СИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ГИБРИДНЫМ ПРИВОДОМ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящая заявка относится к системам транспортного средства с гибридным приводом и системам для диагностирования двигателя с использованием лазерной системы зажигания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Двигателям транспортных средств может быть необходимым периодически обслуживаться механиком в диагностических целях. Диагностика может включать в себя визуальный контроль компонентов двигателя (например, для идентификации повреждения задирами, проблем рассогласования распределительного вала, и т.д.), поворачивание двигателя в выбранное положение для идентификации повреждения компонентов (например, обнаружения гидрозатвора) и/или вращение двигателя (например, для выполнения проверок разрежения). Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является решение, раскрытое в документе US 2006/0037572 (дата публикации 23.02.2006), в указанном документе описано, что свет от события искрового зажигания в цилиндре и/или пламени сгорания используется для диагностирования на присутствие скоплений и загрязнений в цилиндре.
Изобретатели в материалах настоящей заявки осознали, что некоторая диагностика может быть напряженной по времени, затратам и сложности. В дополнение, что касается диагностики, которая чувствительна к положению двигателя, небольшие флуктуации положения двигателя могут существенно искажать результат диагностики. Кроме того, может быть трудным удерживать двигатель в выбранном положении вследствие компрессионных сил в двигателе.
Ввиду вышеприведенных проблем, изобретатели разработали решение для системы транспортного средства с гибридным приводом, который предоставляет возможность точного позиционирования двигателя в диагностических целях, что приводит к улучшению качества диагностики двигателя, что является техническим результатом, на который направлена предлагаемая полезная модель. В одном из примеров, двигатель может диагностироваться посредством способа, содержащего, во время выбранных условий двигателя без сгорания, в которых транспортное средство было выведено в режим обслуживания, вращение двигателя с помощью электродвигателя в ответ на входной сигнал оператора. Таким образом, позиционирование двигателя может улучшаться, давая механику возможность достоверно выполнять диагностику транспортного средства.
В одном из примеров, транспортное средство с гибридным приводом может быть переведено в режим обслуживания во время условий, когда двигатель не осуществляет сгорание, и транспортное средство не подвергается вождению. Механик может использовать диагностический инструмент для обслуживания, который присоединен к транспортному средству, для запрашивания режима обслуживания. По существу, в этом режиме, механик может быть способным выполнять одну или более диагностических проверок, некоторые из которых могут требовать специфичного позиционирования двигателя. Например, некоторые диагностические проверки требуют, чтобы поршень конкретного цилиндра находился в заданном положении. Механик может выбирать диагностическую проверку, которая должна выполняться, и может запрашивать конкретный поршень двигателя. В ответ на запрос, электродвигатель системы транспортного средства, присоединенный к двигателю через привод на ведущие колеса, может приводиться в действие. Двигатель может поворачиваться электродвигателем в запрошенное положение поршня двигателя (положение двигателя). Кроме того, крутящий момент электродвигателя может использоваться для удерживания двигателя в запрошенном положении до тех пор, пока механик не выполнил диагностическую проверку. По завершению, механик может запрашивать новое положение, с тем чтобы выполнять еще одну диагностическую проверку, в каком случае, электродвигатель эксплуатируется для поворачивания коленчатого вала двигателя (поворачивания двигателя) и повторного позиционирования двигателя. Иначе, если никаких дополнительных запросов проверок или позиционирования двигателя не принято, транспортное средство может переключаться из режима обслуживания и возвращаться в рабочий режим, где транспортное средство может приводиться в движение.
Таким образом, электродвигатель системы транспортного средства с гибридным приводом может использоваться во время режима обслуживания для содействия в позиционировании двигателя для диагностики. Посредством эксплуатации электродвигателя для поворачивания и удерживания двигателя в заданном положении, точность позиционирования двигателя улучшается, и повышается достоверность чувствительной к положению диагностики. Посредством использования существующего оборудования транспортного средства для позиционирования двигателя, уменьшается необходимость в затратных и сложных диагностических инструментах. В целом, диагностика транспортного средства может упрощаться и делаться рациональной по времени и экономически эффективной.
В настоящей заявке предлагается решение для двигателя транспортного средства с гибридным приводом, состоящее в том, что во время выбранных условий двигателя без сгорания, в которых транспортное средство было выведено в режим обслуживания, вращают двигатель с помощью электродвигателя в ответ на входной сигнал оператора. При этом входной сигнал оператора может являться запрошенным положением поршня, включающим в себя запрошенное положение поршня заданного цилиндра двигателя. Входной сигнал оператора выдается оператором с помощью диагностического инструмента для обслуживания, присоединенного к транспортному средству. Входной сигнал оператора может дополнительно включать в себя диагностическую проверку, выбранную на пользовательском интерфейсе транспортного средства, отображающем множество вариантов диагностической проверки. Пользовательский интерфейс может включать в себя дисплей на центральной консоли транспортного средства. Возможно измерение исходного положения двигателя с помощью датчика транспортного средства, и при этом, поворачивание двигателя посредством электродвигателя заключается в том, что настраивают электродвигатель на основании разности между запрошенным положением двигателя и измеренным исходным положением двигателя. Возможно поддержание двигателя в запрошенном положении двигателя посредством крутящего момента электродвигателя до тех пор, пока не принят входной сигнал водителя, указывающий завершение диагностической проверки. В ответ на входной сигнал оператора, указывающий завершение диагностической проверки, переключают транспортное средство из режима обслуживания в рабочий режим.
Раскрыто также решение для двигателя транспортного средства с гибридным приводом, состоящее в том, что во время режима обслуживания эксплуатации транспортного средства, измеряют исходное положение двигателя с использованием датчика транспортного средства; принимают запрос положения двигателя от оператора через диагностический инструмент для обслуживания, присоединенный к транспортному средству; и поворачивают двигатель с помощью электродвигателя в запрошенное положение двигателя. Причем поворачивание может заключаться в том, что приводят в действие электродвигатель на основании разности между исходным положением двигателя и запрошенным положением двигателя, чтобы поворачивать двигатель из исходного положения двигателя в запрошенное положение двигателя. Запрошенное положение двигателя может включать в себя запрошенное положение поршня заданного цилиндра двигателя. Причем прием запроса положения двигателя от оператора может заключаться в том, что принимают выбор диагностической проверки от водителя через диагностический инструмент для обслуживания на пользовательском интерфейсе транспортного средства, отображающий множество вариантов диагностической проверки, и при этом, запрошенное положение двигателя основано на выборе диагностической проверки. Дополнительно возможна поддержка двигателя в запрошенном положении двигателя посредством крутящего момента электродвигателя до тех пор, пока не принят входной сигнал водителя, указывающий завершение диагностической проверки. Причем в ответ на прием дополнительного запроса положения двигателя от оператора, поворачивают двигатель с помощью электродвигателя в дополнительное запрошенное положение двигателя; а в ответ на отсутствие приема дополнительного запроса положения двигателя от оператора, поворачивают двигатель с помощью электродвигателя в положение двигателя по умолчанию и переключают транспортное средство из режима обслуживания в режим без обслуживания.
В заявке раскрыта система транспортного средства с гибридным приводом, содержащая двигатель, включающий в себя цилиндр с поршнем; электродвигатель; привод на ведущие колеса, присоединяющий двигатель и электродвигатель друг к другу и к ведущим колесам транспортного средства; центральную консоль, включающую в себя дисплей для приема входного сигнала оператора; датчик для измерения положения двигателя; и контроллер с машинно-читаемыми командами для переключения транспортного средства в режим обслуживания во время выбранных условий без сгорания, когда режим обслуживания запрошен оператором; во время режима обслуживания, отображения множества вариантов диагностической проверки оператору на дисплее центральной консоли; приема выбора диагностической проверки оператора на дисплее; дополнительного приема входного сигнала оператора касательно запроса положения двигателя через диагностический инструмент для обслуживания; и эксплуатации электродвигателя для поворачивания двигателя на основании запроса положения двигателя. Причем эксплуатация электродвигателя включает в себя прием оценки исходного положения двигателя с датчика и эксплуатацию электродвигателя на основании разности между оценкой исходного положения двигателя и запросом положения двигателя. Контроллер может включать в себя дополнительные команды для, после поворачивания двигателя в запрошенное положение двигателя, поддержания двигателя в запрошенном положении двигателя, в то время как выполняется диагностическая проверка на основании выбора диагностической проверки оператором. Причем выбор диагностической проверки оператором включает в себя одно или более из проверки гидрозатвора, проверки компрессии, проверки рассогласования распределительного вала и визуального контроля цилиндра. Контроллер включает в себя дополнительные команды для после того, как завершена диагностическая проверка, если никакой дополнительный запрос положения двигателя не принят от оператора, возобновляют режим без обслуживания; а если дополнительный запрос положения двигателя и дополнительный выбор диагностической проверки принят от оператора, дополнительно поворачивают двигатель с помощью электродвигателя на основании дополнительного запроса положения двигателя и поддерживают положение двигателя до тех пор, пока не завершена диагностическая проверка, основанная на дополнительном выборе диагностической проверки. Причем запрос положения двигателя включает в себя запрошенное положение поршня заданного цилиндра двигателя.
Должно быть понятно, что сущность полезной модели, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного предмета полезной модели, объем которого однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает примерную систему транспортного средства с гибридным приводом.
Фиг. 2 показывает примерный двигатель внутреннего сгорания системы транспортного средства с гибридным приводом по фиг. 1.
Фиг. 3 показывает пример испускания импульса лазерного излучения в цилиндр двигателя, чтобы давать возможность визуального контроля внутренней части цилиндра.
Фиг. 4 показывает высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа для диагностирования ухудшения характеристик цилиндра на основании изображений внутри цилиндра, сформированных фотоприемником во время условий без сгорания.
Фиг. 5 показывает высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа для настройки положения двигателя на основании входного сигнала оператора, чтобы давать возможность выполняться диагностике двигателя.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Предусмотрены системы и способы для предоставления возможности визуального контроля цилиндра двигателя транспортного средства с гибридным приводом с использованием лазерной системы зажигания двигателя, такой как системы по фиг. 1-3. Лазерные импульсы низкой мощности, испускаемые лазерной системой зажигания (фиг. 3), могут использоваться для формирования изображений внутренности цилиндра. Изображения затем могут отображаться на центральной консоли транспортного средства. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнять процедуру управления, такую как процедура по фиг. 4, чтобы эксплуатировать лазерное устройство зажигания в диагностическом режиме во время условий без сгорания. Изображения, сформированные фотодетектором лазерной системы зажигания, могут отображаться поставщику услуг (или механику) на центральной консоли и использоваться поставщиком услуг, чтобы делать вывод о повреждении цилиндра. Одна или более ручек центральной консоли могут вводиться в действие при эксплуатации в диагностическом режиме для осуществления улучшений в отношении положения двигателя, которые улучшают обзор внутренней части цилиндра. Таким образом, диагностика двигателя может выполняться быстрее и с более низкой стоимостью. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнять процедуру обслуживания, такую как процедура по фиг. 5, чтобы изменять положение двигателя во время условий без сгорания. В режиме обслуживания, оператор способен выбирать диагностическую проверку из каталога вариантов диагностической проверки, расположенного на дисплее центральной консоли. Таким образом, выбор диагностической проверки вводит в действие датчик двигателя, который измеряет исходное положение двигателя, для того чтобы перемещать двигатель в запрошенное положение двигателя для выполнения диагностической проверки.
Фиг. 1 схематически изображает транспортное средство с гибридной силовой установкой 10. Гибридная силовая установка 10 включает в себя двигатель 20 внутреннего сгорания, присоединенный к трансмиссии 16. Трансмиссия 16 может быть ручной трансмиссией, автоматической трансмиссией или их комбинацией. Кроме того, могут быть включены в состав различные дополнительные компоненты, такие как гидротрансформатор, и/или другие зубчатые передачи, такие как звено главной передачи, и т.д. Трансмиссия 16 показана присоединенной к ведущему колесу 14, которое может контактировать с поверхностью дороги.
В этом примерном варианте осуществления, гибридная силовая установка также включает в себя устройство 18 преобразования энергии, которое, среди прочего, может включать в себя электродвигатель, генератор и их комбинации. Устройство 18 преобразования энергии дополнительно показано присоединенным к устройству 22 накопления энергии, которое может включать в себя аккумуляторную батарею, конденсатор, маховик, баллон высокого давления, и т.д. Устройство преобразования энергии может приводиться в действие, чтобы поглощать энергию от движения транспортного средства и/или двигателя и преобразовывать поглощенную энергию в форму энергии, пригодную для хранения устройством накопления энергии (другими словами, обеспечивать работу генератора). Устройство преобразования энергии также может приводиться в действие, чтобы подавать выходную мощность (мощность, работу крутящий момент, скорость, и т.д.) на ведущее колесо 14 и/или двигатель 20 (другими словами, обеспечивать работу электродвигателя). Должно быть принято во внимание, что устройство преобразования энергии, в некоторых вариантах осуществления, может включать в себя электродвигатель, генератор или оба, электродвигатель и генератор, в числе различных других компонентов, используемых для обеспечения надлежащего преобразования энергии между устройством накопления энергии и ведущими колесами и/или двигателем транспортного средства.
Изображенные соединения между двигателем 20, устройством 18 преобразования энергии, трансмиссией 16 и ведущим колесом 14, могут указывать передачу механической энергии с одного компонента на другой, тогда как соединения между устройством 18 преобразования энергии и устройством 22 накопления энергии могут указывать передачу многообразия форм энергии, таких как электрическая, механическая, и т.д. Например, крутящий момент может передаваться с двигателя 20, чтобы приводить в движение ведущее колесо 14 транспортного средства, через трансмиссию 16. Как описано выше, устройство 22 накопления энергии может быть выполнено с возможностью работать в режиме генератора и/или режиме электродвигателя. В режиме генератора, система 10 может поглощать некоторую или всю выходную мощность из двигателя 20 и/или трансмиссии 16, что может уменьшать величину приводной выходной мощности, подаваемой на ведущее колесо 14. Кроме того, выходная мощность, принимаемая устройством преобразования энергии, может использоваться для зарядки устройства 22 накопления энергии. В качестве альтернативы, устройство 22 накопления энергии может принимать электрический заряд из внешнего источника 24 энергии, такого как штепсельное соединение для источника сетевого питания. В режиме электродвигателя, устройство преобразования энергии может подавать механическую выходную мощность на двигатель 20 и/или трансмиссию 16, например, используя электрическую энергию, накопленную в электрической аккумуляторной батарее.
Варианты осуществления с гибридной силовой установкой могут включать в себя полностью гибридные системы, в которых транспортное средством может передвигаться только на двигателе, только устройстве преобразования энергии (например, электродвигателе) или комбинации того и другого. Также могут применяться вспомогательные или умеренные гибридные конфигурации, в которых двигатель является основным источником крутящего момента с гибридной силовой установкой, действующей, чтобы избирательно выдавать добавочный крутящий момент, например, во время увеличения нагрузки на двигатель при постоянном числе оборотов или других условий. Кроме того еще, также могут использоваться системы стартера/генератора и/или генератора переменного тока с развитой логикой.
Из вышеприведенного, должно быть понятно, что примерная гибридная силовая установка способна к различным режимам работы. Например, в первом режиме, двигатель 20 включен и действует в качестве источника крутящего момента, приводящего в движение ведущее колесо 14. В этом случае, транспортное средство эксплуатируется в режиме «включенного двигателя», и топливо подается в двигатель 20 (изображено подробнее на фиг. 2) из топливной системы 28. Топливная система 28 включает в себя систему 29 восстановления паров топлива для накопления паров топлива и снижения выбросов из силовой установки 10 транспортного средства с гибридным приводом.
В другом режиме, силовая установка может действовать с использованием устройства 18 преобразования энергии (например, электродвигателя) в качестве источника крутящего момента, приводящего в движение транспортное средство. Этот режим «выключенного двигателя» может применяться во время торможения, низких скоростей, в то время как останавливается на светофорах, и т.д. В еще одном другом режиме, который может указываться ссылкой как режим «содействия», альтернативный источник крутящего момента может дополнять и действовать совместно с крутящим моментом, выдаваемым двигателем 20. Как указано выше, устройство 18 преобразования энергии также может работать в режиме генератора, в котором крутящий момент поглощается из двигателя 20 и/или трансмиссии 16. Более того, устройство 18 преобразования энергии может действовать для усиления или поглощения крутящего момента во время переходов двигателя 20 между разными режимами сгорания (например, во время переходов между режимом искрового зажигания и режимом воспламенения от сжатия).
Различные компоненты, описанные выше со ссылкой на фиг. 1, могут управляться системой 41 управления транспортным средством, которая включает в себя контроллер 12 с машинно-читаемыми командами для выполнения программ и подпрограмм для регулирования систем транспортного средства, множество датчиков 42 и множество исполнительных механизмов 44.
Фиг. 2 показывает принципиальную схему примерного цилиндра многоцилиндрового двигателя 20 внутреннего сгорания, включенного в систему транспортного средства с гибридным приводом, такую как транспортное средство с гибридным приводом по фиг. 1. Двигатель 20 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. В этом примере, устройство 130 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала РР положения педали.
Цилиндр 30 сгорания двигателя 20 может включать в себя стенки 32 цилиндра сгорания с поршнем 36, расположенным в них. Поршень 36 может быть присоединен к коленчатому валу 40, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии. Цилиндр 30 сгорания может принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 45 через впускной канал 43 и могут выпускать газообразные продукты сгорания отработавших газов через выпускной канал 48. Впускной коллектор 45 и выпускной канал 48 могут избирательно сообщаться с цилиндром 30 сгорания через соответственные впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах осуществления, цилиндр 30 сгорания может включать в себя два или более впускных клапана и/или два или более выпускных клапана.
В этом примере, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 могут управляться посредством приведения в действие кулачков через соответственные системы 51 и 53 кулачкового привода. Каждая из систем 51 и 53 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Чтобы давать возможность выявления положения кулачков, системы 51 и 53 кулачкового привода должны иметь зубчатые колеса. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 может определяться датчиками 55 и 57 положения, соответственно. В альтернативных вариантах осуществления, впускной клапан 52 и/или выпускной клапан 54 могут управляться посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 30, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы CPS и/или VCT.
Топливная форсунка 66 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 30 сгорания для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально длительности импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 68. Таким образом, топливная форсунка 66 обеспечивает то, что известно в качестве непосредственного впрыска топлива в цилиндр 30 сгорания. Топливная форсунка, например, может быть установлена сбоку цилиндра сгорания или сверху камеры сгорания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 66 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель топлива. В некоторых вариантах осуществления, цилиндр 30 сгорания, в качестве альтернативы или дополнительно, может включать в себя топливную форсунку, скомпонованную во впускном канале 43, в конфигурации, которая обеспечивает то, что известно как впрыск топлива во впускное окно, выше по потоку от цилиндра 30 сгорания.
Впускной канал 43 может включать в себя клапан 74 управления движением заряда (CMCV) и заслонку 72 CMCV, и также может включать в себя дроссель 62, имеющий дроссельную заслонку 64. В этом конкретном примере, положение дроссельной заслонки 64 может регулироваться контроллером 12 посредством сигналов, выдаваемых на электродвигатель или исполнительный механизм, включенный дросселем 62, конфигурацией, которая может указываться ссылкой как электронный регулятор дросселя (ETC). Таким образом, дроссель 62 может приводиться в действие, чтобы регулировать всасываемый воздух, выдаваемый в цилиндр 30 сгорания, среди других цилиндров сгорания двигателя. В других вариантах осуществления CMCV может быть не включен в состав. Впускной канал 43 может включать в себя датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 122 давления воздуха в коллекторе для выдачи соответственных сигналов MAF и MAP в контроллер 12.
x
Датчик 126 отработавших газов показан присоединенным к выпускному каналу 48 выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70 отработавших газов. Датчик 126 может быть любым подходящим датчиком для выдачи показания топливо/воздушного соотношения в отработавших газах, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NO, НС, или СО. Система выпуска может включать в себя розжиговые каталитические нейтрализаторы и каталитические нейтрализаторы низа кузова, а также выпускной коллектор, расположенные выше по потоку и/или ниже по потоку датчики топливо-воздушного соотношения. Каталитический нейтрализатор 70 отработавших газов может включать в себя многочисленные блоки нейтрализатора в одном из примеров. В еще одном примере, могут использоваться многочисленные устройства снижения токсичности выбросов, каждое с многочисленными брикетами. Каталитический нейтрализатор 70 отработавших газов, в одном из примеров, может быть каталитическим нейтрализатором трехкомпонентного типа.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 106 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108, дежурную память 109 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы и информацию с датчиков, присоединенных к двигателю 20, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе, измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 120 массового расхода воздуха; температуру охлаждающей жидкости двигателя (ЕСТ) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; в некоторых примерах, сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 40, может быть по выбору включен в состав; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе, MAP, с датчика 122 давления воздуха. Датчик 118 на эффекте Холла по выбору может быть включен в двигатель 20, поскольку он действует в рабочем объеме, подобном лазерной системе двигателя, описанной в материалах настоящей заявки. Микросхема 106 постоянного запоминающего устройства запоминающего носителя может быть запрограммирована машинно-читаемыми данными, представляющими собой команды, исполняемые процессором 102 для выполнения способов, описанных ниже, а также их вариантов.
Двигатель 20 дополнительно включает в себя лазерную систему 92. Лазерная система 92 включает в себя задающий генератор 88 лазерного излучения и блок 90 управления лазером (LCU). LCU 90 побуждает задающий генератор 88 лазерного излучения вырабатывать энергию лазерного излучения. LCU 90 может принимать операционные команды из контроллера 12. Задающий генератор 88 лазерного излучения включает в себя часть 86 лазерной накачки и часть 84 сведения излучения. Часть 84 ведения излучения сводит лазерное излучение, выработанное частью 86 накачки лазера, в фокусной точке 82 лазера цилиндра 30 сгорания.
Фотодетектор 94 может быть расположен в верхней части цилиндра 30 в качестве части лазера и может принимать обратные импульсы от верхней поверхности поршня 36. Фотодетектор 94 включает в себя камеру с объективом. В одном из примеров, камера является прибором с зарядовой связью (ПЗС, CCD). ПЗС-камера может быть выполнена с возможностью детектировать и считывать лазерные импульсы, испущенные посредством LCU 90. В одном из примеров, когда LCU испускает лазерные импульсы в инфракрасном частотном диапазоне, ПЗС-камера может функционировать и принимать импульсы в инфракрасном частотном диапазоне. В таком варианте осуществления, камера также может указываться ссылкой как передающая тепловизионная камера. В других вариантах осуществления, камера может быть ПЗС-камерой полного спектра, которая способна к функционированию в видимом спектре, а также инфракрасном спектре. Камера может включать в себя объектив для фокусирования детектированных лазерных импульсов и формирования изображения внутренней части цилиндра. В одном из примеров, объектив является линзой типа «рыбий глаз», которая создает панорамное или полусферическое изображение внутренней части цилиндра. После испускания лазера из LCU 90, лазер осуществляет развертку в пределах внутренней области цилиндра 30 на фокальном пятне 82 лазера. Световая энергия, которая отражается от поршня 36, может детектироваться камерой в фотодетекторе 94.
Лазерная система 92 выполнена с возможностью функционировать в более чем одном качестве. Например, во время условий сгорания, энергия лазерного излучения может использоваться для воспламенения топливо/воздушной смеси во время рабочего такта двигателя, в том числе, во время проворачивания коленчатого вала двигателя, операции прогрева двигателя и работы прогретого двигателя. Топливо, впрыскиваемое топливной форсункой 66, может формировать топливо/воздушную смесь во время по меньшей мере части такта впуска, где воспламенение топливо/воздушной смеси энергией лазерного излучения, вырабатываемой задающим генератором 88 лазерного излучения, начинает сгорание негорючей в ином случае топливо/воздушной смеси и вытесняет поршень 36 вниз.
В качестве еще одного примера, во время условий без сгорания, при работе в диагностическом режиме, лазерное устройство зажигания может использоваться для формирования изображений внутренней части цилиндра. Изображения могут отображаться механику на центральной консоли транспортного средства, так чтобы он мог выполнять визуальный контроль и идентифицировать любое ухудшение характеристик цилиндра. Более точно, лазерное устройство зажигания, присоединенное к фотодетектору 94, передает световые импульсы в цилиндр 30. Фотодетектор 94 включает в себя передающую тепловизионную камеру, оборудованную линзой типа «рыбий глаз», которая формирует изображения, которые передаются беспроводным образом в контроллер двигателя и просматриваются на дисплее транспортного средства. Во время эксплуатации лазерного устройства зажигания, управляемая водителем ручка на центральной консоли может настраивать положение двигателя. Эти настройки включают в себя проворачивание двигателя вперед или назад от исходного положения двигателя, предоставляя дополнительную возможность контроля и выявления ухудшения характеристик цилиндра. В качестве еще одного другого примера, во время других условий без сгорания, при эксплуатации режима определения положения, лазерные импульсы могут использоваться для определения положения поршня в пределах цилиндра двигателя. Это дает возможность более точного определения положения двигателя.
LCU 90 может направлять задающий генератор 88 лазерного излучения для фокусирования энергии лазерного излучения в разных местоположениях и на разных уровнях мощности в зависимости от условий эксплуатации. Например, во время условий сгорания, энергия лазерного излучения может фокусироваться в первом местоположении в стороне от стенки 32 цилиндра в пределах внутренней области цилиндра 30, для того чтобы воспламенять топливо/воздушную смесь. В одном из вариантов осуществления, первое местоположение может находиться возле верхней мертвой точки (ВМТ, TDC) рабочего такта. Кроме того, лазерные импульсы, используемые в этом режиме зажигания для инициирования сгорания в цилиндре, могут иметь более высокий уровень мощности. Кроме того еще, LCU 90 может направлять задающий генератор 88 лазерного излучения, чтобы вырабатывать первое множество импульсов лазерного излучения, направленных в первое местоположение, и первое сгорание от состояния покоя может принимать энергию лазерного излучения из задающего генератора 88 лазерного излучения, которая является большей, чем энергия лазерного излучения, выдаваемая в первое местоположение для более поздних сгораний. В дополнение, во время воспламенения, используемый лазерное устройство может подвергаться быстрой пульсации с высокой энергоемкостью, чтобы воспламенять топливо/воздушную смесь.
В качестве еще одного примера, во время условий без сгорания, энергия лазерного излучения может использоваться для идентификации положения поршня цилиндра и, тем самым, логически выводить положение двигателя. Точное определение положения двигателя может использоваться во время запуска или перезапуска двигателя, чтобы выбирать цилиндр, в котором инициируется первое событие сгорания. Во время определения положения поршня, лазерное устройство может осуществлять развертку лазерными импульсами с низкой энергоемкостью. Например, лазер может модулироваться по частоте периодически повторяющимся линейным изменением частоты для определения положения одного или более поршней в двигателе. Фотодетектор 94, расположенный в верхней части цилиндра, может детектировать световую энергию, которая отражается от поршня. Контроллер двигателя может определять положение поршня в цилиндре на основании разновременности между испусканием лазерного импульса и детектированием света, отраженного поршнем, фотодетектором.
В качестве еще одного другого примера, во время условий без сгорания, наряду с эксплуатацией в диагностическом режиме, энергия лазерного излучения может использоваться для визуального контроля внутренней части цилиндра, чтобы идентифицировать ухудшение характеристик двигателя. В этом отношении, энергия лазерного излучения может фокусироваться в множестве местоположений, к примеру, от одного края стенки 32 цилиндра, по всей внутренней области цилиндра 30, до другого края стенки 32 цилиндра, с тем чтобы осуществлять развертку всего цилиндра. Лазерное устройство может осуществлять развертку лазерными импульсами с низкой энергоемкостью по цилиндру на высокой частоте. Например, лазер может модулироваться по частоте периодически повторяющимся линейным изменением частоты. В дополнение, разные материалы в цилиндре могут обнаруживаться на разных частотах. Посредством сканирования цилиндра как можно быстрее, лазер действует как широкий пучок или электролампа. Лазерные импульсы, используемые при эксплуатации в диагностическом режиме и режиме определения поршня, могут иметь более низкий уровень мощности, чем лазерные импульсы, используемые при эксплуатации в режиме зажигания. В одном из примеров, уровень мощности лазерных импульсов, используемых в диагностическом режиме, может быть существенно более низким, чем уровень мощности лазерных импульсов, используемых в режиме зажигания, таким как уровень, который не повреждал бы глаза. Фотодетектор 94, расположенный в верхней части цилиндра, может детектировать световую энергию, которая отражается от поршня и стенок цилиндра, и ПЗС-камера фотодетектора может захватывать изображения внутренней части цилиндра с использованием светового пучка, вырабатываемого лазером. Изображения затем могут передаваться и отображаться оператору транспортного средства, который может идентифицировать ухудшение характеристик цилиндра на основании изображений.
Система 10 транспортного средства может включать в себя приборную панель транспортного средства внутри кабины транспортного средства. Приборная панель транспортного средства может включать в себя центральную консоль 140. По существу, центральная консоль может быть несущей элементы управления поверхностью, расположенной в центральной части кабины транспортного средства, в частности, в передней части кабины транспортного средства. Центральная консоль 140 может включать в себя различные элементы управления, такие как ручки 138, циферблаты 142 и кнопки 136. Различные элементы управления могут приводиться в действие оператором транспортного средства для настройки условий в кабине. Различные элементы управления, например, могут включать в себя ручку 138 регулирования уровня громкости, присоединенную к музыкальной системе транспортного средства, для настройки уровня громкости музыки в кабине, кнопку 136 настройки, присоединенную к системе радиоприемника транспортного средства, для настройки выбора радиоканала, и циферблат 142 регулирования температуры, присоединенный к системе HVAC транспортного средства, для настройки температур отопления и охлаждения кабины.
Центральная консоль 140 также может включать в себя дисплей 135. Дисплей может быть сенсорным дисплеем, который дает оператору транспортного средства возможность выбирать регулировки транспортного средства посредством сенсорных взаимодействий. Дисплей также может использоваться для отображения текущих регулировок транспортного средства. В дополнение, дисплей может использоваться для отображения навигационной системы, такой как GPS, телефонных возможностей или интернет-приложений, к которым должен быть осуществлен доступ во время поездки. Во время условий без сгорания, когда лазерное устройство зажигания эксплуатируется в диагностическом режиме, дисплей 135 используется, чтобы показывать изображения внутренности цилиндра 30, которые сняты фотодетектором 94, присоединенным к лазерной системе 92 зажигания. Более точно, изображения внутренней части цилиндра, полученные ПЗС-камеры лазерной системой детектирования, передаются, например, беспроводным образом, в систему управления двигателем и отображаются на дисплее 135 оператору транспортного средства (например, механику). На основании предпочтения отображения оператора, выбранного посредством сенсорных взаимодействий на дисплее, могут отображаться изображения внутренней части цилиндра любого или всех цилиндров. В дополнение, во время диагностического режима, одна или более из ручек 138 могут вводиться в действие для управления положением двигателя (и выводиться из работы для управления кабиной). Например, во время условий без сгорания, при эксплуатации в диагностическом режиме, ручка регулирования уровня громкости может вводиться в действие для управления положением двигателя и выводиться из работы для регулирования уровня громкости. Следовательно, настройки в отношении ручки 138 регулирования уровня громкости могут использоваться для настройки положения двигателя из исходного положения двигателя, чтобы содействовать визуальному контролю цилиндра. Например, может определяться, что поршень цилиндра расположен в или возле верхней части цилиндра, отображаемый на данный момент на дисплее 135, заграждая полный обзор внутренней части цилиндра. Для улучшения обзора, оператор транспортного средства может медленно поворачивать ручку регулирования уровня громкости (например, по часовой стрелке или против часовой стрелки), которая, в свою очередь, перемещает положение двигателя (например, вперед или назад), из условия чтобы поршень медленно перемещался в направлении дна цилиндра, посредством настроек генератора/электродвигателя разделения мощности системы двигателя. В вариантах осуществления, где двигатель включает в себя трансмиссию с планетарной передачей, электродвигатель может удерживать наружное кольцо неподвижным (что поддерживает неподвижными колеса с шинами) наряду с тем, что генератор (или солнечная шестерня), вращает двигатель с использованием обратной связи с кругового датчика положения генератора или с использованием колеса кривошипа 60-2 с системой позиционирования на датчике Холла для действующей обратной связи по положению двигателя. Это перемещение поршня может предоставлять оператору возможность принимать изображения, представляющие более полный обзор внутренней части цилиндра, и давать ему возможность осуществлять более точный контроль. Например, улучшенный обзор может давать оператору возможность контролировать стенки цилиндра на повреждения задирами. Кроме того, во время диагностического режима, та же самая ручка регулирования уровня громкости или альтернативная ручка центральной консоли, циферблат или кнопка могут вводиться в действие, чтобы давать изображению цилиндра, отображаемому на дисплее 135 возможность увеличиваться (например, даваться крупным планом или мелким планом).
Контроллер 12 управляет LCU 90 и имеет несъемный машинно-читаемый запоминающий носитель, включающий в себя машинную программу для настройки местоположения подачи энергии лазерного излучения на основании температуры, например, ЕСТ. Энергия лазерного излучения может направляться в разные местоположения внутри цилиндра 30. Контроллер 12 также может заключать в себе дополнительные или альтернативные датчики для определения режима работы двигателя 20, в том числе, дополнительные датчики температуры, датчики давления, датчики крутящего момента, а также датчики, которые выявляют частоту вращения двигателя, количество воздуха и величину впрыска топлива. Дополнительно или в качестве альтернативы, LCU 90 может поддерживать прямую связь с различными датчикам, такими как датчики температуры для выявления ЕСТ, для определения режима работы двигателя 20.
Как описано выше, фиг. 1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, и каждый цилиндр может подобным образом включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку, лазерную систему зажигания, и т.д.
Фиг. 3 иллюстрирует примерный вариант 300 осуществления того, каким образом лазерная система 92 (по фиг. 2) может испускать лазерные импульсы в цилиндр 30, так чтобы фотодетектор лазерной системы мог захватывать изображения внутренней части цилиндра. Изображения могут отображаться оператору транспортного средства, чтобы давать возможность визуального контроля цилиндра касательно повреждения. По существу, компоненты, уже представленные на фиг. 1-2, на фиг. 3 повторно не представляются.
Фиг. 3 показывает примерную работу лазерной системы 92, которая включает в себя задающий генератор 88 лазерного излучения, фотодетектор 94 и LCU 90. LCU 90 побуждает задающий генератор 88 лазерного излучения вырабатывать энергию лазерного излучения. Высокочастотные лазерные импульсы направляются в различные местоположения цилиндра, чтобы сканировать как можно большую часть цилиндра. Например, импульсы 302 могут направляться на стенки 315 цилиндра, внутреннюю часть цилиндра 30, верхнюю поверхность 313 поршня и внутреннюю поверхность клапанов 52 и 54 (то есть, поверхность, обращенную в цилиндр). Посредством сканирования как можно большей части цилиндра как можно быстрее, лазерный импульс 302 действует как источник света с широким пучком или допускающий электролампу фотодетектор 94 (в частности, ПЗС-камера) для захвата изображений 320 внутренней части цилиндра. По существу, при работе в качестве источника света для захвата изображений во время диагностики, лазерная система зажигания (или лазерное устройство) может считаться работающей в режиме проектора или осветителя, LCU 90 может принимать рабочие команды, такие как режим мощности, из контроллера 12. При эксплуатации в диагностическом режиме, лазерная система 92 испускает последовательность импульсов низкой мощности на высокой частоте. В сравнение, во время воспламенения, используемый лазер может подвергаться быстрой пульсации с высокой энергоемкостью, чтобы воспламенять топливо/воздушную смесь. В одном из примеров, во время диагностического режима, лазер может подвергаться пульсации на низком уровне энергии с частотной модуляцией, имеющей периодически повторяющееся линейное изменение частоты Частые лазерные импульсы низкой мощности могут испускаться в инфракрасном спектре. Система фотодетектирования, которая включает в себя ПЗС-камеру, работающую в инфракрасном спектре (например, инфракрасную ПЗС-камеру) с линзой типа «рыбий глаз», может быть расположена в верхней части цилиндра в качестве части лазера и может захватывать изображения 320 цилиндра с использованием световой энергии, отраженной от внутренней части цилиндра. Захваченные изображения могут включать в себя изображения стенок 315 цилиндра, обращенной в цилиндр поверхности впускного и выпускного клапанов 52 и 54, верхней поверхности 313 поршня и внутренней части цилиндра 30. Захваченные изображения 320 передаются беспроводным образом фотодетектором 94 в контроллер для просмотра на дисплее 135 в центральной консоли 140 транспортного средства.
Как обсуждено выше, световые импульсы низкой мощности могут испускаться в инфракрасном (ИК, IR) спектре лазерным устройством зажигания, а ПЗС-камера выполнена с возможностью работать в ИК-спектре. В альтернативных вариантах осуществления, фотодетектор 94 имеет ПЗС-камеру полного спектра, которая может подстраиваться скоординированно с частотой лазера; таким образом, камера может работать в ИК и других спектрах светового излучения (например, дневного света или электроламп) и обладает способностью выводить из работы лазер, если обнаружено световое излучение не ИК-спектра. В некоторых примерах, местоположение поршня может преграждать полный обзор внутренней части цилиндра на отображаемых изображениях 320 внутренности цилиндра. При наблюдении изображений, оператор транспортного средства (например, технический специалист по обслуживанию или механик) может активно производить настройки в отношении положения поршня, для того чтобы лучше просматривать цилиндр. Например, во время условий, где изображения 320 указывают, что поршень находится возле верха цилиндра (например, в ВМТ), дополнительные настройки предоставляют возможность, чтобы двигатель подстраивался медленно и точно, для того чтобы перемещать поршень вниз до дна цилиндра. Во время диагностического режима, одна или более ручек, циферблатов или кнопок центральной консоли 140 транспортного средства могут вводиться в действие для предоставления возможности управления положением двигателя, при этом, посредством эксплуатации ручки, циферблата или кнопки, генератор/электродвигатель разделения мощности системы двигателя эксплуатируется для настройки положения двигателя. В изображенном примере, когда поршень находится около верха цилиндра в пределах видимости, оператор может настраивать ручку 138, расположенную на центральной консоли 140 транспортного средства, для того чтобы проворачивать двигатель вперед или назад из исходного положения двигателя. Если двигатель проворачивается назад из исходного положения двигателя, чтобы перемещать поршень вниз, контроллер может одновременно открывать впускной дроссель двигателя для снижения давления впускного коллектора.
Далее, с обращением к фиг. 4, процедура 400 изображает способ для диагностирования ухудшения характеристик цилиндра на основании изображений внутри цилиндра, сформированных фотодетектором лазерной системы зажигания. Система снимает изображения во время условий без сгорания в целях диагностики ухудшения характеристик цилиндра. Способ дает двигателю возможность визуально контролироваться без вынуждения снимать какие бы то ни было компоненты с цилиндра, таким образом, предоставляя возможность для более быстрой и упрощенной диагностической проверки.
На 402, включает в себя определение, включено ли транспортное средство. В изображенном примере, транспортное средство является транспортным средством с гибридным электрическим приводом. В одном из примеров, состояние включения транспортного средства может подтверждаться на основании события включения зажигания транспортного средства. Если транспортное средство не включено, на 414, лазерное зажигание выводится из работы. По подтверждению, что транспортное средство включено, на 404, способ включает в себя оценку и/или логический вывод условий эксплуатации транспортного средства и двигателя. Таковые, например, могут включать в себя требование крутящего момента водителя, скорость транспортное средство, состояние заряда (SOC) аккумуляторной батареи, число оборотов двигателя, температуру двигателя, температуру каталитического нейтрализатора, уровень наддува, MAP, MAF, условия окружающей среды (температуру, давление, влажность, и т.д.). По существу, на основании условий эксплуатации транспортного средства, может определяться режим работы транспортного средства. Например, если требование водителя является меньшим, чем пороговое требование, и SOC аккумуляторной батареи находится выше, чем пороговый уровень заряда, транспортное средство может эксплуатироваться в электрическом режиме (также указываемом ссылкой как режим выключенного двигателя или режим без сгорания), в котором транспортное средство приводится в движение с использованием мощности, подаваемой из электродвигателя и/или аккумуляторной батареи системы. В качестве альтернативного примера, если требование водителя находится выше, чем пороговое требование, и/или SOC аккумуляторной батареи находится ниже, чем пороговый уровень заряда, транспортное средство может эксплуатироваться в режиме включенного двигателя, в котором транспортное средство приводится в движение с использованием мощности, извлекаемой из сгорания в цилиндре в двигателе.
Соответственно, на 406, процедура определяет, является ли транспортное средство работающим в режиме выключенного двигателя (в материалах настоящей заявки также указываемом ссылкой как режим без сгорания). Если нет, то, на 408, может подтверждаться, что транспортное средство находится в режиме включенного двигателя (в материалах настоящей заявки также указываемого ссылкой как режим сгорания). Если транспортное средство находится в режиме 408 сгорания, то, на 410, лазерное устройство зажигания эксплуатируется, чтобы направлять лазерные импульсы в цилиндр на верхнем уровне мощности для воспламенения топливо-воздушной смеси в цилиндре.
Возвращаясь на 406, если транспортное средство находится в режиме без сгорания, то, на 412, может определяться, был ли выбран лазерный диагностический режим. В одном из примеров, диагностический режим может выбираться, если транспортное средство включено, во вспомогательном режиме, и с упором шестерни блокиратора коробки передач трансмиссии, переключенным в положение «Парковка» («Park»). Диагностический режим может выбираться через равные промежутки эксплуатации транспортного средства (такие как через пороговое расстояние эксплуатации транспортного средства или пороговое время эксплуатации транспортного средства после последней диагностической операции). В качестве альтернативы, диагностический режим может активно выбираться оператором транспортного средства с помощью операций выбора на центральной консоли. Если диагностический режим не выбран, и транспортное средство эксплуатируется в режиме выключенного двигателя, процедура возвращается на 414, чтобы выводить из работы лазерное устройство зажигания.
Если лазерный диагностический режим выбран оператором транспортного средства на 412, процедура переходит на 416, при этом, лазерное устройство зажигания эксплуатируется, чтобы направлять лазерные импульсы на низком уровне мощности во внутреннюю часть цилиндра, в инфракрасном спектре, чтобы осуществлять развертку цилиндра. По существу, лазерная система зажигания эксплуатируется на более низком уровне мощности в диагностическом режиме, чем уровень мощности, используемый во время условий сгорания (на 410). Более точно, лазерное устройство зажигания испускает частые лазерные импульсы низкой мощности по всему цилиндру, действующие практически в качестве светового пучка. Таким образом, лазер может эксплуатироваться в режиме проектора или осветителя во время диагностики. Световой пучок, сформированный лазерными импульсами, может использоваться фотодетектором, присоединенным к лазерному устройству зажигания, чтобы захватывать изображения внутренней части цилиндра. Фотодетектор 94 включает в себя камеру и сводящую световое излучение линзу. Например, фотодетектор может быть передающей тепловизионной камерой (например, на ПЗС) с линзой типа «рыбий глаз» для формирования изображений внутренности цилиндра с использованием светового излучения лазерных импульсов.
На 418, процедура включает в себя прием изображений внутренней части цилиндра, захваченных фотодетектором. В одном из примеров, захваченные изображения предаются беспроводным образом в пределах системы двигателя из фотодетектора в контроллер двигателя. На 420, принятые изображения отображаются оператору транспортного средства на центральной консоли транспортного средства (например, на устройстве отображения центральной консоли). Изображения могут отображаться специфичным цилиндру образом. В одном из примеров, изображения, захваченные из всех цилиндров двигателя могут отображаться, и оператор транспортного средства может использовать сенсорные взаимодействия на дисплее или кнопки центральной консоли, чтобы выбирать одиночный цилиндр для просмотра. В дополнение, оператор может использовать кнопки, ручки или циферблаты центральной консоли или другие сенсорные взаимодействия с дисплеем, чтобы увеличивать изображения цилиндра (например, давать крупным планом изображение цилиндра в пределах видимости). Здесь, оператор транспортного средства может быть техническим специалистом по обслуживанию или механиком, способным к диагностированию ухудшения характеристик двигателя (например, повреждения задирами стенки цилиндра) на основании захваченных изображений.
На 422, процедура включает в себя ввод в действие управляемую оператором ручку центральной консоли транспортного средства для управления положением двигателя. По существу, это предоставляет ручке, такой как ручка регулирования уровня громкости радиоприемника центральной консоли, возможность выводиться из работы для регулирования уровня громкости и вводиться в действие для осуществления настроек в отношении положения двигателя и, тем самым, положения поршня в цилиндре. Введенная в действие управляемая оператором ручка может быть присоединена к двигателю через электродвигатель-генератор системы транспортного средства с гибридным приводом во время условий без сгорания, из условия чтобы положение поршня внутри цилиндра настраивалось на основании настроек в отношении положения ручки оператором транспортного средства. Оператор транспортного средства может производить настройки положения на основании изображений, захваченных фотодетектором и отображенных на дисплее центральной консоли. Например, если захваченные изображения указывают, что поршень цилиндра в пределах видимости находится около верха цилиндра, преграждая обзор стенок и клапанов цилиндра, оператор транспортного средства может медленно поворачивать ручку, чтобы подстраивать положение двигателя, тем самым, точно подстраивая положение поршня на положение, которое дает лучший обзор внутренней части цилиндра. Настройка положения поршня внутри цилиндра может влечь за собой поворачивание ручки для вращения двигателя назад или вперед из исходного положения двигателя. Контроллер может выполнять настройки положения дросселя на основании подстройки положения двигателя по мере надобности. Например, если двигателю необходимо поворачиваться назад из исходного положения, чтобы привести поршень к дну цилиндра, то, на 422, наряду с поворачиванием двигателя назад, контроллер может увеличивать открывание впускного дросселя, чтобы уменьшать снижение давления впускного коллектора.
Оператор транспортного средства может диагностировать состояние двигателя, в том числе, состояние стенок цилиндров и клапанов, на основании изображений, отображаемых оператору на центральной консоли. По существу, посредством использования изображений, захваченных фотодетектором, оператор может быть способным визуально контролировать внутреннюю часть цилиндра и идентифицировать ухудшение характеристик (такое как повреждение клапана или повреждение задирами). Если ухудшение характеристик определено оператором транспортного средства на основании захваченных изображений, оператор может выдавать это указание в систему управления транспортного средства (например, выбирая кнопку на центральной консоли). Система управления двигателем, в таком случае, может устанавливать диагностический код на основании входного сигнала оператора для указания ухудшения характеристик двигателя.
Таким образом, во время первого состояния сгорания, лазерное устройство зажигания эксплуатируется для воспламенения топливо-воздушной смеси в цилиндре, а во время второго состояния без сгорания, лазерное устройство зажигания эксплуатируется для диагностирования внутренней части цилиндра. В материалах настоящей заявки, во время первого состояния, лазерное устройство зажигания эксплуатируется на верхнем уровне мощности наряду с тем, что, во время второго состояния, лазерное устройство зажигания эксплуатируется на нижнем уровне мощности. Фотодетектор присоединен к цилиндру для детектирования лазерных импульсов из лазерного устройства зажигания. Во время каждого из первого и второго состояний, лазерное устройство зажигания может приводиться в действие, чтобы испускать лазерные импульсы в инфракрасном спектре, и фотодетектор также может эксплуатироваться в инфракрасном спектре.
Фотодетектор использует световое излучение от лазерных импульсов во время второго состояния, чтобы захватывать изображения внутренней части цилиндра. Выходной сигнал фотодетектора (например, изображение внутренней части цилиндра) может передаваться в контроллер двигателя и отображаться оператору транспортного средства на центральной консоли транспортного средства. Двигатель может быть присоединен к транспортному средству с электрическим гибридным приводом, а во время диагностики, положение двигателя может активно изменяться оператором транспортного средства (например, механиком) на основании настроек в отношении управляемой оператором ручки. В материалах настоящей заявки, активному изменению положения двигателя может даваться возможность благодаря ручке с помощью электродвигателя-генератора транспортного средства с электрическим гибридным приводом. Контроллер может настраивать положение дросселя на основании изменения положения двигателя. Например, дроссель может открываться, когда двигатель вращается назад из исходного положения.
Кроме того, будет принято во внимание, что, в третьем состоянии без сгорания, лазерное устройство зажигания может эксплуатироваться на нижнем уровне мощности для определения положения поршня в цилиндре для управления положением двигателя. В этом отношении, фотодетектор, присоединенный к цилиндру, может детектировать отражение излученного лазерного импульса от верхней поверхности поршня. На основании длительности, истекшей с момента времени, когда лазер испущен лазерным устройством зажигания, и моментом времени, когда отраженный лазерный импульс детектирован фотодетектором, контроллер может определять положение поршня. Точная информация о положении двигателя может использоваться во время последующего перезапуска двигателя, чтобы идентифицировать цилиндр, в котором следует выполнять первое событие сгорания, тем самым, улучшая времена перезапуска двигателя.
Таким образом, во время условий без сгорания, лазерное устройство зажигания может эксплуатироваться в диагностических целях, и ухудшение характеристик цилиндра может указываться на основании выходного сигнала фотодетектора, присоединенного к цилиндру. Посредством эксплуатации лазерного устройства зажигания, чтобы действовало в качестве источника света, камера лазерной системы зажигания может преимущественно использоваться для захвата изображений внутренней части цилиндра. Это дает механику возможность выполнять визуальный контроль двигателя с уменьшенными затратами и временем.
Далее, с обращением к фиг. 5, процедура 500 изображает способ для настройки положения двигателя на основании входного сигнала оператора, чтобы давать возможность выполняться диагностике двигателя. Система предоставляет электродвигателю системы транспортного средства с гибридным приводом возможность поворачивать двигатель в запрошенное положение на основании входного сигнала оператора, давая оператору возможность выполнять множество диагностических проверок.
На 502, способ включает в себя подтверждение, что был выбран режим обслуживания. Режим обслуживания может подтверждаться во время выбранных условий без сгорания, где режим обслуживания был выбран оператором. Оператор может быть техническим специалистом по обслуживанию или механиком, способным к диагностированию состояния двигателя посредством выполнения одной или более диагностических проверок. По существу, режим обслуживания может быть выбираемым, когда транспортное средство не является работающим, к примеру, когда транспортное средство поставлено на стоянку с выключенным двигателем. Кроме того, режим обслуживания может представлять режим транспортного средства, где диагностируются компоненты транспортного средства (например, двигатель, трансмиссия, аккумуляторная батарея, и т.д.). В одном из примеров, оператор может выдавать входной сигнал оператора, выбирающий режим обслуживания, с помощью диагностического инструмента для обслуживания, присоединенного к транспортному средству. В качестве альтернативы, оператор может выдавать входной сигнал оператора, выбирающий режим обслуживания, с помощью пользовательского интерфейса транспортного средства (например, через сенсорный интерактивный дисплей на центральной консоли транспортного средства или посредством кнопки на центральной консоли). Если режим обслуживания не запрошен, процедура заканчивается.
По подтверждению запроса режима обслуживания, контроллер может переключать транспортное средство в режим обслуживания. В одном из примеров, в режиме обслуживания, контроллер может давать множество вариантов диагностической проверки оператору на дисплее центральной консоли. Оператор может быть способным выбирать диагностическую проверку, которая должна выполняться (например, диагностическую проверку, которая должна выполняться первой в последовательности диагностических проверок) из нескольких вариантов диагностических проверок, представленных на пользовательском интерфейсе, отображаемом на центральной консоли транспортного средства. Множество диагностических проверок, отображаемых на пользовательском интерфейсе, например, может включать в себя проверку гидрозатвора, проверку рассогласования распределительного вала, визуальный контроль цилиндров, и т.д.
На 504, процедура включает в себя прием запроса положения двигателя от оператора. Запрос положения двигателя может приниматься от оператора через диагностический инструмент для обслуживания. В качестве альтернативы, запрос положения двигателя может приниматься от оператора через пользовательский интерфейс на центральной консоли. Запрос положения двигателя может включать в себя запрошенное положение поршня заданного цилиндра двигателя.
В одном из примеров, запрос положения двигателя может включать в себя конкретное положение двигателя (например, специфичное положение поршня в специфичном цилиндре двигателя), требуемое для выполнения конкретной диагностической проверки. Например, оператор может выбирать диагностическую проверку, которая должна выполняться (из множества вариантов, отображенных контроллером), а также выбирать положение двигателя, при котором следует выполнять выбранную диагностическую проверку. Здесь, контроллер может принимать выбор диагностики оператором на дисплее, к тому же, наряду с приемом входного сигнала оператора касательно запроса положения двигателя (например, через пользовательский интерфейс или через диагностический инструмент для обслуживания). В альтернативном примере, контроллер может быть заранее запрограммирован положениями двигателя, требуемыми для выбранных диагностических проверок. Например, справочная таблица контроллера может быть заполнена данными и может подвергаться обращению контроллером в ответ на выбор диагностики оператором. Здесь, контроллер может принимать только выбор диагностики оператором на дисплее и может логически выводить запрос положения двигателя на основании выбора диагностики оператором. Например, когда проверка гидрозатвора выбрана оператором, контроллер может делать вывод, что запрошенное положение двигателя в двигателе I-4 учитывает поршень цилиндра 2 двигателя, являющийся расположенным в ВМТ такта сжатия, так чтобы могла выполнятся проверка гидрозатвора. В качестве альтернативы, поршень может перемещаться к дну цилиндра, камера или детектор может использоваться, чтобы отыскивать текучую среду в цилиндре. Кроме того еще, цилиндр может просматриваться на присутствие угольных наростов, оплавленного поршня или инородных объектов.
На 506, процедура определяет исходное положение двигателя с использованием датчика транспортного средства. Например, контроллер может принимать оценку исходного положения двигателя (в том числе, оценку положения конкретных поршней конкретных цилиндров) с датчика положения двигателя транспортного средства. На основании разности между исходным положением двигателя и запрошенным положением двигателя, на 508, процедура включает в себя поворачивание двигателя с помощью электродвигателя системы транспортного средства в запрошенное положение двигателя. Более точно, электродвигатель (который присоединен к двигателю вместе с приводом на ведущие колеса) эксплуатируется для поворачивания двигателя из измеренного исходного положения двигателя в запрошенное положение двигателя. В одном из примеров, установка частоты вращения, крутящего момента и/или электрического ротора может быть основана на разности между измеренным исходным положением двигателя и запрошенным положением двигателя, причем, электродвигатель вращается быстрее, когда разность является более высокой, и электродвигатель вращается медленнее, когда разность является более низкой. По существу, как только двигатель находится запрошенном положении, может инициироваться выбранная диагностическая проверка.
На 510, процедура определяет, завершена ли диагностическая проверка. По существу, водной сигнал касательно завершения диагностической проверки может приниматься от оператора через пользовательский интерфейс. Например, как только диагностическая проверка была успешно выполнена оператором, оператор может приводить в действие кнопку центральной консоли, осуществлять выбор на центральной консоли или отсоединять диагностический инструмент для обслуживания от транспортного средства, чтобы указывать, что проверка была завершена. Если проверка не была завершен, то, на 512, двигатель поддерживается в запрошенном положении двигателя посредством крутящего момента электродвигателя до тех пор, пока не принят входной сигнал оператора, указывающий завершение диагностической проверки. Более точно, положение двигателя поддерживается в запрошенном положении посредством крутящего момента электродвигателя, для того чтобы противодействовать сжимающих сил, которые могут не быть уравновешены.
Будет принято во внимание, что, несмотря на то, что процедура предлагает поддержку положения двигателя с помощью электродвигателя до тех пор, пока не завершена диагностическая процедура, в альтернативных примерах, на основании характера проверки, двигатель может не нуждаться в том, чтобы поддерживаться. Например, некоторые проверки могут требовать точного предварительного позиционирования, но могут не требовать, чтобы положение сохранялось во время проверки. В качестве одного из примеров, когда выбранная диагностическая поверка является проверкой разрежения, двигатель может поворачиваться в выбранное положение, а затем, двигатель может вращаться (например, с помощью электродвигателя), чтобы оценивать потенциал формирования разрежения двигателя.
Если входной сигнал, указывающий, что диагностическая проверка завершена, принят на 510, то, на 514, может определяться был ли принят новый запрос положения двигателя от оператора. В одном из примеров, по завершению первой, начальной диагностической проверки, оператор может переходить к выполнению второй, следующей диагностической проверки. Здесь, как на 504, оператор может выбирать диагностическую проверку, которая должна выполняться (из оставшихся вариантов, отображенных контроллером), а также выбирать положение двигателя, в котором следует выполнять выбранную диагностическую проверку. В качестве альтернативы, контроллер может принимать новый выбор диагностики оператором на дисплее и может логически выводить новый запрос положения двигателя на основании самого последнего выбора диагностики оператором. В еще одном примере, по завершению диагностической проверки, оператор мог завершить диагностику двигателя, и никаким дополнительным диагностическим проверкам может быть не нужно выполняться. Здесь, оператор может приводить в действие кнопку центральной консоли или осуществлять выбор на центральной консоли, чтобы указать, что дополнительные настройки положения двигателя не требуются.
Если нет нового запроса положения на 514, и входной сигнал оператора указывает завершение всех диагностических проверок, то, на 518, в ответ на отсутствие приема дополнительных запросов положения двигателя от оператора, контроллер переключает транспортное средство из режима обслуживания в режим без обслуживания (или рабочий режим). В частности, двигатель поворачивается с помощью электродвигателя в положение двигателя по умолчанию (например, положение двигателя по умолчанию, используемое для перезапуска двигателя), и транспортное средство переключается в рабочий режим (например, режим без обслуживания) из режима обслуживания.
Возвращаясь на 514, если двигатель принимает новый запрос положения двигателя и/или дополнительный выбор диагностической проверки для новой диагностической проверки от оператора, то, на 516, двигатель поворачивается с помощью электродвигателя в дополнительно запрошенное положение двигателя. Крутящий момент электродвигателя из электродвигателя затем используется для удерживания двигателя в запрошенном положении до тех пор, пока не завершен самая последняя выбранная диагностическая проверка. Этапы 510-516 затем многократно повторяются на основании входного сигнала оператора до тех пор, пока оператор не указывает, что все проверки были выполнены, и не требуются никакие настройки положения двигателя. Когда завершены все диагностические проверки, и дополнительные запросы положения двигателя не принимаются от оператора, транспортное средство возвращается в рабочий режим. Таким образом, технический специалист по обслуживанию может преимущественно использовать электродвигатель системы транспортного средства с гибридным приводом, чтобы точно позиционировать двигатель для выполнения диагностики двигателя.
В одном из примеров, система транспортного средства с гибридным приводом содержит двигатель, включающий в себя цилиндр с поршнем. Двигатель присоединен к электродвигателю и ведущим колесам транспортного средства через привод на ведущие колеса. Система транспортного средства может содержать в себе центральную консоль, включающую в себя дисплей для приема входного сигнала оператора. Система дополнительно может включать в себя датчик для измерения положения двигателя и контроллер для выполнения настроек на основании выбора оператором диагностических проверок. Во время условий без сгорания, режим обслуживания может запрашиваться оператором, в ответ на который контроллер, имеющий машинно-читаемые команды, может переключать транспортное средство в режим обслуживания. Как только транспортное средство сконфигурировано в режиме обслуживания, дисплей в центральной консоли транспортного средства может отображать множество выбираемых вариантов диагностической проверки оператору. Оператор может выбирать диагностическую проверку на дисплее, предоставляя контроллеру возможность принимать запрос положения двигателя, в том числе, запрошенное положение поршня заданного цилиндра двигателя. Контроллер может принимать оценку исходного положения двигателя с датчика транспортного средства и может приводить в действие электродвигатель, с тем чтобы поворачивать двигатель в запрошенное положение. Работа электродвигателя может быть основана на разности между оценкой исходного положения двигателя и запросом положения двигателя. После поворачивания двигателя в запрошенное положение двигателя, двигатель может поддерживаться в запрошенном положении двигателя, в то время как выполняется запрошенная оператором диагностическая проверка. Если принимаются дополнительные запросы положения двигателя и дополнительные входные сигналы выбора оператором диагностической проверки, положение двигателя перенастраивается соответствующим образом до тех пор, пока не завершены все диагностические проверки. Когда никакого дополнительного запроса положения двигателя не принимается от оператора, контроллер возвращает транспортное средство в режим без обслуживания.
Таким образом, диагностика двигателя может выполнятся во время выбранных условий без сгорания посредством использования оборудования, существующего в транспортном средстве с гибридным приводом, имеющем лазерную систему зажигания. Посредством эксплуатации лазерного устройства зажигания для выдачи световых импульсов, которые дают фотодетектору возможность захватывать изображения внутренней части цилиндра, визуальный контроль цилиндра может выполняться техническим специалистом по обслуживанию экономически эффективным и рациональным по времени образом. К тому же, посредством использования электродвигателя системы транспортного средства с гибридным приводом, чтобы точно позиционировать двигатель в выбранных положениях двигателя, чувствительные к положению диагностические проверки могут выполняться точно и более достоверно. Таким образом, может улучшаться качество диагностики двигателя, выполняемой техническим специалистом по обслуживанию.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящей заявки, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машинно-читаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.
Будет принято во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.
Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Должно быть понятно, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в предмет полезной модели настоящего раскрытия.