JP2006161612A - Laser ignition type engine with laser beam dividing device - Google Patents
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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であって、レーザ光分割装置を備えたレーザ着火式エンジンに関する。 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 irradiating a target, the laser ignition engine including a laser beam splitting device.
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、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、1つのレーザ光を複数に分光させて、燃焼室内における複数のターゲットに照射しあるいは複数のシリンダに分配可能にして、簡単な構造で以って1つのレーザ光を複数に分光可能とした手段はそなえていない。 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 of Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-42138), the laser beam can always be accurately irradiated onto one target by rotating the engine. Only with a variable focus device, a single laser beam can be split into a plurality of light beams and irradiated to a plurality of targets in a combustion chamber or distributed to a plurality of cylinders. There is no means that can split light into multiple light beams.
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、簡単な構造で以って1つのレーザ光を複数に分光して、該分光レーザ光を燃焼室内における複数のターゲットに照射可能とし、あるいは該分光レーザ光を複数のシリンダに分配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 can split a single laser beam into a plurality of parts with a simple structure and irradiate the plurality of targets in the combustion chamber with the spectral laser beam. An object of the present invention is to provide a laser ignition type engine capable of distributing the engine to a plurality of cylinders.
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、ハーフミラーと全反射ミラーとを組合せて構成され、入光される前記レーザ光を該ハーフミラー及び全反射ミラーを通すことにより複数のレーザ光に分光するレーザ光分光装置を備えたことを特徴とする。 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. In a laser ignition engine configured to ignite a gas in the combustion chamber by generated plasma, the laser is configured by combining a half mirror and a total reflection mirror, and the incident laser beam is transmitted to the half mirror and the total reflection mirror. A laser beam spectroscopic device that splits a plurality of laser beams by passing through a reflection mirror is provided.
かかる発明において好ましくは、前記ハーフミラーと全反射ミラーとを複数組設け、上流段のハーフミラーを透過あるいは反射した前記レーザ光の一方を全反射ミラーに入光し他方を下流段のハーフミラーに入光するように構成する。 Preferably, in the invention, a plurality of sets of the half mirror and the total reflection mirror are provided, and one of the laser beams transmitted or reflected by the upstream half mirror is incident on the total reflection mirror and the other is used as the downstream half mirror. Configure to receive light.
かかる発明によれば、ハーフミラーと全反射ミラーとを組合せて複数組設け、レーザ光を上流段のハーフミラーに入射することによって該ハーフミラーにて反射光と透過光とに分離し、該反射光あるいは透過光の一方を全反射ミラーに入光し他方を下流段のハーフミラーに入力する手順を繰り返すことにより、ハーフミラーと全反射ミラーとを複数組組合せるというきわめて簡単な構造で、1つのレーザ光を複数のレーザ光に分光して燃焼室内における複数のターゲットに照射することが可能となる。あるいは複数のシリンダに分配することができる。 According to this invention, a plurality of combinations of half mirrors and total reflection mirrors are provided, and the laser light is incident on the upstream half mirror to be separated into reflected light and transmitted light by the half mirror, and the reflection By repeating the procedure of entering one of light or transmitted light into the total reflection mirror and inputting the other into the half mirror at the downstream stage, an extremely simple structure of combining a plurality of pairs of half mirrors and total reflection mirrors is possible. It is possible to split one laser beam into a plurality of laser beams and irradiate a plurality of targets in the combustion chamber. Alternatively, it can be distributed to a plurality of cylinders.
これにより、1つのレーザ光をかかるレーザ光分光装置によって複数のレーザ光に分光して、燃焼室内の複数箇所に配置されたターゲットへ照射することが容易にでき、かかる
複数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。
また、前記のように、ハーフミラーと全反射ミラーとを複数組組合せるというきわめて簡単な構造で、1つのレーザ光を複数のレーザ光に分光して、容易に複数のシリンダに分配することができる。
Thus, one laser beam can be split into a plurality of laser beams by the laser beam spectroscopic device, and can be easily irradiated to targets arranged at a plurality of locations in the combustion chamber. By irradiation, the combustion chamber gas is ignited uniformly at a plurality of locations in the combustion chamber, thereby avoiding the occurrence of defective ignition and shortening the ignition combustion time per gas per target. The ignition combustion performance is improved.
Further, as described above, one laser beam can be split into a plurality of laser beams and easily distributed to a plurality of cylinders with a very simple structure in which a plurality of pairs of half mirrors and total reflection mirrors are combined. it can.
さらに、かかる発明において、前記のように構成されたレーザ光分光装置の下流側を次のように構成することにより、複数に分光されたレーザ光を燃焼室内の複数箇所に配置されたターゲットに容易にかつ精度良く照射でき、また前記分光レーザを複数のシリンダに精度良く分配することができる。
(1)複数組設けた前記ハーフミラー及び全反射ミラーの最下流段のミラーから出光された複数のレーザ光と同数設けられて、該複数のレーザ光のそれぞれを屈折して所要の受光手段側に向けて出光する出光プリズムを備える。
(2)前記最下流段のミラーと前記出光プリズムとの間の光路に、該最下流段のミラーから出光された複数のレーザ光と同数の集光レンズを設ける。
Furthermore, in this invention, the downstream side of the laser beam spectroscopic device configured as described above is configured as follows, so that laser beams split into a plurality of beams can be easily applied to targets arranged at a plurality of locations in the combustion chamber. And the spectral laser can be distributed to a plurality of cylinders with high accuracy.
(1) Provided in the same number as the plurality of laser beams emitted from the most downstream mirrors of the half mirrors and total reflection mirrors provided in a plurality of sets, refract each of the plurality of laser beams, and on the required light receiving means side A light-emitting prism that emits light toward the
(2) Provide the same number of condensing lenses as the plurality of laser beams emitted from the most downstream mirror in the optical path between the most downstream mirror and the light output prism.
また本発明は、前記レーザ着火式エンジンにおいて、頂点から入光されるレーザ光を複数のレーザ光に分割する複数の屈折面を有し、分割された前記複数のレーザ光を異なる方向に出光する角錐状の分割プリズムを備えたことを特徴とする。
かかる発明によれば、1つのレーザ光を複数の屈折面を有する角錐状の分割プリズムの頂点から該分割プリズムに入光して該分割プリズム内を通して複数の屈折面から出光することにより、角錐状の分割プリズムを設置するのみという簡単かつ低コストの構造で以って、1つのレーザ光を複数のレーザ光に分光して異なる方向に出光できる。
In the laser ignition engine, the present invention has a plurality of refracting surfaces for dividing the laser beam incident from the apex into a plurality of laser beams, and emits the divided laser beams in different directions. A pyramid-shaped split prism is provided.
According to this invention, a single laser beam is incident on the split prism from the apex of the pyramidal split prism having a plurality of refractive surfaces, and is emitted from the multiple refractive surfaces through the split prism. With a simple and low-cost structure in which only the split prism is installed, one laser beam can be split into a plurality of laser beams and emitted in different directions.
かかる発明において、前記のように構成された角錐状の分割プリズムの下流側を次のように構成することにより、分割プリズムで複数に分光されたレーザ光を容易に燃焼室内の複数箇所に配置されたターゲットに容易にかつ精度良く照射でき、また前記分光されたレーザ光を複数のシリンダに精度良く分配することができる。
(1)前記分割プリズムから出光された複数のレーザ光のそれぞれについて該レーザ光の光路に出光プリズムを直列に2個設け、前記分割プリズムから出光された複数のレーザ光のそれぞれを、前記2個の出光プリズムを順に通して所要の受光手段側に向けて出光するように構成する。
(2)前記分割プリズムから出光された複数のレーザ光のそれぞれについて、該レーザ光の光路に、該レーザ光を屈折させる2つの屈折面を有する出光プリズムを設け、前記分割プリズムから出光された複数のレーザ光のそれぞれを、前記出光プリズムの2つの屈折面を順に通して所要の受光手段側に向けて出光するように構成する。
In such an invention, the downstream side of the pyramid-shaped split prism configured as described above is configured as follows, so that the laser light split into a plurality of parts by the split prism can be easily arranged at a plurality of locations in the combustion chamber. The target can be easily and accurately irradiated, and the dispersed laser light can be distributed to a plurality of cylinders with high accuracy.
(1) For each of a plurality of laser beams emitted from the split prism, two light output prisms are provided in series on the optical path of the laser beam, and each of the plurality of laser beams output from the split prism is the two The light output prisms are sequentially passed through the light output prisms to emit light toward the required light receiving means.
(2) For each of a plurality of laser beams emitted from the split prism, a light output prism having two refracting surfaces that refract the laser light is provided in the optical path of the laser beam, and a plurality of lights output from the split prism Each of the laser beams is configured to emit light toward the required light receiving means side through the two refracting surfaces of the light emitting prism in order.
また本発明は、前記レーザ着火式エンジンにおいて、内部頂点から入光される前記レーザ光を複数のレーザ光に分割する角錐状内面を形成する複数の屈折面を有し、分割された前記複数のレーザ光を異なる方向に出光する分割プリズムを備えたことを特徴とする。
かかる発明によれば、1つのレーザ光を、内部に形成された複数の角錐状内面を有する分割プリズムの内部頂点から該分割プリズムに入光し、該分割プリズム内を通して複数の屈折内面から出光することにより、角錐状内面を有する分割プリズムを設置するのみという簡単かつ低コストの構造で以って、1つのレーザ光を複数のレーザ光に分光して異なる方向に出光できる。
In the laser ignition engine, the present invention has a plurality of refracting surfaces forming a pyramidal inner surface that divides the laser beam incident from an internal vertex into a plurality of laser beams, A split prism that emits laser light in different directions is provided.
According to this invention, one laser beam enters the split prism from the inner vertex of the split prism having a plurality of pyramidal inner surfaces formed therein, and exits from the plurality of refractive inner surfaces through the split prism. Thus, with a simple and low-cost structure in which only a split prism having a pyramidal inner surface is provided, one laser beam can be split into a plurality of laser beams and emitted in different directions.
本発明によれば、ハーフミラーと全反射ミラーとを複数組組合せるというきわめて簡単な構造で、1つのレーザ光を複数のレーザ光に分光して燃焼室内における複数のターゲットに照射することが可能となる。あるいは複数のシリンダに分配することができる。
これにより、1つのレーザ光を複数のレーザ光に分光して、燃焼室内の複数箇所に配置されたターゲットへ照射することが容易にでき、かかる複数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。
また、前記のように、ハーフミラーと全反射ミラーとを複数組組合せるというきわめて簡単な構造で、1つのレーザ光を複数のレーザ光に分光して、容易に複数のシリンダに分配することができる。
According to the present invention, it is possible to irradiate a plurality of targets in a combustion chamber by splitting one laser beam into a plurality of laser beams with an extremely simple structure in which a plurality of pairs of half mirrors and total reflection mirrors are combined. It becomes. Alternatively, it can be distributed to a plurality of cylinders.
Thereby, it is possible to easily split one laser beam into a plurality of laser beams and irradiate the targets arranged at a plurality of locations in the combustion chamber, and by irradiating the plurality of targets with the laser beams, Multiple locations serve as ignition points for the combustion chamber gas, and the combustion chamber gas is ignited evenly, avoiding the occurrence of poor ignition, and shortening the ignition / combustion time for the gas per target, improving the ignition combustion performance To do.
Further, as described above, one laser beam can be split into a plurality of laser beams and easily distributed to a plurality of cylinders with a very simple structure in which a plurality of pairs of half mirrors and total reflection mirrors are combined. it can.
また本発明によれば、1つのレーザ光を複数の屈折面を有する角錐状の分割プリズムの頂点から該分割プリズムに入光して該分割プリズム内を通して複数の屈折面から出光することにより、角錐状の分割プリズムを設置するのみという簡単かつ低コストの構造で以って、1つのレーザ光を複数のレーザ光に分光して異なる方向に出光できる。
さらに本発明によれば、1つのレーザ光を、内部に形成された複数の角錐状内面を有する分割プリズムの内部頂点から該分割プリズムに入光して該分割プリズム内を通して複数の屈折内面から出光することにより、角錐状内面を有する分割プリズムを設置するのみという簡単かつ低コストの構造で以って、1つのレーザ光を複数のレーザ光に分光して異なる方向に出光できる。
In addition, according to the present invention, one laser beam is incident on the split prism from the apex of the pyramid-shaped split prism having a plurality of refracting surfaces, and is emitted from the plurality of refracting surfaces through the split prism. With a simple and low-cost structure in which only a prismatic prism is provided, one laser beam can be split into a plurality of laser beams and emitted in different directions.
Furthermore, according to the present invention, one laser beam is incident on the split prism from the inner vertex of the split prism having a plurality of pyramidal inner surfaces formed therein, and is emitted from the plurality of refractive inner surfaces through the split prism. Thus, with a simple and low-cost structure in which only a split prism having a pyramidal inner surface is provided, one laser beam can be split into a plurality of laser beams and emitted in different directions.
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5(A)は本発明が適用されるレーザ着火式エンジンのレーザ光伝送システムの第1例を示す構成図である。
図5(A)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である。53はクランク角センサで、クランク軸のクランク角を検出するものである。
FIG. 5A is a configuration diagram showing a first example of a laser light transmission system of a laser ignition engine to which the present invention is applied.
In FIG. 5A, 1 is a laser oscillation device that oscillates a laser beam (laser pulse) 02, 2 is a pulse interval of 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の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及び後述するレーザ光シリンダ分配装置7に入力するものである。
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5に伝送する。
Reference numeral 7 denotes a laser beam cylinder distributing device that distributes the
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ある。14は吸気ポートを開閉する吸気弁、16は排気ポートを開閉する排気弁である。
前記排気弁16及び吸気弁14(図5(B)参照)は、これらの上部に連結された弁回転装置27によって、超低速でステップ的あるいは連続的に、正逆両方向に回動せしめられている。かかる弁回転装置27は、従来使用されている排気弁回転装置、吸気弁回転装置と同様な装置を用い、あるいは既に排気弁16あるいは吸気弁14に弁回転装置27が装着されている場合はこれを用いる。
5は前記排気弁16及び吸気弁14の下面にそれぞれ突設されたターゲットであり、各ターゲット5には、後述するように、レーザ光分光装置100で該ターゲット5の数(この例では4個)と同数のレーザ光02が照射されるようになっている。
本発明は、前記レーザ光分光装置100の構成に係るものである。
The
The present invention relates to the configuration of the laser beam
図1(A)は本発明の第1実施例に係るレーザ光分光装置の模式図、(B)は作用説明図である。
図1(A)、(B)において、101はハーフミラー、102は全反射ミラーで、この実施例では該ハーフミラー101と全反射ミラー102とを組合せて複数組設けて、ミラー組立体101を構成している。103は出光プリズムで、前記ターゲット5(図5)と同数設置される。104は前記ミラー組立体101と前記各出光プリズム103との間のレーザ光02の光路に設置された集光レンズである。
前記ミラー組立体101は、図1(B)のように、上流段のハーフミラー101aを透過しあるいは反射した前記レーザ光02の一方を全反射ミラー102bに入光し他方を下流段のハーフミラー101bに入光し、該下流段のハーフミラー101bを透過しあるいは反射した前記レーザ光02の一方を下流段の全反射ミラー102bに入光し、他方をさらに下流段のハーフミラー101に(入光)することを繰り返し、任意のハーフミラー101あるいは全反射ミラー102から出光されたレーザ光02を前記集光レンズ104に入光するように構成されている。
FIG. 1A is a schematic diagram of a laser beam spectrometer according to a first embodiment of the present invention, and FIG.
1A and 1B,
As shown in FIG. 1B, the
かかるレーザ着火式エンジンの運転時において、図5(A)、(B)に示すように、前記コントローラ3においては、回転数検出器51からのエンジン回転数の検出値、負荷検出器52からのエンジン負荷の検出値、及びクランク角検出器53からの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。
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レーザ光分光装置100に伝送する。
During operation of such a laser ignition type engine, as shown in FIGS. 5A and 5B, the
In the
The
In the laser beam cylinder distribution device 7, the
かかる第1実施例において、図5のように、前記レーザ光シリンダ分配装置7から光ファイバー50を通してレーザ光分光装置100に導入されたレーザ光02は、図1(A)、(B)のように前記ミラー組立体101の第1段(上流段)のハーフミラー101aに入射される。次いで図1(B)のように、前記第1段のハーフミラー101aを透過したレーザ光02は第2段のハーフミラー101bに入射され、該第1段のハーフミラー101aで反射したレーザ光02は第1段の全反射ミラー102aに入射され、第2段のハーフミラー102bで反射したレーザ光02はは第2段の全反射ミラー102bに入射される、という出光、入光を繰り返す。
In the first embodiment, as shown in FIG. 5, the
そして、第2段のハーフミラー102bを透過したレーザ光02a、第1段の全反射ミラー102で反射したレーザ光02b、第2段の全反射ミラー102bで反射したレーザ光02c、第3段の全反射ミラー102d(図示省略)で反射したレーザ光02dは、前記ターゲット5と同数(この例では4つ)の集光レンズ104に入光し、各集光レンズ104で集光されて、前記ターゲット5と同数(この例では4つ)の出光プリズム103に入光される。
前記出光プリズム103の屈折面103aで屈折された各レーザ光02a、02b、02c、02dは、図5(B)に示されるように、前記排気弁16及び吸気弁14にそれぞれ設けられた4つのターゲット5に照射される。
前記排気弁16及び吸気弁14にそれぞれ設けられた4つのターゲット5へ照射されたレーザ光02は、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。
The
Each
かかる第1実施例によれば、ハーフミラー101と全反射ミラー102とを組合せて複数組設け、レーザ光02を上流段のハーフミラー(たとえば101a)に入射することによって該ハーフミラー(たとえば101a)にて反射光と透過光とに分離し、該反射光あるいは透過光の一方を全反射ミラー(たとえば101b)に入光し他方を下流段のハーフミラー(たとえば101b)に入力する手順を繰り返すことにより、ハーフミラー101と全反射ミラー102とを複数組組合せるというきわめて簡単な構造で、1つのレーザ光02を複数のレーザ光(たとえば各レーザ光02a、02b、02c、02d)に分光して燃焼室13内における複数のターゲット、つまり前記排気弁16及び吸気弁14にそれぞれ設けられた4つのターゲット5に照射することが可能となる。
According to the first embodiment, a plurality of combinations of the
これにより、1つのレーザ光02をかかるレーザ光分光装置100によって複数のレーザ光(たとえば各レーザ光02a、02b、02c、02d)に分光して、燃焼室13内の複数箇所に配置されたターゲット5へ照射することが容易にできる。そして、かかる複数ターゲット5へのレーザ光02の照射により、燃焼室13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51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。
Thereby, one
図2は本発明の第2実施例に係るレーザ光分光装置の模式図である。
この実施例では前記レーザ光分光装置100を次のように構成している。
即ち図2において、105は分割プリズムで、角錐状(この例では四角錐)に形成されており、その頂点105zに前記レーザ光02が入光され、複数(この例では4つ)の屈折面105a、105b、105c、105dにより分光されたレーザ光02a、02b、02c、02dが該屈折面105a、105b、105c、105dから出光するように形成されている。
106は中間プリズム、107は出光プリズムで、前記ターゲット5(図5)と同数、レーザ光02の光路に直列に設置されている。104は前記各中間プリズム106と各出光プリズム107との間のレーザ光の光路に設置された集光レンズである。
前記中間プリズム106及び出光プリズム107には、レーザ光02を直角方向に屈折させる屈折面106a及び屈折面107aがそれぞれ形成されている。
FIG. 2 is a schematic diagram of a laser beam spectrometer according to a second embodiment of the present invention.
In this embodiment, the laser beam
That is, in FIG. 2,
The
かかる第2実施例において、前記レーザ光シリンダ分配装置7から光ファイバー50を通してレーザ光分光装置100に導入されたレーザ光02は、図2のように前記分割プリズム105の頂点105zから該分割プリズム105に入光され、複数(この例では4つ)の屈折面105a、105b、105c、105dにより分光され、分光されたレーザ光02a、02b、02c、02dは前記ターゲット5と同数(この例では4つ)の中間プリズム106に入光される。
In the second embodiment, the
各中間プリズム106の屈折面106aでほぼ直角方向に偏向されたレーザ光(たとえばレーザ光02d)は、前記ターゲット5と同数(この例では4つ)の集光レンズ104に入光して各集光レンズ104で集光されて、前記ターゲット5と同数(この例では4つ)の出光プリズム107に入光されこれの屈折面107aでほぼ直角方向に偏向される。
かかる実施例においては、前記各中間プリズム106と各出光プリズム107とをレーザ光02の光路に直列に配置することにより、分割プリズム105から出光されたレーザ光02を下方つまり図5において燃焼室13側に落として水平方向に向け、図5(A)、(B)に示されるように、前記排気弁16及び吸気弁14にそれぞれ設けられた4つのターゲット5に照射することが可能となる。
Laser light (for example,
In such an embodiment, each of the
かかる第2実施例によれば、1つのレーザ光02を複数の屈折面屈折面105a、105b、105c、105dを有する角錐状の分割プリズム105の頂点105zから該分割プリズム105に入光して該分割プリズム105内を通して複数の屈折面屈折面屈折面105a、105b、105c、105dから出光することにより、角錐状の分割プリズム105及び各中間プリズム106と各出光プリズム107とを設置するのみという簡単かつ低コストの構造で以って、1つのレーザ光02を複数のレーザ光02a、02b、02c、02dに分光して、前記排気弁16及び吸気弁14にそれぞれ設けられた4つのターゲット5に向けて出光できる。
また、前記角錐状の分割プリズム105下流側を、前記各中間プリズム106と各出光プリズム107とをレーザ光02の光路に、集光レンズ104を挟んで直列に配置したので、分割プリズム105で複数に分光されたレーザ光02a、02b、02c、02dを燃焼室13内の複数箇所に配置されたターゲット5に容易にかつ精度良く照射できる。
According to the second embodiment, one
In addition, since the
図3は本発明の第3実施例に係るレーザ光分光装置の模式図である。
この実施例では前記レーザ光分光装置100を次のように構成している。
即ち図3において、105は前記第2実施例と同様な角錐状(この例では四角錐)の分割プリズムで、その頂点105zに前記レーザ光02が入光され、複数(この例では4つ)の屈折面105a、105b、105c、105dにより分光されたレーザ光02a、02b、02c、02dが該屈折面105a、105b、105c、105dから出光するように形成されている。
109は出光プリズムで、前記ターゲット5(図5)と同数、レーザ光02の光路に設置されている。104は前記分割プリズム105と各出光プリズム109との間のレーザ光の光路に設置された集光レンズである。
前記出光プリズム109に上面にはは、レーザ光02を直角方向に屈折させる屈折面109aが、下面には該屈折面109aからのレーザ光を直角方向に屈折させる屈折面109bがそれぞれ形成されている。
FIG. 3 is a schematic diagram of a laser beam spectrometer according to a third embodiment of the present invention.
In this embodiment, the laser beam
That is, in FIG. 3,
Reference numeral 109 denotes a light output prism which is installed in the optical path of the
A refracting
かかる第3実施例において、前記レーザ光02は、図3のように前記分割プリズム105の頂点105zから該分割プリズム105に入光され、複数(この例では4つ)の屈折面105a、105b、105c、105dにより分光され、分光されたレーザ光02a、02b、02c、02dは、各集光レンズ104で集光されて、前記ターゲット5と同数(この例では4つ)の出光プリズム109に入光される。
各出光プリズム109内においては、上面側の屈折面109aでほぼ直角方向に偏向されたレーザ光(たとえばレーザ光02d)は、下面側の屈折面109bでほぼ直角方向に偏向される。
かかる実施例においては、上面及び下面に屈折面109a、109bを形成した各出光プリズム109により、分割プリズム105から出光されたレーザ光02を下方つまり図5において燃焼室13側に落として水平方向に向け、図5(A)、(B)に示されるように、前記排気弁16及び吸気弁14にそれぞれ設けられた4つのターゲット5に照射することが可能となる。
In the third embodiment, the
In each light emitting prism 109, laser light (for example,
In such an embodiment, the
かかる第3実施例によれば、1つのレーザ光02を複数の屈折面屈折面105a、105b、105c、105dを有する角錐状の分割プリズム105の頂点105zから該分割プリズム105に入光して該分割プリズム105内を通して複数の屈折面105a、105b、105c、105dから出光することにより、角錐状の分割プリズム105及び出光プリズム109を設置するのみという簡単かつ低コストの構造で以って、1つのレーザ光02を複数のレーザ光02a、02b、02c、02dに分光して、前記排気弁16及び吸気弁14にそれぞれ設けられた4つのターゲット5に向けて出光できるのに加えて、前記角錐状の分割プリズム105の下流側に、集光レンズ104を挟んで、上面及び下面に屈折面109a、109bを形成した各出光プリズム109を配置したので、分割プリズム105で複数に分光されたレーザ光02a、02b、02c、02dを燃焼室13内の複数箇所に配置されたターゲット5に容易にかつ精度良く照射できる。
According to the third embodiment, one
図4は本発明の第4実施例に係るレーザ光分光装置の模式図である。
この実施例では前記レーザ光分光装置100を次のように構成している。
即ち図4において、110直方体状の分配プリズムで、内部に角錐状内面(この例では四角錐内面)を構成する複数(この例では4つ)の屈折面110a、110b、110c、110dが形成されている。また、該分配プリズム110のレーザ光入口には集光レンズ104が設置されている。
FIG. 4 is a schematic diagram of a laser beam spectrometer according to a fourth embodiment of the present invention.
In this embodiment, the laser beam
That is, in FIG. 4, a 110 prismatic distribution prism has a plurality of (four in this example) refracting
かかる第4実施例において、前記レーザ光02は、図4のように前記分配プリズム110の上面から内部に導入され、内部を透過されて四角錐内面の頂点110zから複数(この例では4つ)の屈折面110a、110b、110c、110dにより分光され、分光されたレーザ光02a、02b、02c、02dは水平方向に向けて伝播され、図5(A)、(B)に示されるように、前記排気弁16及び吸気弁14にそれぞれ設けられた4つのターゲット5に照射される。
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 4, the
かかる第4実施例によれば、1つのレーザ光02を四角錐内面における複数の屈折面110a、110b、110c、110dの頂点105zから該屈折面110a、110b、110c、110dで屈折して出光することにより、角錐状面を有する1個の分配プリズム110を設置するのみという簡単かつ低コストの構造で以って、1つのレーザ光02を複数のレーザ光02a、02b、02c、02dに分光して、前記排気弁16及び吸気弁14にそれぞれ設けられた4つのターゲット5に向けて出光できるので、分割プリズム105で複数に分光されたレーザ光02a、02b、02c、02dを燃焼室13内の複数箇所に配置されたターゲット5に容易にかつ精度良く照射できる。
According to the fourth embodiment, one
図6は前記第1〜第4実施例に係るレーザ光分光装置100を、図5に示されるレーザ光シリンダ分配装置7に転用したレーザ着火式エンジンを示す。
この場合は、前記レーザ発振装置1からのレーザ光02をレーザ光分光装置100で、前記第1〜第4実施例ようにして分光し、各シリンダに分配する。即ち、該レーザ光分光装置100においては、レーザ光02を、前記レーザ制御装置2により、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レーザ光導入装置10に伝送する。
該レーザ光導入装置1の集光レンズ6で集光されたレーザ光は、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。
その他の構成は図5(A)と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
FIG. 6 shows a laser ignition engine in which the
In this case, the
The laser light condensed by the condenser lens 6 of the laser light introducing device 1 passes through the laser light introducing glass body 35 and is irradiated onto the
Other structures are the same as those in FIG. 5A, and the same members are denoted by the same reference numerals.
本発明によれば、簡単な構造で以って1つのレーザ光を複数に分光して該分光レーザ光を燃焼室内における複数のターゲットに照射することが可能で、かつ簡単な構造で以って1つのレーザ光を複数に分光して該分光レーザ光を複数のシリンダに分配すること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 divide a single laser beam into a plurality of parts with a simple structure and to irradiate a plurality of targets in the combustion chamber with a simple structure. It is possible to provide a laser ignition type engine that can split one laser beam into a plurality of beams and distribute the divided laser beams to a plurality of cylinders.
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
5 ターゲット
7 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
100 レーザ光分光装置
101 ハーフミラー
102 全反射ミラー
103、107、109 出光プリズム
104 集光レンズ
105 分割プリズム
106 中間プリズム
110 分配プリズム
160 レーザ光切換装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
光された複数のレーザ光と同数の集光レンズを設けたことを特徴とする請求項3記載のレーザ光分割装置を備えたレーザ着火式エンジン。 4. The condensing lens of the same number as the plurality of laser beams emitted from the most downstream mirror is provided in an optical path between the most downstream mirror and the light output prism. 5. A laser ignition engine equipped with a laser beam splitter.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004351855A JP2006161612A (en) | 2004-12-03 | 2004-12-03 | Laser ignition type engine with laser beam dividing device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011001952A (en) * | 2009-06-22 | 2011-01-06 | General Electric Co <Ge> | Laser ignition system and method for internal combustion engine |
CN105508120A (en) * | 2015-12-04 | 2016-04-20 | 哈尔滨幻石科技发展有限公司 | Long-working-distance optical ignition device of new energy vehicle based on fluorescent excitation principle |
CN109557676A (en) * | 2018-12-24 | 2019-04-02 | 浙江大学昆山创新中心 | A kind of simple dodging device |
CN112230234A (en) * | 2020-10-15 | 2021-01-15 | 北醒(北京)光子科技有限公司 | Non-coaxial laser radar |
CN113431723A (en) * | 2021-07-14 | 2021-09-24 | 吉林大学 | Optical fiber ablation ignition system and method based on femtosecond laser ignition |
-
2004
- 2004-12-03 JP JP2004351855A patent/JP2006161612A/en not_active Withdrawn
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JP2011001952A (en) * | 2009-06-22 | 2011-01-06 | General Electric Co <Ge> | Laser ignition system and method for internal combustion engine |
CN105508120A (en) * | 2015-12-04 | 2016-04-20 | 哈尔滨幻石科技发展有限公司 | Long-working-distance optical ignition device of new energy vehicle based on fluorescent excitation principle |
CN109557676A (en) * | 2018-12-24 | 2019-04-02 | 浙江大学昆山创新中心 | A kind of simple dodging device |
CN112230234A (en) * | 2020-10-15 | 2021-01-15 | 北醒(北京)光子科技有限公司 | Non-coaxial laser radar |
CN113431723A (en) * | 2021-07-14 | 2021-09-24 | 吉林大学 | Optical fiber ablation ignition system and method based on femtosecond laser ignition |
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