[發(fā)明專利]激光點(diǎn)火系統(tǒng)的效率增強(qiáng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110250332.1
• 申請(qǐng)日: 2011-08-29
• 公開（公告）號(hào): CN102400834A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·R·馬丁;K·J·米勒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福特環(huán)球技術(shù)公司
• 主分類號(hào): F02P23/04
• 分類號(hào): F02P23/04;F02N19/02
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

背景技術(shù)

具有內(nèi)燃機(jī)的車輛可以通過(guò)多種方式利用發(fā)動(dòng)機(jī)中的激光系統(tǒng)。

例如，US7532971B2描述了一種包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置的系統(tǒng)，該裝置設(shè)計(jì)為基于發(fā)熱量和燃料供給量控制預(yù)噴射正時(shí)，從而提高燃燒率。還描述了一種點(diǎn)火設(shè)備，其依賴于使用電熱器(電熱塞)或諸如激光的電磁作用，以局部地將缸內(nèi)大氣的能量水平轉(zhuǎn)換為更高的方面，從而促進(jìn)點(diǎn)火。

在這里，發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到上述系統(tǒng)的各種問(wèn)題。特別是，在提供了太多能量的一些情況下，利用激光提升缸內(nèi)大氣的能量水平可能會(huì)引起點(diǎn)火比期望的早。同樣地，提供太少的能量可能會(huì)不足以獲得可靠的壓縮點(diǎn)火。

發(fā)明內(nèi)容

因此，處理上述問(wèn)題的一種方法是，將激光能量聚焦于缸內(nèi)的不同位置。通過(guò)針對(duì)不同的作用改變聚焦位置，例如一個(gè)位置用于點(diǎn)火，第二個(gè)不同位置用于加熱(例如對(duì)外圍氣缸壁進(jìn)行加熱)，可以獲得可靠的點(diǎn)火，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)更加快速的發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱，從而減小摩擦。此外，在第一位置的激光操作可能會(huì)以燃燒循環(huán)的不同正時(shí)而執(zhí)行。通過(guò)這種方式，燃燒氣缸壁可能會(huì)在不干擾點(diǎn)火正時(shí)的時(shí)間進(jìn)行加熱。

應(yīng)該理解，以上的發(fā)明內(nèi)容是以簡(jiǎn)化的形式提出了概念的選擇，將在以下的具體實(shí)施方式中進(jìn)一步描述該概念。這并不意味著確定要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，要求保護(hù)的主題的范圍由具體實(shí)施方式之后的權(quán)利要求唯一地限定。此外，要求保護(hù)的主題并不限于解決上文中或本文公開內(nèi)容的任何部分中記載的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。

附圖說(shuō)明

圖1是內(nèi)燃機(jī)的示意圖。

圖2是示例性活塞的示意圖。

圖3A是描述非加熱模式的圖表。

圖3B是描述早期加熱模式的圖表。

圖3C是描述晚期加熱模式的圖表。

圖4是說(shuō)明操作激光點(diǎn)火的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下描述涉及一種用于激光點(diǎn)火系統(tǒng)的方法，該方法有利地使用激光，用于對(duì)空氣/燃料混合物進(jìn)行點(diǎn)火以及用于更加迅速地對(duì)氣缸進(jìn)行加熱以減小摩擦。與冷氣缸壁相關(guān)的摩擦損失(例如在冷起動(dòng)期間)與燃燒效率的降低相互關(guān)聯(lián)，并且因此與燃料經(jīng)濟(jì)性的降低相互關(guān)聯(lián)。所公開的方法將激光聚焦至氣缸內(nèi)的不同位置，并且還在燃燒循環(huán)的不同沖程或正時(shí)期間對(duì)激光進(jìn)行聚焦。雖然在做功沖程期間激光被用作點(diǎn)火源，但激光還額外地起到加熱氣缸壁的作用，例如在空氣/燃料燃燒之前(進(jìn)氣沖程期間)和/或在燃燒之后(排氣沖程期間)。可以使用各種方法以改變激光的聚焦。例如，激光可以重新定位，從而使得激光點(diǎn)源的方向性改變，以到達(dá)氣缸的不同區(qū)域。作為另一個(gè)例子，激光束可以借助于一個(gè)或更多反射器而被引導(dǎo)至氣缸內(nèi)的不同位置。此外，根據(jù)燃燒循環(huán)沖程和/或車輛的運(yùn)行狀態(tài)，激光激發(fā)器可以改變激光限定特性，例如激光能量的持續(xù)時(shí)間、頻率、周期和幅值。

在圖1中描述了示例性的內(nèi)燃機(jī)。圖2顯示了示例性實(shí)施例的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)活塞，其中激光位置由于反射區(qū)域的移動(dòng)而改變。圖3A-C顯示了各種激光操作模式，圖4描述了用于控制系統(tǒng)操作的各種方法，包括激光點(diǎn)火和激光加熱。

具體參考圖1，其包括顯示了多缸內(nèi)燃機(jī)10的一個(gè)氣缸的示意圖。至少部分地通過(guò)包括控制器12的控制系統(tǒng)以及通過(guò)來(lái)自車輛駕駛員132的經(jīng)由輸入設(shè)備130的輸入，可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)10進(jìn)行控制。在這個(gè)例子中，輸入設(shè)備130包括加速踏板和用于產(chǎn)生比例踏板位置信號(hào)PP的踏板位置傳感器134。

發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒氣缸30可以包括燃燒氣缸壁32，活塞36位于其中。活塞36可以聯(lián)接至曲軸40，從而活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲軸40可以經(jīng)由中間傳動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)接至車輛的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。此外，起動(dòng)馬達(dá)可以經(jīng)由飛輪聯(lián)接至曲軸40，從而使得發(fā)動(dòng)機(jī)10能夠進(jìn)行起動(dòng)操作。

燃燒氣缸30可以經(jīng)由進(jìn)氣通道42接收來(lái)自進(jìn)氣歧管44的進(jìn)氣，并且可以經(jīng)由排氣通道48排放燃燒氣體。進(jìn)氣歧管44和排氣通道48可以選擇性地分別經(jīng)由進(jìn)氣門52和排氣門54與燃燒氣缸30連通。在一些實(shí)施方案中，燃燒氣缸30可以包括兩個(gè)或更多個(gè)進(jìn)氣門和/或兩個(gè)或更多個(gè)排氣門。