JP2006132493A - Laser igniting engine and method of operating the same - Google Patents
Laser igniting engine and method of operating the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006132493A JP2006132493A JP2004324983A JP2004324983A JP2006132493A JP 2006132493 A JP2006132493 A JP 2006132493A JP 2004324983 A JP2004324983 A JP 2004324983A JP 2004324983 A JP2004324983 A JP 2004324983A JP 2006132493 A JP2006132493 A JP 2006132493A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- laser beam
- cylinder
- combustion chamber
- laser light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、主としてガスエンジン等の予混合燃焼レーザ着火式エンジンに適用され、レーザ発振装置からのレーザ光を、光ファイバーを通してレーザ光集光手段に伝送し、該レーザ光集光手段から燃焼室内のターゲットに照射して発生させたプラズマにより該燃焼室内のガスに着火するように構成されたレーザ着火式エンジン及びその運転方法に関する。 The present invention is mainly applied to a premixed combustion laser ignition type engine such as a gas engine, and transmits a laser beam from a laser oscillation device to a laser beam condensing unit through an optical fiber, and from the laser beam condensing unit to a combustion chamber. The present invention relates to a laser ignition engine configured to ignite a gas in a combustion chamber by plasma generated by irradiation of a target, and an operation method thereof.
予混合希薄燃焼ガスエンジンにおいては、副室に装着した点火プラグによって該副室内の濃混合比ガスに点火して着火し、該着火火炎を主燃焼室内の希薄混合気中に噴出せしめて主燃焼させる点火プラグ着火方式、あるいは副室に装着したパイロット燃料噴射弁によって該副室内の混合ガス中にパイロット燃料を噴射して着火し、該着火火炎を主燃焼室内の希薄混合気中に噴出せしめて主燃焼させるパイロット燃料噴射着火方式に代えて、レーザ光を燃焼室に設けられたターゲットに照射してプラズマを発生させ、燃焼室内のガスを着火燃焼させるレーザ着火方式を用いて、希薄混合ガスの着火燃焼を促進するとともに、NOxの発生量を抑制する技術が提案されている。 In a premixed lean combustion gas engine, ignition is performed by igniting a rich mixture ratio gas in the auxiliary chamber by means of an ignition plug mounted in the auxiliary chamber, and the ignition flame is injected into the lean mixture in the main combustion chamber to cause main combustion. A pilot fuel is injected into the mixed gas in the auxiliary chamber by a spark plug ignition method or a pilot fuel injection valve mounted in the auxiliary chamber to ignite, and the ignition flame is injected into a lean mixture in the main combustion chamber. Instead of the pilot fuel injection ignition system that performs main combustion, a laser ignition system that generates plasma by irradiating laser light onto a target provided in a combustion chamber and ignites and burns gas in the combustion chamber is used. A technique for promoting ignition combustion and suppressing the amount of NOx generated has been proposed.
かかるレーザ着火方式を備えた予混合希薄燃焼ガスエンジンとして、特許文献1(特開平7−217521号公報)、及び特許文献2(特開平9−42138号公報)の技術が提案されている。
特許文献1の技術においては、レーザ光の光路内に複数のウェッジ基板を設置し、それぞれのウェッジ基板を異なる回転数で回転させることにより、レーザ光を広い範囲に揺動させて照射するように構成している。
また、特許文献2の技術においては、レーザ発振装置とピストン表面上に設けた1個のターゲットとの間のレーザ光の光路内に、エンジン回転によってレーザ光を常時ターゲット上に照射できるように焦点可変装置を装備している。
As a premixed lean combustion gas engine equipped with such a laser ignition system, techniques of Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-217521) and Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-42138) have been proposed.
In the technique of Patent Document 1, a plurality of wedge substrates are installed in the optical path of the laser beam, and each wedge substrate is rotated at a different rotational speed so that the laser beam is oscillated and irradiated in a wide range. It is composed.
Further, in the technique of
しかしながら、前記従来技術にあっては、つぎのような解決すべき問題点を有している。
即ち前記特許文献1(特開平7−217521号公報)の技術にあっては、ウェッジ基板を回転させながらレーザ光を通し、燃焼室内のピストン上面の限られた範囲にあるターゲットにレーザ光を揺動させて照射するように構成されているにとどまり、また特許文献2(特開平9−42138号公報)の技術にあっては、開示されているレーザ着火式エンジンにおいては、エンジン回転によってレーザ光を常時1つのターゲット上に精度良く照射できる焦点可変装置をそなえているにとどまり、燃焼室内における複数のターゲットにレーザ光を照射可能にし、さらには該レーザ光を照射タイミングをずらして照射可能にして着火性能を向上させる手段はそなえていない。
また、かかる従来技術にあっては、レーザ光発振装置を含むレーザ光照射設備が故障した際には、故障に補完手段をそなえていないため、エンジンを停止しなければならないと
いう問題点も抱えている。
However, the prior art has the following problems to be solved.
That is, in the technique of Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-217521), a laser beam is passed while rotating the wedge substrate, and the laser beam is swayed to a target within a limited range of the upper surface of the piston in the combustion chamber. In the technique disclosed in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-42138), the laser light is emitted by the engine rotation. However, it is possible to irradiate a plurality of targets in the combustion chamber with laser light, and to irradiate the laser light at different irradiation timings. There is no means to improve ignition performance.
In addition, in this conventional technique, when the laser beam irradiation equipment including the laser beam oscillation device breaks down, there is also a problem that the engine must be stopped because no supplement means is provided for the failure. Yes.
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、燃焼室内における複数のターゲットにレーザ光を照射可能に、かつ該レーザ光を照射タイミングをずらして照射可能にして着火性能を向上させるとともに、レーザ光照射設備が故障した場合においても、故障を補完してエンジンの運転を可能としたレーザ着火式エンジンを提供することを目的とする。 In view of the problems of the prior art, the present invention is capable of irradiating a plurality of targets in a combustion chamber with laser light, and irradiating the laser light at different irradiation timings to improve ignition performance, and also laser light irradiation equipment An object of the present invention is to provide a laser ignition type engine that can operate the engine by compensating for the failure even when the engine fails.
本発明はかかる目的を達成するもので、レーザ発振装置からのレーザ光を光ファイバーを通してシリンダヘッドに装着されたレーザ光導入手段に伝送し、該レーザ光導入手段から、燃焼室内のターゲットに照射して発生させたプラズマにより該燃焼室内のガスに着火するように構成されたレーザ着火式エンジンにおいて、前記レーザ発振装置からのレーザ光を複数に分岐させるレーザ光分岐装置を備えるとともに、前記ターゲットを複数設けて各ターゲットに前記レーザ光分岐装置で分岐された複数のレーザ光がそれぞれ照射されるように構成したことを特徴とする。
かかる発明において、好ましくは、前記レーザ発振装置からのレーザ光を複数のシリンダに分配するレーザ光シリンダ分配装置を設けるとともに、前記レーザ光分岐装置を各シリンダに設け、前記レーザ光シリンダ分配装置で各シリンダに分配されたレーザ光を前記レーザ光分岐装置で分岐して、各シリンダに複数設けられた前記ターゲットに照射するように構成する。
The present invention achieves such an object, and transmits laser light from a laser oscillation device to a laser light introducing means mounted on a cylinder head through an optical fiber, and irradiates a target in a combustion chamber from the laser light introducing means. A laser ignition engine configured to ignite a gas in the combustion chamber by generated plasma, and includes a laser beam branching device for branching a laser beam from the laser oscillation device into a plurality, and a plurality of the targets are provided. Each target is irradiated with a plurality of laser beams branched by the laser beam branching device.
In such an invention, preferably, a laser beam cylinder distributing device that distributes the laser beam from the laser oscillation device to a plurality of cylinders is provided, and the laser beam branching device is provided in each cylinder. The laser beam distributed to the cylinder is branched by the laser beam branching device, and is irradiated to the targets provided in plural in each cylinder.
かかる発明によれば、レーザ発振装置からのレーザ光を、好ましくはレーザ光シリンダ分配装置によって各シリンダに分配し、各シリンダ毎に設けられたレーザ光分岐装置で複数のレーザ光に分岐して燃焼室内の複数のターゲットに照射するので、燃焼室内の複数箇所に配置されたターゲットへのレーザ光の照射により、燃焼室内の複数箇所が燃焼室内ガスの着火点となって燃焼室内ガスが均等に着火され、着火不良の発生が回避されるとともにターゲット1つ当たりのガスへの着火燃焼時間を早くできて、着火燃焼性能が向上する。 According to this invention, the laser beam from the laser oscillation device is preferably distributed to each cylinder by the laser beam cylinder distributing device, and branched into a plurality of laser beams by the laser beam branching device provided for each cylinder and burned. Since irradiation is performed on a plurality of targets in the room, the irradiation of the laser beam to the targets arranged at a plurality of locations in the combustion chamber causes the combustion chamber gases to be ignited evenly, with the plurality of locations in the combustion chamber serving as ignition points for the combustion chamber gas. In addition, the occurrence of ignition failure can be avoided, and the ignition combustion time for the gas per target can be shortened, so that the ignition combustion performance is improved.
また本発明は、前記レーザ着火式エンジンにおいて、レーザ発振装置を複数個設けるとともに、前記各レーザ発振装置からのレーザ光を複数のシリンダに分配するレーザ光シリンダ分配装置を前記各レーザ発振装置に対応して設け、前記複数のレーザ光シリンダ分配装置から該分配装置のそれぞれで分配されたレーザ光が導入され、該複数のレーザ光を前記シリンダ内に設けられた1つのターゲットに切り換え照射するレーザ光切換装置を備えたことを特徴とする。
そして、前記発明にかかるレーザ着火式エンジンの運転方法の発明として、複数個設けられた前記レーザ発振装置からのレーザ光を各レーザ発振装置に対応して設けられた複数のレーザ光分配手段によって該レーザ光分配手段毎に複数のシリンダに分配し、前記複数のレーザ光分配手段のそれぞれからの複数のレーザ光を、前記シリンダ内に設けられた1つのターゲットに切り換え照射する運転方法を提案する。
According to the present invention, in the laser ignition type engine, a plurality of laser oscillation devices are provided, and a laser beam cylinder distribution device that distributes laser light from each laser oscillation device to a plurality of cylinders corresponds to each laser oscillation device. The laser beam distributed from each of the plurality of laser beam cylinder distributing devices is introduced, and the plurality of laser beams are switched and applied to one target provided in the cylinder. A switching device is provided.
As an invention of a method for operating a laser ignition engine according to the invention, a plurality of laser beams from the plurality of laser oscillators are provided by a plurality of laser beam distribution means provided corresponding to each laser oscillator. Proposed is an operation method in which laser light is distributed to a plurality of cylinders for each laser light distributing means, and a plurality of laser lights from each of the plurality of laser light distributing means are switched and irradiated to one target provided in the cylinder.
かかる発明によれば、レーザ発振装置を複数個設けるとともにレーザ光を複数のシリンダに分配するレーザ光シリンダ分配装置等からなるレーザ光照射設備を複数台備えているので、前記レーザ光発振装置を含むレーザ光照射設備のうちの1台が故障した際には、レーザ光切換装置によって正常なレーザ光照射設備を使用するように切り換えてエンジンを運転することができ、前記レーザ光照射設備が故障した際にもエンジンを停止することなく正常に運転でき、エンジンの稼動性が向上する。 According to this invention, since a plurality of laser beam irradiation equipment including a laser beam cylinder distributing device and the like that provide a plurality of laser oscillation devices and distribute laser beams to a plurality of cylinders are provided, the laser beam oscillation device is included. When one of the laser beam irradiation facilities fails, the laser beam switching device can be switched to use the normal laser beam irradiation facility to operate the engine, and the laser beam irradiation facility has failed. In this case, the engine can be operated normally without stopping the engine, and the engine operability is improved.
また、本発明は、1個または複数個の前記レーザ発振装置からのレーザ光を、照射タイミングをずらして、前記シリンダ内に設けられたターゲットに切り換え照射せしめるコントローラを備えたことを特徴とする。
そして、前記発明にかかるレーザ着火式エンジンの運転方法の発明として、1個または複数個の前記レーザ発振装置からのレーザ光を、照射タイミングをずらして前記シリンダ内に設けられたターゲットに切り換え照射することを特徴とするレーザ着火式エンジンの運転方法を提案する。
In addition, the present invention is characterized in that a controller is provided for switching and irradiating laser light from one or a plurality of the laser oscillation devices to a target provided in the cylinder by shifting the irradiation timing.
As an invention of the method for operating the laser ignition engine according to the invention, the laser light from one or a plurality of the laser oscillation devices is switched and applied to the target provided in the cylinder at different irradiation timings. We propose a method for operating a laser ignition engine characterized by this.
かかる発明によれば、燃焼室内に設置された1個のターゲット、あるいは燃焼室内の複数箇所に配置されたターゲットに、レーザ光を照射タイミングをずらして複数回照射することにより、最初のレーザ光照射による燃焼室内ガスの着火燃焼に引き続いて、第2回目以降のレーザ光照射による燃焼室内ガスの着火燃焼を行うこと、すなわち複数回の着火燃焼を行うことができて、いわゆる後高の燃焼モードによる燃焼をなすことが可能となり、燃料の燃え切りが良好となって燃焼性能およびサイクル効率が向上するとともに、NOxの発生量も低減できる。 According to this invention, the first laser beam irradiation is performed by irradiating a single target installed in the combustion chamber or a plurality of targets arranged at a plurality of locations in the combustion chamber a plurality of times with different irradiation timings. Following the ignition and combustion of the combustion chamber gas by, the combustion chamber gas can be ignited and burned by the second and subsequent laser light irradiations, that is, a plurality of times of ignition and combustion can be performed. Combustion can be performed, fuel can be burned out, combustion performance and cycle efficiency can be improved, and NOx generation can be reduced.
本発明によれば、レーザ発振装置からのレーザ光を、レーザ光分岐装置で複数のレーザ光に分岐して燃焼室内の複数のターゲットに照射するので、燃焼室内の複数箇所が燃焼室内ガスの着火点となって燃焼室内ガスが均等に着火され、着火不良の発生が回避されるとともにターゲット1つ当たりのガスへの着火燃焼時間を早くできて、着火燃焼性能が向上する。
また本発明によれば、レーザ光発振装置を含むレーザ光照射設備のうちの1台が故障した際には、レーザ光切換装置によって正常なレーザ光照射設備を使用するように切り換えてエンジンを運転することができ、前記レーザ光照射設備が故障した際にもエンジンを停止することなく正常に運転でき、エンジンの稼動性が向上する。
さらに本発明によれば、最初のレーザ光照射による燃焼室内ガスの着火燃焼に引き続いて、第2回目以降のレーザ光照射による燃焼室内ガスの着火燃焼を行う複数回の着火燃焼を行うことができて、いわゆる後高の燃焼モードによる燃焼をなすことが可能となり、燃料の燃え切りが良好となって燃焼性能およびサイクル効率が向上するとともに、NOxの発生量も低減できる。
According to the present invention, the laser beam from the laser oscillation device is split into a plurality of laser beams by the laser beam branching device and irradiated to a plurality of targets in the combustion chamber. Thus, the combustion chamber gas is evenly ignited, the occurrence of poor ignition is avoided, and the ignition combustion time for the gas per target can be shortened, so that the ignition combustion performance is improved.
Further, according to the present invention, when one of the laser beam irradiation facilities including the laser beam oscillation device fails, the engine is operated by switching the laser beam switching device to use the normal laser beam irradiation facility. Therefore, even when the laser beam irradiation facility fails, the engine can be operated normally without stopping, and the operability of the engine is improved.
Furthermore, according to the present invention, subsequent to the ignition combustion of the combustion chamber gas by the first laser beam irradiation, the ignition combustion of the combustion chamber gas by the second and subsequent laser beam irradiations can be performed a plurality of times. Thus, combustion in a so-called post-high combustion mode can be performed, fuel can be burned out well, combustion performance and cycle efficiency can be improved, and NOx generation can be reduced.
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this example are not intended to limit the scope of the present invention only to specific examples unless otherwise specified. Only.
図4は、本発明が適用される単室式レーザ着火式ガスエンジンの燃焼室周りの断面図である。
図4において、12はガスエンジン(以下エンジンという)のシリンダヘッド、10はピストン、11はシリンダライナ、13は該シリンダヘッド12、ピストン10及びシリンダライナ11により区画形成された燃焼室、22はコネクチングロッド、23はクランク軸である。
また15は吸気ポート、14は該吸気ポート15を開閉する吸気弁、17は排気ポート、16は該排気ポート17を開閉する排気弁である。
FIG. 4 is a cross-sectional view around the combustion chamber of a single chamber laser ignition gas engine to which the present invention is applied.
In FIG. 4, 12 is a cylinder head of a gas engine (hereinafter referred to as engine), 10 is a piston, 11 is a cylinder liner, 13 is a combustion chamber defined by the
15 is an intake port, 14 is an intake valve for opening and closing the
1はレーザ光(レーザパルス)02を発振するレーザ発振装置、2は前記レーザ発振装置1から発振されるレーザ光02のパルス間隔、レーザ光エネルギー(レーザ光の強さ)等を制御するレーザ制御装置である。6は前記シリンダヘッド12内に設置されたレーザ光の集光レンズ、9は該集光レンズ6を支持する支持部材である。35は前記集光レンズ6側と燃焼室13側とを遮蔽するレーザ光導入ガラス体で、耐熱性を有する透明ガラスからなる。
50は前記レーザ発振装置1からのレーザ光02を前記集光レンズ6側に伝送するための光ファイバーである。
1 is a laser oscillation device that oscillates a laser beam (laser pulse) 02, 2 is a laser control that controls a pulse interval of
51はエンジンの回転数を検出する回転数検出器、52はエンジンの負荷を検出する負荷検出器、53はクランク角センサを構成するタイミング円板で回転軸23aを介して前記クランク軸23のクランク角を検出するものである。
3はコントローラで、前記回転数検出器51からエンジン回転数の検出値が、前記負荷検出器52からエンジン負荷の検出値が、前記クランク角センサ(タイミング円板)53からエンジンのクランク角の検出値が夫々入力されて、前記エンジン回転数の検出値あるいは前記エンジン負荷の検出値に基づき、該エンジン回転数あるいはエンジン負荷に対応するレーザ光02のパルス間隔、レーザ光エネルギー(レーザ光の強さ)等を算出するとともに、前記クランク角検出値に基づき各シリンダの着火順序に従ってレーザ光の発振タイミングを算出して、前記レーザ制御装置2に入力するものである。
51 is a rotational speed detector for detecting the rotational speed of the engine, 52 is a load detector for detecting the load of the engine, 53 is a timing disk constituting a crank angle sensor, and a crank of the
かかる構成からなるレーザ着火式ガスエンジンの運転時において、前記回転数検出器51からのエンジン回転数の検出値、前記負荷検出器52からのエンジン負荷の検出値、前記クランク角センサ53からのクランク角の検出値は、コントローラ3に入力される。
そして該コントローラ3においては、前記エンジン回転数の検出値、エンジン負荷の検出値、及びクランク角の検出値に基づき、前記レーザ制御装置2にレーザ発振装置1からのレーザ光02の発振タイミングの制御信号を出力する。
そして前記レーザ制御装置2は、前記コントローラ3から該レーザ制御装置2に入力されるレーザ光02の発振タイミングの制御信号に基づき、前記レーザ発振装置1からレーザ光02を発振せしめる。該レーザ光02は前記光ファイバー50を通して伝送され、シリンダヘッド12内を通る先端部から集光レンズ6に入り、該集光レンズ6で集光されレーザ光導入ガラス体35を透過して、前記燃焼室13内のターゲット5に照射される。かかるレーザ光02の照射により燃焼室13内の混合ガス中に高温のプラズマを発生させ、該ガスを着火燃焼せしめる。
During operation of the laser ignition type gas engine having such a configuration, the detected value of the engine speed from the
The
The
本発明は、前記のようなレーザ着火式ガスエンジンにおけるレーザ光伝送システムの改良に係るものである。
図1は本発明の第1実施例に係るレーザ着火式エンジンのレーザ光伝送システムの構成図である。
図1において、1はレーザ光(レーザパルス)02を発振するレーザ発振装置、2は前記レーザ発振装置1から発振されるレーザ光02のパルス間隔、レーザ光エネルギー(レーザ光の強さ)等を制御するレーザ制御装置である。50は前記レーザ発振装置1からのレーザ光02を後述するように伝送する光ファイバーである。
51はエンジンの回転数を検出する回転数検出器、52はエンジンの負荷を検出する負荷検出器、53はクランク角センサを構成するタイミング円板で回転軸23a(図4参照)を介して前記クランク軸23のクランク角を検出するものである。
The present invention relates to an improvement in a laser light transmission system in the laser ignition type gas engine as described above.
FIG. 1 is a block diagram of a laser light transmission system for a laser ignition engine according to a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, 1 is a laser oscillation device that oscillates laser light (laser pulse) 02, 2 is a pulse interval of
51 is a rotational speed detector that detects the rotational speed of the engine, 52 is a load detector that detects the load of the engine, 53 is a timing disk that constitutes a crank angle sensor, and is described above via the
3はコントローラで、前記回転数検出器51からエンジン回転数の検出値が、前記負荷検出器52からエンジン負荷の検出値が、前記クランク角センサ(タイミング円板)53からエンジンのクランク角の検出値が夫々入力されて、前記エンジン回転数の検出値あるいは前記エンジン負荷の検出値に基づき、該エンジン回転数あるいはエンジン負荷に対応するレーザ光02のパルス間隔、レーザ光エネルギー(レーザ光の強さ)等を算出するとともに、前記クランク角検出値に基づき各シリンダの着火順序に従ってレーザ光の発振タイミングを算出して、前記レーザ制御装置2に入力するものである。
以上に示すレーザ光の発振及び制御システムは、図4のレーザ着火式ガスエンジンと同様である。
The laser light oscillation and control system described above is the same as the laser ignition type gas engine of FIG.
7は前記レーザ発振装置1からのレーザ光02を各シリンダに分配するレーザ光シリンダ分配装置で、複数のミラーの組合せ、プリズム等のレーザ光02を複数に分光せしめる分光手段により該レーザ光02を分光して各シリンダに分配するものである。即ち、該レーザ光シリンダ分配装置7においては、レーザ光02を、前記コントローラ3からのエンジンの着火順序信号を受けて、該着火順序に従って各シリンダに分配し、光ファイバー50を通して各シリンダのターゲット分配装置4に伝送する。
12はシリンダヘッド、10はピストン、11はシリンダライナ、13は該シリンダヘッド12、ピストン10及びシリンダライナ11により区画形成された燃焼室で、前記ピストン10の上面には前記燃焼室13内に臨んで複数(この例では2個)のターゲット5が設置されている。
Reference numeral 7 denotes a laser beam cylinder distributing device that distributes the
12 is a cylinder head, 10 is a piston, 11 is a cylinder liner, 13 is a combustion chamber defined by the
4は各シリンダに設けられたターゲット分配装置(レーザ光分岐装置)で、前記レーザ光シリンダ分配装置7により各シリンダに分配されて光ファイバー50を通して伝送されたレーザ光02を前記ターゲット5の数に分配する。該ターゲット分配装置4においてはレーザ光02を、前記レーザ光シリンダ分配装置7と同様に、複数のミラーの組合せ、プリズム等によりレーザ光02を、前記ターゲット5の数と同数に分光せしめる。
60はシリンダヘッド12内に設置されたレーザ光導入装置で、前記ターゲット分配装置4からのレーザ光02が光ファイバー50を通して導入される集光レンズ、耐熱性を有する透明ガラスからなり前記集光レンズ6側と燃焼室13側とを遮蔽するレーザ光導入ガラス体35等によって構成される。
Reference numeral 4 denotes a target distributor (laser beam splitter) provided in each cylinder. The
かかる第1実施例において、前記コントローラ3においては、エンジン回転数の検出値、エンジン負荷の検出値、及びクランク角の検出値に基づき、前記レーザ制御装置2にレーザ発振装置1からのレーザ光02の発振タイミングの制御信号を出力する。該レーザ制御装置2においては、前記コントローラ3から該レーザ制御装置2に入力されるレーザ光02の発振タイミングの制御信号に基づき、前記レーザ発振装置1からレーザ光02を発振せしめる。
レーザ発振装置1からのレーザ光02は、光ファイバー50を通してレーザ光シリンダ分配装置7に入光される。
In the first embodiment, in the
The
該レーザ光シリンダ分配装置7においては、前記レーザ光02を、前記コントローラ3からのエンジンの着火順序信号を受けて、該着火順序に従って分光して各シリンダに分配し、光ファイバー50を通して各シリンダのターゲット分配装置4に伝送する。
該ターゲット分配装置4においては、前記レーザ光シリンダ分配装置7により各シリンダに分配され光ファイバー50を通して伝送されたレーザ光02を前記ターゲット5の数に分配する。
該ターゲット分配装置4にて分配されたレーザ光02は、光ファイバー50を通して前記ターゲット5に対応して設けられた各レーザ導入装置60の集光レンズ6に入光される。
そして該レーザ光02は、該集光レンズ6で集光されレーザ光導入ガラス体35を透過して、前記燃焼室13内のターゲット5に照射される。かかるレーザ光02の照射により燃焼室13内の混合ガス中に高温のプラズマを発生させ、該ガスを着火燃焼せしめる。
In the laser beam cylinder distribution device 7, the
In the target distributor 4, the
The
The
かかる第1実施例によれば、レーザ発振装置1からのレーザ光02を、レーザ光シリンダ分配装置7によって各シリンダに分配し、各シリンダ毎に設けられたターゲット分配装置4でターゲット5と同数のレーザ光に分岐して燃焼室13内の複数のターゲット5に照射するので、燃焼室13内の複数箇所(この例では2箇所)に配置されたターゲット5へのレーザ光02の照射により、該燃焼室13内の複数箇所(この例では2箇所)が燃焼室内ガスの着火点となって燃焼室内ガスが均等に着火される。
これにより、着火不良の発生が回避されるとともにターゲット(5)1つ当たりのガスへの着火燃焼時間を早くできて、着火燃焼性能が向上する。
According to the first embodiment, the
As a result, the occurrence of poor ignition can be avoided and the ignition / combustion time for the gas per target (5) can be shortened to improve the ignition / combustion performance.
図2は本発明の第2実施例を示す図1対応図である。
この第2実施例においては、レーザ発振装置1a,1bを複数個(この例では2個)設けるとともに、前記各レーザ発振装置1a,1bからのレーザ光02を複数のシリンダに分配するレーザ光シリンダ分配装置7a,7bを前記各レーザ発振装置1a,1bに対応して同数個設け、前記複数(この例では2個)のレーザ光シリンダ分配装置7a,7bから該分配装置7a,7bのそれぞれで分配されたレーザ光02を、各シリンダ毎に設けられたレーザ光切換装置160に伝送している。
FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1 showing a second embodiment of the present invention.
In the second embodiment, a plurality of
該レーザ光切換装置160においては、一方側のレーザ発振装置1a及びレーザ光シリンダ分配装置7aからなるレーザ光照射設備から光ファイバー50aを通してきたレーザ光02と、他方側レーザ発振装置1b及びレーザ光シリンダ分配装置7bからなるレーザ光照射設備から光ファイバー50bを通してきたレーザ光02とを、必要に応じて切り換えて前記各レーザ導入装置60の集光レンズ6に入光するようになっている。
従って、かかる第2実施例においては、前記レーザ光切換装置160により、複数のレーザ光02を適宜選択して、シリンダ内に設けられた1つのターゲット5に切り換え照射することが可能となる。
In the laser beam switching device 160, the
Therefore, in the second embodiment, the laser beam switching device 160 can appropriately select a plurality of
従って、かかる第2実施例によれば、たとえば一方側のレーザ発振装置1a、レーザ光
シリンダ分配装置7aからなるレーザ光照射設備が故障した際には、レーザ光切換装置1
60によって、たとえばレーザ発振装置1b、レーザ光シリンダ分配装置7bからなる正
常なレーザ光照射設備を使用するように切り換えてエンジンを運転することができ、レー
ザ光照射設備が故障した際にもエンジンを停止することなく正常に運転できる。
その他の構成は前記第1実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
Therefore, according to the second embodiment, when the laser beam irradiation equipment including the
60, the engine can be operated by switching to use a normal laser beam irradiation facility including, for example, the
Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same members are denoted by the same reference numerals.
本発明の第3実施例は、図2に示される第2実施例の場合においては、複数個(この例では2個)設けられたレーザ発振装置1a,1bからのレーザ光02を各レーザ発振装置1a,1bに対応して設けられた複数(この例では2個)のレーザ光シリンダ分配装置7a,7bによって該レーザ光シリンダ分配装置7a,7b毎に複数のシリンダに分配し、コントローラ3によって、前記複数のレーザ光シリンダ分配装置7a,7bのそれぞれからの複数のレーザ光02を照射タイミングをずらして前記レーザ光切換装置160に入光し、該レーザ光切換装置160から、前記レーザ発振装置1a及びレーザ光シリンダ分配装置7aを通したレーザ光02と、レーザ発振装置1b及びレーザ光シリンダ分配装置7bを通したレーザ光02とを照射タイミングをずらして前記ターゲット5に照射する。
In the case of the second embodiment shown in FIG. 2, the third embodiment of the present invention oscillates
また、図1に示される第1実施例の場合においては、レーザ発振装置1からのレーザ光02をレーザ光シリンダ分配装置7によって複数のシリンダに分配し、コントローラ3によって、前記各シリンダのレーザ光02を、照射タイミングをずらして、前記ターゲット分配装置4に入光し、該ターゲット分配装置4から燃焼室13内の2つのターゲット5に照射する。
あるいは、前記ターゲット分配装置4を通さずに、照射タイミングをずらして1つのターゲット5に照射することもできる。
Further, in the case of the first embodiment shown in FIG. 1, the
Alternatively, it is possible to irradiate one
かかる第3実施例によれば、燃焼室13内に設置された1個のターゲット5、あるいは燃焼室内の複数箇所に配置されたターゲット5に、レーザ光02を照射タイミングをずらして複数回照射することにより、最初のレーザ光照射による燃焼室内ガスの着火燃焼に引き続いて、第2回目以降のレーザ光照射による燃焼室内ガスの着火燃焼を行うこと、すなわち複数回の着火燃焼を行うことができる。
これにより、図3の(B)に示されるような、いわゆる後高の燃焼モードによる燃焼をなすことが可能となり(図3の(A)は従来技術)、燃料の燃え切りが良好となって燃焼性能およびサイクル効率が向上するとともに、NOxの発生量も低減できる。
According to the third embodiment, a
This makes it possible to perform combustion in a so-called post-high combustion mode as shown in FIG. 3B (FIG. 3A is a prior art), and fuel burnout is good. The combustion performance and cycle efficiency are improved, and the amount of NOx generated can be reduced.
本発明によれば、燃焼室内における複数のターゲットにレーザ光を照射可能に、かつ該レーザ光を照射タイミングをずらして照射可能にしたことにより、着火性能を向上させることができるとともに、レーザ光照射設備が故障した場合においても故障を補完してエンジンの運転が可能なレーザ着火式エンジンを提供できる。 According to the present invention, it is possible to irradiate a plurality of targets in the combustion chamber with laser light and to irradiate the laser light with the irradiation timing shifted, so that the ignition performance can be improved and the laser light irradiation can be performed. It is possible to provide a laser ignition engine capable of operating the engine by complementing the failure even when the equipment breaks down.
1 レーザ発振装置
2 レーザ制御装置
02 レーザ光
3 コントローラ
4 ターゲット分配装置
5 ターゲット
7、7a、7b レーザ光シリンダ分配装置
10 ピストン
12 シリンダヘッド
13 燃焼室
14 吸気弁
16 排気弁
50 光ファイバー
51 回転数検出器
52 負荷検出器
53 クランク角センサ
60 レーザ光導入装置
160 レーザ光切換装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記シリンダ内に設けられたターゲットに切り換え照射せしめるコントローラを備えたこ
とを特徴とする請求項1または3のいずれかの項に記載のレーザ着火式エンジン。 4. The controller according to claim 1, further comprising: a controller that switches and irradiates laser light from one or a plurality of the laser oscillation devices to a target provided in the cylinder at different irradiation timings. 5. The laser ignition type engine described in the section.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004324983A JP2006132493A (en) | 2004-11-09 | 2004-11-09 | Laser igniting engine and method of operating the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004324983A JP2006132493A (en) | 2004-11-09 | 2004-11-09 | Laser igniting engine and method of operating the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006132493A true JP2006132493A (en) | 2006-05-25 |
Family
ID=36726256
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004324983A Withdrawn JP2006132493A (en) | 2004-11-09 | 2004-11-09 | Laser igniting engine and method of operating the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006132493A (en) |
-
2004
- 2004-11-09 JP JP2004324983A patent/JP2006132493A/en not_active Withdrawn
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6153700B2 (en) | Advanced optics and optical access for laser ignition systems for gas turbines including aircraft engines | |
US20060032470A1 (en) | Device for igniting an internal combustion engine | |
JP2006242039A (en) | Laser ignition device for internal combustion engine | |
JP2006220091A (en) | Laser-ignited engine | |
JP2006242034A (en) | Laser ignition device for internal combustion engine | |
JPS58195074A (en) | Ignition device of internal-combustion engine | |
JP2006132493A (en) | Laser igniting engine and method of operating the same | |
JP2005042593A (en) | Laser igniting engine having target change-over type laser supply system and its operation method | |
JP3556783B2 (en) | Combustion device for low cetane number engine | |
JP4347088B2 (en) | Laser-ignited engine with mirrored laser supply system | |
JP2006132492A (en) | Laser igniting engine with laser beam transmission prism | |
JPH09303244A (en) | Laser beam incidence device for engine | |
JP2006161612A (en) | Laser ignition type engine with laser beam dividing device | |
JP4354320B2 (en) | Laser ignition engine equipped with a laser device with a concave mirror | |
JP2006200419A (en) | Laser igniting engine having laser beam transmission tube with built-in mirror | |
JP2005042591A (en) | Multiple pulse laser radiating laser igniting engine and method of operating the engine | |
JP4302016B2 (en) | Laser ignition device and laser ignition type engine equipped with the same | |
JP2006104972A (en) | Laser ignition type engine having introducing glass body cleaning device and its operation method | |
JP4354301B2 (en) | Laser ignition engine with two kinds of target members | |
JP2006200421A (en) | Laser igniting engine with a plurality of mirrors and method of adjusting mirror angle | |
JP2009097427A (en) | Laser-induced spark discharge ignitor | |
JP2007309129A (en) | Laser multipoint igniter and laser multipoint ignitable engine | |
JP2005042580A (en) | Laser igniting engine having multipoint laser igniting device | |
JP2006132491A (en) | Laser igniting engine having optical fiber | |
JP4877751B2 (en) | Laser ignition device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080205 |