[发明专利]激光加热系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于加热发动机中的燃料的激光器。

背景技术

发动机的汽缸中的有效燃烧会受诸多因素的影响，这些因素包括燃料的完全蒸发和蒸发的燃料与进气的均匀化。不完全蒸发和/或混合会导致燃料经济性降低、排放较差和不稳定燃烧事件，例如不点火。

已经采取多种措施改进燃烧效率。可以在燃料到达汽缸之前加热燃料，但是，这实际上会降低发动机效率，因为热会逸出至其它组件，例如燃料管路。此外，由于燃料的挥发性，汽缸外部加热燃料会增加爆炸的风险。

发明内容

发明人认识到上述方法的这些问题，并提供一种至少部分解决这些问题的方法。在一个实施例中，蒸发燃料的方法包含通过辐射加热发动机汽缸中的燃料从而在不点燃的情况下蒸发燃料。

这样，可以用辐射将汽缸中的燃料加热至燃料的蒸发点，从而在点火之前增强蒸发。在一个实施例中，激光加热系统可以将激光能量引导至汽缸从而在喷射燃料时加热燃料。可以基于例如发动机温度和汽缸压力这样的操作条件调整激光能量的一个或多个参数，例如激光能量的焦点位置、激光能量的数量和/或持续时间。如此，蒸发燃料所需要的在为了蒸发和均匀化而优化的位置引导的能量的最小量可以用于在燃料随后点火时，无论通过火花点火、压缩点火或者其它点火方式，都能提高发动机效率并降低排放。

参见以下详细说明或结合附图，本发明的上述优点和其它优点以及特征将更加显而易见。

应当理解的是，提供上述内容是为了以简化的方式介绍在具体实施例部分进一步说明的概念的选择。并不意味着指出要求保护的主题的关键内容或本质特征，本发明的范围由权利要求书唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决以上指出的缺点的实施方式或本发明的任何部分。

附图说明

图1表示多缸发动机的示例性汽缸。

图2表示包括激光加热系统的图1的汽缸的实施例。

图3表示包括联接至喷嘴的激光加热器的图1的汽缸的另一实施例。

图4表示包括可调整的反射区域的图1的汽缸的实施例。

图5表示说明通过根据本发明的实施例的外部燃料加热源加热燃料的方法的流程图。

图6表示说明操作根据本法的实施例的激光加热系统的方法的流程图。

图7表示说明确定根据本发明的实施例的激光器焦点位置的方法的流程图。

图8表示说明确定根据本发明的实施例的激光能量数量和持续时间的方法的流程图。

图9表示说明操作根据本发明的实施例的激光加热器的方法的流程图。

具体实施方式

为了改善燃料蒸发，尤其在发动机冷起动条件下，可以使用辐射将热引导至喷射的燃料，在不点燃燃料的情况下提高燃料蒸发。图1表示包括汽缸、火花点火系统和燃料喷嘴的示例性发动机。图2-4表示图1的汽缸的各种实施例，其中包括通过辐射加热汽缸中的燃料的机构以及通过激光加热器在喷嘴中加热燃料的机构。图5-9表示可以由图1的发动机的控制系统执行的各种控制程序。

具体参照图1，其包括表示多缸内燃发动机10的一个汽缸的示意图。可以由包括控制器12的控制系统以及由通过输入装置130从车辆驾驶员132得到的输入至少部分地控制发动机10。在该实施例中，输入装置130包括油门踏板和产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。

发动机10的燃烧汽缸30可以包括燃烧汽缸壁32及设置在其中的活塞36。活塞36可以联接至曲轴40以便将活塞的往复运动转化为曲轴的转动。曲轴40可以通过中间传动系统联接至车辆的至少一个驱动轮。此外，起动电动机（starter motor）可以通过飞轮联接至曲轴40从而能够使发动机10起动运行。电池14可以通过交流发电机（未示出）和一个或多个轴或皮带轮联接至发动机10。电池14可以储存通过交流发电机产生自发动机的转动的电流并且可以放出能量从而使例如起动发电机这样的发动机组件运转。

燃烧汽缸30可以通过进气通道42接收来自进气歧管44的进气并且可以通过排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48分别可以通过进气阀52和排气阀54选择地与燃烧汽缸30连通。在一些实施例中，燃烧汽缸30可以包括两个或更多个进气阀和/或两个或更多个排气阀。