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激光点火安全联锁系统和方法

阅读：347发布：2020-05-27

专利汇可以提供激光点火安全联锁系统和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供一种用于激光点火系统的安全联锁系统和方法。激光装置可以在接收到激光装置已从汽缸被移除的指示时被禁用。移除可基于汽缸活塞与激光点火装置之间的估计距离被推断出。，下面是激光点火安全联锁系统和方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种发动机方法，包括：
在低功率模式下操作汽缸的激光点火装置，以推断所述激光点火装置与所述汽缸的活塞之间的距离；以及
基于所述推断距离相对于阈值，通过所述激光点火装置调节所述激光点火装置到所述汽缸中的功率输出，所述阈值基于所述汽缸的长度，其中调节所述功率输出包括，当所述推断距离在所述阈值内时，维持所述装置在所述低功率模式下的操作，以及当所述推断距离在所述阈值外时，减小激光脉冲的所述功率输出。
2.如权利要求1所述的方法，其中减小所述激光脉冲的所述功率输出包括禁用所述激光点火装置的操作。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述调节包括响应于指示所述装置从所述汽缸被移除的所述推断距离，减小所述激光脉冲的所述功率输出。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述推断距离基于从所述激光点火装置发射激光脉冲至所述发动机汽缸中和反射离开所述活塞之后的所述激光脉冲的检测逝去的时间。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述阈值还基于当所述活塞处于下止点位置时所述激光点火装置与所述活塞之间的距离以及当所述活塞处于上止点位置时所述激光点火装置与所述活塞之间的距离。
6.一种发动机方法，包括：
操作汽缸激光点火装置以估计所述激光点火装置与汽缸的活塞之间的距离；以及响应于所述估计距离大于阈值距离，禁用所述激光点火装置，所述阈值距离基于所述汽缸的长度确定。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述阈值距离基于所述汽缸的长度。
8.如权利要求7所述的方法，其中禁用所述激光点火装置包括禁用所述装置的激光发射器。
9.如权利要求8所述的方法，其中操作所述激光点火装置以估计所述距离包括在较低功率下操作所述激光点火装置，当操作所述激光点火装置对汽缸空气-燃料混合物进行点火时，在较高功率下操作所述激光点火装置。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述操作包括在从休息时进行的第一燃烧事件之前操作所述激光点火装置。
11.如权利要求6所述的方法，其中估计距离的所述操作包括，
从所述装置向所述汽缸内部发射低功率激光脉冲，所述发射的激光脉冲反射离开所述活塞；
检测所述反射的激光脉冲；以及
基于所述发射与所述检测之间所逝去的时间估计所述距离。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述阈值基于当所述活塞处于下止点时逝去的时间。
13.如权利要求12所述的方法，还包括，响应于所述估计的距离大于所述阈值，指示所述激光点火装置从所述汽缸的移除。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述活塞的顶表面包括条形码，所述方法还包括，读取所述条形码以识别被移除所述激光点火装置的所述汽缸。
15.一种用于发动机的方法，包括：
响应于从发动机汽缸移除激光点火装置的指示，禁用联接于所述发动机汽缸的所述激光点火装置，其中，响应于所述汽缸的活塞与所述激光点火装置之间的测量距离大于阈值，指示从所述汽缸移除所述装置。
16.如权利要求15所述的方法，其中禁用所述激光点火装置包括，当接收发射激光脉冲的命令时不发射激光脉冲。
17.如权利要求15所述的方法，其中禁用所述激光点火装置包括通过硬件和/或软件调节而禁用。
18.如权利要求15所述的方法，还包括维持所述激光点火装置禁用直到接收所述装置被安装到所述汽缸中的指示，并且之后重新启用所述激光点火装置。

说明书全文

激光点火安全联锁系统和方法

技术领域

[0001] 本申请涉及用于改进使用激光点火系统的安全性的方法和系统。

背景技术

[0002] 交通工具上的发动机系统，例如混合动力电动汽车(HEV)和配置用于怠速停止操作的交通工具，可配置激光点火系统。除了引发汽缸燃烧，激光点火系统可在发动机启动的过程中用于准确确定每个汽缸中的活塞的位置，使适当的汽缸被选择用于第一燃烧事件。因此提高发动机重新启动的能力。

[0003] 激光点火系统可以定期诊断。在一个实例中，维修技术人员可取出激光装置以便对系统进行测试。然而，本发明的发明人已经认识到在此类诊断的过程中可发生潜在的损坏。作为实例，在诊断过程中，由装置输出的激光脉冲可引起严重的眼睛安全隐患。例如，如果经验不足的技工不熟悉激光装置的高峰值功率，在测试期间探查或擅自改动激光点火装置，激光输出可攻击人的眼睛，可能造成不可挽回的伤害。

发明内容

[0004] 在一个示例中，一些上述问题可通过激光点火安全联锁系统和方法解决。方法可包括基于装置相对于发动机汽缸的位置来调节发动机激光点火装置。以此方式，当发动机点火系统的激光装置从汽缸中被取出时可被禁用。

[0005] 例如，激光点火系统可用于在燃烧条件下发射高功率激光脉冲以点燃汽缸的空气-燃料混合物。在非燃烧条件下，激光点火系统可用于确定汽缸活塞位置，其中通过发射高功率激光至汽缸中来确定活塞相对于激光点火装置的位置。例如，可基于从激光脉冲被发射到激光脉冲被检测逝去的时间推断出距离。除了使用活塞位置信息来选择用于发动机重新启动程序的发动机汽缸，所估计的距离还可用于确定激光点火装置是否已从汽缸中移除。具体地，如果活塞和激光点火装置之间的推断距离大于阈值(其中阈值基于汽缸长度或活塞和装置之间的最大可能距离，例如当活塞在BDC(下止点)时)，可断定激光装置已经被从汽缸中移除(例如，用于测试)。因此，当被请求时，激光点火装置被禁用使得不从装置发射激光脉冲。仅当确认激光点火装置已被重新安装到汽缸中时(例如遵循来自操作员的重设输入)，激光点火装置可以重新启用。以此方式，提供用于激光点火装置的安全联锁，当在汽缸外侧对激光装置进行处理时减少发生损坏的可能性。

[0006] 应当理解上述概要被提供以简化的形式引入在具体实施方式中进一步描述的精选构思。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，其中本发明的范围由遵循具体实施方式的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决以上或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。附图说明

[0007] 图1示出配置有激光点火系统的示例内燃发动机的示意图。

[0008] 图2示出在发动机汽缸中发射并检测激光脉冲以确定活塞是否在激光点火装置的正常范围内。

[0009] 图3示出用于基于汽缸活塞位置禁用汽缸的激光点火装置的方法的高级流程图。

[0010] 图4示出基于汽缸活塞位置调节激光点火装置的功率输出的示例。

具体实施方式

[0011] 方法和系统被提供用于禁用配置有激光点火系统的发动机系统(如图1中的发动机系统)中的激光点火装置。在非燃烧条件下，可通过从激光点火系统发射低功率激光脉冲至汽缸中并检测它们从汽缸活塞的顶表面反射离开来执行活塞位置确定，如图2所示。控制器可经配置执行控制程序，例如图3的程序，以转变激光点火装置在燃烧条件下的高功率模式(对汽缸空气/燃烧混合物进行点火)和在非燃烧条件下的低功率模式之间的操作，从而估计汽缸活塞的位置和从活塞到激光装置的距离。控制器可基于所估计的位置估计来确认激光点火装置安装在汽缸中，并在激光点火装置已从汽缸中被移除的条件下禁用装置。图4示出在激光点火装置从发动机汽缸移除时禁用激光点火装置的示例。

[0012] 参照图1，图中示出多汽缸内燃发动机20的示例汽缸的示意图。发动机20可至少部分由包括控制器12的控制系统和交通工具操作员132在输入设备130上的输入进行控制。在示例中，输入设备130包括加速器踏板和用于生成比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。

[0013] 发动机20的燃烧汽缸30可包括其中设有活塞36的燃烧汽缸壁32。活塞36可联接于曲轴40使得活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可通过中间传动系统联接于至少一个驱动轮。燃烧汽缸30可通过进气通道43接收来自进气歧管45的空气并通过排气通道48排出燃烧气体。进气歧管45和排气通道48可以选择性地通过各自的进气阀52和排气阀54与燃烧汽缸30连通。在一些实施例中，燃烧汽缸30可包括两个或更多进气门和/或两个或更多排气门。

[0014] 在该示例中，进气门52和排气门54可通过各自的凸轮致动系统51和53由凸轮致动进行控制。每个凸轮致动系统51和53可包括一个或多个凸轮并且可利用凸轮轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可由控制器12操作以改变气门操作的可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个。为使得能够检查凸轮位置，凸轮致动系统51和53应当具有齿轮。进气门52和排气门54的位置可分别通过位置传感器55和57确定。在可选实施例中，进气门52和/或排气门54可通过电动气门致动进行控制。例如，汽缸30可以可选地包括通过电动气门致动控制的进气门和通过包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。

[0015] 燃料喷射器66被示出为直接联接于燃烧汽缸30以用于直接喷射燃料到其中，其中所述燃料与通过电子驱动器68从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例。通过这种方式，燃料喷射器66提供俗称直接喷射燃料到燃烧汽缸30中。例如，燃料喷射器可安装在燃烧汽缸所在的侧或安装在燃烧汽缸的顶部中。燃料可通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料输送系统(未示出)输送至燃料喷射器66。在一些实施例中，作为另外一种选择或除此之外，燃烧汽缸30可包括设置在进气通道43中的燃料喷射器的配置，所述配置提供俗称的进气口喷射燃料至在燃烧汽缸30上游的进气口。

[0016] 进气通道43可包括进气运动控制阀(CMVC)74和CMCV板72并且还可包括具有节流板64的节流阀62。在该具体示例中，节流板64的位置可由控制器12通过被提供到包括节流阀62的电动马达或致动器的信号进行改变，即可称作电子节流控制(ETC)的配置。通过这种方式，节流阀62可操作以改变被提供至除其它发动机燃烧汽缸外的燃烧汽缸30的进入空气。进气通道43可包括空气流量传感器120和进气压力传感器122，以用于提供各信号MAF(空气流量)和MAP(进气压力)至控制器12。

[0017] 排气传感器126被示出为联接于在催化式排气净化系统70上游的排气通道48。传感器126可以是用于提供排气空气/燃料比率的任何合适的传感器，例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域的排气氧)、二态氧传感器或EGO(排气氧传感器)、HEGO(加热EGO)、NOx(氮氧化物)、HC(碳化氢)或CO(一氧化碳)传感器。排气系统可包括起燃催化剂和车身底部催化剂，以及排气歧管，上游和/或下游空气/燃料比率传感器。在一个示例中，催化转换器70可包括多个催化剂砖。在另一个示例中，可使用多个排放控制装置，其中每个带有多个砖。在一个示例中，催化转换器70可以是三元型催化剂。

[0018] 控制器12在图1中被示出为微计算机，包括微处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行程序和在该具体示例中被示出为只读存储器芯片106的校准值的电子存储介质、随机存取存储器108、包括存储器109以及数据总线。

[0019] 除了前面讨论的那些信号，控制器12还可接收来自传感器的各种信号和信息，其中所述传感器联接于发动机20，包括来自空气流量传感器120的导入空气流量(MAF)的测量；来自联接于冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ETC)；在一些示例中，来自联接于曲轴40的霍尔效应传感器118(或其它类型)的表面点火感测信号(PIP)可被任选地包括在内；来自节流阀位置传感器的节流阀位置(TP)；以及来自于传感器122的绝对进气压力信号，MAP。霍尔效应传感器118可被任选地包括在发动机20中，因为其以与本文所描述的发动机激光系统类似的性能运行。存储介质只读存储器106可以用计算机可读数据进行编程，表示用于执行下面描述的方法以及它们的变体的可由处理器102执行的指令。

[0020] 激光系统92包括激光激励源88、激光检测系统94以及激光控制单元(LCU)90。LCU90引起激光激励源88产生激光能量。LCU90可接收来自控制器12的操作指令。激光激励源88包括激光振荡部86和聚光部84。聚光部84将由激光振荡部86产生的激光聚集在燃烧汽缸30的激光焦点82上。

[0021] 激光系统92经配置通过基于四冲程燃烧循环的发动机位置的每个操作正时以多于一个容量操作。例如，激光能量可被用于在发动机的作功冲程期间点燃空气/燃料混合物，包括在发动机启动转动、发动机预热运转、和热发动机运转期间。由燃料喷射器66喷射的燃料可在至少一部分进气冲程期间形成空气/燃料混合物，其中利用激光激励源88产生的激光能量点燃空气/燃料混合物开始燃烧否则的话不可燃的空气/燃料混合物并驱动活塞36向下。激光能量还可用于确定发动机位置，包括当发动机休息时(例如在怠速停止期间)各个汽缸活塞的位置。活塞位置信息可用于选择在发动机重启动期间哪个发动机汽缸开始燃烧。如下面详细描述的，激光能量还可用于测量激光装置与活塞之间的距离。所估计的距离可用于推断出激光装置是否安装在汽缸盖中，或从那里移除。

[0022] LCU90可根据工况引导激光激励源88将激光能量聚焦在汽缸的不同位置上。例如，激光能量可聚焦在汽缸30的内部区域中远离汽缸壁32的位置上。在一个示例中，当激光能量被用于点燃空气-燃料混合物时，位置包括接近作功冲程的上止点(TDC)。在另一个示例中，当能量被用于活塞位置和激光装置安装确定时，位置包括汽缸活塞的顶表面。进一步地，激光脉冲可读取在活塞表面上的识别标记。例如，每个活塞可在顶表面包含唯一的条形码，其包括对应于各汽缸的识别信息。在活塞位置确定的过程中，激光脉冲可聚焦在位于活塞36上的条形码83上，以便确定激光点火装置88是否安装在汽缸中。由于每个条形码对于给定汽缸的活塞是唯一的，不正确的条形码读取可指示激光点火装置从该特定汽缸被移除，并且因此可采取步骤来禁用该装置。在一个示例中，条形码可以是活塞的永久部分，因为纸会燃烧掉。在另一个示例中，条形码可被包括在活塞铸件中或者可被印在活塞顶上。或者，形状或数字字母字符可被印在活塞顶上，可通过光学装置观察到并被处理以确认正确的激光安装。

[0023] 图2示出激光系统92的示例操作，所述激光系统92包括激光激励源88、检测系统94和LCU90。LCU90使得激光激励源88产生并发射激光能量脉冲，其被朝向活塞36的顶表面213，具体朝向条形码83，如202所示。LCU90可从控制器12接收操作指令，例如功率模式。例如，在点火条件下，LCU90可以较高的功率模式操作，使得激光系统92频繁地发射较高能量强度的激光脉冲，以便点燃汽缸空气/燃料混合物。作为另一个示例，在非燃烧条件下，LCU90可以较低的功率模式操作，使得激光系统92发射较低功率的脉冲，以便精确测量从活塞顶部到汽缸顶部的距离。在一个示例中，在较低功率的模式下，带有重复的线性频率斜坡的激光脉冲的频率调制可用于确定发动机的一个或多个活塞的位置。位于汽缸顶部的检测传感器94可被配置作为激光系统的一部分，并且可接收从活塞36的顶表面213反射的返回脉冲。

[0024] 控制器可基于从激光点火装置发射激光脉冲至汽缸中到检测器检测到所反射的激光脉冲(遵循从活塞反射离开)逝去的时间推断出活塞的位置。时间-距离算法可转换行进一个距离所消耗的时间，以便准确地确定活塞的位置。因此，活塞与激光点火装置之间的距离可以在范围216内变化，所述范围216具有对应于最大可能距离(当活塞处于BDC时发生)的上限218和对应于最小可能距离(当活塞处于TDC时发生)的下限217。例如，当活塞位于TDC时，从激光点火装置发射激光脉冲至汽缸中到检测到从活塞反射离开之后的激光所逝去的时间将更短，并且距离也将更短。然而，当活塞位于BDC时，逝去的时间将更长并且对应的距离也将更长。在另一个示例中，范围216对应于汽缸的长度。

[0025] 在一些示例中，活塞的位置和到活塞的距离可通过频率调制方法确定，所述方法利用带有重复线性频率斜坡的频率调制激光束。或者，可利用相移法确定距离。通过观察多普勒频移或通过比较两个不同时间的样本位置，活塞位置、速度或发动机转速信息(RPM测量)可以被推断出来。然后进气门52和排气门54的位置分别可以通过位置传感器55和57确定，以便识别发动机的实际位置。一旦发动机中每个活塞的位置和/或速度已被确定，控制器，例如，控制器12，可处理信息以确定发动机的位置状态或操作模式。此类发动机位置状态基于由激光确定的活塞位置，还可基于发动机的几何形状。例如，发动机的位置状态可取决于发动机是V型发动机还是直列式发动机。一旦相关的发动机位置信号指示发动机已经被同步，系统信息还可用于确定曲柄角和凸轮位置，以便找到用于发动机中每个活塞的TDC和BDC的信息。

[0026] 因此，尽管激光点火装置安装在汽缸中，所估计的活塞位置，和所估计的活塞与激光点火装置之间的距离在范围216内。然而，如果激光点火装置被从汽缸中移除，所估计的活塞位置，和所估计的活塞与激光点火装置之间的距离，可超出范围216。控制器可将检测反射的激光脉冲所用的时间与阈值进行比较(或将激光装置与活塞之间的距离与阈值进行比较)，以便确定激光点火装置是否安装在汽缸中或从汽缸中被移除。在一个示例中，在激光点火装置的诊断测试期间，维修技术人员可将激光装置从汽缸中移除。如果所估计的距离高于阈值，其中阈值基于汽缸的长度，或基于当活塞在BDC时与活塞相距的距离，可确定激光点火装置已从汽缸中被移除。同样地，如果检测反射的激光脉冲所用的时间比当活塞处于BDC时检测反射的激光脉冲所用的时间长，可确定激光点火装置已经被移除。

[0027] 在一个示例中，当激光装置安装在汽缸中时，由于激光系统92到活塞213的顶表面的距离变小，通过检测系统94检测激光脉冲可发生在皮秒时间范围内。相比之下，当激光装置在汽缸外面时，由于激光系统92到活塞213的顶表面的距离大于距离范围216，通过激光系统94检测激光脉冲可发生在比预期最佳范围大的多的时间范围内。例如，在纳秒范围内。在一个示例中，1纳秒的值可被采用作为基准值或阈值时间，以用于比较所测量的时间差从而识别激光是否在汽缸外面。因此，如果激光脉冲被发射并且检测到反射脉冲的时间大于1纳秒，可以推断出对应汽缸的激光点火装置已经被移除。

[0028] 图3示出用于基于推断出的装置相对于汽缸活塞的位置调节联接于发动机汽缸的激光点火装置的操作的示例方法。具体地，方法涉及操作激光系统来确定激光点火装置是否联接于汽缸或从汽缸被移除。装置因此可以启用或禁用。因此，激光点火装置还可操作以便在燃烧事件过程中点燃汽缸中的空气-燃料混合物。

[0029] 在302，方法包括估计和/或推断发动机工况。这些可包括，例如，发动机转速、发动机温度、催化剂温度、增压水平、MAP、MAF、环境条件(温度、压力、湿度等等)。在304，方法包括确定是否请求激光点火。例如，如果发动机燃烧条件存在，可确定请求激光点火。在304，如果确定将要执行激光点火，则在305，确认激光装置正确地安装在汽缸中。在一个示例中，可基于激光装置正确地读取活塞上的条形码来确认正确的安装。例如，激光装置可扫描穿过指定的条形码区域。由于交替的深色和浅色区域按照与条形宽度相关的顺序进行反射，光检测器能够识别反射光的顺序并提供安装验证。如果每个汽缸设有不同的条形码，则汽缸读取也可被识别。通过这种方式，如果激光被重新安装在错误的汽缸中，控制系统可提供错误代码或消息来说明激光在错误的汽缸中。如果系统使用CCD照相机，字母数字字符可以被从活塞顶部读出并按照与条形码类似的方式进行处理。

[0030] 如果未确认正确的安装，程序结束。只有当确认正确的激光装置安装时，在306，激光点火装置可在较高功率模式下操作，并且从激光点火装置发射高功率脉冲至发动机的汽缸中。高功率激光脉冲可用于点燃汽缸空气-燃料混合物并由此引发汽缸燃烧。

[0031] 如果未在304确认激光点火条件，则在308，激光点火装置可在较低功率模式下操作，并且从装置向汽缸内部发射低功率脉冲。例如，在非燃烧条件下，激光点火装置可在较低功率模式下操作，同时发动机关闭或停用(例如，置于怠速停止)。较低功率模式可用于确定活塞在汽缸中的位置。例如，在从休息开始进行第一燃烧事件之前，激光点火装置可在较低功率下操作，以便估计激光点火装置与汽缸的活塞之间的距离。低功率激光脉冲可以被朝向汽缸内部发射。发射的激光脉冲然后从活塞顶表面反射离开并且通过激光检测装置检测反射的激光脉冲。测量从发射激光脉冲到检测到激光脉冲逝去的时间。然后将时间值转换为距离值，以便确定激光点火装置与汽缸的活塞之间的距离，并因此推断出活塞在汽缸中的位置。通过确定活塞在汽缸中的位置，可确定包括汽缸冲程的发动机位置。控制器可利用在非燃烧条件下收集到的发动机位置和活塞位置数据，来选择用于在后续发动机启动期间的第一燃烧事件的汽缸。例如，活塞位置和发动机位置可用于识别第一点火汽缸，所述第一点火汽缸从怠速停止条件时在发动机重新启动的过程中开始燃烧。

[0032] 在310，激光点火装置还可读取位于活塞顶表面的条形码。例如，低功率脉冲可反射离开并读取条形码83(如图2所示)。因此，由于用于每个活塞的条形码对于对应的汽缸是唯一的，通过读取条形码，可确定特定活塞的位置，在汽缸的激光点火装置已经被移除的事件中，条形码数据可用于识别已经被移除激光点火装置的汽缸。

[0033] 为读取条形码，激光装置可扫描穿过指定的条形码区域。由于交替的深色和浅色区域按照与条形宽度相关的顺序进行反射，光检测器能够识别反射光的顺序并提供安装验证。如果每个汽缸设有不同的条形码，则汽缸读取也可被识别。通过这种方式，如果激光被重新安装在错误的汽缸中，控制系统可提供错误代码或消息来说明激光在错误的汽缸中。如果系统使用CCD照相机，字母数字字符可以被从活塞顶部读出并按照与条形码类似的方式进行处理。

[0034] 本发明的申请人已经认识到，除了提供与气缸活塞位置相关的信息，所估计的激光点火装置与活塞之间的距离还可用于推断出激光点火装置是否已经从汽缸被移除(或从汽缸盖分离)。具体地，当激光点火装置安装在汽缸时，活塞位置可位于由上限和下限限定的范围之内的任何位置。如在图2中讨论的，范围的上限对应于当活塞处于BDC并且活塞表面与激光装置之间的距离最大时的位置，而范围的下限对应于当活塞处于TDC并且活塞表面与激光装置之间的距离最小时的位置。相比之下，如果激光点火装置从汽缸被移除，距离可超出预期范围。作为可选示例，当激光点火装置安装在汽缸中时，推断出的活塞位置可以在激光点火装置的阈值距离之内，其中阈值基于当活塞处于BDC时激光装置与活塞之间的距离和当活塞处于TDC时的该距离。相比之下，如果激光点火装置从汽缸被移除，推断出的活塞位置可大于阈值距离。

[0035] 仍然进一步地，由于推断出的活塞位置基于从激光点火装置发射激光脉冲到发动机汽缸中到检测到从活塞顶表面反射离开之后的激光脉冲(借助激光点火系统的检测器)所逝去的时间，当激光点火装置安装在汽缸中时，检测激光脉冲所用的时间可以在阈值持续时间之内，其中阈值持续时间基于当活塞处于BDC时逝去的时间和当活塞处于TDC时逝去的时间。相比之下，如果激光点火装置从汽缸被移除，检测激光脉冲所用的时间可大于阈值持续时间。

[0036] 在312，确定从激光点火装置到活塞的距离是否在正常或预期范围之内并确定条形码是否正确。或者，可确定该距离是否在阈值距离之内，其中阈值距离基于汽缸的长度。如果距离在预期范围之内(例如，在阈值距离之内)，在314，可推断出激光点火装置安装在汽缸中(即，装置未移除)。响应于激光点火装置在汽缸中的确定，控制器可维持激光装置在低功率模式中，以便持续发射较低功率的脉冲，用于估计活塞在汽缸中的位置。在316，可基于推断出的活塞位置确定发动机位置。例如，可确定汽缸冲程。控制器可利用该数据来选择当随后确认激光点火条件时将开始进行第一燃烧事件的发动机汽缸。因此，当确认点火条件时，激光点火装置切换成较高功率模式，如前面在306讨论的。

[0037] 在318，如果所估计的活塞距离超出预期范围，或大于阈值距离，则推断出激光点火装置已从汽缸被移除。例如，激光点火装置已经被维修技术人员在测试激光装置的诊断程序期间移除。由于推断出的装置位置在汽缸外面，在316，程序包括禁用激光点火装置的操作。例如，由激光点火装置发射的激光脉冲的功率输出可大幅降低。作为另一个示例，禁用包括当接收到用于激光操作的请求时不从激光点火装置发射激光脉冲。可利用硬件和/或软件调节来执行禁用。硬件调节包括，例如，操作开关(例如，断路器)以中断电流到激光点火装置，因而禁用激光装置。软件调节可包括，例如，操作存储在控制器的存储器中的代码，(暂时)导致当响应操作员请求激光脉冲发射时不发射激光脉冲。

[0038] 因此，激光点火装置维持在禁用模式下，直到接收到装置安装在汽缸中的指示，此时激光点火装置可以重新启用。具体地，在322可确定是否已经接收到来自操作员的重设输入。在一个示例中，在完成激光点火装置诊断和激光装置重新安装在汽缸中之后，维修技术人员可按住重设按钮，因此提供重设输入。如果未确认重设输入，在324，方法包括维持禁用激光点火装置。在这里，可以继续推断出激光装置已从汽缸被移除并且激光装置可以继续保持禁用以便降低损坏的可能性。

[0039] 如果确认重设输入，则在326，可重新启用激光装置并且可发射短的低功率脉冲。短的低功率脉冲可以被发射以确认激光点火装置已经重新安装在汽缸中。另外，可检测较低功率的脉冲，并且基于检测脉冲所用的时间，可以推断出激光装置到活塞的距离，如前面在312讨论的。在328，在重设输入之后，可确定活塞与汽缸的激光点火装置之间的距离是否在预期范围之内(例如，在阈值距离之内)。如果不在，在330，可确定激光点火装置仍然没有安装在汽缸中并且再次禁用激光装置。然后方法可返回到322，在随后的重设输入之后重新估计位置。如果距离在阈值距离之内，则在324，可推断出激光点火装置已经重新安装在汽缸中，并且因此，激光装置可以被重新启用(以便启用汽缸燃烧点火或汽缸活塞位置确定)。

[0040] 在可选示例中，代替等待随后的重设输入，从第一重设输入开始，激光点火装置可以被暂时重新启用为预定持续时间的低功率输出，并且一旦确定到活塞的距离在阈值距离之内，激光装置可以被启用。仍然进一步地，在一些实施例中，在移除事件之后的任何汽缸的激光的高功率重新启用之前，可要求所有的汽缸在阈值范围之内。

[0041] 通过这种方式，图3的方法在装置推断出的位置在汽缸中时启用激光点火装置的操作，并在推断出的位置在汽缸外面时禁用装置的操作。通过基于推断出的装置相对于气缸活塞的位置调节装置的操作或功率输出，可减少当激光在汽缸外面时由于激光处理不当造成的潜在损坏和事故的发生。

[0042] 现在转到图4，图400示出禁用联接于发动机汽缸的激光点火装置以响应装置从汽缸中被移除的指示的示例。图400在曲线402示出发动机操作(打开或关闭)，在曲线404示出激光点火装置的激光功率水平，并在曲线406示出所估计的激光点火装置与活塞之间的距离。因此，所有曲线示出给定发动机汽缸的条件。

[0043] 在t1之前，发动机可以运行并燃烧。由于满足燃烧条件，在t1之前，激光点火装置可在较高功率水平下操作，以便提供充足的激光能量来点燃汽缸中的空气-燃料混合物。因此，在燃烧条件下，不测量活塞位置。然而，如果测量活塞位置，活塞位置将持续在一个范围内切换，所述范围在活塞处于BDC时的第一位置和活塞处于TDC时的第二位置之间(如虚线段407所示)。应当理解，尽管虚线段被示出为整流正弦波的形状，但在可选示例中，其可由正弦波表示。在t1，发动机可以关闭。例如，可确认发动机怠速停止条件并且可停用火花。

[0044] 在t1之后的非燃烧条件下，激光点火装置可在较低功率水平下操作，以便提供足够的激光能量来确定活塞在发动机中的位置并估计从活塞到激光点火装置的距离。因此，在t1和t2之间，所估计的距离可保持在一个范围(或阈值距离)之内，所述范围(或阈值距离)基于当活塞处于BDC和TDC时估计的距离(参见虚线示出的上限和下限)。

[0045] 在t2，维修技术人员可从给定汽缸中移除激光点火装置以便对其进行测试并诊断。因此，在t2，所估计的激光点火装置与汽缸活塞之间的距离可超出范围并大于阈值。响应于距离大于阈值，发动机控制器可推断出激光点火装置的移除并禁用装置。即，装置可以被禁用，使得即便接收到激光脉冲生成请求，也不发射激光脉冲。

[0046] 在t3，维修技术人员可将激光点火装置放回汽缸中并按下重设按钮。响应于来自操作员的重设输入，激光点火装置可暂时在低功率模式下操作并伴有快速和短小的激光脉冲发射，以便确认激光点火装置安装在汽缸中。在t3和t4之间，短激光脉冲可以被发射并当从汽缸活塞的顶表面反射离开时，可以被检测。活塞与激光点火装置之间的距离可以被检测并被确定在范围之内并小于阈值。响应于所估计的距离在范围之内，在t4，可推断出激光点火装置已经安装到汽缸中，并且激光点火装置已经被重新启用到较低功率模式。

[0047] 在t4之后的非燃烧条件下，激光点火装置可在较低功率水平下操作，以便提供足够的激光能量来确定活塞在汽缸中的位置。在t5，可以启动汽缸燃烧，以响应可以确认发动机重新启动条件。因此，在t5，激光点火装置可返回到较高功率模式。另外，随着活塞在BDC和TDC之间移动，活塞位置可在范围内不断切换(如虚线段408所示)。

[0048] 通过这种方式，当激光装置从发动机中被移除时，激光点火系统的激光点火装置可以禁用。通过基于所测量的发动机汽缸活塞与激光点火装置之间的距离，那些已经用于对发动机位置确定的激光点火系统的光学系统可以有利地使用以指示移除。通过禁用激光装置，使得即使接收到发射激光脉冲的命令也不发射激光脉冲，可以减少由于对在汽缸外面的高功率激光装置的不当处理导致的潜在损坏和事故。仅当装置重新安装在汽缸中时，可重新启用激光装置。通过这种方式，可利用现存的激光点火系统部件提供安全联锁机制。

[0049] 应当注意，本文包括的示例控制和估计程序可以与各种发动机和/或交通工具系统配置一起使用。本文所描述的具体程序可表示任何数量的处理策略例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等中的一个或多个。因此，所说明的各种动作、操作和/或功能可按照说明的顺序执行，并行执行，或在一些情况下省略。同样地，同样地，处理的顺序不是必需实现本文所描述的示例实施例的特征和优点，但被提供为便于说明和描述。所说明的动作，操作和/或功能中的一个或多个可以依赖于所使用的具体策略，重复执行。此外，所描述的动作，操作和/或功能可以以图形方式表示的代码被编入在发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器。

[0050] 应当理解，本文所公开的配置和例程是示例性的，且这些具体实施例不以限制性的意义考虑，因为许多变化是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6，I-4，I-6，V-12，对置4，及其他发动机类型。本公开的主题内容包括本文所公开的各种系统和配置，及其他特征，功能，和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

[0051] 下面的权利要求特别指出某些组合和被视为新颖的和非显而易见的子组合。这些权利要求可指“一个”要素或“第一”要素或其等价物。这些权利要求应被理解为包括一个或多个这样的要素。所公开的特征，功能，元件和/或性质的其它组合和子组合可以通过本权利要求书的权利修订或通过呈现在本专利申请或相关申请中均的新权利要求进行保护。这样的权利要求，无论是更广泛、更狭隘、等同或不同于原始权利要求的范围，均被视为包括在本公开的主题的范围内。

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