JP2006200421A

JP2006200421A - 複数のミラーを備えたレーザ着火式エンジン及びミラー角の調整方法

Info

Publication number: JP2006200421A
Application number: JP2005012138A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ishida; 裕幸石田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2006-08-03

Abstract

【課題】レーザ光伝送用のレーザ光伝送管を備えたレーザ着火式エンジンにおいて、該レーザ光伝送管内に配設された複数のミラー間における光軸のずれの発生を回避して、該光軸のずれに伴うレーザ光のターゲットへの照射ずれ及び該照射ずれによるレーザ着火不良の発生を防止したレーザ着火式エンジンを提供する。
【解決手段】レーザ光伝送用のレーザ光伝送管を備えたレーザ着火式エンジンにおいて、該レーザ光伝送管内に設置された上流側ミラーの傾斜角を検出するミラー角度センサと、前記ミラー角度センサで検出された前記上流側ミラーの傾斜角検出値に基づき、前記下流側ミラーの傾斜角を該下流側ミラーへの入射誤差が所定の許容値内になるように制御するコントローラとを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

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、レーザ光伝送管を通して各シリンダの燃焼室内に導入し、該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ミラー内蔵レーザ光伝送管を備えたレーザ着火式エンジンであって、複数のミラーを備えたレーザ着火式エンジン及びレーザ光反射用ミラーのミラー角の調整方法に関する。

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。

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８−９３６２０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、複数シリンダのシリンダヘッドの上方にミラーを設け、レーザ発振装置からクランク角に同期して着火順序で発射されたレーザ光を前記各ミラーに反射させて、シリンダヘッドに装着されたレーザ光ガイド内に導入し、該レーザ光ガイド内を通して燃焼室内のターゲットに照射するように構成されている。
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。

特開平８−９３６２０号公報特開平９−４２１３８号公報

レーザ発振装置からのレーザ光を、複数のミラーが内設されたレーザ光伝送管を通してシリンダヘッドに装着された集光レンズに導入し、該集光レンズを通して燃焼室内のターゲットに照射するように構成されたレーザ着火式エンジンにおいては、レーザ発振装置からシリンダヘッドの集光レンズまでのレーザ光の光路に、該レーザ発振装置からのレーザ光を上流側ミラーで反射して各シリンダ毎に設置された下流側ミラーに入射し、各下流側ミラーで反射されたレーザ光をシリンダヘッドの集光レンズに入射するように構成されているため、前記上流側ミラー及び下流側ミラーのようなレーザ光の光路に配置された複数のミラー間に光軸のずれが生じ易くなる。

かかる光軸のずれが発生すると、殊にピストンの上面に設けた固体ターゲットを使用する場合には、前記複数のミラーで反射されたレーザ光がターゲットの所要の照射点に到達できずに、レーザ光による着火不良発生の要因となるという不具合が発生し易い。
しかしながら、前記特許文献１（特開平８−９３６２０号公報）及び特許文献２（特開平９−４２１３８号公報）には、かかるミラー間の光軸のずれについての防止策は提供されていない。

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、レーザ光伝送用のレーザ光伝送管を備えたレーザ着火式エンジンにおいて、該レーザ光伝送管内に配設された複数のミラー間における光軸のずれの発生を回避して、該光軸のずれに伴うレーザ光のターゲットへの照射ずれ及び該照射ずれによるレーザ着火不良の発生を防止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。

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レーザ光伝送管を通して各シリンダの燃焼室内に導入し、該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、前記レーザ光の光路に沿って該レーザ光を反射する複数の傾斜可能なミラーが設置され、前記光路の上流側に配置された上流側ミラーで反射したレーザ光が該上流側ミラーの下流側に配置された下流側ミラーに入射するように構成されたレーザ着火式エンジンにおいて、前記上流側ミラーの傾斜角を検出するミラー角度センサと、該ミラー角度センサで検出された前記上流側ミラーの傾斜角検出値に基づき、前記下流側ミラーの傾斜角を前記上流側ミラーと下流側ミラーとの間の光軸が所定の許容範囲内になるように制御するコントローラとを備えたことを特徴とする。
かかる発明において、好ましくは、前記コントローラは、前記上流側ミラーの傾斜角検出値に基づき前記下流側ミラーの傾斜角を前記上流側ミラーと下流側ミラーとの間の光軸が所定の許容範囲内になるように制御する。

また、前記複数のミラーを備えたレーザ着火式エンジンにおけるミラーの傾斜角を調整する方法の発明は、レーザ発振装置からのレーザ光をレーザ光伝送管を通して各シリンダの燃焼室内に導入し、該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、前記レーザ光の光路に沿って該レーザ光を反射する複数の傾斜可能なミラーが設置され前記光路の上流側に配置された上流側ミラーで反射したレーザ光が該上流側ミラーの下流側に配置された下流側ミラーに入射するように構成されたレーザ着火式エンジンにおけるミラー角の調整方法において、前記上流側ミラーの傾斜角を検出し、この傾斜角検出値に基づき前記下流側ミラーの傾斜角を、上流側ミラーと下流側ミラーとの間の光軸が所定の許容範囲内になるように調整することを特徴とする。

かかる発明によれば、レーザ発振装置からのレーザ光の光路に沿って設置された複数の傾斜可能なミラーのうちの光路上流側に配置された上流側ミラーで反射したレーザ光を該上流側ミラーの下流側に配置された下流側ミラーに入射するように構成されたレーザ着火式エンジンにおいて、前記上流側ミラーの傾斜角をミラー角度センサによって検出してコントローラに入力し、該コントローラにおいて前記上流側ミラーの傾斜角検出値に基づき、前記下流側ミラーの傾斜角を、上流側ミラーと下流側ミラーとの間の光軸が所定の許容範囲内になるように制御するので、上流側ミラーと下流側ミラーとの間の光軸のずれを常時補正して目標の光軸に収束させることが可能となる。

この場合、上流側ミラーと下流側ミラーとの間の距離をＬ１、下流側ミラーとこれの下流側のレーザ光導入部である集光レンズまでの距離をＬ２、上流側ミラーの傾斜角度誤差をＥとすると、前記上流側ミラーの誤差をＥによる下流側ミラーへの入射誤差はＥ・Ｌ１であり、この誤差を該下流側ミラーで補正すべき傾斜角はＥ・（Ｌ１／Ｌ２）と、前記誤差をＥよりも拡大されるので、傾斜角度誤差の補正が容易でかつ精度良く補正できる。

これにより、レーザ光伝送管内に配設された複数のミラー間における光軸のずれの発生を回避できて、該光軸のずれに伴うレーザ光のターゲットへの照射ずれ及び該照射ずれによるレーザ着火不良の発生を確実に防止できる。
特に、殊にピストンの上面に設けた照射面積の小さい固体ターゲットを使用する場合には、前記照射ずれがレーザ着火性に及ぼす影響が大きいことから、かかる発明によるターゲットへの照射ずれの防止効果がレーザ着火不良の防止に大きく寄与する。

また本発明は、前記レーザ着火式エンジンにおいて、前記上流側ミラー及び下流側ミラーを半反射ミラー（ハーフミラー）に構成して前記レーザ光の光路に設置し、初期設定用光線を前記上流側ミラーを透過して前記下流側ミラーに入射せしめる初期設定用光源と、該初期設定用光源から発射され前記上流側ミラーを透過し前記下流側ミラー入射される初期設定用光線を受光する光学センサと、該光学センサでの前記初期設定用光線の受光信号に基づき前記下流側ミラーの傾斜角を、前記上流側ミラーと下流側ミラーとの間の光軸が所定の許容範囲内になるように制御するコントローラとを備えたことを特徴とする。

また、前記装置発明に係るレーザ着火式エンジンにおけるミラーの傾斜角を調整する方法の発明は、レーザ発振装置からのレーザ光をレーザ光伝送管を通して各シリンダの燃焼室内に導入し、該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、前記レーザ光の光路に沿って該レーザ光を反射する複数の傾斜可能なミラーが設置され前記光路の上流側に配置された上流側ミラーで反射したレーザ光が該上流側ミラーの下流側に配置された下流側ミラーに入射するように構成されたレーザ着火式エンジンにおけるミラー角の調整方法において、半反射ミラー（ハーフミラー）に構成された前記上流側ミラー及び下流側ミラーを前記レーザ光の光路に設置し、実機運転前に、初期設定用光源から初期設定用光線を発射して前記上流側ミラーを透過させて前記下流側ミラーに入射し、該下流側ミラーに入射された初期設定用光線を光学センサにより受光して、受光信号に基づき前記下流側ミラーの傾斜角を上流側ミラーと下流側ミラーとの間の光軸が所定の許容範囲内になるように調整することにより前記上流側ミラーあるいは下流側ミラーの初期設定を行い、該初期設定後に実機運転を行うことを特徴とする。

かかる発明によれば、上流側ミラー及び下流側ミラーを半反射ミラー（ハーフミラー）に構成してレーザ光の光路に設置するとともに、初期設定用光源及び該初期設定用光源かから発射され上流側ミラーを透過し下流側ミラーに入射される初期設定用光線を受光する光学センサを設置し、実機運転前に、前記初期設定用光源から初期設定用光線を発射し上流側ミラーを透過させて、下流側ミラーに入射させて前記光学センサで受光して、受光信号をコントローラに入力し、該コントローラにおいて前記受光信号に基づき下流側ミラーの傾斜角を該下流側ミラーへの光軸が所定の許容範囲内になるように調整することにより前記上流側ミラーあるいは下流側ミラーの初期設定を行って、前記目標の光軸に設定しておき、かかる初期設定後に実機運転を行うことが可能となる。

従ってかかる発明によれば、実機運転前に、前記の要領で上流側ミラーあるいは下流側ミラーの初期設定を行っておくので、実機運転時には上流側ミラーあるいは下流側ミラーの光軸のずれの発生が回避されて、常時目標の光軸を保持できるとともに、実機運転中における上流側ミラーあるいは下流側ミラーのミラー設定作業が不要となる。

本発明によれば、レーザ発振装置からのレーザ光の光路に設置された上流側ミラーの傾斜角を検出し、コントローラにおいて前記傾斜角検出値に基づき、上流側ミラーで反射後のレーザ光が入光する下流側ミラーの傾斜角を、上流側ミラーと下流側ミラーとの間の光軸が所定の許容範囲内になるように制御するので、上流側ミラーと下流側ミラーとの間の光軸のずれを常時補正して目標の光軸に収束させることが可能となり、これにより、レーザ光伝送管内に配設された複数のミラー間における光軸のずれの発生を回避できて、該光軸のずれに伴うレーザ光のターゲットへの照射ずれ及び該照射ずれによるレーザ着火不良の発生を確実に防止できる。
また、上流側ミラーの傾斜角度誤差に対する下流側ミラーでの補正量が拡大可能であるので、傾斜角度誤差の補正が容易でかつ精度良く補正できる。

また、本発明によれば、実機運転前に、初期設定用光源から初期設定用光線を発射して上流側ミラーを透過させて下流側ミラーに入射させ光学センサで受光し、コントローラにおいて前記受光信号に基づき下流側ミラーの傾斜角を上流側ミラーと下流側ミラーとの間の光軸が所定の許容範囲内になるように調整することにより、前記上流側ミラーあるいは下流側ミラーの初期設定を行っておき、かかる初期設定後に実機運転を行うことが可能となり、実機運転前に前記の要領で上流側ミラーあるいは下流側ミラーの初期設定を行っておくので、実機運転時には上流側ミラーあるいは下流側ミラーの光軸のずれの発生が回避されて、常時の目標の光軸を保持できるとともに、実機運転中における上流側ミラーあるいは下流側ミラーのミラー設定作業が不要となる。

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。

図４は、本発明が適用されるレーザ着火式エンジンの要部断面を含む全体構成図である。
図４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。

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。１８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。
７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レーザ光伝送管である。

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、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、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に出力されるレーザ光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は前記レーザ光伝送管７を通して伝送され、シリンダヘッド１２内の集光レンズ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１８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。

本発明は、前記のような、レーザ光を伝送するレーザ光伝送管７をそなえたレーザ着火式エンジンにおけるレーザ光反射用ミラーのミラー角の調整システムに係るものである。
図３は、本発明の第１〜第２実施例に係るＶ型レーザ着火式エンジンにおけるレーザ伝送システムの概略斜視図を含む構成図である。
図３において、１００は複数のシリンダがＶ型に形成された２つのバンク１０１にそれぞれ配設されてなるＶ型エンジン（以下エンジンという）である。
１はレーザ光０２を発振するレーザ発振装置、２は図４と同様なレーザ制御装置である。７ａ、７ｂは前記レーザ発振装置１からのレーザ光０２を、各シリンダの燃焼室１３（図４参照）内に伝送するためのレーザ光伝送管である。

３２ａ、３２ｂは前記レーザ光伝送管７ａ、７ｂ内にシリンダ毎に設けられたシリンダ用ミラーで、エンジン本体側に支持軸３２ａ、３２ｂ周りに揺動可能に取り付けられている。３３ａ、３３ｂは前記シリンダ毎のシリンダ用ミラー３２ａ、３２ｂを駆動するミラー駆動装置である。
３５ａ、３５ｂは、２つのバンク１０１のそれぞれに設けられたレーザ光伝送管７ａ、７ｂの入口に配置されたバンク用ミラーで、前記レーザ発振装置１からのレーザ光０２を、前記バンク用ミラー３５ａ、３５ｂに直接入光し、該バンク用ミラー３５ａ、３５ｂで反射したレーザ光０２をシリンダ毎の前記シリンダ用ミラー３２ａ、３２ｂに入射するように構成されている。
そして、前記２個のバンク用ミラー３５ａ、３５ｂ及びシリンダ毎のシリンダ用ミラー３２ａ、３２ｂは共通平面上に配置されている。３６ａ、３６ｂは前記バンク用ミラー３５ａ、３５ｂを駆動するバンク用ミラー駆動装置である。

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はエンジンのクランク角を検出するクランク角センサである。
３はコントローラで、図４の例と同様にしてレーザ制御装置２を制御するとともに、前記回転数検出器５１からのエンジン回転数の検出値及び前記クランク角センサ５３からのクランク角の検出値に基づき前記ミラー駆動装置３３ａ、３３ｂ及びバンク用ミラー駆動装置３６ａ、３６ｂの作動を制御するものである。

図１は本発明の第１実施例を示し、図３に示されるＶ型エンジンに適用されたミラー角の調整システムの構成図である。尚、以下の説明では、図３における一方の列のバンク１０１について説明するが、他方の列のバンク１０１についても一方の列と同様である。
図１において、７はレーザ光伝送管、３５は上流側ミラーを構成するバンク用ミラー（０３５ｎは揺動中心）、３２は下流側ミラーを構成するシリンダ用ミラー（０３２ａは揺動中心）である。該バンク用ミラー３５及びシリンダ用ミラー３２は該レーザ光伝送管７内に設置されている。
１２はシリンダヘッド、１２ａは該シリンダヘッド１２のレーザ光導入部で、図４の集光レンズ６に相当する。

３３は前記シリンダ用ミラー３２の傾斜角を変化せしめるミラー駆動装置、３６は前記バンク用ミラー３５の傾斜角を変化せしめるバンク用ミラー駆動装置である。３は前記制御動作に加えて、後述するように、前記ミラー駆動装置３３及びバンク用ミラー駆動装置３６を制御するコントローラである。
２１は前記バンク用ミラー３５（上流側ミラー）の傾斜角を検出して前記コントローラ３に入力するミラー角度センサである。

かかる第１実施例において、前記ミラー角度センサ２１で検出されたバンク用ミラー３５の傾斜角の検出値は前記コントローラ３に入力される。該コントローラ３には、前記上流側ミラーを構成するバンク用ミラー３５と下流側ミラーを構成するシリンダ用ミラー３２との間の正規な光軸即ち目標光軸が設定されており、該コントローラ３は前記傾斜角の検出値からバンク用ミラー（上流側ミラー）３５とシリンダ用ミラー（下流側ミラー）との間のずれに応じた補正量を算出する。
そして、前記コントローラ３は、前記ずれに応じた補正量に基づきシリンダ用ミラー（下流側ミラー）３２の傾斜角の補正値を算出し、該シリンダ用ミラー３２の補正傾斜角を前記ミラー駆動装置３３及びバンク用ミラー駆動装置３６に出力する。

該ミラー駆動装置３３は前記シリンダ用ミラー３２の傾斜角を前記補正傾斜角で補正する。これにより、前記バンク用ミラー（上流側ミラー）３５とシリンダ用ミラー（下流側ミラー）との間の光軸は前記目標光軸に一致せしめられる。
前記演算、制御において、図１のように、前記バンク用ミラー（上流側ミラー）３５とシリンダ用ミラー（下流側ミラー）３２との間の距離をＬ１、シリンダ用ミラー３２とこれの下流側のレーザ光導入部１２ａ（集光レンズ）までの距離をＬ２、バンク用ミラー３５の傾斜角度誤差をＥとすると、前記バンク用ミラー３５の誤差Ｅによるシリンダ用ミラー３２への入射誤差はＥ・Ｌ１であり、この誤差を該シリンダ用ミラーで補正すべき傾斜角はＥ・（Ｌ１／Ｌ２）と、前記誤差Ｅよりも拡大されるので、傾斜角度誤差の補正が容易となるとともに、該傾斜角を精度良く補正できる。

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の光路上流側に配置されたバンク用ミラー（上流側ミラー）３５で反射したレーザ光０２を下流側に配置されたシリンダ用ミラー（下流側ミラー）３２に入射するように構成されたレーザ着火式エンジンにおいて、前記バンク用ミラー（上流側ミラー）３５の傾斜角をミラー角度センサ２１によって検出してコントローラ３に入力し、該コントローラ３において前記バンク用ミラー（上流側ミラー）３５の傾斜角検出値に基づき、前記シリンダ用ミラー（下流側ミラー）３２の傾斜角を、該シリンダ用ミラー（下流側ミラー）３２への入射誤差が所定の許容値内になるように制御することにより、前記バンク用ミラー（上流側ミラー）３５とシリンダ用ミラー（下流側ミラー）３２との間の光軸を目標光軸に一致させることが可能となる。
これにより、レーザ光伝送管７内に配設されたミラー３５、３２間における光軸のずれの発生を回避できて、該光軸のずれに伴うレーザ光０２のターゲットへの照射ずれ及び該照射ずれによるレーザ着火不良の発生を確実に防止できる。

尚、前記第１実施例において、前記コントローラ３により、シリンダ用ミラー（下流側ミラー）３２の傾斜角及びバンク用ミラー（上流側ミラー）３５の傾斜角の双方を制御することも可能である。

図２は本発明の第２実施例を示す図１対応図である。
かかる第２実施例においては、バンク用ミラー（上流側ミラー）３５及びシリンダ用ミラー（下流側ミラー）３２を半反射ミラー（ハーフミラー）に構成し、前記バンク用ミラー（上流側ミラー）３５を固定式ミラーに構成している。
図２において、２２は初期設定用光線を発射する初期設定用光源、２３は該初期設定用光源２２からの初期設定用光線を受光する光学センサであり、該初期設定用光源２２及び
光学センサ２３は、該初期設定用光線と実機におけるレーザ光０２の光路とが一致するように配置されている。

かかる第２実施例において、実機の運転前に、前記初期設定用光源２２から初期設定用光線０３を発射し、ハーフミラーに構成された前記バンク用ミラー（上流側ミラー）３５を透過させて前記シリンダ用ミラー（下流側ミラー）３２に入射し、該シリンダ用ミラー（下流側ミラー）３２に入射された初期設定用光線０３を前記光学センサ２３によって受光してコントローラ３に入力する。

該コントローラ３には、前記バンク用ミラー（上流側ミラー）３５とシリンダ用ミラー（下流側ミラー）３２との間の正規な光軸即ち目標光軸が設定されており、該コントローラ３は、前記光学センサ２３で受光された初期設定用光線０３の光軸と前記目標光軸とを比較して、その光軸偏差を算出してから、該光軸偏差に相当するシリンダ用ミラー３２の傾斜角の補正値を算出し、この補正傾斜角を前記ミラー駆動装置３３に出力する。
該ミラー駆動装置３３は前記シリンダ用ミラー３２の傾斜角を前記補正傾斜角で補正し、これにより、前記バンク用ミラー（上流側ミラー）３５とシリンダ用ミラー（下流側ミラー）との間の光軸は前記目標光軸、つまり前記レーザ光０２の目標光軸に一致せしめられる。
かかる初期設定後に、実際のレーザ光０２を照射する実機運転を行う。

かかる第２実施例によれば、実機運転前に、初期設定用光源２２から初期設定用光線０３を発射してバンク用ミラー（上流側ミラー）３５を透過させ、シリンダ用ミラー（下流側ミラー）３２に入射させて、前記光学センサ２３で該初期設定用光線０３を受光してこの受光信号をコントローラ３に入力し、該コントローラ３において前記受光信号に基づき、シリンダ用ミラー（下流側ミラー）３２の傾斜角を前記バンク用ミラー３５とシリンダ用ミラー３２との間の光軸が所定の目標光軸に一致するように調整することにより、前記バンク用ミラー（上流側ミラー）３５とシリンダ用ミラー（下流側ミラー）との初期設定を行って、前記目標光軸に設定して実機運転に入ることが可能となる。

従ってかかる第２実施例によれば、実機運転前に前記の要領でバンク用ミラー（上流側ミラー）３５及びシリンダ用ミラー（下流側ミラー）３２の初期設定を行っておくので、実機運転時におおけるバンク用ミラー（上流側ミラー）３５とシリンダ用ミラー（下流側ミラー）間の光軸のずれの発生が回避されて、常時目標光軸を保持できるとともに、実機運転中における上流側ミラーあるいは下流側ミラーの光軸設定作業が不要となる。

本発明によれば、レーザ光伝送用のレーザ光伝送管を備えたレーザ着火式エンジンにおいて、該レーザ光伝送管内に配設された複数のミラー間における光軸のずれの発生を回避できて、該光軸のずれに伴うレーザ光のターゲットへの照射ずれ及び該照射ずれによるレーザ着火不良の発生を防止したレーザ着火式エンジンを提供できる。

本発明の第１実施例に係るレーザ光伝送管を備えたレーザ着火式エンジンにおけるミラー角の調整システムの構成図である。本発明の第２実施例を示す図１対応図である。前記第１〜第２実施例に係るＶ型レーザ着火式エンジンにおけるレーザ伝送システムの概略斜視図を含む構成図である。本発明が適用されるレーザ着火式エンジンの要部断面を含む全体構成図である。

符号の説明

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、７ａ、７ｂレーザ光伝送管
１３燃焼室
２１ミラー角度センサ
２２初期設定用光源
２３光学センサ
３２、３２ａ、３２ｂシリンダ用ミラー
３３ミラー駆動装置
３５、３５ａ、３５ｂバンク用ミラー
３６、３６ａ、３６ｂバンク用ミラー駆動装置

Claims

レーザ発振装置からのレーザ光をレーザ光伝送管を通して各シリンダの燃焼室内に導入し、該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、前記レーザ光の光路に沿って該レーザ光を反射する複数の傾斜可能なミラーが設置され、前記光路の上流側に配置された上流側ミラーで反射したレーザ光が該上流側ミラーの下流側に配置された下流側ミラーに入射するように構成されたレーザ着火式エンジンにおいて、前記上流側ミラーの傾斜角を検出するミラー角度センサと、該ミラー角度センサで検出された前記上流側ミラーの傾斜角検出値に基づき、前記下流側ミラーの傾斜角を前記上流側ミラーと下流側ミラーとの間の光軸が所定の許容範囲内になるように制御するコントローラとを備えたことを特徴とする複数のミラーを備えたレーザ着火式エンジン。
前記コントローラは、前記上流側ミラーの傾斜角検出値に基づき前記下流側ミラーの傾斜角を前記上流側ミラーと下流側ミラーとの間の光軸が所定の許容範囲内になるように制御することを特徴とする請求項１記載の複数のミラーを備えたレーザ着火式エンジン。
レーザ発振装置からのレーザ光をレーザ光伝送管を通して各シリンダの燃焼室内に導入し、該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、前記レーザ光の光路に沿って該レーザ光を反射する複数の傾斜可能なミラーが設置され、前記光路の上流側に配置された上流側ミラーで反射したレーザ光が該上流側ミラーの下流側に配置された下流側ミラーに入射するように構成されたレーザ着火式エンジンにおいて、前記上流側ミラー及び下流側ミラーを半反射ミラー（ハーフミラー）に構成して前記レーザ光の光路に設置し、初期設定用光線を前記上流側ミラーを透過して前記下流側ミラーに入射せしめる初期設定用光源と、該初期設定用光源から発射され前記上流側ミラーを透過し前記下流側ミラーに入射される初期設定用光線を受光する光学センサと、該光学センサでの前記初期設定用光線の受光信号に基づき前記下流側ミラーの傾斜角を、前記上流側ミラーと下流側ミラーとの間の光軸が所定の許容範囲内になるように制御するコントローラとを備えたことを特徴とする複数のミラーを備えたレーザ着火式エンジン。
レーザ発振装置からのレーザ光をレーザ光伝送管を通して各シリンダの燃焼室内に導入し、該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、前記レーザ光の光路に沿って該レーザ光を反射する複数の傾斜可能なミラーが設置され前記光路の上流側に配置された上流側ミラーで反射したレーザ光が該上流側ミラーの下流側に配置された下流側ミラーに入射するように構成されたレーザ着火式エンジンにおけるミラー角の調整方法において、前記上流側ミラーの傾斜角を検出し、この傾斜角検出値に基づき下流側ミラーの傾斜角を、前記上流側ミラーと下流側ミラーとの間の光軸が所定の許容範囲内になるように調整することを特徴とする複数のミラーを備えたレーザ着火式エンジンにおけるミラー角の調整方法。
レーザ発振装置からのレーザ光をレーザ光伝送管を通して各シリンダの燃焼室内に導入し、該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、前記レーザ光の光路に沿って該レーザ光を反射する複数の傾斜可能なミラーが設置され前記光路の上流側に配置された上流側ミラーで反射したレーザ光が該上流側ミラーの下流側に配置された下流側ミラーに入射するように構成されたレーザ着火式エンジンにおけるミラー角の調整方法において、半反射ミラー（ハーフミラー）に構成された前記上流側ミラー及び下流側ミラーを前記レーザ光の光路に設置し、実機運転前に、初期設定用光源から初期設定用光線を発射して前記上流側ミラーを透過させて前記下流側ミラーに入射し、該下流側ミラーに入射された初期設定用光線を光学センサにより受光して、受光信号に基づき前記下流側ミラーの傾斜角を上流側ミラーと下流側ミラーとの間の光軸が所定の許容範囲内になるように調整することにより前記上流側ミラーあるいは下流側ミラーの初期設定を行い、該初期設定後に実機運転を行うことを特徴とする複数のミラーを備えたレーザ着火式エンジンにおけるミラー角の調整方法。