zylinder diagnostiziert wurden, kann bei 424 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 426 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 428 neugestartet. Dies beinhaltet Anlassen des Motors über den Anlassermotor in die Vorwärtsrichtung, bis eine Motorstartdrehzahl erreicht wurde, und dann Fortsetzen der Kraftstoffzufuhr zum Zylinder. Der Motor wird dann durch Verbrennen von Kraftstoff in den Motorzylindern in die Vorwärtsrichtung 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.
  • In Ausführungsformen, in denen sowohl die Ansaug- als auch die Abgasdiagnose durchgeführt werden können, kann die Steuerung die Ansaug-basierte Diagnose des Laserzündsystems aller Motorzylinder abschließen und dann die Abgas-basierte Diagnose des Laserzündsystems aller Motorzylinder durchführen. Alternativ können die Ansaug- und Abgas-basierte Diagnose für jeden Zylinder nacheinander vor dem Übergang zur Diagnose des nächsten Zylinders durchgeführt werden. Die Steuerung kann die Ausgabe beider Diagnosen vergleichen, um zuverlässiger zu bestimmen, ob das Laserzündsystem verschlechtert ist. Auf diese Weise kann eine Motorsteuerung eine Laserzündvorrichtung in dem abgedichteten Motorzylinder ohne Kraftstoffzufuhr nach einem Zündschlüsselausschalten des Motors betreiben. Dann kann die Steuerung während einer ersten Bedingung eine gemessene Abgastemperatur (wie etwa über einen Abgastemperatursensor gemessen, der stromaufwärts eines Abgasfilters gekoppelt ist) nach dem Betreiben mit einer Ausgangsabgastemperatur, die durch das Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr ermittelt wurde, vergleichen. Beim Vergleich kann die Steuerung während einer zweiten Bedingung eine gemessene Ansaugtemperatur (wie etwa über einen Ansauglufttemperatursensor gemessen, der an einen Luftansaugkanal gekoppelt ist) nach dem Betreiben mit einer Ausgangsansaugtemperatur, die durch das Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr ermittelt wurde, vergleichen. In einigen Beispielen kann das Verfahren Bestimmen beinhalten, ob eines oder mehrere oder jedes von Vergleichen der Abgastemperatur mit dem Ausgangspegel und Vergleichen der Ansaugtemperatur mit dem Ausgangspegel auf Grundlage einer Bestimmung, ob die erste Bedingung vorliegt, und einer Bestimmung, ob die zweite Bedingung vorliegt, durchzuführen ist. In einem Beispiel kann das Verfahren Bestimmen der ersten Bedingung auf Grundlage des Vorhandenseins von Kondenswasser im Ansaugkanal und als Reaktion darauf Durchführen der Abgastemperatur-basierten Laserdiagnose beinhalten. Das Verfahren kann ferner Bestimmen der zweiten Bedingung auf Grundlage des Vorhandenseins von Kondenswasser im Abgaskanal und als Reaktion darauf Durchführen der Ansaugtemperatur-basierten Laserdiagnose beinhalten. Alternativ kann die zweite Bedingung als Reaktion auf eine Abgasfiltertemperatur über dem Schwellenwert bestimmt werden (wie etwa aufgrund einer Regenerierung des Abgasfilters während einer letzten Zündschlüsseleinschaltbedingung). In einigen Beispielen erfolgt die Ansaugtemperatur-basierte Diagnose nur, wenn die zweite Bedingung bestätigt ist und die erste Bedingung nicht bestätigt ist, während die Abgastemperatur-basierte Diagnose nur dann erfolgt, wenn die zweite Bedingung nicht bestätigt ist und die erste Bedingung bestätigt ist. Die Steuerung kann zwischen der ersten Bedingung und der zweiten Bedingung auf Grundlage von Kondenswasserpegeln im Ansaugkanal relativ zum Abgaskanal unterscheiden und kann dann die verschiedenen Diagnose als Reaktion auf die Unterscheidung auswählen. In noch weiteren Beispielen können sowohl die erste als auch die zweite Bedingung bestätigt sein und sowohl die Ansaug- als auch die Abgastemperatur-basierte Diagnose werden beispielsweise nacheinander durchgeführt. Darin kann sowohl die Ansaugdiagnose als auch die Abgasdiagnose in einem einzelnen Fahrzyklus erfolgen.
  • Sowohl während der ersten als auch während der zweiten Bedingung kann die Steuerung dann die Laserzündvorrichtung auf Grundlage des Vergleichens diagnostizieren. Zum Beispiel kann die Ausgangsabgastemperatur während der ersten Bedingung durch Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über einen ersten Elektromotor in eine erste Richtung ermittelt werden, und die gemessene Abgastemperatur kann über einen Abgastemperatursensor gemessen werden. Beim Vergleich kann die Ausgangsansaugtemperatur während der zweiten Bedingung durch Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor in eine zweite Richtung, die entgegengesetzt zur ersten Richtung ist, ermittelt werden, und die gemessene Ansaugtemperatur kann über einen Ansauglufttemperatursensor gemessen werden. Vor dem Betreiben der Laserzündvorrichtung kann die Steuerung den Motorzylinder durch Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor zu einer Position abdichten, in der jedes eines Einlassventils und eines Auslassventils des Zylinders geschlossen ist. Dann kann die Steuerung nach dem Betreiben der Laserzündvorrichtung während der ersten Bedingung den Motor ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor zu einer Position drehen, in der das Auslassventil des Zylinders offen ist, während die Steuerung während der zweiten Bedingung den Motor ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor zu einer Position drehen kann, in der das Einlassventil des Zylinders offen ist. Ferner kann das Vergleichen Folgendes beinhalten: Berechnen einer Differenz zwischen der gemessenen Abgastemperatur und der Ausgangsabgastemperatur während der ersten Bedingung, Berechnen einer Differenz zwischen der gemessenen Ansaugtemperatur und der Ausgangsansaugtemperatur während der zweiten Bedingung und Vergleichen der Differenz mit einem Schwellenwert, wobei der Schwellenwert in Abhängigkeit von der Umgebungsluftfeuchtigkeit eingestellt wird. Die Steuerung kann dann angeben, dass die Laserzündvorrichtung des Motorzylinders nicht verschlechtert ist, wenn die Differenz den Schwellenwert überschreitet, und angeben, dass die Laserzündvorrichtung des Motorzylinders verschlechtert ist, wenn die Differenz den Schwellenwert unterschreitet. In einigen Beispielen kann die Steuerung kann einen Fehlzündungsschwellenwert des Zylinders beibehalten, wenn angegeben wird, dass die Laserzündvorrichtung nicht verschlechtert ist, und den Fehlzündungsschwellenwert des Zylinders einstellen, wenn angegeben wird, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist. In noch weiteren Beispielen kann die Laserzündvorrichtung für eine erste, kürzere Dauer vor dem Messen der Abgastemperatur während der ersten Bedingung betrieben werden, während die Laserzündvorrichtung für eine zweite Dauer, die länger als die erste Dauer ist, vor dem Messen der Ansaugtemperatur während der zweiten Bedingung betrieben wird. In noch anderen Beispielen wird der Laser für die gleiche Dauer vor der Abgas- und der Ansaugtemperaturmessung betrieben.
  • Unter Bezugnahme auf 6 ist nun ein beispielhafter Betrieb eines Laserzündsystems (wie etwa des Lasersystems aus 1) zum Diagnostizieren des Lasers auf Grundlage von Ansauglufttemperaturveränderungen in der gezeigt. Es versteht sich, dass das Laserzündsystem gleichermaßen auf Grundlage der Abgastemperaturveränderungen diagnostiziert werden kann. stellt die gemessene Ansauglufttemperatur bei Verlauf 602 (wie durch einen Ansauglufttemperatursensor gemessen, der an den Luftansaugkanal gekoppelt ist), den Betrieb der Laserzündvorrichtung bei Verlauf 604, die Motordrehzahl (Ne) bei Verlauf 606 und die Umgebungsluftfeuchtigkeit bei Verlauf 608 dar. Ein Aktivierungszustand eines elektrischen Motors ist in Verlauf 610 gezeigt und eine Richtung der Motorrotation (vorwärts, rückwärts oder bei Ruhe ohne Rotation) ist bei Verlauf 612 gezeigt. Die stellt ferner eine Kolbenposition eines ersten Zylinders bei Verlauf 614 (gestrichelte Linie) im Vergleich zu einer Kolbenposition eines zweiten Zylinders bei Verlauf 616 (durchgezogene Linie) dar. Alle Verläufe sind gegenüber der Zeit entlang der x-Achse gezeigt.
  • Vor t1 wird der Motor eines Fahrzeugs mit Kraftstoffzufuhr betrieben. Der Motor rotiert in einer Vorwärtsrichtung (Verlauf 612) bei einer Motordrehzahl (Verlauf 606) auf Grundlage des Drehmomentbedarfs des Fahrzeugführers. Die Kraftstoffzufuhr in jedem Zylinder wird durch Betreiben der entsprechenden Laserzündvorrichtung (Verlauf 604) bei jedem Verbrennungsereignis bei einer Ausgabe, die die Zylinderverbrennung ermöglicht, gezündet. Die Ansauglufttemperatur ist bei Umgebungsniveau (Verlauf 602). Zu diesem Zeitpunkt ist die Umgebungsluftfeuchtigkeit geringer (Verlauf 608), wie etwa, weil das Fahrzeug durch eine trockene, aride Region fährt. Da das Fahrzeug unter Verwendung von Motordrehmoment angetrieben wird, bleibt ein Elektromotor deaktiviert (oder aus).
  • Während der Motor in eine Vorwärtsrichtung gedreht wird, bewegt sich ein Kolben in jedem Zylinder des Motors zwischen UT und OT. Beispielsweise kann sich bei jeder 360-Grad-Drehung der Kurbelwelle der Kolben vom UT zum OT und zurück zum UT bewegen. Der Kolben des ersten Zylinders (Verlauf 614) kann um 180 Grad zum zweiten Zylinder (Verlauf 616) phasenverschoben sein, sodass sich die Kolben des ersten Satzes von Zylindern am OT befinden, wenn sich die Kolben des zweiten Satzes von Zylindern am UT befinden (und umgekehrt). Bei dem Motor kann es sich z. B. um einen Vierzylinder-Reihenmotor handeln.
  • 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.
  • Bei t2 ist eine ausreichende Dauer seit dem Zündschlüsselausschalten verstrichen und die Ansaugtemperatur ist an die Umgebungstemperatur angeglichen. Zu diesem Zeitpunkt bestimmt die Steuerung, dass die Diagnose des Laserzündsystems auf Grundlage der Ansauglufttemperatur durchgeführt werden kann. Aus diesem Grund wird der Elektromotor bei t2 aktiviert und der Motor wird ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor für eine Dauer von t2 bis t3 rückwärts gedreht. Eine Ausgangsansaugtemperatur 603 wird durch das Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr ermittelt. Als Folge des langsameren Drehens bewegen sich die Zylinder langsamer als vor t1 zwischen OT und UT. Durch das Rückwärtsdrehen aller Motorzylinder für eine Dauer ermittelt die Steuerung einen Ansaugluftstrom, der sich von den Zylindern zum Ansaugkanal bewegt.
  • Als nächstes wird der Motor bei t3 ohne Kraftstoffzufuhr erneut für eine Dauer von t3 bis t4 (die kürzer als die Dauer von t2 bis t3 ist) in die Rückwärtsrichtung gedreht. Das kurze, langsame Drehen bei t3 bis t4 bewegt den ersten zu diagnostizierenden Zylinder zu einer Position, in der der Zylinder abgedichtet ist und sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil des Zylinders geschlossen sind. Die übrigen Zylinder sind zu diesem Zeitpunkt nicht abgedichtet. Konkret wird der Motor über den Elektromotor langsam rückwärts gedreht, bis der Kolben des ersten Zylinders beim OT positioniert ist (Verlauf 614). Der erste Zylinder kann am Ende seines Ausstoßtakts beim OT liegen, wo eine stärkere negative Ventilüberschneidung als normal vorliegt, da sowohl die Einlassventile als auch die Auslassventile des Zylinders geschlossen sind. Gleichzeitig kann der zweite Zylinder am Ende seines Verdichtungstakts beim UT liegen. Somit ist der erste Zylinder derart positioniert, dass seine Einlass- und Auslassventile geschlossen sind und sein Zylindervolumen minimiert ist, während die Einlass- und Auslassventile des zweiten Zylinders zumindest teilweise offen bleiben.
  • Zwischen t4 und t5 wird die Laserzündvorrichtung des ersten Zylinders 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 über den Elektromotor rückwärts 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 (wie etwa vom Ausstoßtakt-OT zum Ansaugtakt-UT). Dann wird das Drehen des Motors gestoppt und eine Veränderung der Ansaugtemperatur wird überwacht. In dem dargestellten Beispiel wird nach dem Laserbetrieb im ersten Zylinder ein Anstieg der Ansauglufttemperatur beobachtet. Konkret steigt die Ansauglufttemperatur über den Schwellenwert Thr, der auf der Umgebungsluftfeuchtigkeit beruht. Da die Ansauglufttemperatur über den Schwellenwert steigt, wird bei t6 bestimmt, dass der Laser, der an den ersten Zylinder gekoppelt ist, nicht verschlechtert ist.
  • Zwischen t6 und t7 wird der Motor erneut ohne Kraftstoffzufuhr für eine Dauer rückwärts 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 303 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 603 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 zum Ermitteln der Ausgangstemperatur in die Rückwärtsrichtung gedreht. Das kurze, langsame Drehen bei t7 bis t8 bewegt den zweiten zu diagnostizierenden Zylinder zu einer Position, in der der Zylinder abgedichtet ist und sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil des Zylinders geschlossen sind. Konkret wird der Motor über den Elektromotor langsam rückwärts gedreht, bis der Kolben des zweiten Zylinders beim OT positioniert ist (Verlauf 616). Der zweite Zylinder kann am Ende seines Ausstoßtakts beim OT liegen, wo eine stärkere negative Ventilüberschneidung als normal vorliegt, da sowohl die Einlassventile als auch die Auslassventile des Zylinders geschlossen sind. Gleichzeitig kann der erste Zylinder am Ende seines Verdichtungstakts beim UT liegen. Somit ist der zweite Zylinder derart positioniert, dass seine Einlass- und Auslassventile geschlossen sind und sein Zylindervolumen minimiert ist, während die Einlass- und Auslassventile des ersten Zylinders zumindest teilweise offen bleiben.
  • 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 rückwärts 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 Einlassventil offen ist (wie etwa vom Ausstoßtakt-OT zum Ansaugtakt-UT). Dann wird das Drehen des Motors gestoppt und eine Veränderung der Ansaugtemperatur wird überwacht. In dem dargestellten Beispiel wird nach dem Laserbetrieb im zweiten Zylinder ein ausreichender Anstieg der Ansauglufttemperatur beobachtet. Konkret steigt die Ansauglufttemperatur nicht über den an die Luftfeuchtigkeit angepassten Schwellenwert Thr. Da die Ansauglufttemperatur nicht über den Schwellenwert steigt, wird bei t10 bestimmt, dass der Laser, der an den zweiten Zylinder gekoppelt ist, verschlechtert ist, und ein Diagnosecode, der eine Kennung für den zweiten Zylinder 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 mit der Motorrotation in die Vorwärtsrichtung angelassen wird, bis eine Startdrehzahl erreicht ist, und dass dann die Kraftstoffzufuhr zum Motor fortgesetzt wird. Zusätzlich wird die Zylinderzündung über die Laserzündvorrichtung fortgesetzt. Anschließend rotiert der Motor in die Vorwärtsrichtung unter Verwendung von vom Motor erzeugten Verbrennungsdrehmoment. Als Folge der Verbrennung von Kraftstoff im Motor beginnt die Motordrehzahl zuzunehmen.
  • Auf diese Weise kann eine Motorsteuerung einen Motor ohne Kraftstoffzufuhr rückwärts drehen, um eine Ausgangsansauglufttemperatur zu ermitteln, und dann einen Zylinder bei einer Position mit negativer Ventilüberschneidung abdichten; eine Laserzündvorrichtung im abgedichteten Zylinder betreiben; den Motor ohne Kraftstoffzufuhr rückwärts drehen, um den Zylinder zu öffnen; und die Laserzündvorrichtung auf Grundlage einer Veränderung der gemessenen Ansauglufttemperatur relativ zur Ausgangsansaugtemperatur diagnostizieren. Als Reaktion darauf, dass die gemessene Ansauglufttemperatur die Ausgangsansauglufttemperatur um einen Schwellenwert überschreitet, kann die Steuerung angeben, dass die Laserzündvorrichtung nicht verschlechtert ist; und als Reaktion darauf, dass die gemessene Ansauglufttemperatur die Ausgangansauglufttemperatur nicht um den Schwellenwert überschreitet, kann die Steuerung angeben, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist. Die Steuerung kann zusätzlich den Schwellenwert in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen, einschließlich Umgebungsluftfeuchtigkeit, auswählen. Zum Beispiel kann der Schwellenwert von einem nominalen Wert abnehmen, wenn die Umgebungsluftfeuchtigkeit zunimmt. Zusätzlich 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, beinhaltet Angeben, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist, Einstellen eines Diagnosecodes mit einer eindeutigen Kennung für den ersten Zylinder. Dann kann die Steuerung nach dem Angeben den Motor erneut ohne Kraftstoffzufuhr rückwärts drehen, um erneut die Ausgangsansauglufttemperatur zu ermitteln, und dann einen zweiten Zylinder diagnostizieren. Das Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr beinhaltet Drehen des Motors über einen Elektromotor in eine Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Motorrotation während des Anlassens und während der Motorrotation mit Kraftstoffzufuhr, wobei der Elektromotor einen Anlassermotor und einen Hybridfahrzeugantriebsstrangmotor beinhaltet. Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr beinhaltet ferner dann Rückwärtsdrehen 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 Rückwärtsdrehen 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 Einlassventil offen ist. Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr kann ferner Aktivieren einer Motorsteuerung und Rückwärtsdrehen des Motors, nachdem eine Schwellendauer seit einem Zündschlüsselausschaltereignis des Motors verstrichen ist, beinhalten. In einem Beispiel wird die Ansauglufttemperatur über einen Ansauglufttemperatursensor gemessen, der an einen Luftansaugkanal des Motors gekoppelt ist.
  • 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 Ansauglufttemperatur relativ zu einer vorher ermittelten Ausgangstemperatur kann die Abwesenheit oder das Vorhandensein eines Anstiegs der Ansauglufttemperatur mit der Laserfunktion korreliert werden. Durch das Überwachen der Ansauglufttemperatur nach dem Laserbetrieb während einer Zündschlüsselausschaltbedingung kann die Beeinträchtigung von Ergebnissen aufgrund von Rauschfaktoren durch die Motorverbrennung reduziert werden. Durch das Korrelieren der Veränderungen mit einer Ansauglufttemperatur nach dem Laserbetrieb während einer Zündschlüsselausschaltbedingung mit Veränderungen einer Abgastemperatur nach dem Laserbetrieb während der Zündschlüsselausschaltbedingung wird die Zuverlässigkeit der Diagnoseergebnisse verbessert. 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 Rückwärtsdrehen eines Motors ohne Kraftstoffzufuhr, um eine Ausgangsansaugtemperatur zu ermitteln, und dann Abdichten eines Zylinders bei einer Position mit negativer Ventilüberschneidung; Betreiben einer Laserzündvorrichtung in dem abgedichteten Zylinder; Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr, um den Zylinder zu öffnen; und Diagnostizieren der Laserzündvorrichtung auf Grundlage einer Veränderung der gemessenen Ansauglufttemperatur relativ zur Ausgangsansaugtemperatur. In dem vorhergehenden Beispiel beinhaltet das Diagnostizieren zusätzlich oder optional Folgendes: als Reaktion darauf, dass die gemessene Ansauglufttemperatur die Ausgangsansauglufttemperatur um einen Schwellenwert überschreitet, Angeben, dass die Laserzündvorrichtung nicht verschlechtert ist; und als Reaktion darauf, dass die gemessene Ansauglufttemperatur die Ausgangansauglufttemperatur nicht 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 Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr, um die Ausgangsansauglufttemperatur erneut zu ermitteln, und dann Diagnostizieren eines zweiten Zylinders. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr zusätzlich oder optional Drehen des Motors über einen Elektromotor in eine Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Motorrotation während des Anlassens und während der Motorrotation mit Kraftstoffzufuhr, wobei der Elektromotor einen Anlassermotor und einen Hybridfahrzeugantriebsstrangmotor beinhaltet. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr zusätzlich oder optional zuerst Rückwärtsdrehen des Motors bei einer ersten Drehzahl für eine erste Dauer, um die Ausgangsansaugtemperatur zu ermitteln; dann Rückwärtsdrehen 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 Rückwärtsdrehen 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 Einlassventil offen ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele wird die Ansaugtemperatur über einen Ansauglufttemperatursensor gemessen, der an einen Luftansaugkanal des Motors gekoppelt ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr zusätzlich oder optional Aktivieren einer Motorsteuerung und Rückwärtsdrehen des Motors, nachdem eine Schwellendauer seit einem Zündschlüsselausschaltereignis des Motors verstrichen ist.
  • Ein anderes beispielhaftes Verfahren umfasst Betreiben einer Laserzündvorrichtung in einem abgedichteten Motorzylinder ohne Kraftstoffzufuhr nach einem Zündschlüsselausschalten des Motors; während einer ersten Bedingung, Vergleichen einer gemessenen Abgastemperatur nach dem Betreiben mit einer Ausgangsabgastemperatur, die durch Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr ermittelt wurde; während einer zweiten Bedingung, Vergleichen einer gemessenen Ansaugtemperatur nach dem Betreiben mit einer Ausgangsansaugtemperatur, die durch das Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr ermittelt wurde, und sowohl während des ersten als auch während des zweiten Zustands, Diagnostizieren der Laserzündvorrichtung auf Grundlage des Vergleichens. In dem vorhergehenden Beispiel wird die Ausgangsabgastemperatur zusätzlich oder optional während der ersten Bedingung (und nicht während der zweiten Bedingung) durch Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über einen Elektromotor in eine erste Richtung ermittelt, und die gemessene Abgastemperatur wird über einen Abgastemperatursensor gemessen, und wobei die Ausgangsansaugtemperatur während der zweiten Bedingung (und nicht während der ersten Bedingung) durch Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor in eine zweite Richtung, entgegengesetzt zur ersten Richtung, ermittelt wird, und die gemessene Ansaugtemperatur über einen Ansauglufttemperatursensor gemessen wird. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das Vergleichen zusätzlich oder optional In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das Diagnostizieren zusätzlich oder optional Angeben, dass die Laserzündvorrichtung des Motorzylinders nicht verschlechtert ist, wenn die Differenz den Schwellenwert überschreitet, und Angeben, dass die Laserzündvorrichtung des Motorzylinders verschlechtert ist, wenn die Differenz den Schwellenwert unterschreitet, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Beibehalten einens Fehlzündungsschwellenwerts des Zylinders, wenn angegeben wird, dass die Laserzündvorrichtung nicht verschlechtert ist; und Einstellen 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, vor dem Betreiben der Laserzündvorrichtung, Abdichten des Motorzylinders durch Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor zu einer Position, in der jedes eines Einlassventils und eines Auslassventils des Zylinders geschlossen ist, und nach dem Betreiben der Laserzündvorrichtung, während der ersten Bedingung, Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor zu einer Position, in der das Auslassventil des Zylinders offen ist, und während der zweiten Bedingung, Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor zu einer Position, in der das Einlassventil des Zylinders offen ist.
  • eine Laserzündvorrichtung, die an den Zylinder gekoppelt ist; einen Ansauglufttemperatursensor, der an einen Ansaugkanal des Motors gekoppelt ist; 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 Ausgangsansauglufttemperatur 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 Einlassventil offen ist; und Diagnostizieren der Laserzündvorrichtung durch Vergleichen einer Ansauglufttemperatur, die nach dem Betreiben gemessen wurde, mit der Ausgangsansauglufttemperatur. In dem vorhergehenden Beispiel beinhalten Drehen und erneutes Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor Rückwärtsdrehen des Motors in eine Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Motorrotation mit Kraftstoffzufuhr, wobei der Motor bei einer Motordrehzahl unter einer Motorstartdrehzahl rückwärts gedreht wird. 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 Ansauglufttemperatur und der Ausgangsansauglufttemperatur 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 einer anderen Darstellung ist das Motorsystem in einem Hybridelektrofahrzeugsystem enthalten, wobei der Elektromotor ein Kraftübertragungsmotor zum Antreiben der Fahrzeugräder ist.
  • In noch einer anderen Darstellung umfasst ein Verfahren für einen Motor: Betreiben einer Laserzündvorrichtung in einem abgedichteten Motorzylinder ohne Kraftstoffzufuhr nach einem Zündschlüsselausschalten des Motors; Vergleichen einer gemessenen Ansauglufttemperatur nach dem Betreiben mit einer Ausgangsansauglufttemperatur, die über das Rückwärtsdrehen 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 Ansauglufttemperatur und der Ausgangsansauglufttemperatur 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 Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über einen Elektromotor zu einer Position, in der jedes eines Einlassventils und eines Auslassventils des Zylinders geschlossen ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr zusätzlich oder optional Drehen des Motors über den Elektromotor in eine Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Motorrotation mit Kraftstoffzufuhr und Motoranlassen, wobei der Motor bei einer Motordrehzahl rückwärts gedreht wird, die geringer als eine Motorstartdrehzahl ist.
  • In noch einer weiteren Darstellung ist der Motor in einem Hybridfahrzeugsystem mit autonomen Fähigkeiten gekoppelt. In dem vorhergehenden Beispiel kann die Steuerung das Fahrzeugsystem im autonomen Modus betreiben, und während des Betreibens im autonomen Modus kann die Steuerung eine oder mehrere der Ansauglufttemperatur- und Abgastemperatur-basierten Diagnose des Laserzündsystems beginnen.
  • 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 Ausführungsbeispiele zu erreichen, 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. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in einen 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, ausgeführt werden.
  • Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorstehende Technik auf V-6-, 1-4-, 1-6-, 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 wird ein Verfahren bereitgestellt, aufweisend Rückwärtsdrehen eines Motors ohne Kraftstoffzufuhr, um eine Ausgangsansaugtemperatur zu ermitteln, und dann Abdichten eines Zylinders bei einer Position mit negativer Ventilüberschneidung; Betreiben einer Laserzündvorrichtung in dem abgedichteten Zylinder; Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr, um den Zylinder zu öffnen; und Diagnostizieren der Laserzündvorrichtung auf Grundlage einer Veränderung der gemessenen Ansauglufttemperatur relativ zur Ausgangsansaugtemperatur.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Diagnostizieren Folgendes: als Reaktion darauf, dass die gemessene Ansauglufttemperatur die Ausgangsansauglufttemperatur um einen Schwellenwert überschreitet, Angeben, dass die Laserzündvorrichtung nicht verschlechtert ist; und als Reaktion darauf, dass die gemessene Ansauglufttemperatur die Ausgangansauglufttemperatur nicht 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 nimmt der Schwellenwert von einem nominalen Wert ab, wenn die Umgebungsluftfeuchtigkeit zunimmt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Einstellen eines Fehlzündungsschwellenwerts des Zylinders als Reaktion auf das Angeben, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist.
  • 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, nach dem Angeben, erneutes Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr, um die Ausgangsansauglufttemperatur erneut zu ermitteln, und dann Diagnostizieren eines zweiten Zylinders.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr Drehen des Motors über einen Elektromotor in eine Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Motorrotation während des Anlassens und während der Motorrotation mit Kraftstoffzufuhr, wobei der Elektromotor einen Anlassermotor und einen Hybridfahrzeugantriebsstrangmotor beinhaltet.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr Folgendes beinhaltet: zuerst Rückwärtsdrehen des Motors bei einer ersten Drehzahl für eine erste Dauer, um die Ausgangsansaugtemperatur zu ermitteln; dann Rückwärtsdrehen 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 Rückwärtsdrehen 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 Einlassventil offen ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird die Ansauglufttemperatur über einen Ansauglufttemperatursensor gemessen, der an einen Luftansaugkanal des Motors gekoppelt ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr Aktivieren einer Motorsteuerung und Rückwärtsdrehen des Motors, nachdem eine Schwellendauer seit einem Zündschlüsselausschaltereignis des Motors verstrichen ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für einen Motor bereitgestellt, aufweisend Betreiben des Motors in einem Fahrzeug; Betreiben des Fahrzeugs, um in einem autonomen Fahrmodus zu fahren; und währenddessen: Betreiben einer Laserzündvorrichtung in dem abgedichteten Motorzylinder ohne Kraftstoffzufuhr nach einem Zündschlüsselausschalten des Motors; während einer ersten Bedingung, Vergleichen einer gemessenen Abgastemperatur nach dem Betreiben mit einer Ausgangsabgastemperatur, die über das Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr ermittelt wurde; während einer zweiten Bedingung, Vergleichen einer gemessenen Ansaugtemperatur nach dem Betreiben mit einer Ausgangsansaugtemperatur, die durch das Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr ermittelt wurde, und sowohl während des ersten als auch während des zweiten Zustands, Diagnostizieren der Laserzündvorrichtung auf Grundlage des Vergleichens.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird die Ausgangsabgastemperatur während der ersten Bedingung durch Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über einen Elektromotor in eine erste Richtung ermittelt, und die gemessene Abgastemperatur wird über einen Abgastemperatursensor gemessen, und wobei die Ausgangsansaugtemperatur während der zweiten Bedingung durch Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor in eine zweite Richtung, entgegengesetzt zur ersten Richtung, ermittelt wird, und die gemessene Ansaugtemperatur über einen Ansauglufttemperatursensor gemessen wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Vergleichen Folgendes: Berechnen einer Differenz zwischen der gemessenen Abgastemperatur und der Ausgangsabgastemperatur während der ersten Bedingung, Berechnen einer Differenz zwischen der gemessenen Ansaugtemperatur und der Ausgangsansaugtemperatur während der zweiten Bedingung und Vergleichen der Differenz mit einem Schwellenwert, wobei der Schwellenwert in Abhängigkeit von der Umgebungsluftfeuchtigkeit eingestellt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Diagnostizieren Angeben, dass die Laserzündvorrichtung des Motorzylinders nicht verschlechtert ist, wenn die Differenz den Schwellenwert überschreitet, und Angeben, dass die Laserzündvorrichtung des Motorzylinders verschlechtert ist, wenn die Differenz den Schwellenwert unterschreitet, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Beibehalten eines Fehlzündungsschwellenwerts des Zylinders, wenn angegeben wird, dass die Laserzündvorrichtung nicht verschlechtert ist; und Einstellen des Fehlzündungsschwellenwerts des Zylinders, wenn angegeben wird, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform, vor dem Betreiben der Laserzündvorrichtung, Abdichten des Motorzylinders durch Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor zu einer Position, in der jedes eines Einlassventils und eines Auslassventils des Zylinders geschlossen ist, und nach dem Betreiben der Laserzündvorrichtung, während der ersten Bedingung, Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor zu einer Position, in der das Auslassventil des Zylinders offen ist, und während der zweiten Bedingung, Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor zu einer Position, in der das Einlassventil des Zylinders offen ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Motorsystem bereitgestellt, aufweisend einen Motor, beinhaltend einen Zylinder; eine Laserzündvorrichtung, die an den Zylinder gekoppelt ist; einen Ansauglufttemperatursensor, der an einen Ansaugkanal des Motors gekoppelt ist; 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 Ausgangsansauglufttemperatur 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 Einlassventil offen ist; und Diagnostizieren der Laserzündvorrichtung durch Vergleichen einer Ansauglufttemperatur, die nach dem Betreiben gemessen wurde, mit der Ausgangsansaugl ufttem peratur.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass Drehen und erneutes Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor Rückwärtsdrehen des Motors in eine Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Motorrotation mit Kraftstoffzufuhr beinhaltet, wobei der Motor bei einer Motordrehzahl unter einer Motorstartdrehzahl rückwärts gedreht wird.
  • 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 Ansauglufttemperatur und der Ausgangsansauglufttemperatur 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.
  • 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 (15)

  1. Verfahren, umfassend: Rückwärtsdrehen eines Motors ohne Kraftstoffzufuhr, um eine Ausgangsansaugtemperatur zu ermitteln, und dann Abdichten eines Zylinders bei einer Position mit negativer Ventilüberschneidung; Betreiben einer Laserzündvorrichtung in dem abgedichteten Zylinder; Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr, um den Zylinder zu öffnen; und Diagnostizieren der Laserzündvorrichtung auf Grundlage einer Veränderung der gemessenen Ansauglufttemperatur relativ zur Ausgangsansaugtemperatur.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Diagnostizieren Folgendes beinhaltet: als Reaktion darauf, dass die gemessene Ansauglufttemperatur die Ausgangsansauglufttemperatur um einen Schwellenwert überschreitet, Angeben, dass die Laserzündvorrichtung nicht verschlechtert ist; und als Reaktion darauf, dass die gemessene Ansauglufttemperatur nicht die Ausgangsansauglufttemperatur um den Schwellenwert überschreitet, Angeben, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend Auswählen des Schwellenwerts in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen, einschließlich Umgebungsluftfeuchtigkeit.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schwellenwert von einem nominalen Wert abnimmt, wenn die Umgebungsluftfeuchtigkeit zunimmt.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend: als Reaktion auf das Angeben, dass die Laserzündvorrichtung verschlechtert ist, Anpassen eines Fehlzündungsschwellenwerts des Zylinders.
  6. 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.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend, nach dem Angeben, erneutes Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr, um die Ausgangsansauglufttemperatur erneut zu ermitteln, und dann Diagnostizieren eines zweiten Zylinders.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr Drehen des Motors über einen Elektromotor in eine Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Motorrotation während des Anlassens und während der Motorrotation mit Kraftstoffzufuhr beinhaltet, wobei der Elektromotor einen Anlassermotor und einen Hybridfahrzeugantriebsstrangmotor beinhaltet.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr Folgendes beinhaltet: zuerst Rückwärtsdrehen des Motors bei einer ersten Drehzahl für eine erste Dauer, um die Ausgangsansaugtemperatur zu ermitteln; dann Rückwärtsdrehen 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 Rückwärtsdrehen 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 Einlassventil offen ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ansaugtemperatur über einen Ansauglufttemperatursensor gemessen wird, der an einen Luftansaugkanal des Motors gekoppelt ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Rückwärtsdrehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr Aktivieren einer Motorsteuerung und Rückwärtsdrehen des Motors, nachdem eine Schwellendauer seit einem Zündschlüsselausschaltereignis des Motors verstrichen ist, beinhaltet.
  12. Motorsystem, umfassend: einen Motor, der einen Zylinder beinhaltet; eine Laserzündvorrichtung, die an den Zylinder gekoppelt ist; einen Ansauglufttemperatursensor, der an einen Ansaugkanal des Motors gekoppelt ist; 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 Ausgangsansauglufttemperatur 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 Einlassventil offen ist; und Diagnostizieren der Laserzündvorrichtung durch Vergleichen einer Ansauglufttemperatur, die nach dem Betreiben gemessen wurde, mit der Ausgangsansaugl ufttem peratur.
  13. System nach Anspruch 12, wobei Drehen und erneutes Drehen des Motors ohne Kraftstoffzufuhr über den Elektromotor Rückwärtsdrehen des Motors in eine Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Motorrotation mit Kraftstoffzufuhr beinhaltet, wobei der Motor bei einer Motordrehzahl unter einer Motorstartdrehzahl rückwärts gedreht wird.
  14. System nach Anspruch 12, ferner umfassend einen Luftfeuchtigkeitssensor zum Schätzen einer Umgebungsluftfeuchtigkeit, wobei das Vergleichen Vergleichen einer Differenz zwischen der gemessenen Ansauglufttemperatur und der Ausgangsansauglufttemperatur 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.
  15. System nach Anspruch 14, 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.
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