[發明專利]具有激光點火和測量的發動機

有效

• 申請號: 201310607074.7
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103850817B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: D·R·馬丁;K·J·米勒
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F02D43/00
• 分類號: F02D43/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

本申請涉及具有激光點火和測量的發動機。公開了用于提高混合動力車輛的發動機起動效率的方法和系統。在一種示范性的方法中，一種方法包括操作發動機汽缸中的激光點火裝置，并且響應于此而識別發動機位置；和用所述激光點火裝置點火汽缸中的空氣和燃料混合物。

技術領域

本申請涉及具有激光點火和測量的發動機。

背景技術

在混合動力電動車輛（HEV）和停止-起動的車輛中，在選擇的狀況期間內燃發動機（ICE）可以關閉或停用。關閉發動機可以通過避免諸如怠速狀況等某些狀況而節省燃料。當這種情況發生時，發動機的曲軸和凸輪軸可以在發動機循環的未知位置中停止。為了重新起動發動機，可以確定凸輪/活塞的位置以便可以提供順序和準確的加注燃料和火花正時，以實現可靠的低排放起動。因此，在起動期間精確和實時地知道發動機活塞位置和凸輪位置可以實現發動機的火花正時和燃料傳輸的協同。

活塞或發動機位置確定的一些方法依賴于具有有限的齒和一個間隙的曲軸正時輪，以提供與曲軸測量協同的同步。由于曲軸位置信息通常利用具有缺少齒的齒輪來產生，發動機控制模塊可以確定對每個汽缸的相對的發動機位置。曲軸在每個發動機循環中旋轉兩次，以便與汽缸身份（CID）相結合地獨特識別用于曲軸的發動機位置信息。因此當重新起動發動機時，在開始順序地燃料噴射之前，發動機控制模塊通常等待發動機位置的確定，這引起重新啟用處理的時間延遲。一個示例由US7765980示出，其中發動機位置通過曲軸角度傳感器來識別。

本文的發明人已經認識到利用這種方法的問題。例如，根據發動機溫度，相對于凸輪軸位置識別曲軸位置的時間量能夠變化。確定凸輪軸和曲軸之間的相對定位（為了識別發動機和活塞位置）的這種可變性能夠導致實現和保持快速同步、可靠的燃燒和減少的排放物的能力的降低。而且，識別發動機位置的任何延遲也能夠延遲發動機起動。當響應于車輛發動要求而重新起動發動機時，這種延遲于是變換成車輛響應的延遲，降低了客戶的滿意度。

發明內容

在一種示范性的方法中，上述一些問題可以通過以下方法來解決，該方法包括操作發動機汽缸中的激光點火裝置并且基于激光感測的發動機位置使燃料傳輸同步；和用該激光點火裝置點火汽缸中的空氣和燃料混合物。以這種方式，例如在發動機起動期間，能夠利用激光點火系統來增加發動機位置識別（通過凸輪和活塞位置測量）的精確度。例如，這種方法可以更快和更準確地提供關于發動機/活塞位置、速度等的信息。通過在發動機起動轉動期間（或甚至在起動轉動之前）更早地識別這種信息，能夠實現與曲軸的更快的同步，產生較早的燃料傳輸和發動機燃燒。本發明上述方面的優點是更快的平均發動機起動時間以及提高的客戶滿意度、提高的燃料經濟性和減少的排放物。

在另一個示例中，使燃料傳輸同步包括根據激光操作獨特地識別發動機位置。

在另一個示例中，獨特地識別發動機位置包括確定發動機活塞位置和汽缸閥位置以識別發動機的汽缸沖程。

在另一個示例中，用于第一燃料噴射的汽缸選擇是基于該發動機位置的。

在另一個示例中，獨特地識別發動機位置包括在低功率模式中由激光進行的至少一次脈沖測量；和用可重復的線性頻率斜升頻率調制所述激光；并且基于頻率的偏移表示的距離而確定活塞位置，所述頻率的偏移由感測的活塞對激光的反射而測量；以及基于汽缸中的光確定閥位置。

在另一個示例中，獨特地識別發動機位置包括識別由活塞反射的并且由連接到汽缸的傳感器測量的多普勒頻移。

在另一個示例中，該方法還包括根據經由激光點火裝置識別的多個發動機位置指示發動機轉速。

在另一個示例中，該方法包括：通過操作連接到發動機汽缸的激光點火裝置使從靜止的發動機起動的第一點火事件同步，以響應于在該汽缸中感測的光而識別發動機位置；以及以根據識別的發動機位置的點火正時用該激光點火裝置點火該汽缸中的空氣和燃料混合物。