CN102400834B

CN102400834B - 激光点火系统的效率增强

Info

Publication number: CN102400834B
Application number: CN201110250332.1A
Authority: CN
Inventors: D·R·马丁; K·J·米勒
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2010-09-08
Filing date: 2011-08-29
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2031-08-29
Also published as: US8042510B2; RU2566665C2; RU2011137015A; US8297248B2; US20110180030A1; DE102011081783A1; US20120055432A1; CN102400834A

Abstract

本发明提供一种用于激光点火系统的方法，从而基于四冲程燃烧循环在至少两个模式下操作，其中产生激光能量以对空气/燃料混合物进行点火以进行燃烧，并且在除了激光对空气/燃料混合物进行点火以进行燃烧的时间之外，所述激光能量还可以例如在冷起动期间用于对气缸壁进行加热。

Description

激光点火系统的效率增强

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。

在这个例子中，进气门52和排气门54可以经由相应的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动进行控制。凸轮致动系统51和53的每一个都可以包括一个或更多个凸轮，并且可以利用能通过控制器12进行操作的凸轮轮廓转换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统的一个或更多个，以使得气门操作发生变化。进气门52和排气门54的位置可以分别通过位置传感器55和57而确定。在可替代实施例中，进气门52和/或排气门54可以由电动气门致动进行控制。例如，气缸30可以可替代地包括经由电动气门致动进行控制的进气门以及经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动进行控制的排气门。

燃料喷射器66显示为直接联接至燃烧气缸30，用于与经由电子驱动器68从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射到燃烧气缸30中。通过这种方式，燃料喷射器66提供了进入燃烧气缸30的所谓燃料的直接喷射。例如，燃料喷射器可以安装在燃烧气缸的侧面或者安装于燃烧气缸的顶部。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(未显示)输送至燃料喷射器66。在一些实施方案中，燃烧气缸30可以可替代地或附加地包括布置在进气通道42中的燃料喷射器，这种构造提供了在燃烧气缸30上游进入进气口的所谓燃料的进气口喷射。

进气通道42可以包括进气运动控制气门(charge motion control valve-CMCV)74和CMCV板72，并且还可以包括具有节气门板64的节气门62。在这个特别的例子中，节气门板64的位置可以经由提供至节气门62所包括的电动马达或致动器的信号、通过控制器12而发生变化，这是一种可以称之为电子节气门控制(ETC)的构造。通过这种方式，节气门62可以进行操作以使得提供至燃烧气缸30(连同其它发动机燃烧气缸一起)的进气发生变化。进气通道42可以包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122，用于分别向控制器12提供信号MAF和MAP。

排气传感器126显示为在催化转化器70的上游联接至排气通道48。传感器126可以是用于提供排气的空气/燃料比的指示的任何合适的传感器，例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽范围排气氧)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热的EGO)、NO_x、HC或CO传感器。排气系统可以包括起燃催化器和车身底部催化器，以及排气歧管、上游和/或下游空气-燃料比传感器。在一个示例中，催化转化器70能够包括多个催化器块。在另一个示例中，能够使用多个排放控制设备，每个设备具有多个块。在一个示例中，催化转化器70可以是三元催化器。

在图1中，控制器12显示为微型计算机，包括微处理器单元102、输入/输出端口104、在这个特别示例中显示为只读存储器芯片106的用于可执行程序和标定值的电子存储介质、随机存取存储器108、不失效存储器110以及数据总线。除了前面讨论的那些信号之外，控制器12还可以接收来自于联接至发动机10的传感器的各种信号和信息，包括：来自于质量空气流量传感器120的引入质量空气流量(MAF)的测量值；来自于联接至冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)；来自于联接至曲轴40的霍尔效应传感器118(或其它类型)的表面点火感测(profileignition pickup-PIP)信号；来自于节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及来自于传感器122的绝对歧管压力信号MAP。存储介质只读存储器106可以用计算机可读数据进行编程，所述计算机可读数据代表可通过处理器102执行的指令，从而执行下文描述的方法及其变体形式。发动机冷却套管114联接至舱加热系统9。

激光点火系统92包括激光激发器88和激光控制单元(LCU)90。LCU90使得激光激发器88产生激光能量。LCU 90可以接收来自于控制器12的操作指令。激光激发器88包括激光振荡部分86和聚光部分84。聚光部分84使得由激光振荡部分86产生的激光会聚在燃烧气缸30的激光焦点82上。

激光点火系统92被构造为以不止一种能力进行操作，每次操作的正时都基于四冲程燃烧循环的发动机位置。例如，在发动机的做功冲程期间，包括在发动机转动曲柄起动、发动机预热操作以及预热过的发动机操作期间，可以利用激光能量来对空气/燃料混合物进行点火。在进气冲程的至少一部分期间，由燃料喷射器66喷射的燃料可以形成空气-燃料混合物，其中使用由激光激发器88产生的激光能量对空气/燃料混合物点火使得空气/燃料混合物开始燃烧(否则该空气/燃料混合物是不会燃烧的)，并且向下驱动活塞36。

LCU 90可以将激光激发器88引导为根据操作情况将激光能量聚焦于不同位置。例如，激光能量可以聚焦于气缸30的内部区域内远离气缸壁32的第一位置，以便使得空气/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。此外，LCU 90可以将激光激发器88引导为产生指向第一位置的第一多个激光脉冲，从静止开始的第一燃烧可以接收来自激光激发器88的激光能量，所述激光能量大于输送至第一位置用于以后的燃烧的激光能量。

除了使用激光能量用于对空气/燃料混合物进行点火之外，激光能量还可以以另一种能力用于加热。使用激光点火系统92用于加热可以选择性地发生，并且可以响应于温度(例如发动机冷却液温度(ECT))而执行。在一个示例中，LCU 90可以引导激光激发器88在不同于第一位置的第二位置产生大于第一多个激光脉冲的第二多个激光脉冲。第二位置可以包括气缸壁32，在四冲程燃烧循环的排气冲程期间，激光能量可以聚焦于第二位置。作为另一个示例，第二位置可以包括进气冲程。

控制器12对LCU 90进行控制，并且具有非暂态计算机可读存储介质，该介质包括代码以基于温度(例如ECT)调节激光能量输送的位置。激光能量可以引导于气缸30之内的不同位置。控制器12还可以结合有用于确定发动机10的操作模式的附加或可替代传感器，包括附加温度传感器、压力传感器、扭矩传感器以及检测发动机转速、空气量和燃料喷射量的传感器。附加地或可替代地，LCU 90可以直接与各个传感器(例如用于检测ECT的温度传感器)连通，以用于确定发动机10的操作模式。

如上文所述，图1仅显示了多缸发动机的一个气缸，并且每个气缸都可以类似地包括其自身的一组进气门/排气门、燃料喷射器、激光点火系统等等。

图2示出了可以包括在发动机10中的活塞36的一个示例。图2的活塞包括可移动反射区域202，其在这里显示为位于活塞36的顶表面上。可移动反射区域202可以具有能够被活塞36和气缸30容纳的各种合适的尺寸或形状。此外，活塞36可以与不止一个可移动反射区域202关联。为了促进激光能量在整个燃烧气缸30中进行更大范围的分布，通过将激光能量再次引导至多个不同气缸位置，一个或更多个反射区域202可以辅助激光点火系统92对气缸壁32进行加热。一个或更多个反射区域202的动态本质使得反射区域202能够在一些情形中被利用(例如，在加热期间)并且在其它情形中不可用(例如，在燃烧期间或者在加热不再有利的时候)，但是在另一个实施例中，一个或更多个反射区域202可以是静态的，但仍然不阻碍激光激发器88将激光能量聚焦在第一位置以用于对空气/燃料混合物进行点火。一个或更多个反射区域202可以位于燃烧气缸30之内的其它位置，以辅助激光能量的再次引导，从而促进激光能量在燃烧气缸30内的更大范围的分布。可替代地，在另一个实施例中，激光激发器88可以不借助于存在于燃烧气缸30之内的反射区域202而产生多个激光脉冲。

图3说明了激光点火系统92的三个不同的操作模式；但是应该理解的是，另外的操作模式也可以与激光点火系统92相关联。参考图1，多缸发动机10中的每个气缸30以四冲程燃烧循环进行操作。第一燃烧(或发动机10的点火)之后，四冲程燃烧循环以进气冲程开始，在进气冲程的至少一部分期间所述进气冲程包括空气/燃料混合物的喷射。随后的冲程是压缩冲程，其中活塞36对空气/燃料混合物进行压缩，在该压缩冲程之后是燃烧或做功冲程。在做功冲程期间，活塞36接近上止点，并且空气/燃料混合物通过由激光激发器88产生的多个激光脉冲进行点火。空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞36。四冲程燃烧循环的第四、最终组成部分是排气冲程，在该排气冲程中燃烧气缸的内容物通过一个或更多个排气门54离开，然后到达催化转化器70并通过尾管离开。

图3显示了激光点火系统92的三个不同示例模式，描述了与燃烧循环相关的由激光激发器88产生的激光脉冲的频率，该燃烧循环开始于发动机起动。在图3A-3C中，发动机起动包括转动曲柄起动操作期间的第一燃烧或点火(IG)，接下来是发动机加速。例如，转动曲柄起动操作可以涉及发动机10到达50rpm，接下来是第一燃烧IG。在第一燃烧IG期间，相对于以后的燃烧，激光激发器88产生能量水平更高的多个激光脉冲。在第一燃烧IG之后，发动机10在稳定下来进行怠速之前可以具有一次或更多次燃烧。下文是每个示例模式的具体讨论。

图3A是在非加热模式中操作的激光点火系统92的示例。当在非加热模式中激光激发器88收到LCU 90的指令以产生第一多个激光脉冲时，激光激发器88将激光能量聚焦于第一位置从而在燃烧循环的第一部分期间(例如，接近做功冲程(P)的上止点)开始燃烧，并且在进气冲程(I)、压缩冲程(C)和排气冲程(E)期间，激光激发器88保持不活动。在做功冲程P期间，激光激发器88产生能量水平低于第一燃烧IG的第一多个激光脉冲。燃烧循环以进气冲程I、压缩冲程C、做功冲程P和排气冲程E的顺序继续进行，然后再次以进气冲程I开始，激光激发器88始终在做功冲程P期间产生第一多个激光脉冲以用于燃烧。根据发动机速度和空气/燃料比，从动力冲程P到做功冲程P，第一多个激光脉冲的能量水平可以变化，如同控制器12所构造的那样。例如，与较不稀薄或较稠密的空气/燃料混合物比较，较稀薄的空气/燃料混合物可以以较高的激光能量水平进行操作，从而使得稀薄的空气/燃料混合物更加有效地燃烧；与较高的发动机速度比较，较低的发动机速度可以与空气和燃料的稀混合物相关联，因此可以从较高的激光能量水平获益，从而改善燃烧。

图3B是在第一模式(或早期加热模式)中操作的激光点火系统92的示例。类似于在图3A中描述的非加热模式，早期加热模式包括，激光加热器88在燃烧循环的第一部分期间(例如做功冲程P)产生第一多个激光脉冲，用于对空气/燃料混合物进行点火，以进行燃烧。在燃烧循环的更早部分期间，例如在进气冲程I期间，一些发动机情况可能使得激光激发器88能够产生大于第一多个激光脉冲的第二多个激光脉冲。例如，在冷起动情况期间。当激光激发器88收到LCU 90的指令以在早期加热模式中进行操作时，激光激发器88将第一多个激光能量聚焦于接近做功冲程(P)的上止点的第一位置，并且激光激发器88将大于第一多个激光能量的第二多个激光能量聚焦于不同于第一位置的第二位置，该第二位置在进气冲程I期间包括气缸壁32。燃烧循环以进气冲程I、压缩冲程C、做功冲程P和排气冲程E的顺序继续进行，然后再次以进气冲程I开始，激光激发器88始终在进气冲程I期间产生第二多个激光脉冲以用于加热并且在做功冲程P期间产生第一多个激光脉冲以用于燃烧。相对于在做功冲程P期间产生的第一多个激光脉冲的能量水平而言，在进气冲程I期间产生的第二多个激光脉冲的能量水平较低，在进气冲程I期间产生的第二多个激光脉冲的特定能量水平取决于催化器温度。例如，进气冲程I期间的较高激光能量水平将会对应于较低的催化转化器70温度(例如，在起燃温度之下)，这与较高的催化转化器70温度相反(其将会对应于进气冲程I期间的较低激光能量水平)。此外，在进气冲程I期间产生的第二多个激光脉冲的持续时间可以随着发动机温度和/或发动机速度而变化。例如，当发动机温度低于某个阈值时或者当发动机速度低于某个阈值时，在进气冲程I期间的第二多个激光脉冲的持续时间可以较长。同样地，当发动机温度较高时或者当发动机速度较高时，在进气冲程I期间产生的第二多个激光脉冲的持续时间可以较短。

图3C是在第二模式(或晚期加热模式)中操作的激光点火系统92的示例。类似于在图3A中描述的非加热模式以及在图3B中描述的第一模式(或早期加热模式)，晚期加热模式包括，激光加热器88在燃烧循环的第一部分期间(例如做功冲程P)产生第一多个激光脉冲，用于对空气/燃料混合物进行点火，以进行燃烧。在燃烧循环的更晚部分期间，例如在排气冲程E期间，一些发动机情况可能使得激光激发器88能够产生第二多个激光脉冲。例如，在冷起动情况期间，其中在进气冲程I期间第二多个激光脉冲的产生不足以实现及时的发动机预热，则在排气冲程E期间可能会产生第二多个激光脉冲。由于空气/燃料混合物在进气冲程I期间经由燃料喷射器66喷射进入燃烧气缸30，所以能够利用的激光能量有一个有限的水平，从而避免空气/燃料混合物的早期燃烧，这种早期燃烧会导致发动机爆震和/或预点火。因此，在选定的发动机情况下(例如，较热的环境情况)可能有利的是，在能够实现较高的激光能量水平的时候，在排气冲程E期间利用激光点火系统92以对气缸壁32进行加热。当激光激发器88收到LCU 90的指令以在晚期加热模式中进行操作时，激光激发器88将第一多个激光能量聚焦于接近做功冲程(P)的上止点的第一位置，并且激光激发器88将大于第一多个激光能量的第二多个激光能量聚焦于不同于第一位置的第二位置，该第二位置在排气冲程E期间包括气缸壁32。此外，在晚期加热模式期间产生的第二多个激光能量大于在早期加热模式期间产生的第二多个激光能量。燃烧循环以进气冲程I、压缩冲程C、做功冲程P和排气冲程E的顺序继续进行，然后再次以进气冲程I开始，激光激发器88始终在做功冲程P期间产生第一多个激光脉冲以用于燃烧并且在排气冲程E期间产生第二多个激光脉冲以用于加热。与第一模式或早期加热模式的前面描述的情况类似，相对于在做功冲程P期间产生的第一多个激光脉冲的能量水平而言，在排气冲程E期间产生的第二多个激光脉冲的能量水平较低，在排气冲程E期间产生的第二多个激光脉冲的特定能量水平取决于催化转化器70温度。此外，同样如同针对第一模式或早期加热模式在前面描述的那样，在排气冲程E期间产生的第二多个激光脉冲的持续时间可以随着发动机温度和/或发动机速度而变化。

将会认识到，通过在四冲程燃烧循环的不同冲程中以激光能量的各种频率、持续时间和幅值将激光能量用于燃烧和加热的各种组合形式，激光点火系统92可以在附加模式中进行操作。例如，在从静止开始的第一燃烧IG之前产生激光脉冲以对气缸壁32进行加热，冷起动情况可以从中受益。例如，在发动机起动请求之前，在发动机静止期间可以产生激光加热。此外，除了在做功冲程P期间用于燃烧之外，发动机情况可能会从激光激发器88在进气冲程I和排气冲程E期间产生激光脉冲用于加热中受益。参考图4，进一步讨论激光点火系统操作的附加示例。

图4是对方法400进行说明的流程图；其中LCU 90的示例构造对应于内燃机10的操作状态(例如冷起动)，并且支配了一个或更多个加热模式，使得激光激发器88根据特定的加热模式产生多个激光脉冲。

如图4中所示并且参考图1，在410，方法400首先确定是否存在发动机起动操作。发动机起动操作可以包括发动机转动曲柄起动操作和发动机加速。如果410的答案是“否”，那么方法400继续进行至412从而例如在选定情况下执行气缸壁32的激光加热，例如在发动机起动即将来临时在从静止开始的第一燃烧事件之前。可以经由发动机起动-停止控制器对即将来临的发动机起动给出信号，例如，该控制器响应于驾驶员释放制动踏板而自动地起动发动机。激光加热可以包括将激光聚焦于某一位置，例如气缸壁32，激光激发器88可以产生引导于气缸壁32的多个激光脉冲。从412开始，方法400继续进行至结束并且重复。

当410的答案是“是”时，方法400继续进行至414以确定发动机冷却液温度ECT低于某一阈值，其中该阈值可以设置为环境温度，但是也可以设置为特定温度，例如100°F。如果414的答案是“否”，方法400继续进行至416，从而在燃烧前或燃烧后没有激光加热模式的情况下进行燃烧。从416开始，方法继续进行至418，在418中在做功冲程期间气缸接收激光脉冲以进行燃烧。例如，418可能需要激光激发器88以希望的点火正时(例如接近做功冲程的上止点)产生对准第一位置(例如在燃烧室之内远离壁)的第一多个激光脉冲，以便对空气/燃料混合物进行点火，以进行燃烧。从418开始，方法400继续进行至结束并且重复。

当414的答案是“是”时，方法400继续进行至420以确定激光加热的正时，例如在燃烧循环的早期、在燃烧循环的晚期、或其组合。加热的正时可以基于各种因素，例如发动机速度、发动机空气/燃料比、发动机冷却液温度等等。例如，在发动机速度较低时，激光激发器88可以在燃烧循环的早期冲程和晚期冲程期间都产生激光脉冲用于加热，这与较高的发动机速度相反(较高的发动机速度可能会与激光激发器88在晚期冲程期间产生激光脉冲用于加热，而在早期冲程期间不产生激光脉冲相关联)，其中早期冲程可以是进气冲程，晚期冲程可以是排气冲程。此外，一些发动机情况可以涉及，激光激发器88在早期冲程期间产生激光脉冲用于加热而在晚期冲程期间不产生激光脉冲用于加热。例如基于每个气缸30的温度，控制器12确定多缸发动机10中的哪些气缸将会接收激光脉冲用于加热。早期冲程或晚期冲程期间的激光加热可以包括将激光脉冲聚焦于不同于第一位置的第二位置，并且激光激发器88可以产生大于第一多个激光脉冲的对准第二位置的第二多个激光脉冲。LCU 90独立地与每个气缸30的每个激光激发器88连通，从而同时促进不同燃烧气缸中的两个或更多个不同激光加热正时模式。

例如，在指定时间，一些气缸可以在进气冲程期间接收激光热，而其它气缸可以在排气冲程期间接收激光热。此外，在指定时间，一些气缸可以接收激光热而其它气缸可以不接收激光热。在一个示例中，控制器12可以确定V8构造中的四个端部气缸将接收激光脉冲用于加热，而剩余的内部气缸不接收激光脉冲用于加热。一旦激光加热的正时被确定，则方法400继续进行至422，在422中在选定为接收激光热的气缸中适当地执行激光加热的正时，此时一些气缸还是可以选定为不接收激光热。

从422开始，方法400继续进行至424，在424中在做功冲程期间气缸接收激光脉冲以进行燃烧。例如，424可能需要激光激发器88以希望的点火正时(例如接近做功冲程的上止点)产生对准第一位置(例如在燃烧室之内远离壁)的第一多个激光脉冲，以便对空气/燃料混合物进行点火，以进行燃烧。从424开始，方法400继续进行至结束并且重复。

将会认识到，控制器12可以对LCU 90发出指令从而以附加或可替代方法进行操作，并且这些指令可以基于附加或可替代传感器。例如，控制器12可以利用来自于每个气缸30中的附加温度传感器、压力传感器、扭矩传感器以及发动机速度和空气/燃料混合比传感器的读数。图4作为LCU90可以如何响应于控制器12并且执行接收的指令从而将激光点火系统92用于加热和/或燃烧的一个示例而提出。在其它示例中，用于气缸壁的激光加热的激光能量的大小和/或脉冲的数量可以根据选择了早期加热模式还是晚期加热模式而变化，如本文中所述。

上面的描述提出用于激光点火系统的方法，其可以有利地将激光用于对空气/燃料混合物进行点火以及对气缸进行加热。通过降低与冷气缸壁相关的摩擦损失(例如在冷起动期间)，提高了燃烧效率并且也提高燃料经济性。尽管公开的方法可以广泛地应用于车辆，但该方法对于以下车辆也是有利的：即与在冷起动程序的开始阶段并不转动的发动机相关的车辆，例如对于混合动力车辆的情况。

将会认识到，本文中公开的构造和惯用程序本质上是示例性的，并且这些特定实施例并不会被认为是限制性的，因为很多变化形式都是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置四缸以及其它发动机类型。本文公开内容的主题包括本文中公开的各种系统和构造以及其它特征、功能和/或性质的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。

以下权利要求特别地指明了视为新颖且非显而易见的某些组合和低级组合。这些权利要求可能涉及“一”元件或“第一”元件或其等效形式。这样的权利要求应该理解为包括一个或更多这样的元件的合并，既不是需要两个或更多这样的元件也不是排除两个或更多这样的元件。在本申请或相关申请中，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对当前权利要求进行修改或者通过提出新的权利要求而要求保护。这样的权利要求，无论其范围与初始权利要求相比更宽、更窄、相等或不同，也视为包括在本文公开内容的主题之内。

Claims

1.一种用于发动机气缸中的激光点火的方法，其包括：

通过将激光聚焦于第一气缸位置而对所述气缸中的空气/燃料混合物进行点火；以及

通过将所述激光聚焦于不同于所述第一气缸位置的第二气缸位置而利用激光能量对所述气缸进行选择性加热。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二气缸位置包括气缸壁。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一气缸位置包括在所述气缸的内部区域之内远离所述气缸壁。

4.根据权利要求1所述的方法，其中对所述空气/燃料混合物进行点火包括使得在没有点火时未燃烧的空气/燃料混合物开始燃烧，其中所述空气/燃料混合物是通过在进气冲程期间将燃料喷射进入所述气缸而形成的。

5.根据权利要求1所述的方法，其还包括：

在所述第一气缸位置产生第一多个激光脉冲；以及

在所述第二气缸位置产生第二多个激光脉冲，所述第二多个激光脉冲的激光能量大于所述第一多个激光脉冲的激光能量。

6.根据权利要求1所述的方法，其中在四冲程燃烧循环期间，所述激光在所述燃烧循环的排气冲程期间聚焦于所述第二气缸位置，并且所述激光在接近所述燃烧循环的做功冲程的上止点时聚焦于所述第一气缸位置。

7.根据权利要求1所述的方法，其中在四冲程燃烧循环期间，所述激光在所述燃烧循环的进气冲程期间聚焦于所述第二气缸位置。

8.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第一气缸位置处提供的激光能量的大小大于在所述第二气缸位置处提供的激光能量的大小。

9.根据权利要求1所述的方法，其中对于给定的发动机起动，在所述气缸的第一燃烧期间在所述第一气缸位置处提供的激光能量的大小大于在所述气缸的更晚燃烧循环处提供的激光能量的大小。

10.根据权利要求1所述的方法，其中激光操作的正时基于发动机位置。