JP2009097427A

JP2009097427A - レーザ誘起型火花放電点火装置

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Publication number: JP2009097427A
Application number: JP2007269904A
Authority: JP
Inventors: Taketoshi Fujikawa; 武敏藤川; Masateru Ebina; 正輝蝦名
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2007-10-17
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2009-05-07

Abstract

【課題】中心電極及び接地電極間の距離を長くしても、中心電極及び接地電極間に火花放電を生じさせる。
【解決手段】レーザ誘起型火花放電点火装置１０では、レーザユニット１４からレーザ光２３が出射されることで中心電極１６及び接地電極間にレーザブレークダウンプラズマ２６が形成される。そして、このレーザブレークダウンプラズマ２６により絶縁破壊が生じることで、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上に火花放電３２が誘起される。レーザブレークダウンプラズマ２６により絶縁破壊が生じることで、中心電極１６及び接地電極１８間の距離を長くしても、中心電極１６及び接地電極１８間に火花放電３２を生じさせることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ誘起型火花放電点火装置に係り、特に内燃機関内の燃焼ガスを点火させるレーザ誘起型火花放電点火装置に関する。

従来、内燃機関内の燃焼ガスを点火させる点火装置としては、次のものが知られている（例えば、非特許文献１、特許文献１〜特許文献６参照）。

（１）例えば、非特許文献１には、内燃機関内の火炎核から電極への冷却損失を抑制するために、イリジウムにより構成された細電極プラグを用いた例が開示されている。

（２）また、特許文献１には、内燃機関内の火炎形状をモニタしてエンドガス領域を最小とするようにレーザによる点火位置を可変制御する例が開示されている。

また、特許文献２には、可動式集光レンズ、コリメートレンズ、可動式マイクロレンズアレイを用い、集光レンズを移動させることでレーザ光束の直径を調整してレーザ光が通過するマイクロレンズの数を変更し点火数を変更すると共に、マイクロレンズアレイを移動させることで点火位置を変更する例が開示されている。

また、特許文献３には、複数の曲率を持つレンズを用い、レーザ光の集光位置を変化させることで点火位置を変更する例が開示されている。

また、特許文献４には、同心状に異なる二つの焦点距離を有するレンズを用い、レーザ光の集光位置を変化させることで点火位置を変更する例が開示されている。

（３）さらに、特許文献５には、ピストン頂面上にレーザ光を集光させると共に、レーザ光路内に設置したウェッジ基盤を回転させて、ピストン頂面上におけるレーザ光の集光位置を変化させる例が開示されている。
自動車技術会論文集，２００４年７月，ｖｏｌ．３５，ｎｏ．３，高着火性イリジウムプラグの開発特開平５−３３７５５号公報特開２００５−１４７１０９号公報特開２００６−２４２０３８号公報特開２００７−１０７４２４号公報特開平７−２１７５２１号公報

しかしながら、上記各技術では、以下の問題がある。

（１）非特許文献１に記載の細電極プラグは通常のプラグに比べて冷却損失を抑えることができる。しかし、冷却損失は低減されるだけでゼロにはならない。また、過給エンジンのように点火時の筒内圧力が高い場合、プラグの絶縁破壊電圧が高くなるため、プラグの中心電極と接地電極とのギャップを短くする必要があり、細電極プラグでも電極冷却の影響は大きくなるという問題がある。また、火花点火式エンジンで高い熱効率が得られる過給、希薄燃焼エンジンでは、元々点火し難い希薄な混合気を使用する上に、プラグの中心電極と接地電極とのギャップが短いことによる冷却損失のために、点火性が極端に悪くなるという問題がある。

（２）また、特許文献１〜特許文献４に記載のレーザ光を用いて点火させるレーザ点火装置は、通常の点火プラグのような電極が不要なため、（１）で記載した電極冷却作用が無く、混合気の希薄効果がある。また、光学系の工夫により点火の数や位置を比較的自由に変更することが可能で、点火の空間的な確率を上げることができる。しかしながら、その一方で、空気中でレーザブレークダウンさせるエアブレークダウン方式の場合には、集光ポイントに入射したレーザ光のかなりの部分が集光ポイントを透過していまい、プラズマに有効に転換される割合が少ない。このため、混合気に対して要求される点火エネルギの数倍以上のレーザエネルギが要求される。また、レーザ点火では、Ｑスイッチング式のパルスレーザが必要であるが、レーザ光の発光時間は長くても数十ｎｓである。ところが、一般の自動車用点火装置では、数ｍｓの放電が続くため、これに比べてレーザ点火装置では、点火の確率が極端に低いことになる。すなわち、レーザ点火装置は通常の火花点火装置に比べ、点火できる空間的な確率は上がるが時間的な確率は極端に低くなるという問題がある。例えば、直噴ガソリンエンジンのように、混合気が空間的、時間的にも変動しているときに、レーザ点火装置を用いた場合には例えば１０ｎｓの短い時間内に、たまたま点火困難な混合気が点火位置に存在すると点火に失敗することになる。これに対して、通常の火花点火装置では、そのような混合気が存在していたとしても、その前後で１ｍｓの時間内で点火位置に良い混合気が存在すれば、点火することができる。このように、レーザ点火装置では、点火できる時間的な確率が低いという問題がある。

（３）さらに、特許文献５に記載のようにレーザ光をピストン頂上面に集光させるターゲットブレークダウン方式では、レーザ光を固体表面上に集光させるため、エアブレークダウンに比べてレーザ光の吸収効率が高く、低いレーザエネルギでプラズマを生成することができる。しかし、固定表面での点火であるため、固体壁への冷却損失は避けられない。また、点火位置も固定壁面上に限定される。このように、ターゲットブレークダウン方式では、レーザ点火のメリットの多くの部分が失われてしまう。また、パルスレーザを用いる点はエアブレークダウン方式と同様であるため、点火できる時間的な確率が低いという問題は依然として残る。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、点火で生じる火炎核から電極への冷却損失を低く抑えることによって希薄混合気でも安定した点火を行うことができ、しかも、点火できる空間的な確率及び時間的な確率の両方を確保できるようにすることを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置は、一対の電極を有する点火手段と、前記一対の電極間の火花放電を誘起させるレーザブレークダウンプラズマを生じさせるためのレーザ光を出射するレーザ手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置では、レーザ手段からレーザ光が出射されることでレーザブレークダウンプラズマが形成される。そして、このレーザブレークダウンプラズマにより絶縁破壊が生じることで、一対の電極間に火花放電が誘起される。

ここで、一般に、一対の電極間の距離を長くすると、一対の電極間の放電要求電圧が高くなる。つまり、一対の電極間の電圧を高くしないと一対の電極間に火花放電が形成されずにリークが生じる。ところが、上述のようにレーザブレークダウンプラズマによって絶縁破壊を起こせば、一対の電極間の放電要求電圧を低くすることができる。逆に、従来の火花点火装置と同等の電圧を一対の電極間に印加すれば、一対の電極間の距離を長くしても、一対の電極間に火花放電を生じさせることができる。

このように、請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置によれば、レーザブレークダウンプラズマにより絶縁破壊を生じさせることで、一対の電極間の距離を長くすることができる。従って、一対の電極間の距離を長くすることで、点火で生じる火炎核から各電極への冷却損失を低く抑えることができ、これにより希薄混合気でも安定した点火を行うことができる。しかも、一対の電極間の距離を長くすることで、火花放電の長さを長くすることができるので、例えば直噴ガソリンエンジン等での混合気濃度の空間変動に対する追従性が向上し、点火できる空間的な確率を確保できると共に、火花放電による点火を基本とするので、点火できる時間的な確率も確保できる。

さらに、請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置によれば、レーザブレークダウンプラズマにより絶縁破壊を生じさせることで、一対の電極間の放電要求電圧を低くすることができるので、例えば高い放電要求電圧が要求される過給エンジン等での点火系の耐久性や信頼性を高めることができる。また、火花放電による点火を基本とするので、従来のレーザ光により点火させるレーザ点火装置に比べて少ないレーザエネルギで装置を構成することができる。

請求項２に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置は、請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置において、前記レーザ手段は、前記一対の電極間に前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる、ことを特徴とする。

請求項２に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置によれば、一対の電極間にレーザブレークダウンプラズマを生じさせるので、一対の電極間に絶縁破壊を生じさせることができる。これにより、一対の電極間の距離を長くしても、一対の電極間に火花放電を生じさせることができる。

請求項３に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置は、請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置において、前記レーザ手段は、前記一対の電極間に複数の前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる、ことを特徴とする。

請求項３に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置によれば、一対の電極間に複数のレーザブレークダウンプラズマを生じさせるので、一対の電極間における複数の位置に絶縁破壊を生じさせることができる。これにより、一対の電極間の距離をさらに長くしても、一対の電極間に火花放電を生じさせることができる。

請求項４に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置は、請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置において、前記レーザ手段は、前記一対の電極間を結ぶ線上から外れた位置に前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる、ことを特徴とする。

請求項４に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置によれば、一対の電極間を結ぶ線上から外れた位置にレーザブレークダウンプラズマを生じさせる。このとき、火花放電がレーザブレークダウンプラズマを経由する位置にレーザブレークダウンプラズマを生じさせれば、火花放電を屈曲形状とすることができると共に、一対の電極間の距離を長くすることができる。

また、レーザブレークダウンプラズマを生じさせる位置を変えるだけで、火花放電の屈曲形状を自在に変更することができる。従って、例えば、混合気の空間変動や濃度分布等に応じて火花放電の屈曲形状を設定すれば、混合気を最適に燃焼させることが可能となる。

また、一対の電極間を結ぶ線上から外れた位置にレーザブレークダウンプラズマを生じさせるようにした場合に、火花放電がレーザブレークダウンプラズマを経由しなくても、レーザブレークダウンプラズマにより一対の電極間に絶縁破壊を生じさせる（電界条件を変化させる）ことができれば、一対の電極間の距離を長くしても、一対の電極間に火花放電を生じさせることができる。

また、レーザブレークダウンプラズマは、火花放電とは空間的に離れた場所で独立して存在できる。このため、火花放電がレーザブレークダウンプラズマを経由しなくても、このレーザブレークダウンプラズマを点火に利用することもできる。従って、このレーザブレークダウンプラズマを点火に利用することで、このレーザブレークダウンプラズマと火花放電とで、多点点火とすることが可能となる。

また、レーザブレークダウンプラズマと火花放電とで多点点火とした場合には、火炎核が空間的に離れた複数の位置で生成されるため、初期火炎も複数でき混合気の燃焼を速めることができる。また、いずれかの点火位置で点火に失敗しても、他の位置での点火が成功すれば、混合気の燃焼は成立するため、希薄混合気の場合やＥＧＲを多量に行っている場合など、特に混合気の着火が難しくなる条件での着火性を大幅に向上させることができる。

請求項５に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置は、請求項４に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置において、前記レーザ手段は、前記火花放電が前記レーザブレークダウンプラズマを経由する位置に前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる、ことを特徴とする。

請求項５に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置によれば、火花放電がレーザブレークダウンプラズマを経由する位置にレーザブレークダウンプラズマを生じさせるので、火花放電を屈曲形状とすることができると共に、一対の電極間の距離を長くすることができる。

請求項６に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置は、請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置において、前記レーザ手段は、前記レーザブレークダウンプラズマを複数生じさせ得ると共に、前記複数のレーザブレークダウンプラズマの少なくとも一つを前記一対の電極間を結ぶ線上から外れた位置に生じさせる、ことを特徴とする。

請求項６に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置によれば、複数のレーザブレークダウンプラズマの少なくとも一つを一対の電極間を結ぶ線上から外れた位置に生じさせる。このとき、火花放電が複数のレーザブレークダウンプラズマを経由する位置に各レーザブレークダウンプラズマを生じさせれば、火花放電を複数の屈曲部を有する屈曲形状とすることができると共に、一対の電極間の距離をさらに長くすることができる。

また、各レーザブレークダウンプラズマを生じさせる位置を変えるだけで、火花放電の屈曲形状を自在に変更することができる。従って、例えば、混合気の空間変動や濃度分布等に応じて火花放電の屈曲形状を設定すれば、混合気を最適に燃焼させることが可能となる。

また、一対の電極間を結ぶ線上から外れた位置に複数のレーザブレークダウンプラズマを生じさせるようにした場合に、火花放電が各レーザブレークダウンプラズマを経由しなくても、複数のレーザブレークダウンプラズマにより一対の電極間に絶縁破壊を生じさせる（電界条件を変化させる）ことができれば、一対の電極間の距離をさらに長くしても、一対の電極間に火花放電を生じさせることができる。

また、各レーザブレークダウンプラズマは、火花放電とは空間的に離れた場所で独立して存在できる。このため、火花放電が各レーザブレークダウンプラズマを経由しなくても、この複数のレーザブレークダウンプラズマを点火に利用することもできる。従って、この複数のレーザブレークダウンプラズマを点火に利用することで、この複数のレーザブレークダウンプラズマと火花放電とで、より多くの点火位置を有する多点点火とすることが可能となる。

請求項７に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置は、請求項６に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置において、前記レーザ手段は、前記火花放電が前記複数のレーザブレークダウンプラズマを経由する位置に前記複数のレーザブレークダウンプラズマを生じさせる、ことを特徴とする。

請求項７に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置によれば、火花放電が複数のレーザブレークダウンプラズマを経由する位置に複数のレーザブレークダウンプラズマを生じさせるので、火花放電を複数の屈曲部を有する屈曲形状とすることができると共に、一対の電極間の距離をさらに長くすることができる。

また、複数のレーザブレークダウンプラズマを生じさせる位置を変えるだけで、火花放電の屈曲形状を自在に変更することができる。従って、例えば、混合気の空間変動や濃度分布等に応じて火花放電の屈曲形状を設定すれば、混合気を最適に燃焼させることが可能となる。

請求項８に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置は、請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置において、前記レーザ手段は、前記一対の電極の一方に対する他方と反対側の位置に前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる、ことを特徴とする。

請求項８に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置によれば、一対の電極の一方に対する他方と反対側の位置にレーザブレークダウンプラズマを生じさせるようにした場合でも、一対の電極の周辺部に絶縁破壊を生じさせる（電界条件を変化させる）ことができれば、一対の電極間の距離を長くしても、一対の電極間に火花放電を生じさせることができる。

また、レーザブレークダウンプラズマは、火花放電とは空間的に離れた場所で独立して存在できる。このため、このレーザブレークダウンプラズマを点火に利用することもできる。従って、このレーザブレークダウンプラズマを点火に利用することで、このレーザブレークダウンプラズマと火花放電とで、多点点火とすることが可能となる。

請求項９に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置は、請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置において、前記レーザ手段は、前記一対の電極の少なくとも一方に前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる、ことを特徴とする。

請求項９に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置によれば、一対の電極の少なくとも一方にレーザブレークダウンプラズマを生じさせるので、一対の電極の少なくとも一方の周辺部に絶縁破壊を生じさせることができる。これにより、一対の電極間の距離を長くしても、一対の電極間に火花放電を生じさせることができる。

また、一対の電極の少なくとも一方（すなわち、固体表面上）にレーザブレークダウンプラズマを生じさせることで、レーザ光の吸収率が高まり、空間中にレーザブレークダウンプラズマを生じさせる場合に比して、レーザエネルギのロスを抑制することができる（つまり、レーザの透過を抑制できる）。これにより、より一層少ないレーザエネルギでレーザブレークダウンプラズマを生じさせることができる。

請求項１０に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置は、請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置において、前記レーザ手段は、前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる位置を変更可能とされている、ことを特徴とする。

請求項１０に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置によれば、レーザブレークダウンプラズマを生じさせる位置を変更することができる。これにより、例えば、一対の電極間に火花放電が誘起されるように最適な位置にレーザブレークダウンプラズマを形成したり、また、このレーザブレークダウンプラズマを経由させることで火花放電の形状をフレキシブルに可変したりすることができる。

請求項１１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置は、請求項１０に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置において、前記レーザ手段は、前記一対の電極の一方に前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる第一態様と、前記一対の電極の他方に前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる第二態様と、に切替可能とされている、ことを特徴とする。

請求項１１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置によれば、一対の電極の一方にレーザブレークダウンプラズマが形成される第一態様と、一対の電極の他方にレーザブレークダウンプラズマが形成される第二態様と、に切り替えることができる。これにより、一対の電極間に火花放電が誘起されるように一対の電極の最適な方にレーザブレークダウンプラズマを形成することができる。

請求項１２に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置は、請求項１０に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置において、前記レーザ手段は、前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる位置を、前記一対の電極間を結ぶ方向と交差する方向に変更可能とされている、ことを特徴とする。

請求項１２に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置によれば、レーザブレークダウンプラズマを生じさせる位置を、一対の電極間を結ぶ方向と交差する方向に変更することができる。このとき、火花放電がレーザブレークダウンプラズマを経由するようにすれば、一対の電極間の距離を長くしつつ、火花放電の形状をフレキシブルに可変することができる。

請求項１３に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置は、請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置において、前記レーザ手段は、前記レーザブレークダウンプラズマを複数生じさせ得ると共に、前記複数のレーザブレークダウンプラズマを生じさせる位置の少なくとも一つを、前記一対の電極間を結ぶ方向と交差する方向に変更可能とされている、ことを特徴とする。

請求項１３に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置によれば、複数のレーザブレークダウンプラズマを生じさせる位置の少なくとも一つを、一対の電極間を結ぶ方向と交差する方向に変更することができる。このとき、火花放電が複数のレーザブレークダウンプラズマを経由するようにすれば、一対の電極間の距離をさらに長くしつつ、火花放電の形状をよりフレキシブルに可変することができる。

請求項１４に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置は、請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置において、前記点火手段は、前記一対の電極のうちの中心電極を取り囲んで設けられると共に前記中心電極の一部を突出させる接地部と、前記接地部と前記中心電極の間に前記中心電極を取り囲んで設けられ、且つ、前記中心電極と同じ側に一部が前記接地部から突出された絶縁部と、を備え、前記絶縁部の前記接地部からの突出部は、前記中心電極と前記接地部との間に火花放電が生じることを抑制する長さに設定されている、ことを特徴とする。

請求項１４に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置によれば、接地部と中心電極との間に設けられた絶縁部の接地部からの突出部は、中心電極と接地部との間に火花放電が生じることを抑制する長さに設定されている。このため、中心電極と接地部との間に火花放電（つまりリーク）が生じることを抑制して、一対の電極間の距離をさらにより長くすることができる。従って、一対の電極間の距離をさらにより長くすることで、点火で生じる火炎核から電極への冷却損失をより一層低く抑えることができるので、希薄混合気でもより安定した点火を行うことができ、しかも、点火できる空間的な確率及び時間的な確率の両方をより一層確保できる。

また、一対の電極間の距離をさらにより長くすることで、一対の電極間に生じさせるレーザブレークダウンプラズマの数を容易に増やすことができ、一対の電極間に生じる火花放電の形状の自由度もさらに高くすることができる。

請求項１５に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置は、請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置において、前記レーザ手段は、前記レーザ光を発振するレーザ光源と、前記レーザ光源から発振されたレーザ光を集光して前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせるための光学系と、を有して構成され、前記光学系と前記点火手段とは、一体的に設けられている、ことを特徴とする。

請求項１５に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置によれば、レーザ光を集光してレーザブレークダウンプラズマを生じさせるための光学系と点火手段とが一体的に設けられているので、配置スペースの省略化や配置構造の簡略化を図ることができる。

請求項１６に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置は、請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置において、前記一対の電極は、内燃機関のピストンのストローク方向に対する直交方向と前記一対の電極間を結ぶ方向とが平行となるように配置され、前記レーザ手段は、前記一対の電極間を結ぶ線上に前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる、ことを特徴とする。

請求項１６に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置によれば、ピストンのストローク方向に対する直交方向に沿って火花放電を形成することができるので、ピストンのストローク方向に対する直交方向に沿って火炎核を形成することができる。

請求項１７に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置は、請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置において、前記レーザ手段は、前記一対の電極間を結ぶ線よりも内燃機関におけるピストン側で、且つ、前記火花放電が前記レーザブレークダウンプラズマを経由する位置に、前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる、ことを特徴とする。

請求項１７に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置によれば、一対の電極をピストンからストローク方向に離して配置した場合でも、火花放電をピストンに近づけた位置に形成することができる。

請求項１８に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置は、請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置において、前記一対の電極は、内燃機関における燃料噴射領域から外れた位置に配置され、前記レーザ手段は、前記燃料噴射領域内で、且つ、前記火花放電が前記レーザブレークダウンプラズマを経由する位置に、前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる、ことを特徴とする。

請求項１８に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置によれば、例えば直噴ガソリンエンジン等の内燃機関において、燃料噴射領域から外れた位置に一対の電極を設定した場合でも、燃料噴射領域内に火花放電を生じさせることができるので、点火位置を着火に最適な混合気中に設定することができる。

請求項１９に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置は、請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置において、前記レーザ手段は、前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる位置を、車両の運転状況に応じて変更可能とされている、ことを特徴とする。

請求項１９に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置によれば、点火位置を車両の運転状況に応じて最適な位置に制御することができる。

請求項２０に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置は、請求項１〜請求項１９のいずれか一項に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置において、前記レーザ手段は、前記一対の電極間の電圧が印加開始電圧から絶縁破壊電圧に達するまでの間に前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる、ことを特徴とする。

請求項２０に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置によれば、一対の電極間の電圧が印加開始電圧から絶縁破壊電圧に達するまでの間にレーザブレークダウンプラズマを生じさせるので、このレーザブレークダウンプラズマにより絶縁破壊が生じることで、一対の電極間の放電要求電圧（絶縁破壊電圧）を低くすることができる。

請求項２１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置は、請求項２０に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置において、前記レーザ手段は、前記一対の電極間の電圧が印加開始電圧から絶縁破壊電圧に達するまでの間に前記レーザブレークダウンプラズマを複数回生じさせる、ことを特徴とする。

一対の電極間の電圧が印加開始電圧から絶縁破壊電圧に達するまでの間にレーザブレークダウンプラズマを生じさせることで一対の電極間に火花放電を誘起させた場合でも、例えば、内燃機関内に気流等が生じる場合には、この火花放電が内燃機関内の気流等によって湾曲されてしまい結果的に放電経路が長くなることで吹き消えてしまうことが想定される。

この点、請求項２１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置によれば、一対の電極間の電圧が印加開始電圧から絶縁破壊電圧に達するまでの間にレーザブレークダウンプラズマを複数回生じさせるので、例えば、第一回目のレーザブレークダウンプラズマによって誘起された火花放電が消えてしまっても（若しくは火花放電の誘起に失敗してしまっても）、第二回目（若しくは第二回目以降）のレーザブレークダウンプラズマによって火花放電を再び誘起させることができる。これにより、着火性を向上することができる。

以上詳述したように、本発明によれば、点火で生じる火炎核から電極への冷却損失を低く抑えることによって希薄混合気でも安定した点火を行うことができ、しかも、点火できる空間的な確率及び時間的な確率の両方を確保できる。

［第一実施形態］
はじめに、本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０について説明する。

図１には、本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０の全体構成が示されている。この図に示されるように、本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０は、点火手段としての点火栓１２と、レーザ手段としてのレーザユニット１４と、を備えている。

点火栓１２は、中心電極１６と、接地電極１８と、中心電極１６を取り囲んで設けられると共に接地電極１８と一体的に構成された接地部２０と、中心電極１６と接地部２０との間に設けられた絶縁部２２と、を有して構成されている。

レーザユニット１４は、レーザ光２３を発振するレーザ光源２４と、レーザ光源２４から発振されたレーザ光２３を集光してレーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせるための光学系２８と、を有して構成されている。光学系２８には、レンズ３０が備えられている。

また、このレーザ誘起型火花放電点火装置１０では、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上にレーザブレークダウンプラズマ２６が形成されるようにレンズ３０の位置が設定されている。

ここで、図２２には、このレーザ誘起型火花放電点火装置１０における中心電極１６及び接地電極１８間の印加電圧とレーザ光源２４からレーザ光２３が発振されるタイミングとの関係が示されている。

この図に示されるように、このレーザ誘起型火花放電点火装置１０では、不図示の制御装置等によって制御されることにより、中心電極１６及び接地電極１８間の印加電圧が印加開始電圧から絶縁破壊電圧に達するまでの間の期間Ｔにレーザ光源２４からレーザ光２３が発振されてレーザブレークダウンプラズマ２６が形成される。

次に、本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０の作用及び効果について説明する。

図１に示されるように、本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０では、レーザユニット１４からレーザ光２３が出射されることで中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上にレーザブレークダウンプラズマ２６が形成される。そして、このレーザブレークダウンプラズマ２６により絶縁破壊が生じることで、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上に火花放電３２が誘起される。

ここで、一般に、中心電極１６及び接地電極１８間の距離を長くすると、中心電極１６及び接地電極１８間の放電要求電圧が高くなる。つまり、中心電極１６及び接地電極１８間の電圧を高くしないと中心電極１６及び接地電極１８間に火花放電３２が形成されずに中心電極１６と接地部２０との間にリークが生じる。

ところが、本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０によれば、図２２に示されるように、中心電極１６及び接地電極１８間の印加電圧が印加開始電圧から絶縁破壊電圧に達するまでの間の期間Ｔにレーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせるので、このレーザブレークダウンプラズマ２６により絶縁破壊が生じることで、中心電極１６及び接地電極１８間の放電要求電圧（絶縁破壊電圧）を低くすることができる。逆に、従来の火花点火装置と同等の電圧を中心電極１６及び接地電極１８間に印加すれば、中心電極１６及び接地電極１８間の距離を長くしても、中心電極１６及び接地電極１８間に火花放電３２を生じさせることができる。

このように、本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０によれば、レーザブレークダウンプラズマ２６により絶縁破壊を生じさせることで、中心電極１６及び接地電極１８間の距離を長くすることができる。従って、中心電極１６及び接地電極１８間の距離を長くすることで、点火で生じる火炎核から各電極への冷却損失を低く抑えることができ、これにより希薄混合気でも安定した点火を行うことができる。しかも、中心電極１６及び接地電極１８間の距離を長くすることで、火花放電３２の長さを長くすることができるので、例えば直噴ガソリンエンジン等での混合気濃度の空間変動に対する追従性が向上し、点火できる空間的な確率を確保できると共に、火花放電３２による点火を基本とするので、点火できる時間的な確率も確保できる。

さらに、本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０によれば、レーザブレークダウンプラズマ２６により絶縁破壊を生じさせることで、中心電極１６及び接地電極１８間の放電要求電圧を低くすることができるので、例えば高い放電要求電圧が要求される過給エンジン等での点火系の耐久性や信頼性を高めることができる。また、火花放電３２による点火を基本とするので、従来のレーザ光２３により点火させるレーザ点火装置に比べて少ないレーザエネルギで装置を構成することができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１１０について説明する。

図２には、本発明の第二実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１１０の全体構成が示されている。本発明の第二実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１１０は、上述の本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０に対し、以下の如く構成が変更されている。

つまり、図２に示されるように、本発明の第二実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１１０において、レーザユニット１４のレーザ光源２４は、一対のレーザ光２３を発振する構成とされている。また、レーザユニット１４には、レーザ光源２４から発振されたレーザ光２３をそれぞれ集光して一対のレーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせるための光学系２８が一対備えられている。各光学系２８には、レンズ３０がそれぞれ備えられている。

また、このレーザ誘起型火花放電点火装置１１０では、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上に一対のレーザブレークダウンプラズマ２６が形成されるように各レンズ３０の位置が設定されている。

そして、このレーザ誘起型火花放電点火装置１１０では、不図示の制御装置等によって制御されることにより、中心電極１６及び接地電極１８間の電圧が印加開始電圧から絶縁破壊電圧に達するまでの間の期間Ｔにレーザ光源２４から一対のレーザ光２３が発振されて一対のレーザブレークダウンプラズマ２６が形成される（図２２参照）。

なお、本発明の第二実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１１０において、点火栓１２は、上述の本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０における点火栓１２よりも、中心電極１６及び接地電極１８間の距離が長く設定されている。

次に、本発明の第二実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１１０の作用及び効果について説明する。

本発明の第二実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１１０では、レーザユニット１４から一対のレーザ光２３が出射されることで中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上に一対のレーザブレークダウンプラズマ２６が形成される。そして、この一対のレーザブレークダウンプラズマ２６により中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上における二箇所の位置に絶縁破壊が生じることで、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上に火花放電３２が誘起される。これにより、中心電極１６及び接地電極１８間の距離をさらに長くしても、中心電極１６及び接地電極１８間に火花放電３２を生じさせることができる。

このように、本発明の第二実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１１０によれば、一対のレーザブレークダウンプラズマ２６により絶縁破壊を複数生じさせることで、中心電極１６及び接地電極１８間の距離をさらに長くすることができる。これにより、点火で生じる火炎核から電極への冷却損失をより一層低く抑えることができるので、希薄混合気でもより安定した点火を行うことができ、しかも、点火できる空間的な確率及び時間的な確率の両方をより一層確保できる。

なお、上記以外の作用及び効果については、上述の本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０と同様であるので、その説明は本発明の第一実施形態を参照することとして省略する。

次に、本発明の第二実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１１０の変形例について説明する。

上記実施形態においては、レーザ光源２４が３つ以上のレーザ光２３を発振する構成とされると共に、このレーザ光２３の数に対応して３つ以上の光学系２８が備えられることで、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上に３個以上のレーザブレークダウンプラズマ２６が形成されるようにしても良い。

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置２１０について説明する。

図３には、本発明の第三実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置２１０の全体構成が示されている。本発明の第三実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置２１０は、上述の本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０に対し、以下の如く構成が変更されている。

つまり、図３に示されるように、本発明の第三実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置２１０では、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上からこの線Ｌの直交方向（Ｚ方向）に外れた位置にレーザブレークダウンプラズマ２６が形成されるようにレンズ３０の位置が設定されている。

また、このレンズ３０の位置は、火花放電３２がレーザブレークダウンプラズマ２６を経由するように設定されている。

そして、このレーザ誘起型火花放電点火装置２１０では、不図示の制御装置等によって制御されることにより、中心電極１６及び接地電極１８間の電圧が印加開始電圧から絶縁破壊電圧に達するまでの間の期間Ｔにレーザ光源２４からレーザ光２３が発振されてレーザブレークダウンプラズマ２６が形成される（図２２参照）。

なお、本発明の第三実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置２１０において、点火栓１２は、上述の本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０における点火栓１２と同等の中心電極１６及び接地電極１８間の距離（厳密には本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０の場合よりも限界距離はやや短い）を有する構成とされている。

次に、本発明の第三実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置２１０の作用及び効果について説明する。

本発明の第三実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置２１０では、レーザユニット１４からレーザ光２３が出射されることで中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上からこの線Ｌの直交方向（Ｚ方向）に外れた位置にレーザブレークダウンプラズマ２６が形成される。そして、このレーザブレークダウンプラズマ２６により中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上からこの線Ｌの直交方向（Ｚ方向）に外れた位置に絶縁破壊が生じる（電界条件が変化する）ことで、レーザブレークダウンプラズマ２６を経由するように中心電極１６及び接地電極１８間に火花放電３２が誘起される。これにより、火花放電３２を屈曲形状とすることができると共に、中心電極１６及び接地電極１８間の距離を長くすることができる。

このように、本発明の第三実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置２１０によれば、レーザブレークダウンプラズマ２６により絶縁破壊を生じさせることで、中心電極１６及び接地電極１８間の距離を長くすることができる。これにより、点火で生じる火炎核から電極への冷却損失を低く抑えることができるので、希薄混合気でも安定した点火を行うことができ、しかも、点火できる空間的な確率及び時間的な確率の両方を確保できる。

また、レンズ３０の位置を変更してレーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせる位置を変えるだけで、火花放電３２の屈曲形状を自在に変更することができる。従って、例えば、混合気の空間変動や濃度分布等に応じて火花放電３２の屈曲形状を設定すれば、混合気を最適に燃焼させることが可能となる。

［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置３１０について説明する。

図４には、本発明の第四実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置３１０の全体構成が示されている。本発明の第四実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置３１０は、上述の本発明の第三実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置２１０に対し、以下の如く構成が変更されている。

つまり、図４に示されるように、本発明の第四実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置３１０では、第三実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置２１０よりも、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上からこの線Ｌの直交方向（Ｚ方向）にさらに外れた位置にレーザブレークダウンプラズマ２６が形成されるようにレンズ３０の位置が設定されている。

また、このレンズ３０の位置は、火花放電３２がレーザブレークダウンプラズマ２６を経由しないが、このレーザブレークダウンプラズマ２６により中心電極１６及び接地電極１８間に絶縁破壊が生じ得る（電界条件が変化し得る）位置に設定されている。

そして、このレーザ誘起型火花放電点火装置３１０では、不図示の制御装置等によって制御されることにより、中心電極１６及び接地電極１８間の電圧が印加開始電圧から絶縁破壊電圧に達するまでの間の期間Ｔにレーザ光源２４からレーザ光２３が発振されてレーザブレークダウンプラズマ２６が形成される（図２２参照）。

なお、本発明の第四実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置３１０において、点火栓１２は、上述の本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０における点火栓１２と同等の中心電極１６及び接地電極１８間の距離（厳密には本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０の場合よりも限界距離はやや短い）を有する構成とされている。

次に、本発明の第四実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置３１０の作用及び効果について説明する。

本発明の第四実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置３１０では、レーザユニット１４からレーザ光２３が出射されることで中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上からこの線Ｌの直交方向（Ｚ方向）に外れた位置にレーザブレークダウンプラズマ２６が形成される。そして、このレーザブレークダウンプラズマ２６により中心電極１６及び接地電極１８間に絶縁破壊が生じる（電界条件が変化する）ことで、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上に火花放電３２が誘起される。これにより、中心電極１６及び接地電極１８間の距離を長くしても、中心電極１６及び接地電極１８間に火花放電３２を生じさせることができる。

このように、本発明の第四実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置３１０によれば、レーザブレークダウンプラズマ２６により絶縁破壊を生じさせることで、中心電極１６及び接地電極１８間の距離を長くすることができる。これにより、点火で生じる火炎核から電極への冷却損失を低く抑えることができるので、希薄混合気でも安定した点火を行うことができ、しかも、点火できる空間的な確率及び時間的な確率の両方を確保できる。

また、レーザブレークダウンプラズマ２６は、火花放電３２とは空間的に離れた場所で独立して存在できる。このため、火花放電３２がレーザブレークダウンプラズマ２６を経由しなくても、このレーザブレークダウンプラズマ２６を点火に利用することもできる。従って、このレーザブレークダウンプラズマ２６を点火に利用することで、このレーザブレークダウンプラズマ２６と火花放電３２とで、多点点火とすることが可能となる。

また、レーザブレークダウンプラズマ２６と火花放電３２とで多点点火とした場合には、火炎核が空間的に離れた複数の位置で生成されるため、初期火炎も複数でき混合気の燃焼を速めることができる。また、いずれかの点火位置で点火に失敗しても、他の位置での点火が成功すれば、混合気の燃焼は成立するため、希薄混合気の場合やＥＧＲを多量に行っている場合など、特に混合気の着火が難しくなる条件での着火性を大幅に向上させることができる。

次に、本発明の第四実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置３１０の変形例について説明する。

上記実施形態においては、レーザ光源２４が複数のレーザ光２３を発振する構成とされると共に、このレーザ光２３の数に対応して複数の光学系２８が備えられることで、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上からこの線Ｌの直交方向（Ｚ方向）に外れた位置に複数のレーザブレークダウンプラズマ２６が形成されるようにしても良い。

また、上述のように、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上から外れた位置に複数のレーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせるようにした場合に、火花放電３２が各レーザブレークダウンプラズマ２６を経由しなくても、複数のレーザブレークダウンプラズマ２６により中心電極１６及び接地電極１８間に絶縁破壊を生じさせる（電界条件を変化させる）ことができれば、中心電極１６及び接地電極１８間の距離をさらに長くしても、中心電極１６及び接地電極１８間に火花放電３２を生じさせることができる。

また、各レーザブレークダウンプラズマ２６は、火花放電３２とは空間的に離れた場所で独立して存在できる。このため、火花放電３２が各レーザブレークダウンプラズマ２６を経由しなくても、この複数のレーザブレークダウンプラズマ２６を点火に利用することもできる。従って、この複数のレーザブレークダウンプラズマ２６を点火に利用することで、この複数のレーザブレークダウンプラズマ２６と火花放電３２とで、より多くの点火位置を有する多点点火とすることが可能となる。

［第五実施形態］
次に、本発明の第五実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置４１０について説明する。

図５（Ａ）〜（Ｃ）には、本発明の第五実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置４１０の全体構成が示されている。なお、図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）には、レーザ誘起型火花放電点火装置４１０におけるレンズ３０の位置の第一設定例、第二設定例、第三設定例がそれぞれ示されている。

本発明の第五実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置４１０は、上述の本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０に対し、以下の如く構成が変更されている。

つまり、図５に示されるように、本発明の第五実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置４１０において、レーザユニット１４のレーザ光源２４は、一対のレーザ光２３を発振する構成とされている。また、レーザユニット１４には、レーザ光源２４から発振されたレーザ光２３をそれぞれ集光して一対のレーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせるための光学系２８が一対備えられている。各光学系２８には、レンズ３０がそれぞれ備えられている。

また、このレーザ誘起型火花放電点火装置４１０では、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上からこの線Ｌの直交方向（Ｚ方向）に外れた位置に一対のレーザブレークダウンプラズマ２６が形成されるように各レンズ３０の位置が設定されている。

つまり、図５（Ａ）に示される第一設定例では、各レンズ３０の位置が、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌに対しレンズ３０と反対側に各レーザブレークダウンプラズマ２６が形成されるように設定されている。

また、図５（Ｂ）に示される第二設定例では、一方のレンズ３０の位置が、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌに対しレンズ３０と反対側にレーザブレークダウンプラズマ２６が形成されるように設定されており、他方のレンズ３０の位置が、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌに対しレンズ３０側にレーザブレークダウンプラズマ２６が形成されるように設定されている。

さらに、図５（Ｃ）に示される第三設定例では、各レンズ３０の位置が、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌに対しレンズ３０側に各レーザブレークダウンプラズマ２６が形成されるように設定されている。

また、この各レンズ３０の位置は、火花放電３２が各レーザブレークダウンプラズマ２６を経由するように設定されている。

そして、このレーザ誘起型火花放電点火装置４１０では、不図示の制御装置等によって制御されることにより、中心電極１６及び接地電極１８間の電圧が印加開始電圧から絶縁破壊電圧に達するまでの間の期間Ｔにレーザ光源２４から一対のレーザ光２３が発振されて一対のレーザブレークダウンプラズマ２６が形成される（図２２参照）。

なお、本発明の第五実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置４１０において、点火栓１２は、上述の本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０における点火栓１２よりも、中心電極１６及び接地電極１８間の距離が長く設定されている。

次に、本発明の第五実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置４１０の作用及び効果について説明する。

本発明の第五実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置４１０では、レーザユニット１４から一対のレーザ光２３が出射されることで中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上からこの線Ｌの直交方向（Ｚ方向）に外れた位置に一対のレーザブレークダウンプラズマ２６が形成される。そして、この一対のレーザブレークダウンプラズマ２６により中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上からこの線Ｌの直交方向に外れた二箇所の位置に絶縁破壊が生じる（電界条件が変化する）ことで、各レーザブレークダウンプラズマ２６を経由するように中心電極１６及び接地電極１８間に火花放電３２が誘起される。これにより、火花放電３２を複数の屈曲部を有する屈曲形状とすることができると共に、中心電極１６及び接地電極１８間の距離をさらに長くすることができる。

このように、本発明の第五実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置４１０によれば、一対のレーザブレークダウンプラズマ２６により絶縁破壊を生じさせることで、中心電極１６及び接地電極１８間の距離をさらに長くすることができる。これにより、点火で生じる火炎核から電極への冷却損失をより一層低く抑えることができるので、希薄混合気でもより安定した点火を行うことができ、しかも、点火できる空間的な確率及び時間的な確率の両方をより一層確保できる。

また、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、一対のレンズ３０の位置を変更して一対のレーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせる位置を変えるだけで、火花放電３２の屈曲形状を自在に変更することができる。従って、例えば、混合気の空間変動や濃度分布等に応じて火花放電３２の屈曲形状を設定すれば、混合気を最適に燃焼させることが可能となる。

次に、本発明の第五実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置４１０の変形例について説明する。

上記実施形態では、火花放電３２が複数のレーザブレークダウンプラズマ２６の全てを経由するようになっていたが、火花放電３２が複数のレーザブレークダウンプラズマ２６のうちいずれかを経由しないようにしても良い。

この場合でも、火花放電３２が経由しないレーザブレークダウンプラズマ２６により中心電極１６及び接地電極１８間に絶縁破壊を生じさせる（電界条件を変化させる）ことができれば、中心電極１６及び接地電極１８間の距離をさらに長くしても、中心電極１６及び接地電極１８間に火花放電３２を生じさせることができる。

また、レーザブレークダウンプラズマ２６は、火花放電３２とは空間的に離れた場所で独立して存在できる。このため、火花放電３２が経由しないレーザブレークダウンプラズマ２６があっても、このレーザブレークダウンプラズマ２６を点火に利用すれば、このレーザブレークダウンプラズマ２６と火花放電３２とで、より多くの点火位置を有する多点点火とすることが可能となる。

また、上記実施形態では、複数のレーザブレークダウンプラズマ２６をいずれも中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上から外れた位置に生じさせていたが、複数のレーザブレークダウンプラズマ２６の少なくとも一つを中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上から外れた位置に生じさせるようにしても良い。つまり、複数のレーザブレークダウンプラズマ２６のうちいくつかを中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上に生じさせるようにしても良い。

また、上記実施形態においては、レーザ光源２４が３つ以上のレーザ光２３を発振する構成とされると共に、このレーザ光２３の数に対応して３つ以上の光学系２８が備えられることで、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上からこの線Ｌの直交方向（Ｚ方向）に外れた位置に３個以上のレーザブレークダウンプラズマ２６が形成されるようにしても良い。

［第六実施形態］
次に、本発明の第六実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置５１０について説明する。

図６には、本発明の第六実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置５１０の全体構成が示されている。本発明の第六実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置５１０は、上述の本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０に対し、以下の如く構成が変更されている。

つまり、図６に示されるように、本発明の第六実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置５１０では、接地電極１８に対する中心電極１６と反対側の位置にレーザブレークダウンプラズマ２６が形成されるように光学系２８の位置が設定されている。

また、この光学系２８の位置は、火花放電３２がレーザブレークダウンプラズマ２６を経由しないが、このレーザブレークダウンプラズマ２６により中心電極１６及び接地電極１８間に絶縁破壊が生じ得る（電界条件が変化し得る）位置に設定されている。

そして、このレーザ誘起型火花放電点火装置５１０では、不図示の制御装置等によって制御されることにより、中心電極１６及び接地電極１８間の電圧が印加開始電圧から絶縁破壊電圧に達するまでの間の期間Ｔにレーザ光源２４からレーザ光２３が発振されてレーザブレークダウンプラズマ２６が形成される（図２２参照）。

なお、本発明の第六実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置５１０において、点火栓１２は、上述の本発明の第六実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置５１０における点火栓１２と同等の中心電極１６及び接地電極１８間の距離（厳密には本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０の場合よりも限界距離はやや短い）を有する構成とされている。

次に、本発明の第六実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置５１０の作用及び効果について説明する。

本発明の第六実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置５１０では、レーザユニット１４からレーザ光２３が出射されることで接地電極１８に対する中心電極１６と反対側の位置にレーザブレークダウンプラズマ２６が形成される。そして、このレーザブレークダウンプラズマ２６により中心電極１６及び接地電極１８間に絶縁破壊が生じる（電界条件が変化する）ことで、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上に火花放電３２が誘起される。これにより、中心電極１６及び接地電極１８間の距離を長くしても、中心電極１６及び接地電極１８間に火花放電３２を生じさせることができる。

このように、本発明の第六実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置５１０によれば、レーザブレークダウンプラズマ２６により絶縁破壊を生じさせることで、中心電極１６及び接地電極１８間の距離を長くすることができる。これにより、点火で生じる火炎核から電極への冷却損失を低く抑えることができるので、希薄混合気でも安定した点火を行うことができ、しかも、点火できる空間的な確率及び時間的な確率の両方を確保できる。

次に、本発明の第六実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置５１０の変形例について説明する。

上記実施形態においては、中心電極１６に対する接地電極１８と反対側の位置にレーザブレークダウンプラズマ２６が形成されるように光学系２８の位置が設定されていても良い。

［第七実施形態］
次に、本発明の第七実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置６１０について説明する。

図７には、本発明の第七実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置６１０の全体構成が示されている。本発明の第七実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置６１０は、上述の本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０に対し、以下の如く構成が変更されている。

つまり、図７に示されるように、本発明の第七実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置６１０では、中心電極１６の表面上にレーザブレークダウンプラズマ２６が形成されるように光学系２８の位置が設定されている。

また、この光学系２８の位置は、レーザブレークダウンプラズマ２６により中心電極１６の周辺部（つまり中心電極１６及び接地電極１８間）に絶縁破壊が生じ得る（電界条件が変化し得る）位置に設定されている。

そして、このレーザ誘起型火花放電点火装置６１０では、不図示の制御装置等によって制御されることにより、中心電極１６及び接地電極１８間の電圧が印加開始電圧から絶縁破壊電圧に達するまでの間の期間Ｔにレーザ光源２４からレーザ光２３が発振されてレーザブレークダウンプラズマ２６が形成される（図２２参照）。

なお、本発明の第七実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置６１０において、点火栓１２は、上述の本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０における点火栓１２と同等の中心電極１６及び接地電極１８間の距離（厳密には本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０の場合よりも限界距離はやや短い）を有する構成とされている。

次に、本発明の第七実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置６１０の作用及び効果について説明する。

本発明の第七実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置６１０では、レーザユニット１４からレーザ光２３が出射されることで中心電極１６の表面上にレーザブレークダウンプラズマ２６が形成される。そして、このレーザブレークダウンプラズマ２６により中心電極１６の周辺部（つまり中心電極１６及び接地電極１８間）に絶縁破壊が生じる（電界条件が変化する）ことで、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上に火花放電３２が誘起される。これにより、中心電極１６及び接地電極１８間の距離を長くしても、中心電極１６及び接地電極１８間に火花放電３２を生じさせることができる。

このように、本発明の第七実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置６１０によれば、レーザブレークダウンプラズマ２６により絶縁破壊を生じさせることで、中心電極１６及び接地電極１８間の距離を長くすることができる。これにより、点火で生じる火炎核から電極への冷却損失を低く抑えることができるので、希薄混合気でも安定した点火を行うことができ、しかも、点火できる空間的な確率及び時間的な確率の両方を確保できる。

また、本発明の第七実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置６１０によれば、中心電極１６の表面上（すなわち、固体表面上）にレーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせることで、レーザ光２３の吸収率が高まり、例えば図１に示されるように空間中にレーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせる場合に比して、レーザエネルギのロスを抑制することができる（つまり、レーザの透過を抑制できる）。これにより、より一層少ないレーザエネルギでレーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせることができる。

次に、本発明の第七実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置６１０の変形例について説明する。

図８乃至図１０には、本発明の第七実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置６１０の変形例が示されている。

上記実施形態では、中心電極１６の表面上にレーザブレークダウンプラズマ２６が形成されていたが、図８に示されるように、接地電極１８の表面上にレーザブレークダウンプラズマ２６が形成されても良く、また、図９に示されるように、中心電極１６の表面上と接地電極１８の表面上にそれぞれレーザブレークダウンプラズマ２６が形成されても良い。

また、図１０に示されるように、レーザユニット１４が、光学系２８に回転可能なウェッジ基盤３４を備えた構成とされると共に、このウェッジ基盤３４を回転させることで、中心電極１６にレーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせる第一態様（図１０（Ａ））と、接地電極１８にレーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせる第二態様（図１０（Ｂ））とに切替可能とされていても良い。

このように、中心電極１６にレーザブレークダウンプラズマ２６が形成される第一態様（図１０（Ａ））と、接地電極１８にレーザブレークダウンプラズマ２６が形成される第二態様（図１０（Ｂ））とに切り替えることができるようにした場合には、中心電極１６及び接地電極１８間に火花放電３２が誘起されるように中心電極１６及び接地電極１８の最適な方にレーザブレークダウンプラズマ２６を形成することができる。

［第八実施形態］
次に、本発明の第八実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置７１０について説明する。

図１１には、本発明の第八実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置７１０の全体構成が示されている。本発明の第八実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置７１０は、上述の本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０に対し、以下の如く構成が変更されている。

つまり、図１１に示されるように、本発明の第八実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置７１０において、光学系２８に備えられたレンズ３０は、図示しない移動機構等によって中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ方向と直交する方向（Ｚ方向）に移動可能とされている。そして、これにより、レーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせる位置が、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ方向と直交する方向（Ｚ方向）に変更可能とされている。

つまり、図１１（Ａ）では、レンズ３０が中間位置に位置されており、これにより、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上にレーザブレークダウンプラズマ２６が形成されている。

また、図１１（Ｂ）では、レンズ３０が下限位置に位置されており、これにより、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌに対するレンズ３０と反対側にレーザブレークダウンプラズマ２６が形成されている。

また、図１１（Ｃ）では、レンズ３０が上限位置に位置されており、これにより、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌに対するレンズ３０側にレーザブレークダウンプラズマ２６が形成されている。

そして、このレーザ誘起型火花放電点火装置７１０では、不図示の制御装置等によって制御されることにより、中心電極１６及び接地電極１８間の電圧が印加開始電圧から絶縁破壊電圧に達するまでの間の期間Ｔにレーザ光源２４からレーザ光２３が発振されてレーザブレークダウンプラズマ２６が形成される（図２２参照）。

なお、本発明の第八実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置７１０において、点火栓１２は、上述の本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０における点火栓１２と同等の中心電極１６及び接地電極１８間の距離（厳密には図１１（Ｂ），図１１（Ｃ）の場合は本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０の場合よりも限界距離はやや短い）を有する構成とされている。

次に、本発明の第八実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置７１０の作用及び効果について説明する。

本発明の第八実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置７１０では、レーザユニット１４からレーザ光２３が出射されることで中心電極１６及び接地電極１８間にレーザブレークダウンプラズマ２６が形成される。そして、このレーザブレークダウンプラズマ２６により中心電極１６及び接地電極１８間に絶縁破壊が生じる（電界条件が変化する）ことで、レーザブレークダウンプラズマ２６を経由するように中心電極１６及び接地電極１８間に火花放電３２が誘起される。

また、レンズ３０を中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ方向と直交する方向（Ｚ方向）に移動させることで、レーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせる位置を、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ方向と直交する方向（Ｚ方向）に変更することができる。これにより、中心電極１６及び接地電極１８間の距離を長くしつつ、火花放電３２の形状をフレキシブルに可変することができる。

このように、本発明の第八実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置７１０によれば、レーザブレークダウンプラズマ２６により絶縁破壊を生じさせることで、中心電極１６及び接地電極１８間の距離を長くすることができる。これにより、点火で生じる火炎核から電極への冷却損失を低く抑えることができるので、希薄混合気でも安定した点火を行うことができ、しかも、点火できる空間的な確率及び時間的な確率の両方を確保できる。

また、本発明の第八実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置７１０によれば、レンズ３０を移動させることでレーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせる位置を変更することができる。これにより、例えば、中心電極１６及び接地電極１８間に火花放電３２が誘起されるように最適な位置にレーザブレークダウンプラズマ２６を形成したり、また、このレーザブレークダウンプラズマ２６を経由させることで火花放電３２の形状をフレキシブルに可変したりすることができる。

次に、本発明の第八実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置７１０の変形例について説明する。

図１２には、本発明の第八実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置７１０の変形例が示されている。

図１２に示される変形例では、レーザ光源２４が、一対のレーザ光２３を発振する構成とされると共に、レーザ光源２４から発振された一対のレーザ光２３をそれぞれ集光して一対のレーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせるための光学系２８が一対備えられている。また、各光学系２８のレンズ３０は、それぞれ独立して中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ方向と直交する方向（Ｚ方向）に移動可能とされている。

このようにすれば、火花放電３２を複数の屈曲部を有する屈曲形状とすることができると共に、中心電極１６及び接地電極１８間の距離をさらに長くすることができる。また、各レーザブレークダウンプラズマ２６を経由させることで火花放電３２の形状をよりフレキシブルに可変することができる。

なお、この場合に、レーザユニット１４が、複数のレーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせる位置の少なくとも一つを、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ方向と直交する方向（Ｚ方向）に変更可能とされていても良い。

［第九実施形態］
次に、本発明の第九実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置８１０について説明する。

図１３には、本発明の第九実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置８１０の全体構成が示されている。本発明の第九実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置８１０は、上述の本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０に対し、以下の如く構成が変更されている。

つまり、図１３に示されるように、本発明の第九実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置８１０において、点火栓１２は、互いに向き合うように対向配置された第一電極部３６と第二電極部３８とを有して構成されている。

第一電極部３６は、中心電極１６と、中心電極１６を取り囲んで設けられた接地部２０と、中心電極１６と接地部２０との間に設けられた絶縁部２２と、を有して構成されている。

中心電極１６の先端部は、絶縁部２２から第二電極部３８側に突出されており、絶縁部２２の先端部は、接地部２０から第二電極部３８側に突出されている。また、絶縁部２２の接地部２０からの突出部２２Ａは、中心電極１６と接地部２０との間に火花放電３２が生じることを抑制する長さＬ１に設定されている。また、第二電極部３８には、接地電極１８が設けられている。

そして、このレーザ誘起型火花放電点火装置８１０では、不図示の制御装置等によって制御されることにより、中心電極１６及び接地電極１８間の電圧が印加開始電圧から絶縁破壊電圧に達するまでの間の期間Ｔにレーザ光源２４からレーザ光２３が発振されてレーザブレークダウンプラズマ２６が形成される（図２２参照）。

なお、本発明の第九実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置８１０において、点火栓１２は、上述の本発明の第一実施形態乃至第八実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０における点火栓１２よりも、中心電極１６及び接地電極１８間の距離がさらにより長く設定されている。

次に、本発明の第九実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置８１０の作用及び効果について説明する。

本発明の第九実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置８１０によれば、接地部２０と中心電極１６との間に設けられた絶縁部２２の接地部２０からの突出部２２Ａは、中心電極１６と接地部２０との間に火花放電３２が生じることを抑制する長さＬ１に設定されている。このため、中心電極１６と接地部２０との間に火花放電３２（つまりリーク）が生じることを抑制して、中心電極１６及び接地電極１８間の距離をさらにより長くすることができる。従って、中心電極１６及び接地電極１８間の距離をさらにより長くすることで、点火で生じる火炎核から電極への冷却損失をより一層低く抑えることができるので、希薄混合気でもより安定した点火を行うことができ、しかも、点火できる空間的な確率及び時間的な確率の両方をより一層確保できる。

また、中心電極１６及び接地電極１８間の距離をさらにより長くすることで、中心電極１６及び接地電極１８間に生じさせるレーザブレークダウンプラズマ２６の数を容易に増やすことができ、中心電極１６及び接地電極１８間に生じる火花放電３２の形状の自由度もさらに高くすることができる。

次に、本発明の第九実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置８１０の変形例について説明する。

図１４には、本発明の第九実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置８１０の変形例が示されている。

図１４に示される変形例では、レーザ光源２４が、一対のレーザ光２３を発振する構成とされると共に、レーザ光源２４から発振された一対のレーザ光２３をそれぞれ集光して一対のレーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせるための光学系２８が一対備えられている。また、各光学系２８のレンズ３０は、それぞれ独立して中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ方向と直交する方向（Ｚ方向）に移動可能とされている。

このようにすれば、火花放電３２を複数の屈曲部を有する屈曲形状とすることができると共に、中心電極１６及び接地電極１８間の距離をさらにより長くすることができる。

なお、上述の本発明の第一実施形態乃至第八実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置における点火栓１２が、本発明の第九実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置８１０における点火栓１２の如く構成されていても良いことは勿論である。

［第十実施形態］
次に、本発明の第十実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置９１０について説明する。

図１５には、本発明の第十実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置９１０が示されている。本発明の第十実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置９１０は、上述の本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０に対し、レーザ光源２４（図１参照）から発振されるレーザ光２３の回数が変更されている。

なお、本発明の第十実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置９１０において、図１に示されるレーザユニット１４の構成は、上述の本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０と同一とされており、図１５では、レーザユニット１４の図示が省略されている。

ここで、図２３には、このレーザ誘起型火花放電点火装置９１０における中心電極１６及び接地電極１８間の印加電圧とレーザ光源２４（図１参照）からレーザ光が発振されるタイミングとの関係が示されている。

この図に示されるように、このレーザ誘起型火花放電点火装置９１０では、不図示の制御装置等によって制御されることにより、中心電極１６及び接地電極１８間の印加電圧が印加開始電圧から絶縁破壊電圧に達するまでの間の期間Ｔにレーザ光源２４（図１参照）からレーザ光が複数回発振されてレーザブレークダウンプラズマ２６が複数回形成される。

つまり、図２３では、一例として、期間Ｔ内における第一のタイミングｔ１で第一回目のレーザ光が発振され、期間Ｔ内における第二のタイミングｔ２で第二回目のレーザ光が発振されている。

なお、期間Ｔ内におけるレーザ光の発振回数は、２回以上１０回以下が好適である。また、第二回目以降のレーザ光の発振間隔は１０μｓ以上１０ｍｓ以下が好適である。

次に、本発明の第十実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置８１０の作用及び効果について説明する。

図１５（Ａ）に示されるように、中心電極１６及び接地電極１８間の電圧が印加開始電圧から絶縁破壊電圧に達するまでの間に第一回目のレーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせることで中心電極１６及び接地電極１８間に火花放電３２を誘起させた場合でも、例えば、図１５（Ｂ）に示されるように、内燃機関のシリンダ内に気流等が生じる場合には、この火花放電３２が内燃機関内の気流等によって湾曲されてしまい、結果的に放電経路が長くなることで、図１５（Ｃ）に示される如く火花放電３２が吹き消えてしまうことが想定される。

この点、本発明の第十実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置８１０によれば、上述のように、中心電極１６及び接地電極１８間の電圧が印加開始電圧から絶縁破壊電圧に達するまでの間にレーザブレークダウンプラズマ２６を複数回生じさせるので、例えば、図１５（Ａ）に示される第一回目のレーザブレークダウンプラズマ２６によって誘起された火花放電３２が消えてしまっても（若しくは火花放電３２の誘起に失敗してしまっても）、図１５（Ｄ）に示される第二回目（若しくは第二回目以降）のレーザブレークダウンプラズマ２６によって火花放電３２を再び誘起させることができる。これにより、着火性を向上することができる。

次に、本発明の第十実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置９１０の変形例について説明する。

本発明の第十実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置９１０では、上述の本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０に対し、レーザ光源２４（図１参照）から発振されるレーザ光２３の回数が変更されていていたが、上述の本発明の第二実施形態乃至第八実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置に対し、レーザ光源２４（図１参照）から発振されるレーザ光２３の回数が変更されていても良いことは勿論である。

［第一応用例］
次に、本発明の第一応用例について説明する。

上述の本発明の第一実施形態乃至第九実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置において、光学系２８と点火栓１２とは、別々に設けられていたが、一体的に設けられていても良い。

ここで、図１６，図１７には、本発明の第一応用例が示されている。例えば、図１６に示されるように、上述の本発明の第三実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置２１０において、光学系２８と点火栓１２とは、一体的に設けられていても良い。

また、図１７に示されるように、上述の本発明の第七実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置６１０の変形例（図１０参照）において、光学系２８と点火栓１２とは、一体的に設けられていても良い。

このようにすれば、配置スペースの省略化や配置構造の簡略化を図ることができる。

［第二応用例］
次に、本発明の第二応用例について説明する。

図１８には、本発明の第二応用例が示されている。例えば、この図に示されるように、上述の本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置１０において、点火栓１２が第一電極部３６及び第二電極部３８を備える構成とされると共に、内燃機関４０のピストン４２のストローク方向（Ｚ方向）に対する直交方向（Ｘ方向）と中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ方向とが平行となるように中心電極１６及び接地電極１８が配置され、且つ、レーザユニット１４が、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上にレーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせる構成とされていても良い。

なお、この場合に、レーザユニット１４は、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上に複数のレーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせる構成とされていても良い。

このようにすれば、ピストン４２のストローク方向（Ｚ方向）に対する直交方向（Ｘ方向）に沿って火花放電３２を形成することができるので、ピストン４２のストローク方向に対する直交方向に沿って火炎核を形成することができる。

［第三応用例］
次に、本発明の第三応用例について説明する。

図１９には、本発明の第三応用例が示されている。例えば、この図に示されるように、上述の本発明の第五実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置４１０において、点火栓１２が第一電極部３６及び第二電極部３８を備える構成とされると共に、レーザユニット１４が、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌよりも内燃機関４０におけるピストン４２側で、且つ、火花放電３２が各レーザブレークダウンプラズマ２６を経由する位置に、複数のレーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせる構成とされていても良い。

なお、この場合に、レーザユニット１４は、中心電極１６及び接地電極１８間を結ぶ線Ｌ上に一つのレーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせる構成とされていても良い。

このようにすれば、中心電極１６及び接地電極１８をピストン４２からストローク方向（Ｚ方向）に離して配置した場合でも、火花放電３２をピストン４２に近づけた位置で形成することができる。

［第四応用例］
次に、本発明の第四応用例について説明する。

図２０には、本発明の第四応用例が示されている。例えば、この図に示されるように、上述の本発明の第四実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置３１０において、中心電極１６及び接地電極１８が、内燃機関４０における燃料噴射領域Ａから外れた位置に配置され、レーザユニット１４が、燃料噴射領域Ａ内で、且つ、火花放電３２がレーザブレークダウンプラズマ２６を経由する位置に、レーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせる構成とされていても良い。

なお、この場合に、レーザユニット１４は、燃料噴射領域Ａ内で、且つ、火花放電３２が各レーザブレークダウンプラズマ２６を経由する位置に、複数のレーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせる構成とされていても良い。

このようにすれば、例えば直噴ガソリンエンジン等の内燃機関４０において、燃料噴射領域Ａから外れた位置に中心電極１６及び接地電極１８を設定した場合でも、燃料噴射領域Ａ内に火花放電３２を生じさせることができるので、点火位置を着火に最適な混合気中に設定することができる。

［第五応用例］
次に、本発明の第五応用例について説明する。

図２１には、本発明の第五応用例が示されている。例えば、この図に示されるように、上述の本発明の第八実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置７１０において、レーザユニット１４が、図示しない制御装置等によって制御されることにより、レーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせる位置を、車両の運転状況（例えば、エンジン回転数等）に応じて変更可能とされていても良い。

なお、この場合に、レーザユニット１４は、複数のレーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせると共に、各レーザブレークダウンプラズマ２６を生じさせる位置を、車両の運転状況（例えば、エンジン回転数等）に応じて変更可能とされていても良い。

このようにすれば、点火位置を車両の運転状況に応じて最適な位置に制御することができる。

本発明の第一実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置の全体構成を示す図である。本発明の第二実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置の全体構成を示す図である。本発明の第三実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置の全体構成を示す図である。本発明の第四実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置の全体構成を示す図である。本発明の第五実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置の全体構成を示す図である。本発明の第六実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置の全体構成を示す図である。本発明の第七実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置の全体構成を示す図である。本発明の第七実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置の変形例を示す図である。本発明の第七実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置の変形例を示す図である。本発明の第七実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置の変形例を示す図である。本発明の第八実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置の全体構成を示す図である。本発明の第八実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置の変形例を示す図である。本発明の第九実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置の全体構成を示す図である。本発明の第九実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置の変形例を示す図である。本発明の第十実施形態に係るレーザ誘起型火花放電点火装置を示す図である。本発明の第一応用例を示す図である。本発明の第一応用例を示す図である。本発明の第二応用例を示す図である。本発明の第三応用例を示す図である。本発明の第四応用例を示す図である。本発明の第五応用例を示す図である。中心電極及び接地電極間の印加電圧とレーザ光源からレーザ光が発振されるタイミングとの関係を示す図である。中心電極及び接地電極間の印加電圧とレーザ光源からレーザ光が発振されるタイミングとの関係を示す図である。

符号の説明

１０、１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０，７１０，８１０レーザ誘起型火花放電点火装置
１２点火栓（点火手段）
１４レーザユニット（レーザ手段）
１６中心電極
１８接地電極
２０接地部
２２絶縁部
２３レーザ光
２４レーザ光源
２６レーザブレークダウンプラズマ
２８光学系
３０レンズ
３２火花放電
３４ウェッジ基盤
３６第一電極部
３８第二電極部
４０内燃機関
４２ピストン

Claims

一対の電極を有する点火手段と、
前記一対の電極間の火花放電を誘起させるレーザブレークダウンプラズマを生じさせるためのレーザ光を出射するレーザ手段と、
を備えたことを特徴とするレーザ誘起型火花放電点火装置。
前記レーザ手段は、前記一対の電極間に前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置。
前記レーザ手段は、前記一対の電極間に複数の前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置。
前記レーザ手段は、前記一対の電極間を結ぶ線上から外れた位置に前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置。
前記レーザ手段は、前記火花放電が前記レーザブレークダウンプラズマを経由する位置に前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる、
ことを特徴とする請求項４に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置。
前記レーザ手段は、前記レーザブレークダウンプラズマを複数生じさせ得ると共に、前記複数のレーザブレークダウンプラズマの少なくとも一つを前記一対の電極間を結ぶ線上から外れた位置に生じさせる、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置。
前記レーザ手段は、前記火花放電が前記複数のレーザブレークダウンプラズマを経由する位置に前記複数のレーザブレークダウンプラズマを生じさせる、
ことを特徴とする請求項６に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置。
前記レーザ手段は、前記一対の電極の一方に対する他方と反対側の位置に前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置。
前記レーザ手段は、前記一対の電極の少なくとも一方に前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置。
前記レーザ手段は、前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる位置を変更可能とされている、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置。
前記レーザ手段は、前記一対の電極の一方に前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる第一態様と、前記一対の電極の他方に前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる第二態様と、に切替可能とされている、
ことを特徴とする請求項１０に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置。
前記レーザ手段は、前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる位置を、前記一対の電極間を結ぶ方向と交差する方向に変更可能とされている、
ことを特徴とする請求項１０に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置。
前記レーザ手段は、前記レーザブレークダウンプラズマを複数生じさせ得ると共に、前記複数のレーザブレークダウンプラズマを生じさせる位置の少なくとも一つを、前記一対の電極間を結ぶ方向と交差する方向に変更可能とされている、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置。
前記点火手段は、
前記一対の電極のうちの中心電極を取り囲んで設けられると共に前記中心電極の一部を突出させる接地部と、
前記接地部と前記中心電極の間に前記中心電極を取り囲んで設けられ、且つ、前記中心電極と同じ側に一部が前記接地部から突出された絶縁部と、
を備え、
前記絶縁部の前記接地部からの突出部は、前記中心電極と前記接地部との間に火花放電が生じることを抑制する長さに設定されている、
ことを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置。
前記レーザ手段は、
前記レーザ光を発振するレーザ光源と、
前記レーザ光源から発振されたレーザ光を集光して前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせるための光学系と、
を有して構成され、
前記光学系と前記点火手段とは、一体的に設けられている、
ことを特徴とする請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置。
前記一対の電極は、内燃機関のピストンのストローク方向に対する直交方向と前記一対の電極間を結ぶ方向とが平行となるように配置され、
前記レーザ手段は、前記一対の電極間を結ぶ線上に前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置。
前記レーザ手段は、前記一対の電極間を結ぶ線よりも内燃機関におけるピストン側で、且つ、前記火花放電が前記レーザブレークダウンプラズマを経由する位置に、前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置。
前記一対の電極は、内燃機関における燃料噴射領域から外れた位置に配置され、
前記レーザ手段は、前記燃料噴射領域内で、且つ、前記火花放電が前記レーザブレークダウンプラズマを経由する位置に、前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置。
前記レーザ手段は、前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる位置を、車両の運転状況に応じて変更可能とされている、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置。
前記レーザ手段は、前記一対の電極間の電圧が印加開始電圧から絶縁破壊電圧に達するまでの間に前記レーザブレークダウンプラズマを生じさせる、
ことを特徴とする請求項１〜請求項１９のいずれか一項に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置。
前記レーザ手段は、前記一対の電極間の電圧が印加開始電圧から絶縁破壊電圧に達するまでの間に前記レーザブレークダウンプラズマを複数回生じさせる、
ことを特徴とする請求項２０に記載のレーザ誘起型火花放電点火装置。