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用于激光点火控制的方法和系统

阅读：625发布：2020-05-20

专利汇可以提供用于激光点火控制的方法和系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及用于激光点火控制的方法和系统，并且提供了用于闭环调整混合动力车辆的激光点火装置的激光强度的方法与系统。在连续的激光点火事件中应用的激光强度被降低，直至阈值数量的汽缸燃烧事件的火焰质量衰退。激光强度然后被增大以提高火焰质量并且重复闭环调整。，下面是用于激光点火控制的方法和系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种发动机方法，包括：
在汽缸点火事件期间基于监测的汽缸火焰质量经由闭环控制来动态调整发动机激光点火装置的激光强度，增加从发动机电池汲取进入所述激光点火装置的电流的量以增加所述激光强度，并且减少从所述发动机电池汲取进入所述激光点火装置的电流的所述量以减小所述激光强度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述动态调整包括，在每个点火事件中，降低所述激光强度，直至所述监测的汽缸火焰质量在阈值数量的连续点火事件中衰退，并且然后增大所述激光强度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中降低所述激光强度包括以基于发动机负荷的第一因数在每个点火事件中逐步降低所述激光强度。
4.根据权利要求3所述的方法，其中增大所述激光强度包括以基于发动机负荷的第二因数在每个点火事件中逐步增大所述激光强度。
5.根据权利要求4所述的方法，其中在所述降低过程中应用的所述第一因数大于在所述增大过程中应用的所述第二因数。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括，在增大所述激光强度之后，减小所述第一因数并且以减小的第一因数来重复降低所述激光强度，直至所述监测的汽缸火焰质量衰退。
7.根据权利要求5所述的方法，进一步包括，响应于发动机负荷的增长速率大于阈值，增大所述第二因数或者减小所述第一因数。
8.根据权利要求2所述的方法，其中降低所述激光强度包括在每个点火事件期间降低被汲取到所述激光点火装置的所述电流，并且其中增大所述激光强度包括在每个点火事件期间增大被汲取到所述激光点火装置的所述电流。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，通过连接至所述激光点火装置的光电探测器来监测所述汽缸火焰质量，所述监测包括基于所述光电探测器的输出来推测每个点火事件之后的峰值缸内温度。
10.根据权利要求9所述的方法，其中用所述光电探测器监测所述汽缸火焰质量包括用包含红外相机、CCD相机和光谱传感器中的一个或者多个的光电探测器监测所述汽缸火焰质量。
11.根据权利要求9所述的方法，其中监测的所述汽缸火焰质量正衰退包括所述推测的峰值缸内温度低于阈值。
12.一种用于包括激光点火系统的混合动力车辆发动机的方法，所述方法包括：
在所述发动机的激光点火事件之后，
在所述发动机的多个随后的激光点火事件中减小激光强度，直至推测的燃烧火焰质量达到阈值，所述推测的燃烧火焰质量基于连接至所述激光点火系统的光电探测器；并且然后响应于达到所述阈值而增大所述激光强度，其中所述光电探测器被配置用于红外探测，并且其中基于所述光电探测器来推测燃烧火焰质量包括基于所述光电探测器的输出来估算每个激光点火事件之后的峰值缸内温度，并且当估算的峰值缸内温度低于阈值时，推测所述燃烧火焰质量衰退。
13.根据权利要求12所述的方法，其中减小所述激光强度包括将从电池传送至所述激光点火系统的电流减小第一因数，所述减小因数至少基于发动机负荷。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一因数进一步基于以下各项中的一个或者多个：汽缸盖温度、排气空燃比以及所述电池的电荷状态。
15.根据权利要求13所述的方法，其中增大所述激光强度包括将传送至所述激光点火系统的电流增大第二因数，所述第二因数基于所述第一因数和发动机负荷的变化速率。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第二因数随着发动机负荷的上升速率的增大而增大。
17.根据权利要求16所述的方法，其中响应于发动机缺火事件和预点火事件中的一个或多个，所述第一因数减小和/或所述第二因数增大。
18.一种混合动力车辆系统，包括：
包括汽缸的发动机，该汽缸包括活塞；
连接至电池的电动马达发电机；
连接至汽缸盖的电池运转的激光点火装置；
连接至所述激光点火装置的被配置用于红外探测的光电探测器；以及
具有计算机可读指令的控制器，所述控制器用于：
在每个点火事件中，
采用所述光电探测器估算所述汽缸内部的火焰质量；
响应于估算的火焰质量高于阈值，在随后的点火事件中减小所述激光点火装置的激光强度；并且
响应于估算的火焰质量低于所述阈值，在阈值数量的点火事件中增大所述激光点火装置的激光强度，其中减小所述激光点火装置的激光强度包括从所述电池汲取更小的电流至所述激光点火装置中，并且其中增大所述激光点火装置的激光强度包括从所述电池汲取更大的电流至所述激光点火装置中。

说明书全文

用于激光点火控制的方法和系统

技术领域

[0001] 本申请涉及通过降低发动机激光点火系统的激光能耗来改善车辆燃料经济性的方法与系统。

背景技术

[0002] 车辆上的发动机系统，例如混合动力车辆(HEV)和配置为怠速-停止运行的车辆上的发动机系统，可以配置有激光点火系统。除了启动汽缸燃烧之外，该激光点火系统还可以在发动机启动的过程中用来准确地确定每个汽缸中的活塞的位置，使合适的汽缸能够被选择以用于第一燃烧事件。如此，这提升了发动机的重新启动能力。激光点火装置可以在高能量强度下持续地运转，以确保每一个燃烧事件具有良好的空气燃料混合物的燃烧。然而，由于激光点火系统使用来自车辆系统电池的能量，所以激光器的频繁点火会耗尽电池的能量。在混合动力车辆中，这会不利地影响车辆的燃料经济性。

[0003] 在Woerner等人的US 2013/0098331中展示了在使用激光点火系统时用于提高燃料经济性的一种示例性方法。其中，通过以时间上相互偏置的多个激光点火脉冲照射在预燃烧室内的点火位置，实现汽缸中空气燃料混合物的最优的透烧(burn-through)。这允许了在预燃烧室中产生的焰心可以有利地用来点燃该预燃烧室以及主燃烧室中的空气燃料混合物，从而减少总激光点火的使用。

[0004] 然而，本文的发明人已经认识到这一方法的潜在问题。一个示例是：该方法可能不能应用在各燃烧室未被连接到对应的预燃烧室的发动机系统中。另一个示例是：若该预燃烧室中未能正确地产生焰心，那么除了产生该预燃烧室焰心所花费的激光能量之外，可能还需要耗费另外的激光能量来产生燃烧室焰心。因此，这可能增加电池电荷消耗并降低燃料经济性。

发明内容

[0005] 在一个示例中，以上某些问题可以通过一种发动机方法来解决，该方法包括：在汽缸点火事件期间基于监测的汽缸火焰质量来动态调整发动机激光点火装置的激光强度。按照这种方式，可以降低激光点火系统的激光强度，直至火焰质量受到影响，以便改善电池消耗。

[0006] 例如，混合动力车辆中的发动机可以配备有激光点火系统，该激光点火系统包括用于点燃空气燃料混合物的电池运转的激光点火装置以及用于监测每个汽缸内的火焰质量的光电探测器。在行驶周期中，激光点火装置的激光强度可以在每一次点火事件中(例如，逐步地)降低，同时光电探测器用于对每个对应的汽缸燃烧事件监测火焰质量。该逐步的降低可以例如基于发动机负荷、汽缸盖温度以及燃烧的空燃比。该光电探测器可以包括，例如，红外传感器和/或CCD相机，其用于基于在每个点火事件之后的汽缸燃烧期间所达到的缸内峰值温度来推测火焰质量。若所达到的缸内峰值温度低于阈值，则可以确定未发生良好的燃烧(例如，发生了不充分燃烧)。响应于阈值数量的连续的衰退的火焰事件(例如，1-2个连续的衰退的火焰事件)，可以推测激光能量就燃烧而言过低，并且可以提高激光点火装置的强度以改善燃烧。然后，可以重复降低激光强度，例如，每次点火事件中以较小的降低量来减小激光强度。这允许最优化的激光能量使用。

[0007] 按照这种方式，可以在车辆行驶周期中动态地调整激光点火强度以减少电池消耗。通过尽可能地减小激光点火强度而不影响火焰质量，激光能耗被降低。通过使用基于火焰质量的激光强度的闭环调整，而不是采用过度补偿激光能量以便始终确保高火焰质量的开环调整，显著减小了激光能量浪费。如此，这在混合动力车辆系统中降低了电池消耗并且改善了燃料经济性。

[0008] 应该理解的是，以上概述仅以简化形式介绍在具体实施方式中另作阐述的选择的概念。这并不意味着确定要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由所附权利要求唯一限定。此外，要求保护的主题并不限于解决以上指明的或在本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。附图说明

[0009] 图1示出了配置有激光点火系统的一个示例性内燃发动机的示意图。

[0010] 图2示出了一种用于基于火焰质量来调制汽缸激光点火装置的强度的方法的高级流程图。

[0011] 图3示出了根据本公开的对激光点火装置的激光能量的一种示例性闭环调整。

具体实施方式

[0012] 提供了用于调整发动机系统中的激光点火装置的激光能量的方法和系统，该发动机系统配置有激光点火系统，例如图1的发动机系统。控制器可以配置为执行控制例程，例如图2的例程，以便基于连接到该激光点火装置的光电探测器所监测到的汽缸燃烧的火焰质量来反馈调整连续点火事件过程中所使用的激光能量。可以逐渐减少所使用的激光能量，直至该火焰质量衰退，其后可以提高该激光能量。图3示出了对激光点火装置的强度的一种示例性调整，以减小电池消耗。

[0013] 参见图1，该图中示出了多缸内燃发动机20的一个示例性汽缸的示意图。发动机20可以至少部分地由包括控制器12的控制系统以及由来自车辆操作人员132通过输入装置130的输入控制。在这个示例中，输入装置130包括加速器踏板以及用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。

[0014] 发动机20的燃烧汽缸30可以包括燃烧汽缸壁32，活塞36被放置在所述燃烧汽缸壁32中。活塞36可以被连接到曲轴40，以便将该活塞的往复运动变换为该曲轴的旋转运动。曲轴40可以通过中间传动系统而连接到车辆的至少一个驱动轮。燃烧汽缸30可以经由进气通道43从进气歧管45接收进气，并且可以经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管45和排气通道48可以经由相应的进气门52和排气门54与燃烧汽缸30选择性地连通。在一些实施例中，燃烧汽缸30可以包括两个或者多个进气门和/或两个或多个排气门。

[0015] 在这个示例中，进气门52和排气门54可以通过凸轮致动经由相应的凸轮致动系统51和53来控制。凸轮致动系统51和53可以各自包括一个或多个凸轮，并且可以利用可以由控制器12操作的以下各项中的一个或多个来改变气门操作：凸轮廓线切换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统和/或可变气门升程(VVL)系统。为了能够检测凸轮位置，凸轮致动系统51和53应该具有带齿的轮。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来确定。在可替代的实施例中，进气门52和/或排气门54可以通过电动气门致动来控制。例如，汽缸30可以可替换地包括通过电动气门致动来控制的进气门和通过包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动来控制的排气门。

[0016] 燃料喷射器66被示出为直接连接到燃烧汽缸30，以用于将燃料与通过电子驱动器68从控制器12接收到的信号FPW的脉冲宽度成正比地直接喷射到该燃烧汽缸中。按照这种方式，燃料喷射器66提供了所谓的将燃料直接喷射到燃烧汽缸30中。例如，燃料喷射器可以安装在该燃烧汽缸的侧面上或者该燃烧汽缸的顶部中。燃料可以通过燃料输送系统(未示出)输送到燃料喷射器66，该燃料输送系统包括燃料箱、燃料泵以及燃料导轨。在一些实施例中，燃烧汽缸30可以可替换地或者额外地包括被布置在进气通道43中的燃料喷射器，该燃料喷射器配置为提供所谓的将燃料喷射到燃烧汽缸30的上游的进气道中的进气道喷射。

[0017] 进气通道43可以包括充气运动控制阀(CMCV)74和CMCV板72，并且还可以包括节气门62，该节气门具有节流板64。在这个具体的示例中，节流板64的位置可以由控制器12通过提供到包括节气门62的电动马达或致动器的信号而改变，形成一种可以称之为电子节气门控制(ETC)的配置。按照这种方式，节气门62可以被操作用来改变供给燃烧汽缸30以及其他发动机燃烧汽缸的进气。进气通道43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，以用于将相应的信号MAF和MAP提供给控制器12。

[0018] 排气传感器126被显示为连接到催化转化器70上游的排气通道48。传感器126可以是用于提供排气空燃比的指示的任何合适的传感器，例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)传感器、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热式EGO)、NOx、HC、或者CO传感器。该排气系统可以包括起燃催化剂和车身底部催化剂，以及排气歧管、上游和/或下游空燃比传感器。在一个示例中，催化转化器70可以包括多个催化剂砖。在另一个示例中，可以采用多个排放控制装置，每个排放控制装置都具有多个催化剂砖。在一个示例中，催化转化器70可以是三元催化剂。

[0019] 图1所示的控制器12是微型计算机，它包括：微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、在这个具体示例中示出为只读存储器芯片(ROM)106的用于可执行程序与校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)109以及数据总线。控制器12可以接收来自连接到发动机20的传感器的不同的信号和信息，除上述那些信号之外，还包括：来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量计(MAF)的测量值；来自连接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；在某些示例中，可以任选地包括来自连接至曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP。该霍尔效应传感器118可以任选地包括在发动机20中，因为其在能力方面的作用类似于在此描述的发动机激光系统。存储介质式只读存储器106可以计算机可读的数据编程以用于执行下文所述的方法及其变体，这些数据代表可以由处理器102执行的指令。

[0020] 发动机20进一步包括激光点火系统92。激光点火系统92包括激光激励器88和激光控制单元(LCU)90。LCU 90使得激光激励器88产生激光能量。激光点火系统92可以是电池运转的，原因在于激光激励器88可以从电池180汲取电能来产生用于点火事件的激光能量。在所描绘的示例中，发动机20可以被配置在混合动力车辆之中，该车辆在某些工况下采用来自电池180的马达扭矩来推动车辆并且在其他工况下采用来自发动机20的发动机扭矩来推动车辆。LCU 90可以接收来自控制器12的操作指令。如以下详细说明的，这可以包括接收关于从电池180汲取电流以改变由激励器88传送的激光脉冲的能量的指令。激光激励器88包括激光振荡部分86和光线汇聚部分84。该光线汇聚部分84将由激光振荡部分86产生的激光光线汇聚到燃烧汽缸30的激光焦点82上。

[0021] 光电探测器94可以作为激光器的一部分设置在汽缸30的顶部，并且可以接收来自活塞36的顶部表面的返回脉冲。光电探测器94可以包括传感器、相机和透镜中的一个或多个。在一个示例中，该相机是电荷耦合器件(CCD)，其被配置为探测和读取由LCU 90发射的激光脉冲。例如，当该LCU发射红外频率范围内的激光脉冲时，该CCD相机可以运转并接收该红外频率范围中的脉冲。在这种实施例中，该相机还可以被称作红外相机。在其他实施例中，该相机可以是全光谱的CCD相机，其能够运转在可见光谱以及红外光谱中。

[0022] 该相机可以包括用于聚焦探测到的激光脉冲的透镜。在一个实施例中，该透镜是鱼眼透镜。在激光从LCU 90发射后，该激光在汽缸30的内部区域中的激光焦点82处扫描。如此，在激光点火装置运转之后，由于汽缸中空气燃料混合物的点燃，可以发生汽缸燃烧事件，并且汽缸温度可以升高。因此，活塞36反射的光能和汽缸内产生的热可以被光电探测器94中的红外相机探测。按照这种方式，该光电探测器可以用来提供关于汽缸内燃烧的质量的信息。例如，该光电探测器可以提供关于火焰前沿、火焰质量和其他燃烧参数的信息。

[0023] 在另一个示例中，该光电探测器可以包括红外传感器。该光电探测器在红外光谱内的输出可以用来估算并监测该汽缸内的火焰质量。具体地，在燃烧事件之后，可以基于光电探测器在红外光谱内的输出来估算或推测所达到的峰值缸内温度。如果所达到的温度足够高(例如，高过阈值温度)，则可以确定良好的汽缸燃烧以及在整个燃烧/点火事件期间传送了足够的激光点火能量。相比较而言，如果所达到的温度不是足够高(例如，低于阈值温度)，则可以确定不充分或者不完全燃烧以及在整个燃烧/点火事件期间传送的激光点火能量不足。

[0024] 应当理解的是，在更进一步的实施例中，可以通过将该光电探测器在红外光谱内估算的汽缸温度分布与期望的汽缸温度分布进行比较来监测火焰质量。该期望的缸内温度分布可以反映汽缸内产生的和/或在汽缸燃烧事件的过程中从该汽缸释放的热。例如，在进气冲程中，当汽缸中接收到新鲜的进气时，汽缸温度可以降低。然后在压缩冲程中，当空气燃料混合物被压缩时，可以观测到温度略微升高。在压缩冲程中，在激光点火事件之后，被压缩的空气燃料混合物的点燃可以导致燃烧以及汽缸温度的激增。最终，在排气冲程中，当燃烧产物从该汽缸释放时，汽缸温度可以下降。因此，如果在汽缸内发生期望的燃烧，则在自激光点火事件起的阈值时间可以观测到峰值在压缩冲程或其附近的汽缸温度分布。结果，该期望的燃烧分布可以包括缸内峰值温度，其高于阈值温度和/或在自该激光点火事件起的阈值持续时间之后的正时处发生的峰值温度。在衰退的燃烧事件中(例如，缺火(misfire)事件)，汽缸内产生的热量可以大大降低。因此，该峰值缸内温度可低于阈值温度。进而，该温度分布中的峰值温度的正时可位于自该激光点火装置的运转起的阈值持续时间之外(例如，晚于所述阈值持续时间)。基于这一差异，可以确定火焰质量衰退。正如在此所详述的，响应于该衰退的火焰质量，可以调整该激光点火系统的激光强度。

[0025] 激光系统92被构造为以多于一种能力运转。例如，在燃烧状况期间，在发动机的做功冲程中，包括在发动机起动转动、发动机暖机运转以及暖机后的发动机运转期间，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，其中使用由激光激励器88产生的激光能量对空气/燃料混合物点火使得以其他方式不可燃的空气/燃料混合物开始燃烧，并且向下驱动活塞36。作为另一个示例，在非燃烧状况期间，该激光能量可以用来识别汽缸的活塞的位置，并从而推测发动机位置。精确的发动机位置确定可以在发动机启动和重新启动过程中被用来选择汽缸，在该汽缸中启动第一燃烧事件。在活塞位置的确定过程中，该激光装置能够以低能量强度来扫描激光脉冲。例如，可以重复的线性频率斜坡来对该激光进行频率调制，以便确定发动机中的一个或多个活塞的位置。光电探测器94可以探测该活塞反射的光能。发动机控制器可以基于激光脉冲的发射与光电探测器探测到反射离开活塞的光线之间的时间差来确定该活塞在该汽缸中的位置。

[0026] LCU 90可以引导该激光激励器88将激光能量根据工况聚焦在不同位置和不同的功率水平。例如，在燃烧工况下，该激光能量可以被聚焦在汽缸30的内部区域中离开汽缸壁32的第一位置，以便点燃空气/燃料混合物。在一个实施例中，该第一位置可以位于做功冲程的上止点(TDC)附近。进一步，在这种点火模式下用来启动汽缸燃烧的激光脉冲可以具有相对较高的功率水平。更进一步，LCU 90可以引导激光激励器88产生被引导至该第一位置的多个第一激光脉冲，并且从静止开始的第一燃烧可以从激光激励器88接收激光能量，该激光能量大于传输到该第一位置用于以后的燃烧的激光能量。比较而言，在非燃烧工况下，该激光能量可以被聚焦在活塞表面的顶部。该激光装置可以高频通过该汽缸扫描具有低能量强度的激光脉冲。例如，可以用重复的线性频率斜坡来对该激光进行频率调制。在活塞确定模式下运行时使用的激光脉冲的功率水平可以比在点火模式下运行时所使用的激光脉冲的功率水平更低。

[0027] 正如以下的详细说明，控制器12控制LCU 90并且具有非暂存的计算机可读存储介质，该介质包括代码以便基于例如监测到的火焰质量、发动机负荷、汽缸盖温度、排气空燃比以及电池电荷状态来调整激光能量传送的强度。此外，还可以改变该激光能量的传送位置。控制器12还可以结合用于确定发动机20的运转模式的附加的或者可替代的传感器，包括附加的温度传感器、压力传感器、扭矩传感器以及探测发动机转速、空气量和燃料喷射量的传感器。

[0028] 如上所述，图1仅示出了多缸发动机的一个汽缸，并且每个汽缸都可以类似地包括其自身的一组进气/排气门、燃料喷射器、激光点火系统等。

[0029] 如上所述，在燃烧工况期间，该激光系统可以在较高的功率模式下运转，从而产生足够的激光能量以点燃并且燃烧汽缸中的空气燃料混合物。可以从系统电池180汲取能量来运转该激光器。本发明人已经认识到，通常，激光点火系统在燃烧工况期间以较高的功率水平运行，以确保有足够的激光能量保证汽缸燃烧。然而，如果该激光点火装置以较高的功率模式在提高的能量水平或强度下持续运行，则电池能量可能以较高速率被汲取。这可能不利地影响混合动力车辆的燃料经济性。具体地，基于汽缸工况以及发动机负荷的变化，提供汽缸空气燃料混合物的充分燃烧所需的激光能量可以变化并且可以频繁地低于所述提高的(例如，最大)水平。在这些工况期间，使用较高的激光强度可能是浪费的。

[0030] 如参照图2所详述的，在燃烧工况期间，控制器可以在多个连续点火事件期间降低(例如，持续地或者逐步地)激光强度。该强度可以通过减小由激光点火系统从电池180所汲取的电流而降低第一因数，该第一因数基于发动机负荷情况以及电池电荷状态、汽缸盖温度和汽缸燃烧空燃比中的一个或多个来确定。例如，当汽缸盖温度降低时，所采用的激光强度可以提高(即，第一因数可以减小)。作为另一个示例，当燃烧空燃比变得比化学计量比稀时，所采用的激光强度可以被增大(应用更小的第一因数)。点火事件之后的汽缸燃烧事件可以通过光电探测器来监控。如果火焰质量衰退(例如，低于阈值)，则可以确定激光能量不足以完成有效燃烧。因此，控制器可以提高激光能量水平，例如，通过将由激光点火系统从电池汲取的电流增大第二因数。该第二因数可以小于第一因数并且还可以取决于发动机负荷。控制器可以重新开始以更小尺寸的步长(例如，用更小的因数)来减小激光能量。按照这种方式，控制器可以动态并且连续地以闭环的形式来调整激光能量。这允许激光用量显著减少，从而改善了电池消耗和车辆的燃料经济性。

[0031] 现在转到图2，示出了例程200，该例程用于在汽缸点火事件期间根据监测到的汽缸火焰质量来动态地调整发动机激光点火装置的激光强度。该闭环控制方法允许用于点火的电池用量减小，从而提供混合电力车辆的燃料经济性益处。

[0032] 在202，可以确定激光点火系统是否试图点火。即，可以确定是否发生了激光点火事件。如此，在激光点火事件期间，激光点火系统可以从车辆电池汲取电流，以产生用于该点火事件的激光能量。

[0033] 下一步，在204，可以估算和/或推测对应于激光点火事件的针对汽缸燃烧事件的峰值缸内温度。例如，每个点火事件之后的峰值缸内温度可以根据在红外光谱中运转的光电探测器的输出来推测，该光电探测器被连接至该激光点火系统。该光电探测器可以包括以下各项中的一个或多个：红外传感器、CCD相机以及在红外区域中运转的光谱传感器。这样，可以在每次点火事件之前通过部分燃料喷射器的喷雾来清洁传感器或光电探测器透镜，该燃料喷射器的喷雾将燃料直接地喷洒(即，通过直接喷射)到汽缸中。在点火事件之后的燃烧事件期间，产生热量，该热量产生红外光线，该红外光线被光电探测器感测。基于光电探测器的输出，可以监测针对由激光点火事件导致的燃烧事件的汽缸火焰质量(以及其他汽缸燃烧参数)。

[0034] 在206，可以确定所测量或者推测的缸内峰值温度是否指示良好的汽缸燃烧。例如，可以确定该温度是否高于阈值。任选地，还可以确定峰值温度的正时是否处在与该汽缸的压缩冲程对应的时刻。如果是，则在208，可以确定由先前的激光点火事件(在202)导致的燃烧事件的监测到的火焰质量是良好的并且没有衰退。响应于未衰退的火焰质量，并且为了优化激光能量的使用，还是在208，控制器可以降低激光强度。在一个示例中，降低激光强度包括在多个点火事件(例如，每个随后的点火事件)期间以至少基于发动机负荷的第一因数来逐步地降低激光强度。这是因为汽缸内的充分燃烧所需的点火能量随着如发动机负荷的发动机参数而变化。作为一个示例，随着发动机负荷增加，第一因数可以减小，因为较高的发动机负荷情况通常需要更多的点火能量用于良好的燃烧。该第一因数可以进一步基于以下各项中的一个或者多个：汽缸盖温度、燃烧空燃比以及电池电荷状态。通过调整该第一因数，可以改变逐步地减小该激光强度中使用的步长的大小。具体地，在较冷的汽缸盖温度处可以施加较高的激光强度。同样，在较稀的汽缸运转期间可以施加较高的激光强度。在可替代的示例中，激光强度可以被逐渐降低，并且该逐渐降低的速率可以根据以下各项中的一个或者多个来调整：汽缸盖温度、燃烧空燃比以及电池电荷状态。更进一步，激光强度可以减小，并且然后在多个点火事件中维持减小的水平，然后进一步减小并且然后在多个点火事件中维持在进一步减小的水平，依次类推。

[0035] 该例程从208返回至202，以便在进一步减小激光强度前重新开始再次确认点火和良好的燃烧。以此方式，发动机的激光点火事件之后，控制器可以在发动机的随后的多个激光点火事件中降低激光强度，直至推测的燃烧火焰质量达到阈值，该推测的燃烧火焰质量基于连接至激光点火系统的光电探测器。

[0036] 如果良好的燃烧在206未得到确认，那么可以在210确认测量的温度(或者监测到的火焰质量)指示不充分燃烧。即，可以确认针对该燃烧事件的监测到的火焰质量衰退。若为否，该例程返回至202，以便在进一步减小激光强度之前重新开始再次确认点火和良好的燃烧。如果确认火焰质量衰退，则在212，该例程包括增大激光强度。增大激光强度可包括，例如在各个点火事件期间以第二因数来逐步增大激光强度，该第二因数与用于降低激光强度的第一因数不同。该第二因数还可以基于发动机负荷。例如，当发动机负荷增大时，可以增大该第二因数。

[0037] 如在此使用的，降低激光强度包括在每个点火事件期间减小激光点火系统的电流，而提高激光强度包括在每个点火事件期间增大激光点火系统的电流。确切地讲，在降低过程中，可以将激光点火装置的电流减小第一因数，而在提高过程中，可以将激光点火装置的电流增大第二因数。进一步，在降低激光强度的过程中应用的第一因数可以大于在提高激光强度的过程中应用的第二因数。换言之，激光能量能够以较大的步长被降低，直至燃烧衰退，并且然后该强度能够以较小的步长被增大。这允许激光能量的用量可以精细调整和优化。

[0038] 应当理解的是，尽管图2的例程描绘了在每个点火事件中降低激光强度并监测汽缸火焰质量，并且然后如果确定该汽缸火焰质量衰退，则在下一个点火事件增大激光强度，但应当理解的是，在可替代的示例中，可以仅在已经确认阈值数量的衰退燃烧事件之后才增大激光强度。例如，控制器可以在每个点火事件中降低激光强度，直至监测的汽缸火焰质量在阈值数量的连续点火事件(例如，1-2个连续燃烧事件)期间衰退，并且然后增大激光强度。

[0039] 如上所述，可以根据推测的峰值缸内温度低于阈值来确定监测的火焰质量是衰退的。然而，应当理解的是，尽管图2的例程根据所推测的缸内峰值温度来评估汽缸燃烧和火焰质量，并且采用该评估来改变用于随后的激光点火事件的激光强度，但在可替代的实施例中，所推测的缸内峰值温度可以用来评估一个或者更多其它的、或者附加的汽缸燃烧参数，并且该评估可以用来改变用于随后的激光点火事件的激光强度。

[0040] 在该增大之后，该例程可以返回至202，以便重新开始朝着最小水平来降低激光强度。任选地，在增大激光强度之后，在该例程的下一次迭代时，可以减小第一因数。换言之，当在识别衰退的燃烧和补偿性地增大激光强度之前降低激光强度时，可以应用较大的第一因数，而当在识别出衰退的燃烧和该激光强度已被增大之后降低该激光强度时，可以应用较小的第一因数。例如，在增大该激光强度之后，该控制器可以减小该第一因数，并且用该减小的第一因数来重复降低激光强度，直至监测的汽缸火焰质量衰退。

[0041] 该例程还可以从212前进至214，以确定发动机负荷是否有任何突变。这样，发动机负荷的变化可以导致良好的汽缸燃烧所需要的点火能量数量的变化。因此在214，可以确定发动机负荷是否存在突增。这可以包括确定该发动机负荷是否高于阈值，或者该发动机负荷的增大速率是否大于阈值(速率)。如果是，则在218，该例程包括增大第二因数和/或者降低第一因数。也就是说，响应于可能需要更多点火能量的发动机负荷的迅速增大，以较高的速率并且用较大的步长来完成激光强度的增大(如在212)，以便在较高的负荷情况下可以提供较多的点火能量。可替代地，以较低的速率并且用较小的步长来完成该激光能量的降低(如在208)，以便在该较高的负荷情况下有更多的点火能量可供使用。在进一步的示例中，响应于该发动机负荷的突增，控制器可以重新开始以最大点火能量水平运转激光点火系统(例如，持续多个燃烧事件)，以确保高负荷情况下的充分燃烧。当发动机负荷已经降低时，可以重新开始该降低过程。

[0042] 在216，如果无发动机负荷突增，则该例程确定是否已经发生了任何异常燃烧事件。例如，可以确定是否存在严重的缺火或者预点火的指示。这样，这些异常燃烧事件中的一个或多个可以由不充分的点火能量导致。因此，如果异常燃烧被确认，该例程返回到218以调整该激光强度，以便减少异常燃烧事件的进一步发生。确切地讲，该激光强度的降低能够以较慢的并且较小的修剪来进行，而激光能量的增大能够以较快并且较大的修剪来进行以便为随后的点火事件提供较多的点火能量。在进一步的示例中，响应于缺火，控制器可以最大点火能量水平重新开始运转激光点火系统(例如，持续多个燃烧事件)，至少直至该异常燃烧的指示降低。如果确定无缺火，该例程可返回到202，并且可以重复进行激光强度的降低，以优化激光能量的使用。

[0043] 以此方式，激光强度的减少可以作为持续进行的动态过程来执行，其中火焰和燃烧质量由该红外光电探测器直接监测。通过动态地减小激光强度，在行驶周期上可以节省能量。

[0044] 在一个示例中，一种用于包括激光点火系统的混合动力车辆发动机的方法包括：在该发动机的激光点火事件之后，在该发动机的多个随后的激光点火事件中减小激光强度，直至推测的燃烧火焰质量达到阈值，该推测的燃烧火焰质量基于连接至激光点火系统的光电探测器；并且然后响应于达到该阈值而增大该激光强度。该光电探测器可以被配置用于红外探测。基于该光电探测器来推测燃烧火焰质量可以包括根据该光电探测器的输出估算每个激光点火事件之后的峰值缸内温度，并且当该估算的峰值缸内温度低于阈值时，推测燃烧火焰质量衰退。减小该激光强度可以包括将从电池传送至激光点火系统的电流减小第一因数，该减小因数至少基于发动机负荷。该第一因数可以进一步基于该电池的电荷状态，该第一因数随着该电池电荷状态的降低而降低。该第一因数可以进一步基于汽缸盖温度和排气空燃比，当该汽缸盖温度下降或者该空燃比降低变得比化学计量比更稀时，该第一因数降低。增大激光强度可以包括将传送至该激光点火系统的电流增大第二因数，该第二因数基于该第一因数和发动机负荷的变化速率。该第二因数可以随着发动机负荷的上升速率的增大而增大。响应于发动机缺火事件和预点火事件中的一个或多个，第一因数可以降低和/或第二因数可以增大。

[0045] 现在转至图3，示出了车辆行驶周期上的示例性激光强度调整。图300在曲线图302绘出了发动机的运转，在曲线图304绘出了激光点火强度的变化，在曲线图306处绘出了汽缸火焰质量，并且在曲线图308绘出了发动机负荷。

[0046] 在t1之前，发动机可以关闭。在t1，发动机运转可以重新开始(曲线图302)，并且可以需要激光点火。相应地，在t1，可以启动激光点火装置，并且激光强度可以被初始设定为最高设定值。可以根据监测的汽缸火焰质量，在汽缸点火事件期间，从该最高设定值动态地调整发动机激光点火装置的激光强度。确切地讲，在t1与t2之间，在每个(连续的)点火事件中，可以逐步降低激光强度，直至监测的汽缸火焰质量在阈值数量的连续点火事件期间衰退。该逐步降低可以基于发动机负荷(曲线图308)。在所描绘的示例中，该汽缸火焰质量可以根据推测的峰值缸内温度来确定。该温度可以基于连接至该激光点火装置的光电探测器的输出，该光电探测器在红外光谱中运转。

[0047] 在点火事件期间，紧接在t2之前，因为点火强度降低，汽缸火焰质量可以变得衰退，并降至阈值307以下。然后该控制器可以推测激光强度过低，并且响应于该衰退的火焰质量，该激光强度可以在t2增大。该增加也可以是逐步的，但是可以小于先前的逐步降低。响应于激光强度的增加，火焰质量可以提高。

[0048] 在t2与t3之间，通过重复该激光强度的动态调整，可以进一步优化激光强度。确切地讲，在t2与t3之间，激光强度可以逐步降低，其中该逐步降低的大小被调整为小于在t1与t2之间执行的逐步降低的大小。除了更浅之外，步长也可以更长。换言之，可以将该激光强度降低较小的量，并且然后在强度再次降低之前，在多个点火事件(例如1-2个事件)中保持减小的强度。

[0049] 在t3，可以指示缺火事件。响应于该缺火指示，可以增大激光强度并保持增大的水平，直至在t4时刻，该缺火的指示减小。在t4时刻，可以确定发动机负荷正在增大。为了提供充分的点火能量，以便在提高的发动机负荷情况下提供良好的燃烧，在t4，可以增大激光强度。然后该激光强度可以重新开始该动态调整，其中该强度在t4与t5之间逐步降低。在此，用来降低该强度的步长的大小可以小于当该发动机负荷较低时在t1与t2之间用来降低该强度的步长的大小。在t5，发动机负荷可以降低，并且可以重新开始用较大的步长来进行激光强度的动态调整。以此方式，可以最优化激光能量使用。

[0050] 在一个示例中，混合动力车辆系统包括发动机，该发动机包括汽缸、连接至电池的电动马达发电机、连接至汽缸盖的电池运转的激光点火装置、以及连接至该激光点火装置的被配置用于红外探测的光电探测器，所述汽缸包括活塞。车辆控制器可以配置有计算机可读指令，该指令用于：在每个点火事件中，采用光电探测器来估算该汽缸内部的火焰质量，并且响应于估算的火焰质量高于阈值，在随后的点火事件中减小该激光点火装置的激光强度。进一步，响应于估算的火焰质量低于该阈值，该控制器可以在阈值数量的点火事件中增大该激光点火装置的激光强度。如在此使用的，减小该激光点火装置的激光强度包括从该电池汲取较小的电流至激光点火装置中，而增大激光点火装置的激光强度包括从该电池汲取较大的电流至该点火装置中。

[0051] 以此方式，可以精细调整激光能量的使用，以便减小能量消耗并且改善混合动力车辆的燃料经济性。通过将针对点火事件的激光强度朝着最小水平减小而不衰退燃烧参数，例如火焰质量，减小了激光能量的使用。通过基于火焰质量来闭环调整激光强度，而不是开环调整激光强度，减小了为保证火焰质量所需提供的多余激光能量。这就减小了激光启动期间电池功率的消耗，并且提高了混合动力车辆系统的燃料经济性。

[0052] 要注意的是，本文所包括的示例性控制和估算例程可以与多种发动机和/或车辆系统配置一起使用。在此阐述的特定例程可以代表任何数目的处理策略中的一种或多种，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。如此，所说明的多种动作、操作和/或功能可以用所说明的顺序执行、并行执行或者在某些情况下被省略。同样地，实现在此阐述的示例性实施例的特征和优点所要求的处理顺序并非是必需的，而是为易于说明和描述而提供的。取决于所采用的具体策略，可以反复执行说明的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形化地表示被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂存存储器中的代码。

[0053] 应理解的是，在此公开的配置和例程本质是示例性的，并且这些具体实施例不应被考虑为是限制意义的，因为可能有大量的变体。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括在此公开的不同系统和配置、以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合以及子组合。

[0054] 以下权利要求具体指出被认为是新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能引用了“一个”元素或“第一”元素或其等价物。这些权利要求应被理解为包括一个或多个这种元素的联合，而既不要求也不排除两个或更多个这种元素。所公开的特征、功能、元素和/或性质的其他组合和子组合可以通过本发明目前的权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求而要求保护。这样的权利要求，不论在范围上与原权利要求相比是更宽、更窄、等同或不同，也同样被认为包括在本公开的主题之内。

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