激光点火和失火监测器
阅读：260发布：2020-05-16
专利汇可以提供激光点火和失火监测器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 描述了一种用于增强失火探测的准确性的系统和方法。连结到汽缸的红外 传感器 被用于感测在 激光点火 事件后的缸内 温度 廓线。基于感测到的廓线与预期廓线的偏差识别失火事件。，下面是激光点火和失火监测器专利的具体信息内容。
1.一种方法，包括：
用激光点火装置将发动机汽缸中的空气-燃料混合物点火；以及
基于连结到所述汽缸的红外传感器指示失火。
2.根据权利要求1所述的方法，其中基于红外传感器指示失火包括基于所述空气-燃料混合物的激光点火之后且在与所述激光点火同一循环内的汽缸温度廓线指示失火，所述汽缸温度廓线由所述红外传感器估测。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述指示包括如果所述汽缸温度廓线的峰值温度出现在操作所述激光点火装置后一个阈值持续时段之外，则指示失火。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述指示包括响应于所述汽缸温度廓线的峰值缸内温度低于阈值温度指示失火。
5.根据权利要求1所述的方法，其中指示失火包括指示出所述失火是由所述空气-燃料混合物的所述激光点火而产生的。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括，响应于发生阈值数量的汽缸失火事件，设定诊断代码并且执行缓解措施，所述缓解措施包括在比化学计量更富化的情况下运行所述汽缸、限制汽缸气流、降低EGR的量以及增加激光点火能量等级中的一个或多个。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述指示是在第一汽缸燃烧事件期间，所述方法还包括，基于所述失火的指示，调整在第二随后的汽缸燃烧事件期间的使用所述激光点火装置将空气-燃料混合物点火的正时。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述调整包括向MBT提前或延迟所述正时。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述指示是在第一汽缸燃烧事件期间，所述方法还包括，基于所述失火的指示，调整在第二随后的汽缸燃烧事件期间向发动机汽缸的燃料喷射。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述调整包括向MBT提前或延迟所述燃料喷射。
激光点火和失火监测器
技术领域
[0001] 本发明涉及激光点火和失火监测器。
背景技术
[0002] 发动机控制系统可以包括用于识别出发生在基本点火正时以外的燃烧事件的失火检测模块。作为一个例子，失火可以由基于RPM的方法探测，其中转矩脉冲与曲轴速度相关联。作为另一个例子，可以根据排气压力探测到失火，其中排气压力脉冲与曲轴速度相关联。
[0003] 本发明作者已经认识到这样的失火方法可能有局限性，例如，基于RPM的方法在高RPM时是无效的，尤其是在发动机汽缸数量多的情况下。这是因为在发动机有很多汽缸数时，每个单独的点火事件在下一个事件发生之前覆盖了发动机旋转的一个较小弧度。于是，在发动机旋转过程中，在汽缸数多的发动机内的每个单独失火事件均会被出现得快得多的下一个点火事件所减弱。例如，一个单缸发动机可以从单个失火事件中获得更高减速，在下一次点火之前失去更大比例的发动机转动速度。作为对比，一个12缸发动机通过单个失火事件几乎不能获得RPM上的比例的变化。
[0004] 作为另一个例子，基于排气压力的方法需要排气系统中存在压力换能器。附加的硬件增加了元件成本和复杂性。此外，附加硬件在排气系统恶劣环境中的位置会引发保修问题。除此之外，上面讨论的方法监控失火结果的效果，而不是监控失火本身。于是，这样的方法会导致在非理想车辆运行状况下不能够准确探测失火。例如当车辆在粗糙路面上行驶时，基于RPM的方法会不能准确识别失火。作为另一个例子，当传感器线上存在冷冻凝结时，基于排气压力的方法不能准确识别失火。
发明内容
[0005] 在一个例子中，一些上述问题可以由一种发动机方法解决，该方法包括：使用激光点火装置点火发动机汽缸中的空气-燃料混合物和基于与汽缸连结的红外传感器来指示出失火。这样，在配置了激光点火的系统中的硬件能够有利于准确识别发动机失火事件。
[0006] 作为一个例子，激光点火装置可以运行来将在发动机汽缸内的空气-燃料混合物进行点火。当点火过去后经过阈值持续时段，由连结到发动机的红外传感器估算出缸内温度曲线/廓线。具体的，一个汽缸燃烧事件中产生的热量被红外传感器感应到。如果温度廓线与燃烧廓线相对应，那么确定没有失火发生。然而，如果温度廓线并不对应燃烧，就可以确定失火。例如，如果温度廓线的缸内温度峰值低于阈值温度（即，低于燃烧温度峰值），就可以确定失火。作为另一个例子，如果缸内温度峰值发生在激光点火开始后的阈值持续时段之外（即，比预期的要晚），就可以确定失火。
[0007] 这样，可以利用激光点火系统来增加失火探测的准确性。例如，这样的方法可以对汽缸燃烧发生的时间提供更快和更准确的信息。通过将红外传感器收集到的汽缸信息与激光点火事件的正时相关联，失火引起的不完全燃烧就可以被识别。因此，可以采取适当的减缓措施。
[0008] 在另一个例子中，方法包括用发动机汽缸内的激光点火装置将空气-燃料混合物点火和响应于对预点火的指示来调整工况，所述对预点火的指示基于红外传感器。
[0009] 在另一个例子中，所述对预点火的指示基于红外传感器包括，基于在空气-燃料混合物的激光点火之前瞬间评估出的缸内温度廓线和与激光点火相同的循环内由红外传感器评估出的汽缸温度廓线，来指示预点火。
[0010] 在另一个例子中，指示包括当缸内温度廓线的峰值温度高于阈值温度并且发生在超过激光点火之前的阈值持续时段时指示预点火。
[0011] 在另一个例子中，调整工况包括，基于指示调整激光点火正时和汽缸燃料喷射中的一者或更多。
[0012] 在另一个例子中，在空气-燃料混合物的激光点火之前瞬间评估出的缸内温度廓线是第一温度廓线，该方法还包括，基于在空气-燃料混合物的激光点火之后瞬间由红外传感器评估出的第二缸内温度廓线来指示失火，这与激光点火在同一循环。
[0013] 在另一个例子中，这方法还包括基于连结到汽缸体的爆震传感器的输出来指示汽缸爆震。
[0016] 在另一个例子中，汽缸内感应到的红外信息包括在汽缸燃烧事件的至少进气和压缩冲程中由红外传感器评估到的缸内温度廓线。
[0017] 在另一个例子中，这方法还包括响应指示出碳烟沉积的红外信息，暂时增加发动机载荷来烧掉碳烟沉积。
[0018] 在另一个例子中，方法包括：运行激光点火装置来将在发动机汽缸内的空气-燃料混合物点火；基于连结到汽缸体的爆震传感器的输出来指示汽缸爆震；基于在激光点火装置的运行之前瞬间的第一汽缸温度廓线来指示汽缸预点火；和基于在激光点火装置的运行之后瞬间的第二汽缸温度廓线来指示失火，其中第一和第二汽缸温度廓线中的每个都由连结到汽缸的红外感应器评估。
[0019] 需要理解的是上述概要用来以简单的形式介绍还要进一步在细节描述中描述的概念的选择。并不意味指出要求保护的主题的关键或重要特征，所要求保护的主题的范围仅由附于具体描述的权利要求唯一限定。此外，要求保护的主题并不限制于解决任何上述的或本发明任意部分的缺点的实施方式。附图说明
[0020] 图1展示了示例性内燃发动机。
[0021] 图2展示了基于激光点火事件之后红外传感器测得的缸内温度廓线来识别汽缸失火事件的方法的高级流程图。
[0022] 图3展示了基于激光点火事件之前红外传感器测得的缸内温度廓线区分汽缸预点火事件与汽缸失火和爆震事件的方法的高级流程图。
[0023] 图4展示了被用于识别和区分失火和预点火事件的示例性汽缸温度廓线。
具体实施方式
[0024] 图1展示了在配置了激光点火的发动机系统中用于增加失火探测准确性的方法和系统。发动机控制器配置为运行控制流程，如图2中的流程，用于根据激光点火事件之后的缸内温度廓线来识别失火事件。缸内温度廓线可以由与汽缸连结的红外（IR）传感器评估。控制器也可以使用在激光点火事件之前瞬间评估出的缸内温度廓线来识别汽缸预点火事件并区分那些由爆震或失火（图3）引起的预点火导致的异常燃烧。用于诊断的示例性温度廓线在图4中展示。
[0025] 图1展示了一个多缸内燃发动机20的示例汽缸的概要图。发动机20可以至少部分被包括控制器12的控制系统以及通过输入装置130来自车辆操作者132的输入来控制。在这个例子中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。
[0026] 发动机20的燃烧器汽缸30可以包括燃烧汽缸壁32和定位在其中的活塞36。活塞36可以连结到曲轴40以便将活塞的往复运动转换为曲轴的转动运动。曲轴40可以通过中间变速系统连结到车辆的至少一个驱动轮。燃烧汽缸30可以通过进气道43从进气歧管45接收进气空气，并且通过排气道48排放燃烧气体。进气歧管45和排气道48能够选择性地分别通过进气门52和排气门54与燃烧汽缸30连通。在一些实施例中，燃烧汽缸30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
[0027] 在这个例子中，进气门52和排气门54可以分别由凸轮致动系统51和53经由凸轮致动来控制。凸轮致动系统51和53均可以包括一个或更多个凸轮并利用可以由控制器12操作来改变气门运行的凸轮廓线变换（CPS）、可变凸轮正时（VCT）、可变气门正时（VVT）和/或可变气门升程（VVL）系统中的一个或更多个。为了能够探测到凸轮位置，凸轮致动系统51和53应该有齿轮。进气门52和排气门54的位置可以分别由位置传感器55和57确定。在可替代性实施例中，进气门52和/或排气门54可以由电子气门致动控制。例如，汽缸30可以替代性地包括由电子气门致动控制的进气门和由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。
[0028] 燃料喷射器66被示为与燃烧汽缸30直接连接以用于向其内以与通过电子驱动器68从控制器12接收到的FPW信号脉冲宽度成比例地直接喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器66提供称为直接燃料喷射到燃烧汽缸30内。燃料喷射器可以安装在例如燃烧汽缸的侧面上或者在燃烧汽缸的顶部。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料输送系统（未图示）传送到燃料喷射器66。在一些实施例中，燃烧汽缸30可以替代性地或者可附加地包括被设置在进气道43内燃料喷射器，其被配置为提供所谓的燃料进气道喷射到燃烧汽缸30上游的进气口。
[0029] 进气道43包括充气运动控制阀（CMCV）74和CMCV板72，也可以包括具有节流板64的节气门62。在这个具体的例子中，节流板64的位置可以经由被提供给包括由节气门
62的电动马达或致动器提供的信号由控制器12改变，这种构造可被称为电子节气门控制（ETC）。以这种方式，节气门62可以运行为改变被提供给燃烧汽缸30以及其他发动机燃烧汽缸的进气空气。进气道43可包括分别向控制器12提供MAF信号和MAP信号的质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122。
62的电动马达或致动器提供的信号由控制器12改变，这种构造可被称为电子节气门控制（ETC）。以这种方式，节气门62可以运行为改变被提供给燃烧汽缸30以及其他发动机燃烧汽缸的进气空气。进气道43可包括分别向控制器12提供MAF信号和MAP信号的质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122。
[0030] 图示的排气传感器126连结到催化转换器70上游的排气道48。传感器126可以是任何合适的用于提供对排气空燃比的指示的传感器，例如线性氧气传感器或UEGO（通用或宽域排气氧）、双态氧传感器或EGO、HEGO（加热的EGO）、氮氧化物、碳氢化合物或一氧化碳传感器。排气系统可包括起燃催化剂和车底催化剂以及排气歧管、上游和/或下游空燃比传感器。在一个例子中，催化转换器70能够包括多个催化剂砖。在另一个例子中，可以使用多个排放物控制装置，其中每个都有多个催化剂砖。在一个例子中催化转换器70可以是三元催化剂。
[0031] 控制器12在图1中展示为微型计算机，包括微处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行程序和校准值的在这个特殊的例子中被示为只读存储芯片106的电子存储媒介、随机存取存储器108、保活存储器109和数据总线。控制器12可以从连结到发动机20的传感器接收各种信号和信息，除了之前讨论过的信号之外，还包括：来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量（MAF）的测量值；来自连结到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却液温度（ECT）；在一些例子中，来自连结到曲轴40的霍尔效应传感器
118（或其他类型）的表面点火感测信号（PIP）也可以被选择性地包括；来自节气门位置传感器的节气门位置；和来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP。霍尔效应传感器118可选择地被包括在发动机20中，因为它运行起来与此处描述的发动机激光系统类似。存储媒介只读存储器106可以由计算机可读数据编程，该计算机可读数据代表由处理器102可执行的用于履行下述方法及其变型的指令。
118（或其他类型）的表面点火感测信号（PIP）也可以被选择性地包括；来自节气门位置传感器的节气门位置；和来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP。霍尔效应传感器118可选择地被包括在发动机20中，因为它运行起来与此处描述的发动机激光系统类似。存储媒介只读存储器106可以由计算机可读数据编程，该计算机可读数据代表由处理器102可执行的用于履行下述方法及其变型的指令。
[0032] 激光系统92包括激光励磁器88和激光控制单元（LCU）90。LCU90导致激光激励器88产生激光能量。LCU90可接收来自控制器12的操作指令。激光励磁器88包括激光振荡部分86和光汇聚部分84。光汇聚部分84将激光振荡部分86产生的激光汇聚到燃烧汽缸30的激光焦点82上。
[0033] 激光系统92配置为以多于一种容量运行且每个操作的正时基于在一个四冲程燃烧循环的发动机位置。例如，激光能量可以用于在发动机的做功冲程中将空气/燃料混合物点火，包括在发动机启动、发动机暖机操作和暖机后发动机操作期间。燃料喷射器66喷射的燃料在进气冲程中的至少一部分期间形成空气/燃料混合物，其中用由激光励磁器88产生的激光能量给空气/燃料混合物点火导致了否则非可燃烧的空气/燃料混合物的燃烧并且向下驱动活塞36。
[0034] LCU90可根据工况来引导激光励磁器88以便将激光能量聚焦到不同位置。例如，激光能量可以聚焦到在汽缸30内部区域内远离汽缸壁32的第一位置以便将空气燃料混合物点火。在一个实施例中，第一位置可以接近做功冲程的上止点（TDC）。此外LCU90可引导激光励磁器88以产生第一组多重激光脉冲到第一位置，而剩下的第一燃烧会从激光励磁器88处接收到比用于之后的燃烧的被传送到第一位置的激光能量更大的激光能量。
[0035] 通过此处对图2参考的阐述，控制器可以基于由激光点火装置点火的汽缸内的燃烧之后的发动机汽缸内的温度廓线来识别发动机失火事件。此外，控制器可以基于在由激光点火装置在汽缸内将空气/燃料混合物点火之前的汽缸的温度廓线来识别和区分汽缸预点火事件与失火或爆震事件。
[0036] 汽缸30还包括用于探测在燃烧事件期间产生的热量和光的传感器。在描述的实施例中，探测传感器是红外传感器（IR）94。然而，在另外的实施例中，探测传感器94可以配置为温度或压力传感器。红外传感器可以被定位成基本沿着LCU90。替代性地，在没有配置激光点火的发动机中，IR传感器可以被定位成沿着汽缸火花塞。IR传感器94的透镜可以在经由被燃料喷射器66喷射到传感器表面的燃料进行感应之前被清洗。在一个实施例中，IR传感器可以是单个感应元件或CCD阵列以便提供关于热源点的信息。关于热源的位置信息可以用来识别正引起汽缸预点火事件的热碳累积且进一步引导激光朝向所述位置以烧掉碳沉积。因此，热碳沉积可以是由于过度的冷发动机运行而形成的，如同在插电式混合动力汽车中出现的那样。
[0037] 控制器12控制LCU90并具有包括用于基于根据温度调整激光能量传递的位置的代码的非瞬时计算机可读取存储媒介，例如ETC。激光能量可以被引导到汽缸30内的不同位置。控制器12还可以包括用于决定发动机20的操作模式的附加的或替代性的传感器，包括附加的温度传感器、压力传感器、转矩传感器以及探测发动机转速、空气量和燃料喷射量的传感器。附加地或替代性地，LCU90可以直接与各个传感器通信，例如用来确定发动机20的操作模式的、用于探测ECT的温度传感器。
[0038] 如上文所述，图1仅展示了多缸发动机的一个汽缸，并且每个汽缸会类似地包括其自己配套的进气/排气门、燃料喷射器、激光点火系统等等。
[0039] 现在转向图2，流程200描绘了基于由红外（IR传感器）估测的汽缸内温度廓线来识别汽缸失火事件的方法。这方法可以使在发动机汽缸内的空气-燃料混合物用激光点火装置点火并且基于由连结到汽缸的红外传感器所接收到的信息来指示出失火。
[0040] 在201，这方法包括估测和/或推断发动机工况。这些会包括，例如，发动机速度、发动机温度、催化剂温度、增压等级、MAP、MAF、环境状况（温度、压力、湿度等等）。在202，这方法包括操作激光点火装置点火在发动机汽缸内的空气-燃料混合物。激光操作的正时可以基于估测的发动机工况被确定。在一些实施例中，激光强度也可以根据发动机工况来调整。在204，在操作点火装置后，这方法包括递增点火正时器。因此，在操作激光点火装置之后，由于汽缸内的空气-燃料混合物的点火，会发生汽缸燃烧事件且可以预期到汽缸温度会上升。这种热量又会被红外传感器感应到。
[0041] 在206，缸内温度廓线可以由IR传感器估测。缸内温度廓线可以反应在汽缸燃烧事件过程中汽缸内产生的和/或从汽缸释放的热量。例如，当汽缸接收到新鲜进气空气时在进气冲程期间汽缸温度会较低。之后，在压缩冲程期间，随着空气-燃料混合物被压缩，可以观察到温度的轻微升高。在激光点火事件后，在压缩冲程期间，被压缩的空气-燃料混合物的点火会引起燃烧和汽缸温度的突然升高。最后，在排气冲程期间，随着燃烧的产物从汽缸释放出，汽缸温度下降。因此，如果汽缸内的燃烧事件如预期地发生，那么可以观察到在激光点火事件开始的阈值时间处在压缩冲程处或附近具有峰值的汽缸温度廓线。
[0042] 在208，将确定汽缸IR传感器感应到的估测温度廓线与预期燃烧廓线是否相匹配。因此，预期燃烧廓线可以包括高于阈值温度的缸内峰值温度。此外，预期燃烧廓线可以包括一个出现在激光点火设备操作后一个阈值持续时段后的正时处的峰值温度。然而，在失火事件中，会出现不完全燃烧。其结果是，汽缸内产生的热量的量会大幅度减少。因此，峰值缸内温度会低于阈值温度。此外，温度廓线中的峰值温度的正时会位于操作激光点火装置之后阈值持续时段之外（即，迟于）。
[0043] 因此在210，如果估测温度廓线与预期燃烧廓线相匹配，则确定没有失火且清零点火正时器。特别是，程序包括基于在将空气-燃料混合物激光点火后且与激光点火处于同一循环内的汽缸温度廓线指示失火，其中汽缸温度廓线由红外传感器估测出。
[0044] 作为对比，如果估测廓线与预期燃烧廓线不匹配，那么在212，就可以确定汽缸失火事件。根据上面的阐述，程序包括如果汽缸温度廓线的峰值温度出现在操作激光点火设备后阈值持续时段之外则指示出失火。阈值持续时段可以包括以秒或曲轴角度度量的持续时段。在另一个例子中，程序可以包括根据响应于汽缸温度廓线的峰值缸内温度比阈值温度低来指示出失火。在这两种情况下，都可以表明失火是由空气-燃料混合物的激光点火产生的。通过根据缸内温度廓线识别失火，失火事件可以在其发生时而非基于其已经发生后产生的效果被识别。这使失火可以早期被探测出，且相应地可以允许快速地采取缓解步骤。
[0045] 同样是在212，响应于对失火的指示，失火计数器会递增。在一个例子中，失火计数器可以被包括在控制器的存储器中且可以反映已经发生的汽缸失火事件的数量。
[0046] 在214，可以确定失火计数器的失火计数是否高于阈值数量。也就是，可以确定是否已经发生了阈值数量的汽缸失火事件。在一个例子中，可以确定在一段持续时段或车辆行驶的一段距离内或在一个给定的驱动循环内是否已经发生了阈值数量的汽缸失火事件。如果超过了阈值计数，则在216，会设定诊断代码并会采取缓解措施。例如，响应于阈值数量的失火事件的发生，发动机可以以FMEM代码运行。其中，将执行一个或更多个缓解措施，包括将（受影响）汽缸在比化学计量比更富集地情况下操作（例如，在燃料丰富的状况下运行汽缸一段持续时段），限制发动机气流（例如，限制发动机气流一段持续时段），减少EGR量，以及增加激光点火能量等级。
[0047] 在一些实施例中，响应于对失火的指示，可以调整随后（例如，紧接着）的汽缸燃烧事件的燃烧参数。这些可以包括，例如，激光点火参数。作为一个例子，在第一汽缸燃烧事件期间可以接收对失火的指示，并且根据对失火的指示，控制器可以在第二随后（例如，紧接着）的汽缸燃烧事件期间调整激光点火装置对空气-燃料混合物点火的正时。这个调整可以包括调整点火正时或操作激光点火装置的正时（例如，朝向MBT提前）。在其他实施例中，可以调整随后激光点火事件的能量等级。例如，可以随后激光点火事件的能量等级可以增加成使得能够更好地实现汽缸内的被点火空气-燃料混合物的完全点火和燃烧。在更进一步的实施例中，可以基于感应到的温度廓线（例如，基于峰值压力或温度的位置）来调整激光点火的正时从而控制在随后的燃烧事件期间的燃烧。
[0048] 作为又一个例子，响应于对失火的指示，可以调整燃料喷射参数。例如，在第一汽缸燃烧事件期间可以收到对失火的指示，并且基于对失火的指示，控制器可以调整在第二随后（例如，紧接着）的汽缸燃烧事件过程中的燃料喷射。这样的调整可以包括提前燃料喷射以及可选地在冷发动机上用激光执行更多的汽化加热。在更进一步的实施例中，可以响应于对失火的指示来调整其他燃烧参数。
[0049] 这样，通过监控汽缸内紧随激光点火事件后的一个燃烧循环内的汽缸温度廓线，可以确定由激光点火事件导致了汽缸失火事件。因此，可以采取缓解步骤并调整随后的激光点火事件以减少进一步的失火事件的可能性。
[0050] 现在转向图3，描述了基于由红外（IR传感器）估测的缸内温度廓线识别汽缸预点火事件的程序300。方法可以使用激光点火装置将发动机汽缸内的空气-燃料混合物点火且基于连结到汽缸的红外传感器接收到的信息指示出汽缸预点火事件。所述信息还可以区分汽缸预点火事件与汽缸失火事件或汽缸爆震。此外，响应于对预点火的指示还可以调整工况。
[0051] 在302，方法包括估测和/或推断发动机工况。这些可以包括例如发动机速度、发动机温度、催化剂温度、增压水平、MAP、MAF、环境状况（温度、压力、湿度等）。在304，方法包括基于估测的发动机工况来确定激光操作的正时。在一些实施例中，还可以基于发动机工况调整激光点火的强度。
[0052] 在306，在操作激光点火装置之前，在空气-燃料混合物的激光点火前瞬间估测出第一缸内温度廓线。汽缸温度廓线由连结到汽缸的红外传感器估测出。像之前阐述的那样，在一个正常燃烧事件期间，可以观察到一个包括温度高于阈值且发生在激光点火时间之后一个阈值正时处的峰值温度的正常汽缸燃烧廓线。然而，在选定的发动机工况期间，甚至在点火已经发生前可以发生一个低速预点火事件。这样的预点火事件可以显著地提升能够汽缸温度和压力，而这能够降低发动机的性能和寿命。
[0053] 在308，可以确定估测温度廓线是否与预点火廓线相匹配。例如，可以确定第一缸内温度廓线的峰值温度是否高于阈值温度以及是否发生在激光点火（的估测正时）之前一个阈值持续时段之前。阈值持续时段可以包括以秒或曲轴角度读数测量的持续时段。如果是，那么在310，可以确认汽缸预点火事件。此外，发动机预点火计数器会递增。
[0054] 如果确认了预点火事件，响应于预点火，控制器会调整工况。调整工况可以包括，基于所述指示，调整激光点火正时和汽缸燃料喷射中的一个或更多个。例如，响应于对预点火的指示，受预点火影响的汽缸可以暂时富化（或贫化）。作为另一个例子，受影响汽缸的激光点火正时将会被延迟进一步远离MBT，喷射正时可以被延迟，和/或发动机载荷可以被降低。
[0055] 如果IR传感器感测到的温度廓线与预点火廓线不匹配，程序前进到312。另外，在指示出预点火之后，程序前进到312。在312，程序包括在发动机汽缸中用激光点火装置将空气-燃料混合物点火。也就是说，激光点火装置可以根据在前面304确定的设定（功率、正时等等）来操作。
[0056] 在314，激光点火装置运行之后，在空气-燃料混合物的激光点火后瞬间由红外传感器估测出第二缸内温度廓线。因此，将理解，第一缸内温度廓线在空气-燃料混合物的激光点火之前瞬间且在与激光点火相同的循环中被估测出，而第二缸内温度廓线在空气-燃料混合物的激光点火后瞬间且与激光点火在同一个循环内被估测出。此外，第一和第二温度廓线中的每个都是由红外传感器估测出的。
[0057] 在316，第二缸内温度廓线可以与预期燃烧廓线进行对比，如之前在图2中解释过的那样。基于第二缸内温度廓线与预期廓线不匹配，指示出汽缸失火事件。特别的，在318，基于第二缸内温度廓线的峰值温度高于阈值温度且发生超过激光点火事件后一个阈值持续时段，指示出失火事件。响应于对失火的指示，失火计数器会递增。
[0058] 从316或318，程序前进到320以便基于连结在汽缸体的爆震传感器的输出来确定汽缸爆震。例如，基于爆震传感器的输出高于阈值并处以阈值曲轴角度范围内，指示出汽缸爆震。这样，爆震传感器的输出可用来识别爆震，而IR传感器的输出可用来识别预点火和失火。此外，汽缸预点火和爆震可以准确地被区分开。
[0059] 作为一个例子，发动机控制器会配置为操作激光点火装置以便将汽缸中的空气-燃料混合物点火。控制器之后会基于连结到汽缸体的爆震传感器的输出来指示出汽缸爆震，基于激光点火装置运行前瞬间的第一汽缸温度廓线来指示出汽缸预点火，且基于激光点火装置运行后瞬间的第二汽缸温度廓线来指示出失火。其中，第一和第二汽缸温度廓线中的每个都可以由连结到汽缸的红外传感器估测出且可以在与激光点火事件相同的循环中估测出。
[0060] 需要理解的是虽然图2-3的程序展示了基于汽缸IR传感器的输出对异常燃烧事件（失火或预点火）的识别，不过在其他例子中，感测到的红外信息可以被用于识别汽缸内碳烟沉积（例如，汽缸中碳烟的“热点”）的存在。因此，基于对碳烟热点的识别，会采取缓解措施。例如，在汽缸燃烧事件的至少进气冲程和压缩冲程期间，红外传感器感测到的红外信息（包括红外传感器估测出的缸内温度廓线）可以有利地被用来指示出汽缸内的碳烟沉积。在一个实施例中，为了检测热点的基本存在，使用了单个元件IR传感器。在另一个实施例中，为了成功地识别热点的位置，IR传感器还需要提供方向信息，这可以通过使用CCD排列来实现。仅存在性的方法可以被用于汽缸升温缓解措施，而需要方向信息来直接用激光实现缓解。发动机控制器会配置为增加汽缸燃烧温度以响应于指示出汽缸内感测到的碳烟沉积的红外信息。作为一个例子，在配置了用来将汽缸内的空气-燃料混合物点火的激光点火的发动机的实施例中，增加燃烧温度可以包括增加激光点火的能量等级。在又一个例子中，响应于指示出碳烟沉积的红外信息，控制器会配置为暂时地增加发动机载荷来烧掉汽缸内的碳烟沉积。例如，在化学计量比或稍贫且近MBT处以较高RPM维持运转可以被用来增加汽缸温度来迅速烧掉碳烟。而且，如果知道了碳烟的位置，则激光本身也可以用来烧掉它们。
[0061] 现在转向图4，映射400描绘了连结到发动机汽缸的IR传感器估测出的示例性温度廓线。在与汽缸内激光点火事件同一循环内已经收集了示例性温度廓线。参照激光点火事件的正时（点状线）示出了不同的温度廓线。特别的，绘线402（实线）展示了正常汽缸燃烧事件的汽缸温度廓线，绘线404（虚线）展示了汽缸失火事件的汽缸温度廓线而绘线406（点划线）展示了汽缸预点火事件的汽缸温度廓线。
[0062] 由此，缸内温度廓线反映了在汽缸燃烧事件期间汽缸内（在燃烧期间）产生的热量。因而，在正常燃烧事件期间，如绘线402所示，在进气冲程和进入压缩冲程直到在做功冲程期间达到峰值缸内温度期间，在激光点火事件将汽缸内的空气-燃料混合物点火后很快，汽缸温度逐渐升高。然后，随着汽缸进入排气冲程，温度会由于燃烧产物从汽缸释放而下降。
[0063] 在失火事件中，会发生不完全燃烧。于是，达到的峰值汽缸温度就会没有那些在正常燃烧期间所达到的那么高。这反映在绘线404中，其中激光点火事件之后的峰值缸内温度基本低于绘线402中所达到的峰值缸内温度。此外，由于燃烧的不完全性，峰值温度会出现在燃烧循环较晚的时候。通过对比绘线402和404的峰值可以看到，在失火事件中（绘线404），峰值温度出现在激光点火事件后更长的持续时段之后（或在更大的曲轴角度度数之后）。因此，通过对比一个燃烧循环内的预期燃烧廓线（绘线402）和估测燃烧廓线（绘线404），由激光点火事件触发的汽缸失火事件可以被快速地识别和解决。
[0064] 在预点火事件中，燃烧发生地早于预期，并是自主的。也就是说，预点火事件甚至可能出现在早于点火事件的发生。此外，预点火期间达到的燃烧温度会基本高于正常燃烧期间达到的温度。这在绘线406中反映出，其中峰值缸内温度在燃烧循环内较早地达到了（特别是，早于激光点火事件）且基本高于绘线402所达到的峰值缸内温度。通过对比绘线402和406可以看出，在预点火事件中（绘线406），峰值温度发生在早于激光点火时间一个持续时段处（或在其之前很大的曲轴角度度数处）。因此，通过对比一个燃烧循环内的预期燃烧廓线（绘线402）和估测燃烧廓线（绘线406），在激光点火事件之前的汽缸预点火事件可以被快速地识别和相应地解决。
[0065] 如此，基于红外传感器感测到的缸内温度廓线和在激光点火事件附近的估测的缸内温度廓线之间的关联，可以识别出异常燃烧事件。通过将激光点火事件后汽缸生热的显著降低（和推迟）与发生失火相关联，则能够一旦发生就识别出汽缸失火事件，并将其快速解决。类似的，通过将激光点火事件前汽缸生热的显著提高（和提早）与发生预点火相关联，则能够一旦发生就识别出汽缸预点火事件，并将其快速解决。通过提高失火探测的准确性和可靠性，以及对失火事件与其他异常燃烧事件的区分，可以提高发动机性能。
[0066] 需要理解的是本发明中的配置和方法是示范性的，这些特定的实施例并没有限制的意义，因为大量的变化都是可能的。例如上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4和其他发动机类型。本发明的题材包括本发明中全部新颖的和非明显的组合和各系统和配置的子组合，和其他特点、功能和/或特性。
[0067] 随附权利要求具体地指出被认为是新颖的和非明显的特定的组合和子组合。这些要求会涉及到“一个”元素或“第一”元素或等价物。这样的声明应该理解为包括纳入一个或更多个这样的元素，既不需要也不排除两个或更多个这样的元素。本发明特征、功能、元素和/或特性的其他组合和子组合会通过在这个或相关应用中对现有权利要求的修订或通过新权利要求的呈现而被要求。这样的权利要求，无论是比原本的权利要求的范围更宽、更窄、相同或不同，都被视为本发明的内容。
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