JP2006063829A - レーザ点火装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 まず、スロットルセンサにおいて、エンジン負荷を算出する(S200)。具体的には、スロットルセンサの信号をエンジンECUに出力し、このスロットルセンサの開閉レベルをエンジン負荷とする。そして、エンジンECUは、スロットルセンサで検出したスロットルセンサの開閉レベルが高いか、すなわちエンジン負荷が高負荷であるか否かを判定する(S210)。エンジンが高負荷でない場合には、点火数を変更しないことで、点火に必要なエネルギーを押さえて燃費を向上させる。一方、エンジン負荷が高い場合には、第1および第2レーザを照射することで燃焼室における点火数を増やし、火炎伝播速度を向上させる(S220)。
【選択図】 図5
Description
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。限定するものではないが、本実施形態に係るレーザ点火装置は、例えばポート噴射エンジンや筒内直接エンジンに適用される。
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、エンジン100の始動時において、エンジンの負荷の大きさに関係なくエンジンを作動させる。すなわち、着火点を1点に集中させて着火点1点当たりの点火エネルギーを増大させる。
本実施形態では、第1および第2実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、エンジン100の始動時において、始動時間が一定時間を超える場合の点火エネルギーを制御する。すなわち、エンジン100を始動させるために燃焼室120内にて点火を行っているが、点火していない場合に対応するための点火エネルギー制御である。なお、本実施形態にかかるレーザ点火装置は、上記第1および第2実施形態に係るレーザ点火装置の構成と同様である。
上記第1〜第3実施形態に示されるレーザ点火装置の構成は、一例を示すものであり、上記構成に限定されるものではない。例えば、1本のみのレーザで制御することも可能であり、3本以上のレーザを制御するようにしても良い。同様に、上記第1〜第3実施形態に示される点火数制御および点火エネルギー制御の各フローチャートは一例を示すものであり、各制御が上記フローチャートに限定されることはない。
14…第1両凹レンズ、15…第2両凹レンズ、16…第1平凸レンズ、
17…第2平凸レンズ、18…第1複眼レンズ、19…第2複眼レンズ、
21…第1レーザ、22…第2レーザ、23…第3レーザ、
31…第1ドライバ、32…第2ドライバ、40…エンジンECU、50…センサ部、
61〜63…始動時点火用ミラー、65…第3平凸レンズ、67…第4平凸レンズ、
71…ハーフミラー、72…第3ミラー、
100…エンジン、110…シリンダヘッド、120…燃焼室、130…シリンダ、
140…ピストン、CI…円。
Claims (14)
- レーザ光をエンジン(100)の燃焼室(120)に導くと共に集光することで前記燃焼室に導入される可燃混合気に点火するレーザ点火装置であって、
前記レーザ光を発するレーザ光照射手段(21、31、22、32、23)と、
前記レーザ光照射手段にて照射されるレーザ光が入射されると共に、前記入射されたレーザ光を前記燃焼室に一点ないし多点にて集光するレーザ光照射ユニット(10)と、
前記エンジンのエンジン条件を検出する検出手段(50)と、
前記検出手段にて検出された前記エンジン条件に基づき、前記レーザ光照射手段および前記レーザ光照射ユニットを駆動することで前記燃焼室における点火数を変更する制御手段(40)と、を有することを特徴とするレーザ点火装置。 - 前記検出手段は、前記エンジン条件としてエンジン負荷を検出するようになっており、
前記制御手段は、前記エンジン負荷が高い場合には、前記エンジン負荷が低い場合よりも点火数を増やすように、前記レーザ光照射手段および前記レーザ光照射ユニットを駆動するようになっていることを特徴とする請求項1に記載のレーザ点火装置。 - 前記レーザ光照射手段として第1レーザ(21、31)および第2レーザ(22、32)を有し、
前記レーザ光照射ユニットにおいては、前記第1レーザまたは前記第2レーザから照射されるレーザ光がそれぞれ入射されるようになっており、
前記制御手段は、前記エンジン負荷が高い場合には、前記第1レーザおよび前記第2レーザからそれぞれレーザ光を照射し、前記エンジン負荷が低い場合には、前記第1レーザおよび前記第2レーザのうちいずれか一方からレーザ光を照射するようになっていることを特徴とする請求項2に記載のレーザ点火装置。 - レーザ光をエンジン(100)の燃焼室(120)に導くと共に集光することで前記燃焼室に導入される可燃混合気に点火するレーザ点火装置であって、
前記レーザ光を発するレーザ光照射手段(21、31、22、32、23)と、
前記レーザ光照射手段にて照射されるレーザ光が入射されると共に、前記入射されたレーザ光を前記燃焼室に一点ないし多点にて集光するレーザ光照射ユニット(10)と、
前記エンジンのエンジン条件を検出する検出手段(50)と、
前記検出手段にて検出された前記エンジン条件に基づき、前記レーザ光照射手段および前記レーザ光照射ユニットを駆動する制御手段(40)と、を有し、
前記検出手段は、前記エンジン条件に基づき前記燃焼室内における着火性を検出するようになっており、
前記制御手段は、前記着火性が高い場合には、前記着火性が低い場合よりも点火エネルギーを低く、もしくは点火数を減らす、もしくはその両方の制御を実施するように、前記レーザ光照射手段および前記レーザ光照射ユニットを駆動するようになっていることを特徴とするレーザ点火装置。 - 前記レーザ光照射手段として第1レーザ(21、31)および第2レーザ(22、32)を有し、
前記レーザ光照射ユニットにおいては、前記第1レーザまたは前記第2レーザから照射されるレーザ光がそれぞれ入射されるようになっており、
前記検出手段は、前記エンジンの失火を検出する失火検出手段を備え、この失火検出手段は、前記エンジンのエンジン回転数、前記エンジンの排気管(162)内の排気温度、前記エンジンの吸気管(152)内の圧力のうち少なくともいずれか1つを検出し、検出した前記エンジン回転数、前記排気管内の排気温度、前記吸気管内の圧力に応じた信号をそれぞれ出力するようになっており、
前記制御手段は、前記エンジン回転数、前記排気管内の排気温度、前記吸気管内の圧力に応じた信号をそれぞれ入力すると共に、これらの信号に基づき、前記エンジン回転数、前記排気管内の排気温度、前記吸気管内の圧力のうち少なくともいずれか1つの値を求め、求めた値と前記失火を判定するためのしきい値とを比較し、求めた値が前記しきい値を超える場合には、前記エンジンに失火が起こっていると判定し、前記第1レーザおよび前記第2レーザを照射することで、前記エンジンに失火が起こっていると判定した時よりも前記燃焼室における点火数を増やすようになっていることを特徴とする請求項4に記載のレーザ点火装置。 - 前記制御手段は、前記エンジンに失火が起こっていると判定すると、前記第1レーザおよび前記第2レーザのいずれか一方、または両方のレーザ光強度を上げて照射するように、前記レーザ光照射手段および前記レーザ光照射ユニットを駆動するようになっていることを特徴とする請求項5に記載のレーザ点火装置。
- 前記検出手段は、前記エンジンの冷却水の水温を検出する水温検出手段と、前記エンジンの前記吸気管内の圧力を検出する吸気管圧力検出手段と、を備え、これら水温検出手段および吸気管圧力検出手段にてそれぞれ検出した前記水温および前記吸気管内の圧力に応じた信号を出力するようになっており、
前記制御手段は、前記水温および前記吸気管内の圧力に応じて点火に必要な点火エネルギーを導く三次元マップを有しており、前記水温および前記吸気管内の圧力に応じた信号をそれぞれ入力すると共に、これらの信号に基づき前記水温および前記吸気管内の圧力の値を求め、求めた水温および吸気管内の圧力のそれぞれの値を前記三次元マップに代入して点火エネルギーを導き、前記燃焼室内における点火点の点火エネルギーが求めた点火エネルギーとなるように、前記第1レーザおよび前記第2レーザを照射するようになっていることを特徴とする請求項5または6に記載のレーザ点火装置。 - レーザ光をエンジン(100)の燃焼室(120)に導くと共に集光することで前記燃焼室に導入される可燃混合気に点火するレーザ点火装置であって、
前記レーザ光を発するレーザ光照射手段(21、31、22、32、23)と、
前記レーザ光照射手段にて照射されるレーザ光が入射されると共に、前記入射されたレーザ光を前記燃焼室に一点ないし多点にて集光するレーザ光照射ユニット(10)と、
前記エンジンのエンジン条件を検出する検出手段(50)と、
前記検出手段にて検出された前記エンジン条件に基づき、前記レーザ光照射手段および前記レーザ光照射ユニットを駆動する制御手段(40)と、を有し、
前記制御手段は、前記エンジンの始動時には、前記エンジンを通常運転させる場合よりも点火エネルギーを高く、もしくは点火数を増やす、もしくはその両方の制御を実施するように、前記レーザ光照射手段および前記レーザ光照射ユニットを駆動するようになっていることを特徴とするレーザ点火装置。 - 前記レーザ光照射手段として第1レーザ(21、31)および第2レーザ(22、32)を有し、
前記レーザ光照射ユニットにおいては、前記第1レーザまたは前記第2レーザから照射されるレーザ光がそれぞれ入射されるようになっており、
前記検出手段は、前記エンジンのエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、イグニッションスイッチのオン状態検出するイグニッションオン検出手段と、前記イグニッションスイッチのスタート状態を検出するイグニッションスタート検出手段と、を備え、
前記エンジン回転数検出手段は、前記エンジンのエンジン回転数に応じた信号を出力し、前記イグニッションオン検出手段は、前記イグニッションスイッチのオン状態に応じた信号を出力し、前記イグニッションスタート検出手段は前記イグニッションスイッチのスタート状態に応じた信号を出力するようになっており、
前記制御手段は、前記イグニッションオン検出手段から前記オン状態に応じた信号を入力すると共に前記第1レーザおよび前記第2レーザをスタンバイし、前記イグニッションスタート検出手段から前記スタート状態に応じた信号を入力すると前記第1レーザおよび前記第2レーザからそれぞれレーザ光を照射して前記エンジンを始動させ、この後、前記エンジン回転数検出手段にて検出された前記エンジン回転数に応じた信号を入力すると共に、この信号に基づきエンジン回転数を求め、求めたエンジン回転数が所定エンジン回転数を超えた場合には前記エンジンの始動が完了したと判定し、前記第1レーザおよび前記第2レーザのうちいずれか一方を照射停止するようになっていることを特徴とする請求項8に記載のレーザ点火装置。 - 前記制御手段は、前記エンジンの始動が完了しないと判定すると、前記エンジンの始動が終了したと推定される所定時間が経過したか否かを判定し、前記所定時間が経過したと判定すると、前記第1レーザおよび前記第2レーザの両方またはいずれか一方のレーザ光強度を上げて照射するようになっていることを特徴とする請求項9に記載のレーザ点火装置。
- 前記レーザ光照射手段として第1レーザ(21、31)および第2レーザ(22、32)を有し、
前記レーザ光照射ユニットにおいては、前記第1レーザまたは前記第2レーザから照射されるレーザ光がそれぞれ入射されるようになっており、
前記検出手段は、前記エンジンのエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、イグニッションスイッチのオン状態検出するイグニッションオン検出手段と、前記イグニッションスイッチのスタート状態を検出するイグニッションスタート検出手段と、を備え、
前記エンジン回転数検出手段は、前記エンジンのエンジン回転数に応じた信号を出力し、前記イグニッションオン検出手段は、前記イグニッションスイッチのオン状態に応じた信号を出力し、前記イグニッションスタート検出手段は前記イグニッションスイッチのスタート状態に応じた信号を出力するようになっており、
前記レーザ光照射ユニットは、前記第1レーザから照射されるレーザ光を複数のレンズにて前記燃焼室に導く第1複眼レンズ(18)を有すると共に、
前記第1レーザから照射されるレーザ光の光路を変更する光路変更ミラー(61〜63)と、前記光路変更ミラーを介して導かれる前記レーザ光を前記燃焼室に一つの焦点として導く単眼レンズ(67)と、を有し、
前記制御手段は、前記イグニッションオン検出手段から前記オン状態に応じた信号を入力すると前記第1レーザをスタンバイし、前記レーザ光照射ユニットを駆動して前記第1レーザのレーザ光の光路上に前記光路変更ミラーを配置して前記第1レーザから照射されるレーザ光を前記単眼レンズに導くようにした後、前記エンジン始動検出手段から前記スタート信号を入力すると前記第1レーザからレーザ光を照射し、前記光路変更ミラーを介して前記単眼レンズから前記レーザ光を集光することで点火すると共に前記エンジンを始動させ、この後、前記エンジン回転数検出手段にて検出された前記エンジン回転数に応じた信号を入力すると共に、この信号に基づきエンジン回転数を求め、求めたエンジン回転数が所定エンジン回転数を超えた場合には前記エンジンの始動が完了したと判定し、前記レーザ光照射ユニットを駆動して前記光路変更ミラーを前記第1レーザのレーザ光の光路から外し、前記第1レーザから照射されるレーザ光を前記第1複眼レンズに導くようになっていることを特徴とする請求項8に記載のレーザ点火装置。 - 前記制御手段は、前記エンジンの始動が完了しないと判定すると、前記エンジンの始動が終了したと推定される所定時間が経過したか否かを判定し、前記所定時間が経過したと判定すると、前記レーザ光照射ユニットを駆動して前記光路変更ミラーを前記第1レーザのレーザ光の光路上に配置し前記レーザ光を前記単眼レンズに導くか、または、前記第1レーザおよび前記第2レーザの両方またはいずれか一方のレーザ光強度を上げて照射するようになっていることを特徴とする請求項11に記載のレーザ点火装置。
- レーザ光をエンジン(100)の燃焼室(120)に導くと共に集光することで前記燃焼室に導入される可燃混合気に点火するレーザ点火装置であって、
前記レーザ光を発するレーザ光照射手段(21、31、22、32、23)と、
前記レーザ光照射手段にて照射されるレーザ光が入射されると共に、前記入射されたレーザ光を前記燃焼室に一点ないし多点にて集光するレーザ光照射ユニット(10)と、
前記エンジンのエンジン条件を検出する検出手段(50)と、
前記検出手段にて検出された前記エンジン条件に基づき、前記レーザ光照射手段および前記レーザ光照射ユニットを駆動することで前記燃焼室における点火数を変更する制御手段(40)と、を有し、
前記検出手段は、前記エンジンのノッキングを検出するようになっており、
前記制御手段は、前記エンジンのノッキングが検出された場合、前記ノッキングが検出される前よりも点火数を増やすように、レーザ光照射手段および前記レーザ光照射ユニットを駆動するようになっていることを特徴とするレーザ点火装置。 - 前記レーザ光照射手段として第1レーザ(21、31)および第2レーザ(22、32)を有し、
前記レーザ光照射ユニットにおいては、前記第1レーザまたは前記第2レーザから照射されるレーザ光がそれぞれ入射されるようになっており、
前記検出手段は、前記エンジンのノッキングを検出するノッキング検出手段を備えており、このノッキング検出手段は、前記エンジンの振動を検出し、この振動に応じた信号を出力するようになっており、
前記制御手段は、前記エンジンのノッキングを示すノッキング周波数帯を有しており、前記振動に応じた信号を入力すると共に、この振動に応じた信号に基づき前記エンジンの振動の周波数を求め、求めた周波数が前記ノッキング周波数帯に含まれる場合には、前記エンジンにノッキングが起こっていると判定し、前記第1レーザおよび前記第2レーザを照射することで、前記エンジンにノッキングが起こっていると判定した時よりも前記燃焼室における点火数を増やすようになっていることを特徴とする請求項13に記載のレーザ点火装置。
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