СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЛАЗЕРНЫМ ЗАЖИГАНИЕМ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящая заявка относится к системам для улучшения экономии топлива транспортного средства посредством уменьшения использования энергии лазерного излучения лазерной системы зажигания двигателя.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Системы двигателя на транспортных средствах, таких как транспортные средства с гибридным электрическим приводом (HEV) и транспортные средства, выполненные с возможностью для операций выключения холостого хода, могут быть сконфигурированы лазерной системой зажигания. В дополнение к инициированию сгорания в цилиндре, лазерная система зажигания может использоваться во время запуска двигателя, чтобы точно определять положение поршня в каждом цилиндре, давая надлежащему цилиндру возможность выбираться для первого события сгорания. По существу, это улучшает способность двигателя перезапускаться. Лазерное устройство зажигания может непрерывно эксплуатироваться на высокой интенсивности энергии, чтобы гарантировать, что каждое событие сгорания имеет хорошее сгорание топливо-воздушной смеси. Однако, поскольку лазерная система зажигания использует энергию из аккумуляторной батареи системы транспортного средства, частое зажигание лазера может истощать аккумуляторную батарею. В транспортных средствах с гибридным приводом, это может оказывать неблагоприятное влияние на экономию топлива транспортного средства.
Один из примерных подходов для улучшения экономии топлива при использовании лазерной системы зажигания показан Уорнером и другими в US 2013/0098331 (дата публикации 25.04.2013), указанный документ является наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели. В нем, оптимальное прогорание топливо-воздушной смеси в цилиндре достигается облучением места воспламенения внутри предкамеры сгорания множеством лазерных импульсов зажигания, смещенных по времени друг от друга. Это предоставляет центру горения, сформированному в предкамере сгорания, возможность преимущественно использоваться для воспламенения топливо-воздушной смеси предкамеры сгорания, а также основной камеры сгорания, тем самым, уменьшая общее использование лазерного зажигания.
Однако, изобретатели в материалах настоящей заявки осознали потенциальные проблемы у такого подхода. В качестве одного из примеров, подход может не быть применимым в системах двигателя, где каждая камера сгорания не присоединена к соответствующей предкамере сгорания. В качестве еще одного примера, если центр горения в предкамере сгорания не формируется правильно, в дополнение к энергии лазерного излучения, затраченной при формировании центра горения в предкамере сгорания, дополнительной энергии лазерного излучения может быть необходимым затрачиваться на формирование центра горения в камере сгорания. По существу, это может повышать потребление заряда аккумуляторной батареи и ухудшать экономию топлива.
В одном из примеров, некоторые из вышеприведенных проблем могут быть препоручены способу для двигателя, содержащему динамическую настройку интенсивности лазерного излучения лазерного устройства зажигания двигателя во время события зажигания в цилиндре на основании контролируемого качества пламени в цилиндре. Таким образом, интенсивность лазерного излучения лазерной системы зажигания может понижаться до тех пор, пока качество пламени не находится под влиянием, для улучшения потребления аккумуляторной батареи.
Например, двигатель в транспортном средстве с электрическим гибридным приводом может быть сконфигурирован лазерной системой зажигания, включающей в себя лазерное устройство зажигания с питанием от аккумуляторной батареи для воспламенения топливо-воздушной смеси и фотодетектор для контроля качества пламени внутри каждого цилиндра. В течение цикла вождения, интенсивность лазерного излучения лазерного устройства зажигания может понижаться (например, ступенчато) за каждое событие зажигание наряду с тем, что фотодетектор используется для контроля качества пламени при каждом соответствующем событии сгорания в цилиндре. Ступенчатое понижение, например, может быть основано на нагрузке двигателя, температуре головки блока цилиндров и топливо-воздушном соотношении сгорания. Фотодетектор, например, может включать в себя инфракрасный датчик и/или (CCD, на приборах с зарядовой связью) ПЗС-камеру для логического вывода качества пламени на основании пиковой температуры в цилиндре, достигаемой во время сгорания в цилиндре вслед за каждым событием зажигания. Если достигаемая пиковая температура в цилиндре находится ниже, чем пороговое значение, может определяться, что хорошее сгорание не происходило (например, произошло неполное сгорание). В ответ на пороговое количество следующих друг за другом событий ухудшенного горения (например, 1-2 следующих друг за другом событий ухудшенного горения), может логически выводиться, что энергия лазерного излучения слишком низка для сгорания, и интенсивность лазерного устройства зажигания может повышаться для улучшения сгорания. Затем, понижение интенсивности лазерного излучения может многократно повторяться, например, с меньшим падением интенсивности лазерного излучения при каждом событии зажигания. Это предоставляет возможность для оптимального использования энергии лазерного излучения.
Таким образом, интенсивность лазерного зажигания может динамически настраиваться на протяжении цикла вождения транспортного средства для уменьшения потребления аккумуляторной батареи. Посредством как можно большего понижения интенсивности лазерного зажигания без оказания влияния на качество пламени, уменьшается потребление энергии лазерного излучения. Посредством использования настройки средствами обратной связи интенсивности лазерного излучения на основании качества пламени вместо настройки без обратной связи, которая перекомпенсирует энергию лазерного излучения, чтобы всегда гарантировать высокое качество пламени, уменьшаются значительные потери энергии лазерного излучения. По существу, это уменьшает потребление аккумуляторной батареи и улучшает экономию топлива в системе транспортного средства с гибридным приводом.
Предлагаемая полезная модель предлагает решение для двигателя, состоящее в том, что динамически настраивают интенсивность лазерного излучения лазерного устройства зажигания двигателя во время события зажигания в цилиндре на основании контролируемого качества пламени в цилиндре. При этом динамическая настройка заключается в том, что, при каждом событии зажигания, понижают интенсивность лазерного излучения до тех пор, пока контролируемое качество пламени в цилиндре не ухудшено в течение порогового количества следующих друг за другом событий зажигания, а затем, повышают интенсивность лазерного излучения. Причем понижение интенсивности лазерного излучения заключается в том, что ступенчато понижают интенсивность лазерного излучения за каждое событие зажигания с первым коэффициентом, основанным на нагрузке двигателя. А также повышение интенсивности лазерного излучения заключается в том, что ступенчато повышают интенсивность лазерного излучения за каждое событие зажигания с вторым коэффициентом, основанным на нагрузке двигателя. При этом первый коэффициент, применяемый во время понижения, является большим, чем второй коэффициент, применяемый во время повышения. Кроме того, после того, как повышают интенсивность лазерного излучения, уменьшают первый коэффициент и повторяют понижение интенсивности лазерного излучения до тех пор, пока контролируемое качество пламени в цилиндре не ухудшено с уменьшенным первым коэффициентом. Причем в ответ на скорость повышения нагрузки двигателя, являющуюся большей, чем пороговое значение, увеличивают второй коэффициент или уменьшают первый коэффициент. Понижение интенсивности лазерного излучения заключается в том, что уменьшают ток лазерного устройства зажигания во время каждого события зажигания, и в котором повышение интенсивности лазерного излучения заключается в том, что увеличивают ток лазерного устройства зажигания во время каждого события зажигания. Кроме того дополнительно контролируют качество пламени в цилиндре с помощью фотодетектора, присоединенного к лазерному устройству зажигания, контроль заключается в том, что логически выводят пиковую температуру в цилиндре вслед за каждым событием зажигания на основании выходного сигнала фотодетектора. Фотодетектор дополнительно включает в себя одно или более из передающей тепловизионной камеры, ПЗС-камеры и спектрального датчика. Контроль ухудшения качества пламени заключается в том, что логически выведенная пиковая температура в цилиндре находится ниже, чем пороговое значение.
Кроме того в предлагаемой полезной модели предлагается решение для двигателя транспортного средства с гибридным приводом, включающего в себя лазерную систему зажигания, состоящее в том, что вслед за событием лазерного зажигания двигателя, понижают интенсивность лазерного излучения на множестве последующих событий лазерного зажигания двигателя до тех пор, пока логически выведенное качество пламени сгорания не достигает порогового значения, логически выведенное качество пламени сгорания основано на фотодетекторе, присоединенном к лазерной системе зажигания; и затем, повышают интенсивность лазерного излучения в ответ на достижение порогового значения. При этом, фотодетектор выполнен с возможностью для детектирования инфракрасного излучения, и при этом, логический вывод качества пламени сгорания на основании фотодетектора заключается в том, что оценивают пиковую температуру в цилиндре вслед за каждым событием лазерного зажигания на основании выходного сигнала фотодетектора и делают вывод, что качество пламени сгорания ухудшено, когда оцененная пиковая температура в цилиндре находится ниже, чем пороговое значение. Причем понижение интенсивности лазерного излучения заключается в том, что уменьшают ток, подаваемый в лазерную систему зажигания из аккумуляторной батареи, на первый коэффициент, коэффициент уменьшения основан по меньшей мере на нагрузке двигателя. Причем первый коэффициент дополнительно основан на одном или более из температуры головки блока цилиндров, топливо-воздушного соотношения отработавших газов и состояния заряда аккумуляторной батареи. Повышение интенсивности лазерного излучения заключается в том, что увеличивают ток, подаваемый в лазерную систему зажигания, на второй коэффициент, второй коэффициент основан на первом коэффициенте и скорости изменения нагрузки двигателя. Кроме того, второй коэффициент увеличивается по мере того, как возрастает скорость повышения нагрузки двигателя. Причем первый коэффициент уменьшается, и/или второй коэффициент увеличивается в ответ на одно или более из события пропуска зажигания в двигателе и события преждевременного воспламенения.
В настоящей заявке также раскрыта система транспортного средства с гибридным приводом, содержащая двигатель, включающий в себя цилиндр, цилиндр включает в себя поршень; электродвигатель-генератор, присоединенный к аккумуляторной батарее; лазерное устройство зажигания с питанием от аккумуляторной батареи, присоединенное к головке блока цилиндров; фотодетектор, выполненный с возможностью для детектирования инфракрасного излучения, присоединенный к лазерному устройству зажигания; и контроллер с машинно-читаемыми командами для: при каждом событии зажигания, оценки качества пламени внутри цилиндра с использованием фотодетектора; в ответ на оцененное качество пламени, находящееся выше, чем пороговое значение, понижения интенсивности лазерного излучения лазерного устройства зажигания при последующем событии зажигания; и в ответ на оцененное качество пламени, находящееся ниже, чем пороговое значение, повышения интенсивности лазерного излучения лазерного устройства зажигания для порогового количества событий зажигания. Причем понижение интенсивности лазерного излучения лазерного устройства зажигания включает в себя отбирание меньшего тока из аккумуляторной батареи в лазерное устройство зажигания, и в которой повышение интенсивности лазерного излучения лазерного устройства зажигания включает в себя отбирание большего тока из аккумуляторной батареи в лазерное устройство зажигания.
Должно быть понятно, что сущность полезной модели, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного предмета полезной модели, объем которого однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает принципиальную схему примерного двигателя внутреннего сгорания, сконфигурированного лазерной системой зажигания.
Фиг. 2 показывает высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа для модуляции интенсивности лазерного устройства зажигания в цилиндре на основании качества пламени.
Фиг. 3 показывает примерную настройку средствами обратной связи в отношении энергии лазерного излучения лазерного устройства зажигания согласно настоящему раскрытию.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Предусмотрены способы и системы для настройки энергии лазерного излучения лазерного устройства зажигания в системе двигателя, сконфигурированной лазерной системой зажигания, такой как система двигателя по фиг. 1. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнять процедуру управления, такую как процедура по фиг. 2, чтобы настраивать средствами обратной связи энергию лазерного излучения, используемую во время следующих друг за другом событий зажигания на основании качества пламени сгорания в двигателе, контролируемого фотодетектором, присоединенным к лазерному устройству зажигания. Используемая энергия лазерного излучения может постепенно понижаться до тех пор, пока качество пламени не ухудшается, в след за чем, энергия лазерного излучения может повышаться. Фиг. 3 иллюстрирует примерную настройку интенсивности лазерного устройства зажигания для уменьшения потребления аккумуляторной батареи.
Со ссылкой на фиг. 1, фигура показывает принципиальную схему примерного цилиндра многоцилиндрового двигателя 20 внутреннего сгорания. Двигатель 20 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. В этом примере, устройство 130 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали.
Цилиндр 30 сгорания двигателя 20 может включать в себя стенки 32 цилиндра сгорания с поршнем 36, расположенным в них. Поршень 36 может быть присоединен к коленчатому валу 40, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии. Цилиндр 30 сгорания может принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 45 через впускной канал 43 и могут выпускать газообразные продукты сгорания отработавших газов через выпускной канал 48. Впускной коллектор 45 и выпускной канал 48 могут избирательно сообщаться с цилиндром 30 сгорания через соответственные впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах осуществления, цилиндр 30 сгорания может включать в себя два или более впускных клапана и/или два или более выпускных клапана.
В этом примере, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 могут управляться посредством приведения в действие кулачков через соответственные системы 51 и 53 кулачкового привода. Каждая из систем 51 и 53 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Чтобы давать возможность выявления положения кулачков, системы 51 и 53 кулачкового привода должны иметь зубчатые колеса. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 может определяться датчиками 55 и 57 положения, соответственно. В альтернативных вариантах осуществления, впускной клапан 52 и/или выпускной клапан 54 могут управляться посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 30, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы CPS и/или VCT.
Топливная форсунка 66 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 30 сгорания для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально длительности импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 68. Таким образом, топливная форсунка 66 обеспечивает то, что известно в качестве непосредственного впрыска топлива в цилиндр 30 сгорания. Топливная форсунка, например, может быть установлена сбоку цилиндра сгорания или сверху камеры сгорания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 66 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель топлива. В некоторых вариантах осуществления, цилиндр 30 сгорания, в качестве альтернативы или дополнительно, может включать в себя топливную форсунку, скомпонованную во впускном канале 43, в конфигурации, которая обеспечивает то, что известно как впрыск топлива во впускное окно, выше по потоку от цилиндра 30 сгорания.
Впускной канал 43 может включать в себя клапан 74 управления движением заряда (CMCV) и заслонку 72 CMCV, и также может включать в себя дроссель 62, имеющий дроссельную заслонку 64. В этом конкретном примере, положение дроссельной заслонки 64 может регулироваться контроллером 12 посредством сигналов, выдаваемых на электродвигатель или исполнительный механизм, включенный дросселем 62, конфигурацией, которая может указываться ссылкой как электронный регулятор дросселя (ETC). Таким образом, дроссель 62 может приводиться в действие, чтобы регулировать всасываемый воздух, выдаваемый в цилиндр 30 сгорания, среди других цилиндров сгорания двигателя. Впускной канал 43 может включать в себя датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 122 давления воздуха в коллекторе для выдачи соответственных сигналов MAF и MAP в контроллер 12.
x
Датчик 126 отработавших газов показан присоединенным к выпускному каналу 48 выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70 отработавших газов. Датчик 126 может быть любым подходящим датчиком для выдачи показания топливо/воздушного соотношения в отработавших газах, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NO, HC, или CO. Система выпуска может включать в себя розжиговые каталитические нейтрализаторы и каталитические нейтрализаторы низа кузова, а также выпускной коллектор, расположенные выше по потоку и/или ниже по потоку датчики топливо-воздушного соотношения. Каталитический нейтрализатор 70 отработавших газов может включать в себя многочисленные блоки нейтрализатора в одном из примеров. В еще одном примере, могут использоваться многочисленные устройства снижения токсичности выбросов, каждое с многочисленными брикетами. Каталитический нейтрализатор 70 отработавших газов, в одном из примеров, может быть каталитическим нейтрализатором трехкомпонентного типа.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 106 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108, дежурную память 109 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы и информацию с датчиков, присоединенных к двигателю 20, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе, измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 120 массового расхода воздуха; температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; в некоторых примерах, сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 40, может быть по выбору включен в состав; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе, MAP, с датчика 122. Датчик 118 на эффекте Холла по выбору может быть включен в двигатель 20, поскольку он действует в рабочем объеме, подобном лазерной системе двигателя, описанной в материалах настоящей заявки. Постоянное запоминающее устройство 106 запоминающего носителя может быть запрограммировано машинно-читаемыми данными, представляющими собой команды, исполняемые процессором 102 для выполнения способов, описанных ниже, а также их вариантов.
Двигатель 20 дополнительно включает в себя лазерную систему 92 зажигания. Лазерная система 92 зажигания включает в себя задающий генератор 88 лазерного излучения и блок 90 управления лазером (LCU). LCU 90 побуждает задающий генератор 88 лазерного излучения вырабатывать энергию лазерного излучения. Лазерная система 92 зажигания может быть с питанием от аккумуляторной батареи по той причине, что задающий генератор 88 лазерного излучения может отбирать электрическую энергию из аккумуляторной батареи 180, чтобы вырабатывать энергию лазерного излучения для события зажигания. В изображенном примере, двигатель 20 может быть сконфигурирован в транспортном средстве с гибридным электрическим приводом, который использует крутящий момент электродвигателя от аккумуляторной батареи 180 для продвижения транспортного средства во время некоторых условий и крутящий момент двигателя от двигателя 20 для продвижения транспортного средства во время других условий. LCU 90 может принимать операционные команды из контроллера 12. Как конкретизировано ниже, это может включать в себя прием команд касательно тока для отбора из аккумуляторной батареи 180, чтобы менять энергию лазерного импульса, подаваемого задающим генератором 88. Задающий генератор 88 лазерного излучения включает в себя часть 86 лазерной накачки и часть 84 сведения излучения. Часть 84 ведения излучения сводит лазерное излучение, выработанное частью 86 накачки лазера, в фокусной точке 82 лазера цилиндра 30 сгорания.
Фотодетектор 94 может быть расположен в верхней части цилиндра 30 в качестве части лазера и может принимать обратные импульсы от верхней поверхности поршня 36. Фотодетектор 94 может включать в себя одно или более из датчика, камеры и объектива. В одном из примеров, камера является устройством с зарядовой связью (ПЗС, CCD), выполненным с возможностью детектировать и считывать лазерные импульсы, испускаемые посредством LCU 90. Например, когда LCU испускает лазерные импульсы в инфракрасном частотном диапазоне, ПЗС-камера может функционировать и принимать импульсы в инфракрасном частотном диапазоне. В таком варианте осуществления, камера также может указываться ссылкой как передающая тепловизионная камера. В других вариантах осуществления, камера может быть ПЗС-камерой полного спектра, которая способна к функционированию в видимом спектре, а также инфракрасном спектре.
Камера может включать в себя объектив для фокусирования детектированных лазерных импульсов. В одном из примеров, объектив является линзой типа «рыбий глаз». После испускания лазера из LCU 90, лазер осуществляет развертку в пределах внутренней области цилиндра 30 на фокальном пятне 82 лазера. По существу, вслед за приведением в действие лазерного устройства зажигания, вследствие воспламенения топливо-воздушной смеси в цилиндре, может происходить событие сгорания в цилиндре, и температура в цилиндре может повышаться. Таким образом, световая энергия, которая отражается от поршня 36, и тепло, вырабатываемое в цилиндре, могут детектироваться передающей тепловизионной камерой в фотодетекторе 94. Таким образом, фотодетектор может использоваться для выдачи информации касательно качества сгорания в цилиндре. Например, фотодетектор может выдавать информацию касательно фронта горения, качества пламени и других параметров сгорания.
В еще одном примере, фотодетектор может включать в себя инфракрасный датчик. Выходной сигнал фотодетектора в инфракрасном спектре может использоваться для оценки и контроля качества пламени в цилиндре. Более точно, вслед за событием сгорания, достижимая пиковая температура в цилиндре может оцениваться или логически выводиться на основании выходного сигнала фотодетектора в инфракрасном спектре. Если достижимая температура достаточно высока (например, выше, чем пороговая температура), может определяться хорошее сгорание в цилиндре и подача достаточной энергии лазерного зажигания во время завершенного события сгорания/зажигания. В сравнении, если достижимая температура не достаточно высока (например, ниже, чем пороговая температура), может определяться недостаточное или неполное сгорание и подача недостаточной энергии лазерного зажигания во время завершенного события сгорания/зажигания.
Будет принято во внимание, что, в кроме того дополнительных вариантах осуществления, качество пламени может контролироваться посредством сравнения профиля температуры цилиндра, оцененного фотодетектором в инфракрасном спектре, с ожидаемым профилем температуры цилиндра. Ожидаемый профиль температуры в цилиндре может отражать тепло, вырабатываемое в цилиндре и/или выделяемое из цилиндра в ходе события сгорания в цилиндре. Например, температура в цилиндре может быть более низкой во время такта впуска, когда свежий всасываемый воздух принимается в цилиндре. Затем, во время такта сжатия, по мере того как топливо-воздушная смесь сжимается, может наблюдаться небольшой рост температуры. Вслед за событием лазерного воспламенения, во время такта сжатия, воспламенение сжатой топливо-воздушной смеси может приводить к сгоранию и резкому повышению температуры в цилиндре. В заключение, во время такта выпуска, по мере того как продукты сгорания выпускаются из цилиндра, температура в цилиндре может падать. Таким образом, если сгорание происходит в цилиндре, как сжигается, может наблюдаться профиль температуры в цилиндре с пиком на или около такта сжатия в пороговый момент времени после события лазерного воспламенения. Как результат, ожидаемый профиль сгорания может включать в себя пиковую температуру в цилиндре, которая находится выше, чем пороговая температура, и/или пиковую температуру, которая возникает на засечке времени, которая находится через пороговую длительность после события лазерного зажигания. В случае ухудшенного сгорания (например, события пропуска зажигания), количество тепла, вырабатываемого в цилиндре, может быть существенно более низким. Таким образом, пиковая температура в цилиндре может быть более низкой, чем пороговая температура. Кроме того, установка момента пиковой температуры на профиле температуры может лежать вне (например, позже, чем) пороговой длительности после приведения в действие лазерного устройства зажигания. На основании расхождения, может определяться ухудшенное качество пламени. Как конкретизировано в материалах настоящей заявки, в ответ на ухудшенное качество пламени, может настраиваться интенсивность лазерного излучения лазерной системы зажигания.
Лазерная система 92 выполнена с возможностью функционировать в более чем одном качестве. Например, во время условий сгорания, энергия лазерного излучения может использоваться для воспламенения топливо/воздушной смеси во время рабочего такта двигателя, в том числе, во время проворачивания коленчатого вала двигателя, операции прогрева двигателя и работы прогретого двигателя. Топливо, впрыскиваемое топливной форсункой 66, может формировать топливо/воздушную смесь во время по меньшей мере части такта впуска, где воспламенение топливо/воздушной смеси энергией лазерного излучения, вырабатываемой задающим генератором 88 лазерного излучения, начинает сгорание негорючей в ином случае топливо/воздушной смеси и вытесняет поршень 36 вниз. В качестве еще одного примера, во время условий без сгорания, энергия лазерного излучения может использоваться для идентификации положения поршня цилиндра и, тем самым, логически выводить положение двигателя. Точное определение положения двигателя может использоваться во время запуска или перезапуска двигателя, чтобы выбирать цилиндр, в котором инициируется первое событие сгорания. Во время определения положения поршня, лазерное устройство может осуществлять развертку лазерными импульсами с низкой энергоемкостью. Например, лазер может модулироваться по частоте периодически повторяющимся линейным изменением частоты для определения положения одного или более поршней в двигателе. Фотодетектор 94 может детектировать световую энергию, которая отражается от поршня. Контроллер двигателя может определять положение поршня в цилиндре на основании разновременности между испусканием лазерного импульса и детектированием света, отраженного поршнем, фотодетектором.
LCU 90 может направлять задающий генератор 88 лазерного излучения для фокусирования энергии лазерного излучения в разных местоположениях и на разных уровнях мощности в зависимости от условий эксплуатации. Например, во время условий сгорания, энергия лазерного излучения может фокусироваться в первом местоположении в стороне от стенки 32 цилиндра в пределах внутренней области цилиндра 30, для того чтобы воспламенять топливо/воздушную смесь. В одном из вариантов осуществления, первое местоположение может находиться возле верхней мертвой точки (ВМТ, TDC) рабочего такта. Кроме того, лазерные импульсы, используемые в этом режиме зажигания для инициирования сгорания в цилиндре, могут иметь относительно более высокий уровень мощности. Кроме того еще, LCU 90 может направлять задающий генератор 88 лазерного излучения, чтобы вырабатывать первое множество импульсов лазерного излучения, направленных в первое местоположение, и первое сгорание от состояния покоя может принимать энергию лазерного излучения из задающего генератора 88 лазерного излучения, которая является большей, чем энергия лазерного излучения, выдаваемая в первое местоположение для более поздних сгораний. В сравнении, во время условий без сгорания, энергия лазерного излучения может фокусироваться поверх поверхности поршня. Лазерное устройство может осуществлять развертку лазерными импульсами с низкой энергоемкостью по цилиндру на высокой частоте. Например, лазер может модулироваться по частоте периодически повторяющимся линейным изменением частоты. Лазерные импульсы, используемые при эксплуатации в режиме определения поршня, могут иметь более низкий уровень мощности, чем лазерные импульсы, используемые при эксплуатации в режиме зажигания.
Как конкретизировано ниже, контроллер 12 может управлять LCU 90 и имеет постоянный машинно-читаемый запоминающий носитель, включающий в себя код для настройки интенсивности подачи энергии лазерного излучения, например, на основании контролируемых качества пламени, нагрузки двигателя, температуры головки блока цилиндров, топливо-воздушного соотношения отработавших газов и состояния заряда аккумуляторной батареи. В дополнение, местоположение подачи энергии лазерного излучения также может меняться. Контроллер 12 также может заключать в себе дополнительные или альтернативные датчики для определения режима работы двигателя 20, в том числе, дополнительные датчики температуры, датчики давления, датчики крутящего момента, а также датчики, которые выявляют частоту вращения двигателя, количество воздуха и величину впрыска топлива.
Как описано выше, фиг. 1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, и каждый цилиндр может подобным образом включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку, лазерную систему зажигания, и т. д.
Как обсуждено выше, во время условий сгорания, лазерная система может эксплуатироваться в режиме более высокой мощности, с тем чтобы вырабатывать достаточную энергию лазерного излучения для воспламенения и сгорания топливо-воздушной смеси в цилиндрах. Энергия может отбираться из аккумуляторной батареи 180 системы для приведения в действие лазера. Изобретатели осознали, что, типично, лазерная система зажигания эксплуатируется на более высоком уровне мощности во время условий сгорания, чтобы обеспечивать достаточную энергию лазерного излучения для гарантированного сгорания в цилиндре. Однако, если лазерное устройство зажигания непрерывно эксплуатируется в режиме более высокой мощности, на повышенном уровне или интенсивности энергии, энергия аккумуляторной батареи может отбираться на высокой скорости. Это может оказывать неблагоприятное влияние на экономию топлива транспортного средства с гибридным приводом. В частности, на основании условий эксплуатации цилиндра и изменений нагрузки двигателя, энергия лазерного излучения, требуемая для обеспечения достаточного сгорания топливо-воздушной смеси цилиндра, может меняться и зачастую может быть более низкой, чем повышенный (например, максимальный) уровень. Во время таких условий, использование более высокой интенсивности лазерного излучения может быть расточительным.
Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 2, во время условий сгорания, контроллер может понижать (например, непрерывно или ступенчато) интенсивность лазерного излучения в течение следующих друг за другом событий зажигания. Интенсивность может понижаться посредством уменьшения тока, отбираемого лазерной системой зажигания из аккумуляторной батареи 180, на первый коэффициент, который основан на условиях нагрузки двигателя, а также одном или более из состояния заряда аккумуляторной батареи, температуры головки блока цилиндров и топливо-воздушного соотношения в цилиндре. Например, по мере того, как снижается температура головки блока цилиндров, интенсивность лазерного излучения может повышаться (то есть, может уменьшаться первый коэффициент). В качестве еще одного примера, по мере того, как топливо-воздушное соотношение сгорания становится беднее, чем стехиометрия, используемая интенсивность лазерного излучения может повышаться (с применением меньшего первого коэффициента). Событие сгорания в цилиндре вслед за событием зажигания может контролироваться фотодетектором. Если качество пламени ухудшено (например, является меньшим, чем пороговое значение), может определяться, что энергия лазерного излучения не была достаточной для эффективного сгорания. Соответственно, контроллер может повышать уровень энергии лазерного излучения, например, увеличивая ток, отбираемый лазерной системой зажигания из аккумуляторной батареи, на второй коэффициент. Второй коэффициент может быть меньшим, чем первый коэффициент, и также может зависеть от нагрузки двигателя. Контроллер затем может возобновлять понижение энергии лазерного излучения со ступеньками меньшей величины (например, с меньшим коэффициентом). Таким образом, контроллер может динамически и непрерывно настраивать энергию лазерного излучения с использованием обратной связи. Это предоставляет использованию лазера возможность значительно уменьшаться, улучшая потребление аккумуляторной батареи и экономию топлива транспортного средства.
Далее, с обращением к фиг. 2, показана процедура 200 для динамической настройки интенсивности лазерного излучения лазерного устройства зажигания двигателя во время события зажигания в цилиндре на основании контролируемого качества пламени в цилиндре. Подход управления с обратной связью предоставляет использованию аккумуляторной батареи для зажигания возможность уменьшаться, давая выигрыши экономии топлива в транспортном средстве с электрическим гибридным приводом.
На 202, может определяться, удалось ли лазерной системе зажигания осуществить зажигание. То есть, может определяться, произошло ли событие лазерного зажигания. По существу, во время события лазерного зажигания, то может отбираться лазерной системой зажигания из аккумуляторной батареи транспортного средства для вырабатывания энергии лазерного излучения на событие зажигания.
Затем, на 204, пиковая температура в цилиндре для события сгорания в цилиндре, соответствующего событию лазерного зажигания, может оцениваться и/или логически выводиться. Например, пиковая температура в цилиндре вслед за каждым событием зажигания может логически выводиться на основании выходного сигнала фотодетектора, работающего в инфракрасном спектре, фотодетектор присоединен к лазерной системе зажигания. Фотодетектор может включать в себя одно или более из инфракрасного датчика, ПЗС-камеры и спектрального датчика, работающих в инфракрасной области спектра. По существу, линза датчика или фотодетектора может очищаться перед каждым событием сгорания частью факела распыла топливной форсунки, который распыляет топливо непосредственно (то есть, с помощью непосредственного впрыска) в цилиндр. Во время события сгорания, сопровождающего событие зажигания, вырабатывается тепло, которое создает инфракрасный свет, который считывается фотодетектором. На основании выходного сигнала фотодетектора, может контролироваться качество пламени в цилиндре (и другие параметры сгорания в цилиндре) для события сгорания, являющееся результатом события лазерного зажигания.
На 206, может определяться, является ли измеренная или логически выведенная пиковая температура в цилиндре указывающей на хорошее сгорание в цилиндре. Например, может определяться, находится ли температура выше, чем пороговое значение. По выбору, также может определяться, находится ли установка момента пиковой температуры на моменте времени, соответствующем такту сжатия цилиндра. Если да, то, на 208, может определяться, что контролируемое качество пламени события сгорания, являющегося результатом предшествующего события лазерного зажигания (на 202) является хорошим и не ухудшено. В ответ на отсутствие ухудшения качества пламени, и чтобы оптимизировать использование энергии лазерного излучения, на 208, к тому же, контроллер может понижать интенсивность лазерного излучения. В одном из примеров, понижение интенсивности лазерного излучения включает в себя ступенчатое понижение интенсивности лазерного излучения в течение многочисленных событий зажигания (например, каждое последующее событие зажигания) с первым коэффициентом, основанным по меньшей мере частично на нагрузке двигателя. Это происходит потому, что энергия зажигания, требуемая для достаточного сгорания в цилиндре, меняется в зависимости от параметров двигателя, таких как нагрузка двигателя. В качестве примера, по мере того, как нагрузка двигателя возрастает, первый коэффициент может увеличиваться, поскольку условия более высокой нагрузки двигателя типично требуют большей энергии зажигания для хорошего сгорания. Первый коэффициент может быть дополнительно основан на одном или более из температуры головки блока цилиндров, топливо-воздушного соотношения сгорания и состояния заряда аккумуляторной батареи. Посредством настройки первого коэффициента, может меняться размер ступеньки, используемой при ступенчатом понижении интенсивности лазерного излучения. В частности, более высокая интенсивность лазерного излучения может применяться при более низких температурах головки блока цилиндров. Подобным образом, более высокая интенсивность лазерного излучения может применяться во время работы цилиндра с большим обеднением. В альтернативных примерах, интенсивность лазерного излучения может постепенно понижаться, а скорость постепенного понижения может настраиваться на основании одного или более из температуры головки блока цилиндров, топливо-воздушного соотношения сгорания и состояния заряда аккумуляторной батареи. Кроме того еще, интенсивность лазерного излучения может понижаться, а затем, поддерживаться на пониженном уровне в течение некоторого количества событий зажигания, затем, дополнительно понижаться, и затем, поддерживаться на дополнительно пониженном уровне в течение некоторого количества событий зажигания, и так далее.
С 208, процедура возвращается на 202, чтобы возобновлять повторное подтверждение зажигания и хорошего сгорания перед дальнейшим понижением интенсивности лазерного излучения. Таким образом, вслед за событием лазерного зажигания двигателя, контроллер может понижать интенсивность лазерного излучения на множестве последующих событий лазерного зажигания двигателя до тех пор, пока логически выведенное качество пламени сгорания не достигает порогового значения, логически выведенное качество пламени сгорания основано на фотодетекторе, присоединенном к лазерной системе зажигания.
Если хорошее сгорание не подтверждено на 206, на 210 может подтверждаться, что измеренная температура (или контролируемое качество пламени) указывала неполное сгорание. То есть, может подтверждаться, что контролируемое качество пламени для события сгорания было ухудшено. Если нет, процедура возвращается на 202, чтобы возобновлять повторное подтверждение зажигания и хорошего сгорания перед дальнейшим понижением интенсивности лазерного излучения. Если ухудшенное качество пламени подтверждено, то, на 212, процедура включает в себя повышение интенсивности лазерного излучения. Повышение интенсивности лазерного излучения, например, может включать в себя ступенчатое повышение интенсивности лазерного излучения за каждое событие зажигания с вторым коэффициентом, отличным от первого коэффициента, используемого для понижения интенсивности лазерного излучения. Второй коэффициент также может быть основан на нагрузке двигателя. Например, по мере того, как повышается нагрузка двигателя, второй коэффициент может увеличиваться.
В качестве используемого в материалах настоящей заявки, понижение интенсивности лазерного излучения включает в себя уменьшение тока лазерной системы зажигания во время каждого события зажигания наряду с тем, что повышение интенсивности лазерного излучения включает в себя увеличение тока лазерной системы зажигания во время каждого события зажигания. Более точно, во время понижения, ток лазерного устройства зажигания может уменьшаться на первый коэффициент наряду с тем, что, во время повышения, ток лазерного устройства зажигания может увеличиваться на второй коэффициент. Кроме того, первый коэффициент, применяемый во время понижения интенсивности лазерного излучения, может быть большим, чем второй коэффициент, применяемый во время повышения интенсивности лазерного излучения. Другими словами, энергия лазерного излучения может уменьшаться большими ступеньками до тех пор, пока сгорание не ухудшено, а затем, интенсивность может приращиваться меньшими ступеньками. Это предоставляет использованию энергии лазерного излучения возможность тонко подстраиваться и оптимизироваться.
Будет принято во внимание, что, несмотря на то, что процедура по фиг. 2 изображает, при каждом событии зажигания, понижение интенсивности лазерного излучения и контроль качества пламени в цилиндре, а затем, повышение интенсивности лазерного излучения при следующем событии зажигания, если качество пламени в цилиндре определялось ухудшенным, будет принято во внимание, что, в альтернативных примерах, интенсивность лазерного излучения может повышаться только после того, как было подтверждено пороговое количество событий ухудшенного сгорания. Например, контроллер, при каждом событии зажигания, может понижать интенсивность лазерного излучения до тех пор, пока контролируемое качество пламени в цилиндре не ухудшено в течение порогового количества следующих друг за другом событий зажигания (такого как 1-2 следующих друг за другом событий сгорания), а затем, повышать интенсивность лазерного излучения.
Как обсуждено выше, что контролируемое качество пламени ухудшено может определяться на основании логически выведенной пиковой температуры в цилиндре, находящейся ниже, чем пороговое значение. Однако, будет принято во внимание, что, несмотря на то, что процедура по фиг. 2 оценивает качество сгорания и пламени в цилиндре на основании логически выведенных пиковых температур в цилиндре и использует оценку для изменения интенсивности лазерного излучения в течение последующих событий лазерного зажигания, в альтернативных вариантах осуществления, логически выведенная пиковая температура в цилиндре может использоваться для оценки одного или более других или дополнительных параметров сгорания в цилиндре, и что оценка может использоваться для изменения интенсивности лазерного излучения для последующих событий лазерного зажигания.
После повышения, процедура может возвращаться на 202, чтобы возобновлять понижение интенсивности лазерного излучения в направлении минимального уровня. По выбору, после повышения интенсивности лазерного излучения, на следующей итерации процедуры, первый коэффициент может уменьшаться. Другими словами, больший первый коэффициент может применяться при понижении интенсивности лазерного излучения до того, как идентифицировано ухудшенное сгорание, и до того, как интенсивность лазерного излучения компенсаторно повышается, наряду с тем, что меньший первый коэффициент может применяться при понижении интенсивности лазерного излучения после того, как идентифицировано ухудшенное сгорание, и после того, как была повышена интенсивность лазерного излучения. Например, после повышения интенсивности лазерного излучения, контроллер может уменьшать первый коэффициент и повторять понижение интенсивности лазерного излучения до тех пор, пока контролируемое качество пламени в цилиндре не ухудшено с уменьшенным первым коэффициентом.
С 212 процедура также может переходить на 214, чтобы определять, есть ли какое-нибудь резкое изменение нагрузки двигателя. По существу, изменения нагрузки двигателя могут приводить к изменениям величины энергии зажигания, требуемым для хорошего сгорания в цилиндре. Таким образом, на 214, может определяться, есть ли резкое повышение нагрузки двигателя. Это может включать в себя определение, находится ли нагрузка двигателя выше, чем пороговое значение, или является ли скорость повышения нагрузки двигателя большей, чем пороговое значение (скорости). Если да, то, на 218, процедура включает в себя увеличение второго коэффициента и/или уменьшение первого коэффициента. То есть, в ответ на быстрое повышение нагрузки двигателя, которое может требовать большей энергии зажигания, повышение интенсивности лазерного излучения (как на 212) выполняется на более высокой скорости и с большими ступеньками, так чтобы большая энергия зажигания могла выдаваться в состоянии более высокой нагрузки. В качестве альтернативы, понижение интенсивности лазерного излучения (как на 208) выполняется с более низкой скоростью и с меньшими ступеньками, так чтобы большая энергия зажигания имелась в распоряжении в состоянии более высокой нагрузки. В дополнительном примере, в ответ на резкое повышение нагрузки двигателя, контроллер может возобновлять эксплуатацию лазерной системы зажигания на максимальном уровне энергии зажигания (например, в течение некоторого количества событий сгорания), чтобы гарантировать достаточное сгорание в условиях высокой нагрузки. Понижение затем может возобновляться, когда уменьшилась нагрузка двигателя.
Если нет резкого повышения нагрузки двигателя, на 216, процедура определяет, произошло ли какое-нибудь событие аномального сгорания. Например, может определяться, есть ли указание серьезного пропуска зажигания или преждевременного воспламенения. По существу, одно или более из этих событий аномального сгорания может вызываться недостаточной энергией зажигания. Таким образом, если аномальное сгорание подтверждено, процедура возвращается на 218, чтобы настраивать интенсивность лазерного излучения для уменьшения дальнейшего возникновения событий аномального сгорания. Более точно, понижение интенсивности лазерного излучения может выполняться с более медленным и меньшим постепенным переходом наряду с тем, что повышение интенсивности лазерного излучения может выполняться с более быстрым и большим постепенным переходом, с тем чтобы выдавать большую энергию зажигания для последующих событий зажигания. В дополнительном примере, в ответ на пропуски зажигания, контроллер может возобновлять эксплуатацию лазерной системы зажигания на максимальном уровне энергии зажигания (например, в течение некоторого количества событий сгорания) по меньшей мере до того, как не уменьшено указание аномального сгорания. Если пропуски зажигания не определены, процедура может возвращаться на 202, и понижение интенсивности лазерного излучения для оптимизации использования энергии лазерного излучения может многократно повторяться.
Таким образом, понижение интенсивности лазерного излучения может выполняться в качестве непрекращающегося динамического процесса, где качество пламени и сгорания контролируется непосредственно фотодетектором инфракрасного излучения. Посредством динамического понижения интенсивности лазерного излучения, энергия может сберегаться в течение цикла вождения.
В одном из примеров, способ для двигателя транспортного средства с гибридным приводом, включающего в себя лазерную систему зажигания, содержит, вслед за событием лазерного зажигания двигателя, понижение интенсивности лазерного излучения на множестве последующих событий лазерного зажигания двигателя до тех пор, пока логически выведенное качество пламени сгорания не достигает порогового значения, логически выведенное качество пламени сгорания основано на фотодетекторе, присоединенном к лазерной системе зажигания; и затем, повышение интенсивности лазерного излучения в ответ на достижение порогового значения. Фотодетектор может быть выполнен с возможностью для детектирования инфракрасного излучения. Логический вывод качества пламени сгорания на основании фотодетектора может включать в себя оценку пиковой температуры в цилиндре вслед за каждым событием лазерного зажигания на основании выходного сигнала фотодетектора и логический вывод, что качество пламени сгорания ухудшено, когда оцененная пиковая температура в цилиндре находится ниже, чем пороговое значение. Понижение интенсивности лазерного излучения может включать в себя уменьшение тока, подаваемого в лазерную систему зажигания из аккумуляторной батареи, на первый коэффициент, коэффициент уменьшения основан по меньшей мере на нагрузке двигателя. Первый коэффициент дополнительно может быть основан на состоянии заряда аккумуляторной батареи, первый коэффициент уменьшается по мере того, как снижается состояние заряда аккумуляторной батареи. Первый коэффициент может быть дополнительно основан на температуре головки блока цилиндров и топливо-воздушном соотношении отработавших газов, первый коэффициент уменьшается, в то время падает как температура головки блока цилиндров, или падает топливо-воздушное соотношение, становясь беднее, чем стехиометрия. Повышение интенсивности лазерного излучения может включать в себя увеличение тока, подаваемого в лазерную систему зажигания, на второй коэффициент, второй коэффициент основан на первом коэффициенте и скорости изменения нагрузки двигателя. Второй коэффициент может увеличиваться по мере того, как возрастает скорость повышения нагрузки двигателя. Первый коэффициент может уменьшаться, и/или второй коэффициент может увеличиваться в ответ на одно или более из события пропуска зажигания в двигателе и события преждевременного воспламенения.
Далее, с обращением к фиг. 3, показана примерная настройка интенсивности лазерного излучения в течение цикла вождения транспортного средства. Многомерная характеристика 300 изображает работу двигателя на графике 302, изменения интенсивности лазерного зажигания на графике 304, качество пламени в цилиндре на графике 306 и нагрузку двигателя на графике 308.
До t1, двигатель может быть выключенным. В t1, работа двигателя может возобновляться (график 302), и может требоваться лазерное зажигание. Соответственно, в t1, лазерное устройство зажигания может приводиться в действе, и интенсивность лазерного излучения сначала может быть установлено на самую высокую регулировку. Интенсивность лазерного излучения лазерного устройства зажигания двигателя может динамически настраиваться с наивысшей регулировки в течение событий сгорания в цилиндре на основании контролируемого качества пламени в цилиндре. Более точно, между t1 и t2, при каждом (последующем) событии зажигания, интенсивность лазерного излучения может ступенчато понижаться до тех пор, пока контролируемое качество пламени в цилиндре не ухудшено в течение порогового количества следующих друг за другом событий зажигания. Ступенчатое понижение может быть основано на нагрузке двигателя (график 308). В изображенном примере, качество пламени в цилиндре может определяться на основании логически выведенной пиковой температуры в цилиндре. Температура может быть основана на выходном сигнале фотодетектора, присоединенного к лазерному устройству зажигания, фотодетектор работает в инфракрасном спектре.
Во время события зажигания непосредственно перед t2, в то время как интенсивность зажигания понижена, качество пламени в цилиндре может становиться ухудшенным и падать ниже порогового значения 307. Контроллер, в таком случае, может делать вывод, что интенсивность лазерного излучения слишком низка, и, в ответ на ухудшенное качество пламени, интенсивность лазерного излучения может повышаться в t2. Повышение также может быть ступенчатым, но может быть меньшим, чем предыдущее ступенчатое понижение. В ответ на повышение интенсивности лазерного излучения, качество пламени может улучшаться.
Между t2 и t3, интенсивность лазерного излучения может дополнительно оптимизироваться посредством многократного повторения динамической настройки интенсивности лазерного излучения. Более точно, между t2 и t3, интенсивность лазерного излучения может ступенчато понижаться с величиной ступенчатого понижения, настраиваемой, чтобы быть меньшей, чем величина ступенчатого понижения, выполняемого между t1 и t2. В дополнение к бытию более мелкими, ступеньки также могут быть более длительными. Другими словами, интенсивность лазерного излучения может понижаться на меньшую величину, а затем, удерживаться на пониженной интенсивности в течение некоторого количества событий зажигания (например, 1-2 события) до того, как интенсивность понижается еще раз.
В t3, может указываться событие пропуска зажигания. В ответ на указание пропуска зажигания, интенсивность лазерного излучения может повышаться и удерживаться на повышенном уровне до тех пор, пока указание пропуска зажигания не исправлено в t4. В t4, может определяться, что нагрузка двигателя повышается. Чтобы выдавать достаточную энергию зажигания для обеспечения хорошего сгорания во время условий повышенной нагрузки двигателя, в t4, интенсивность лазерного излучения может повышаться. Интенсивность лазерного излучения затем может возобновлять динамическую настройку со ступенчато понижаемой интенсивностью между t4 и t5. Здесь, величина ступенек, используемых для понижения интенсивности, может быть меньшей, чем величина ступенек, используемых для понижения интенсивности между t1 и t2, когда нагрузка двигателя была более низкой. В t5, нагрузка двигателя может снижаться, и динамическая настройка интенсивности лазерного излучения с большими ступеньками может возобновляться. Таким образом, использование энергии лазерного излучения может оптимизироваться.
В одном из примеров, система транспортного средства с гибридным приводом содержит двигатель, включающий в себя цилиндр, цилиндр, включающий в себя поршень, электродвигатель-генератор, присоединенный к аккумуляторной батарее, лазерное устройство зажигания с питанием от аккумуляторной батареи, присоединенное к головке блока цилиндров, и фотодетектор, выполненный с возможностью для детектирования инфракрасного излучения, присоединенный к лазерному устройству зажигания. Контроллер транспортного средства может быть сконфигурирован машинно-читаемыми командами для: при каждом событии зажигания, оценки качества пламени внутри цилиндра с использованием фотодетектора, и в ответ на оцененное качество пламени, находящееся выше, чем пороговое значение, понижения интенсивности лазерного излучения лазерного устройства зажигания при последующем событии зажигания. Кроме того, в ответ на оцененное качество пламени, находящееся ниже, чем пороговое значение, контроллер может повышать интенсивность лазерного излучения лазерного устройства зажигания для порогового количества событий зажигания. В качестве используемого в материалах настоящей заявки, понижение интенсивности лазерного излучения лазерного устройства зажигания включает в себя отбирание меньшего тока из аккумуляторной батареи в лазерное устройство зажигания наряду с тем, что повышение интенсивности лазерного излучения лазерного устройства зажигания включает в себя отбирание большего тока из аккумуляторной батареи в лазерное устройство зажигания.
Таким образом, использование энергии лазерного излучения может тонко настраиваться для уменьшения потребления энергии и улучшения экономии топлива транспортного средства с гибридным приводом. Посредством понижения интенсивности лазерного излучения для события зажигания в направлении минимального уровня без ухудшения параметров сгорания, таких как качество пламени, использование энергии лазерного излучения уменьшается. Посредством настройки средствами обратной связи интенсивности лазерного излучения на основании качества пламени вместо настройки без обратной связи интенсивности лазерного излучения, уменьшается необходимость выдавать избыточную энергию лазерного излучения, чтобы гарантировать качество пламени. Это снижает потребление мощности аккумуляторной батареи во время приведения в действие лазера и улучшает экономию топлива в системе транспортного средства с гибридным приводом.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящей заявки, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машинно-читаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.
Будет принято во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.
Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Должно быть понятно, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в предмет полезной модели настоящего раскрытия.