[发明专利]激光点火系统的效率增强

说明书

背景技术

具有内燃机的车辆可以通过多种方式利用发动机中的激光系统。

例如，US7532971B2描述了一种包括发动机控制装置的系统，该装置设计为基于发热量和燃料供给量控制预喷射正时，从而提高燃烧率。还描述了一种点火设备，其依赖于使用电热器(电热塞)或诸如激光的电磁作用，以局部地将缸内大气的能量水平转换为更高的方面，从而促进点火。

在这里，发明人已经认识到上述系统的各种问题。特别是，在提供了太多能量的一些情况下，利用激光提升缸内大气的能量水平可能会引起点火比期望的早。同样地，提供太少的能量可能会不足以获得可靠的压缩点火。

发明内容

因此，处理上述问题的一种方法是，将激光能量聚焦于缸内的不同位置。通过针对不同的作用改变聚焦位置，例如一个位置用于点火，第二个不同位置用于加热(例如对外围气缸壁进行加热)，可以获得可靠的点火，同时还实现更加快速的发动机预热，从而减小摩擦。此外，在第一位置的激光操作可能会以燃烧循环的不同正时而执行。通过这种方式，燃烧气缸壁可能会在不干扰点火正时的时间进行加热。

应该理解，以上的发明内容是以简化的形式提出了概念的选择，将在以下的具体实施方式中进一步描述该概念。这并不意味着确定要求保护的主题的关键特征或必要特征，要求保护的主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题并不限于解决上文中或本文公开内容的任何部分中记载的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1是内燃机的示意图。

图2是示例性活塞的示意图。

图3A是描述非加热模式的图表。

图3B是描述早期加热模式的图表。

图3C是描述晚期加热模式的图表。

图4是说明操作激光点火的方法的流程图。

具体实施方式

以下描述涉及一种用于激光点火系统的方法，该方法有利地使用激光，用于对空气/燃料混合物进行点火以及用于更加迅速地对气缸进行加热以减小摩擦。与冷气缸壁相关的摩擦损失(例如在冷起动期间)与燃烧效率的降低相互关联，并且因此与燃料经济性的降低相互关联。所公开的方法将激光聚焦至气缸内的不同位置，并且还在燃烧循环的不同冲程或正时期间对激光进行聚焦。虽然在做功冲程期间激光被用作点火源，但激光还额外地起到加热气缸壁的作用，例如在空气/燃料燃烧之前(进气冲程期间)和/或在燃烧之后(排气冲程期间)。可以使用各种方法以改变激光的聚焦。例如，激光可以重新定位，从而使得激光点源的方向性改变，以到达气缸的不同区域。作为另一个例子，激光束可以借助于一个或更多反射器而被引导至气缸内的不同位置。此外，根据燃烧循环冲程和/或车辆的运行状态，激光激发器可以改变激光限定特性，例如激光能量的持续时间、频率、周期和幅值。

在图1中描述了示例性的内燃机。图2显示了示例性实施例的示例性发动机活塞，其中激光位置由于反射区域的移动而改变。图3A-C显示了各种激光操作模式，图4描述了用于控制系统操作的各种方法，包括激光点火和激光加热。

具体参考图1，其包括显示了多缸内燃机10的一个气缸的示意图。至少部分地通过包括控制器12的控制系统以及通过来自车辆驾驶员132的经由输入设备130的输入，可以对发动机10进行控制。在这个例子中，输入设备130包括加速踏板和用于产生比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。

发动机10的燃烧气缸30可以包括燃烧气缸壁32，活塞36位于其中。活塞36可以联接至曲轴40，从而活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间传动系统联接至车辆的至少一个驱动轮。此外，起动马达可以经由飞轮联接至曲轴40，从而使得发动机10能够进行起动操作。

燃烧气缸30可以经由进气通道42接收来自进气歧管44的进气，并且可以经由排气通道48排放燃烧气体。进气歧管44和排气通道48可以选择性地分别经由进气门52和排气门54与燃烧气缸30连通。在一些实施方案中，燃烧气缸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。