JP4302016B2 - レーザ着火装置およびこれを備えたレーザ着火式エンジン - Google Patents

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分配装置により複数の光ファイバーに分配して該光ファイバー内に入光し、該レーザ光を光ファイバー内を通してターゲットに照射することによりプラズマを発生させ、該プラズマにより被燃焼体を燃焼させるように構成されたレーザ着火装置及び該レーザ着火装置を備えたレーザ着火式エンジンに関する。

予混合希薄燃焼ガスエンジンにおいては、希薄混合ガスの着火燃焼を促進するため、通常、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、並びに、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が多く用いられている。

しかしながら、前記点火プラグ着火方式は運転時間の経過とともに点火プラグギャップが増大して着火性能が低下し易く、かつ筒内有効平均圧力の上昇が制限されるという課題があり、また前記パイロット燃料噴射着火方式は前記課題は解決可能であるが、高圧の燃料噴射システムを必要とするため構造が複雑かつ高コストとなり、またＴＤＣ（上死点）近傍でパイロット燃料を噴射して燃焼させることからＮＯｘの発生量が多くなるという課題を有している。
そこで、予混合希薄燃焼ガスエンジンにおいては、前記点火プラグ着火方式及びパイロット燃料噴射着火方式に代わる着火方式として、レーザ光を燃焼室表面に固定されたターゲットに照射してプラズマ着火を発生させるレーザ着火方式が提案されている。

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

１台の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して該シリンダに伝送する場合、前記特許文献１や特許文献２のように、レーザ発振装置からのレーザ光をミラーに反射させて各シリンダに伝送するのでは、レーザ光のエネルギーを減衰させずに各シリンダに正確に供給するのは困難を伴うことから、ミラーでレーザ光を反射させ反射光を光ファイバーを通して各シリンダに伝送する手段が提案されつつある。

しかしながら、レーザ光を光ファイバーを通して各シリンダに伝送する従来の手段にあっては、光ファイバーのレーザ光の入光部においては、強いレーザ光が空気中から該光ファイバーの入光部から光ファイバー内に入光する際に、空気中と光ファイバー内とで光の屈折率の差が大きいため、前記入光部においてかかる屈折率の変化に伴う光エネルギーが吸収される。
このためかかるレーザ着火装置にあっては、各シリンダの燃焼室内に設けられたターゲットに照射することによりプラズマを発生させ、該プラズマにより前記燃焼室内の混合ガスに着火できる程度までレーザ光の強度を増加すると、前記入光部における単位面積当たりのレーザ光強度つまりレーザ光密度が大きくなって、前記入光部周辺にレーザ光に熱吸収による損傷が発生し易くなり、光ファイバーの耐久性が低下する。
しかしながら、前記特許文献１、２の技術にあっては、かかる問題点についての解決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、レーザ光を光ファイバーを通してターゲットに照射するように構成されたレーザ着火装置において、光ファイバーのレーザ光入光部近傍におけるレーザ光による損傷の発生を防止して、レーザ光の強度増大によるレーザ着火エネルギーの増大を実現しつつ光ファイバーの耐久性を向上したレーザ着火装置およびこれを備え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分配装置により複数の光ファイバーに分配して該光ファイバーの入光部から光ファイバー内に入光し、該レーザ光を前記光ファイバー内を通してこれの出光部からターゲットに照射することによりプラズマを発生させ、該プラズマにより被燃焼体を燃焼させるように構成されたレーザ着火装置において、前記各光ファイバーは、前記入光部の口径を前記出光部の口径よりも大きく形成してなることを特徴とする。

また本発明は、前記レーザ着火装置を備えたレーザ着火式エンジンとして、レーザ発振装置からのレーザ光を分配装置により複数の光ファイバーに分配して該光ファイバーの入光部から光ファイバー内に入光し、該レーザ光を前記光ファイバー内を通してこれの出光部から各シリンダの燃焼室内に設けられたターゲットに照射することによりプラズマを発生させ、該プラズマにより前記燃焼室内の混合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、前記各光ファイバーは前記入光部の口径を前記出光部の口径よりも大きく形成してなることを特徴とする。

かかる発明によれば、前記各光ファイバーは、前記分配装置側の入光部の口径を前記シリンダ側の出光部の口径よりも大きく形成しているので、該入光部におけるレーザ光の通過面積が大きくなって単位面積当たりのレーザ光強度を小さくでき、該入光部周辺におけるレーザ光の熱吸収による損傷の発生を防止することが可能となり、あるいは前記単位面積当たりのレーザ光強度を前記損傷の発生限界まで大きくすることによりレーザ光の入射エネルギーを増大して、レーザ着火式エンジンの燃焼室内におけるレーザ着火性能を向上できる。
また、前記光ファイバーに入光後のレーザ光は、該光ファイバーの出光部口径をシリンダ側の集光部の径まで縮小しているので、高精度を保持して集光部に集光できる。
従って、かかる発明によれば、光ファイバーのレーザ光入光部近傍におけるレーザ光による損傷の発生を防止することにより光ファイバーの耐久性を向上しつつ、レーザ光の強度増大によるレーザ着火エネルギーの増大を実現したレーザ着火装置およびこれを備えたレーザ着火式エンジンを提供できる。

かかる発明において、前記レーザ着火式エンジンにおける分配装置を具体的には次のように構成するのがよい。
（１）前記分配装置は、回転手段により前記シリンダの着火順序に従って回転せしめられるプリズムを備え、前記レーザ光を前記プリズムを通して前記各シリンダの前記光ファイバーの入光部に導入するように構成される。
（２）前記分配装置は、回転手段により前記シリンダの着火順序に従って回転せしめられるレンズを備え、前記レーザ光を前記レンズを通して前記各シリンダの前記光ファイバーの入光部に導入するように構成される。
（３）前記分配装置は、回転手段により前記シリンダの着火順序に従って回転せしめられ該回転手段の回転軸に対して傾斜して設けられたミラーを備え、前記レーザ光を前記ミラーに反射させ、該ミラーからの反射レーザ光を該反射レーザ光に対応して配置された前記光ファイバーの入光部に導入するように構成される。
（４）前記分配装置は、前記シリンダの着火順序に従って回転せしめられて前記レーザ光を反射させ各シリンダに分配する分配ミラーと、該分配ミラーをエンジンの回転に同期して回転せしめる同期装置とを備え、前記レーザ光を前記分配ミラーにより各シリンダ毎に異なる方向に反射させ、該分配ミラーからの反射レーザ光を、該反射レーザ光の方向に対応して配置された前記光ファイバーの入光部に導入するように構成される。

このように構成すれば、分配装置を、前記（１）のように回転手段によりシリンダの着火順序に従って回転せしめられるプリズム、前記（２）のように回転手段によりシリンダの着火順序に従って回転せしめられるレンズ、前記（３）のように回転手段によりシリンダの着火順序に従って回転せしめられ該回転手段の回転軸に対して傾斜して設けられたミラー、前記（４）のようにシリンダの着火順序に従って回転せしめられてレーザ光を反射させ各シリンダに分配する分配ミラー及び該分配ミラーをエンジンの回転に同期して回転せしめる同期装置、という具体的手段によって構成することにより、レーザ光を各シリンダの光ファイバーの入光部に精度良く集光させることができ、かかる構成からなる分配装置と前記のように分配装置側の入光部の口径がシリンダ側の出光部の口径よりも大きく形成してなる各光ファイバーとを組み合わせることにより、前記入光部におけるレーザ光の通過面積の拡大によって前記単位面積当たりのレーザ光強度を前記光ファイバーの損傷の発生限界まで大きくしてレーザ光の入射エネルギーの増大効果が大きくなるとともに、光ファイバーの端面の損傷の防止効果がより大きくなる。

本発明によれば、各光ファイバーにおける分配装置側の入光部の口径を出光部の口径よりも大きく形成しているので、該入光部における単位面積当たりのレーザ光強度を小さくでき、該入光部周辺におけるレーザ光の熱吸収による損傷の発生を防止することが可能となり、あるいは前記単位面積当たりのレーザ光強度を前記損傷の発生限界まで大きくすることによりレーザ光の入射エネルギーを増大して、レーザ着火式エンジンの燃焼室内におけるレーザ着火性能を向上できる。
また、前記光ファイバーに入光後のレーザ光は、該光ファイバーの出光部口径をシリンダ側の集光部の径まで縮小しているので、高精度を保持して集光部に集光できる。
従って、本発明によれば、光ファイバーのレーザ光入光部近傍におけるレーザ光による損傷の発生を防止することにより光ファイバーの耐久性を向上しつつ、レーザ光の強度増大によるレーザ着火エネルギーの増大を実現したレーザ着火装置およびこれを備えたレーザ着火式エンジンを提供できる。

また、かかるレーザ光を各シリンダの光ファイバーの入光部に精度良く集光させる機能を有する分配装置と、前記のように分配装置側の入光部の口径がシリンダ側の出光部の口径よりも大きく形成してなる各光ファイバーとを組み合わせることにより、レーザ光を光ファイバーの入光部に精度良く集光させることができるとともに、該レーザ光を口径の大きい入光部から光ファイバー内に入光させることにより、光ファイバーの端面の損傷の防止効果がより大きくなる。

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５は、以下に示す本発明の第１〜第４実施例におけるレーザ着火式エンジンの全体構成図である。
図５において、１００はエンジン（この実施例では６シリンダのガスエンジンを示す）、１０１は該エンジン１００のシリンダヘッドである。
１はレーザ光（レーザパルス）２ａを発信するレーザ発振装置、２は前記レーザ発振装置１から発信されるレーザ光２ａ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。
９は光ファイバーで、前記レーザ発振装置１から発信され、後述する分配装置４を経たレーザ光２ａを各シリンダヘッド１０１内のレーザ光集光装置（図示省略）に伝播するもので、シリンダ数と同数設けられている。

４は前記レーザ発振装置１から発信されたレーザ光２ａを前記各光ファイバー９に分配する分配装置で、具体的には後述する第１〜第４実施例のように構成される。５は前記エンジン１００の着火順序と前記レーザ発振装置１からのレーザ光２ａの発信タイミングとを同期させる同期装置である。
４ａは前記エンジン１００のクランク角を検出するクランク角検出器で、たとえば、該エンジン１００のクランク軸（図示省略）に連結された回転軸（図示省略）を介してクランク角を検出するタイミング円板（図示省略）からなる。４ｂは前記エンジン１００の回転数を検出するエンジン回転数検出器である。
３は前記クランク角検出器４ａからのクランク角検出値及びエンジン回転数検出器４ｂからのエンジン回転数検出値に基づき後述する制御動作を行うコントローラである。

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におけるレーザ光伝送システムの全体構成図である。
図１において、１はレーザ光（レーザパルス）２ａを発信するレーザ発振装置、２は前記コントローラ３からの制御信号に基づき、前記レーザ発振装置１から発信されるレーザ光２ａ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。
４１はプリズムで、回転軸心４３回りに回転するプリズムホルダー４２の内部に支持されている。該プリズムホルダー４２は外歯歯車に構成されている。５は同期装置で、前記エンジン１００の回転数と同一回転数でかつ該エンジン１００の着荷順序と同期して回転せしめられる。７は前記同期装置５に連動して回転せしめられる駆動歯車で、前記プリズムホルダー４２の外歯歯車と噛み合うことにより、該プリズムホルダー４２及びプリズム４１を回転駆動している。

９はシリンダ数と同数設けられた光ファイバーである。前記各光ファイバー９は、前記分配装置４側の入光部９ａの口径ｄ_１を前記シリンダヘッド１０１（図５参照）側の出光部９ｂの口径ｄ_２よりも大きく形成されている。
具体的には、前記入光部９ａの口径ｄ_１は、前記プリズム４１の回転で各シリンダに分配されたレーザ光２ａの入光位置にある程度ずれがあっても入光可能な口径とする。また前記出光部９ｂの口径ｄ_２は、前記シリンダヘッド１０１内の集光部（図示省略）の径まで縮小している。前記入光部９ａ（ｄ_１）と出光部９ｂ（ｄ_２）との間の口径ｄは、通常前記入光部９ａの口径ｄ_１を、一定長さでテーパ状にｄ_２まで縮径してから、残りの長さを出光部９ｂ（ｄ_２）と同一径に形成する。

かかる第１実施例において、前記コントローラ３には、エンジン着火順序の設定値が入力されている。そして、該コントローラ３においては、前記クランク角検出器４ａからのエンジン１００のクランク角検出値とエンジン回転数検出器４ｂからのエンジン回転数検出値に基づき、エンジン着火順序の設定値及びエンジン回転数の検出値に対応するレーザパルス発信間隔を算出し、前記レーザ制御装置２に入力するとともに、シリンダ毎の着火順序に対応するプリズム４１の回転角と前記レーザパルスの発信間隔とを同期させて前記同期装置５に入力する。

従って、前記レーザ制御装置２においては、前記コントローラ３により制御された前記エンジン回転数の検出値及びクランク角検出値に対応するパルス間隔でレーザ光２ａを前記同期装置５に同期して発信せしめる。
また、前記同期装置５においては、各シリンダの着火順序とエンジン回転数の検出値及びクランク角検出値とに従って、前記プリズム４１を、該プリズム４１から出光されたレーザ光２ａが各シリンダの光ファイバー９の前記入光部９ａに入射されるような回転角で回転せしめる。
これにより、前記プリズム４１からのレーザ光２ａを、各シリンダの光ファイバー９の入光部９ａに精度良く集光させることができる。

かかるレーザ着火装置においては、分配装置４を経た強いレーザ光２ａが空気中から該光ファイバー９の入光部９ａから光ファイバー９内に入光する際に、空気中と光ファイバー９内とで光の屈折率の差が大きいため、前記入光部９ａにおいてかかる屈折率の変化に伴う光エネルギーが吸収される。
然るにかかる第１実施例においては、前記各シリンダへの光ファイバー９は、前記分配装置４側の入光部９ａの口径ｄ_１を前記シリンダ側の出光部９ｂの口径ｄ_２よりも大きく形成しているので、該入光部９ａにおけるレーザ光２ａの通過面積が大きくなって、レーザ光強度を一定とすると、単位面積当たりのレーザ光強度を小さくできる。

これにより、前記屈折率の変化に伴う光エネルギーの吸収量が小さくなって、該入光部９ａ周辺におけるレーザ光２ａの熱吸収による光ファイバー９の損傷の発生を防止することが可能となる。
一方、前記入光部９ａにおけるレーザ光２ａの通過面積の拡大により、前記単位面積当たりのレーザ光強度を前記光ファイバー９の損傷の発生限界まで大きくすることによりレーザ光の入射エネルギーを増大することが可能となり、これにより、エンジン１００の燃焼室内におけるレーザ着火性能を向上できる。
また、前記光ファイバー９に入光後のレーザ光２ａは、該光ファイバー９の出光部９ｂの口径ｄ_２をシリンダ側の集光部の径まで縮小しているので、高精度を保持して集光部に集光できる。

図２は、本発明の第２実施例に係るレーザ着火式エンジンにおけるレーザ光伝送システムの全体構成図である。
この第２実施例においては、前記分配装置４が前記第１実施例と異なる。
即ち、図２において、５１はレンズで、回転軸心４３回りに回転するレンズホルダー５２の内部に、垂直線に対して所定の角度αで以って傾斜して取り付けられている。該レンズホルダー５２は外歯歯車に構成されている。５は同期装置で、前記エンジン１００の回転数と同一回転数でかつ該エンジン１００の着火順序と同期して回転せしめられる。７は前記同期装置５に連動して回転せしめられる駆動歯車で、前記レンズホルダー５２の外歯歯車と噛み合うことにより、該レンズホルダー５２及び傾斜して取り付けられたレンズ５１を回転駆動している。

かかる第２実施例において、前記コントローラ３においては、前記クランク角検出器４ａからのエンジン１００のクランク角検出値とエンジン回転数検出器４ｂからのエンジン回転数検出値に基づき、エンジン着火順序の設定値及びエンジン回転数の検出値に対応するレーザパルス発信間隔を算出し、前記レーザ制御装置２に入力するとともに、シリンダ毎の着火順序に対応するレンズ５１の回転角と前記レーザパルスの発信間隔とを同期させて前記同期装置５に入力する。

従って、前記レーザ制御装置２においては、前記コントローラ３により制御された前記エンジン回転数の検出値及びクランク角検出値に対応するパルス間隔でレーザ光２ａを前記同期装置５に同期して発信せしめる。
また、前記同期装置５においては、各シリンダの着火順序とエンジン回転数の検出値及びクランク角検出値とに従って、前記レンズ５１を、該レンズ５１から出光されたレーザ光２ａが各シリンダの光ファイバー９の前記入光部９ａ（図１参照）に入射されるような回転角で回転せしめる。
これにより、前記レンズ５１からのレーザ光２ａを、各シリンダの光ファイバー９の入光部９ａに精度良く集光させることができる。
その他の構成、作用効果は前記第１実施例（図１）と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。

図３は、本発明の第３実施例を示す分配装置の構成図である。
この第３実施例においては、前記分配装置４が前記第１〜第２実施例と異なる。
即ち、図３において、１０はミラーで、回転駆動される回転軸１１に、その軸心に対して所定角度傾斜して取り付けられている。該回転軸１１は、前記第１〜第２実施例と同様な同期装置５によって、エンジン１００（図１参照）の回転数と同一回転数でかつ該エンジン１００の着火順序と同期して回転せしめられる。

図示を省略したが、図３に示される部材以外の構成は、前記第１実施例（図１）と同様であるので、以下の作用説明は、図１も参照して行う。
かかる第３実施例において、前記コントローラ３においては、前記クランク角検出器４ａからのエンジン１００のクランク角検出値とエンジン回転数検出器４からのエンジン回転数検出値に基づき、エンジン着火順序の設定値及びエンジン回転数の検出値に対応するレーザパルス発信間隔を算出し、前記レーザ制御装置２に入力するとともに、シリンダ毎の着火順序に対応するミラー１０の回転角と前記レーザパルスの発信間隔とを同期させて前記同期装置５に入力する。

従って、前記レーザ制御装置２においては、前記コントローラ３により制御された前記エンジン回転数の検出値及びクランク角検出値に対応するパルス間隔でレーザ光２ａを前記同期装置５に同期して発信せしめる。
また、前記同期装置５においては、各シリンダの着火順序とエンジン回転数の検出値及びクランク角検出値とに従って、前記ミラー１０を、該ミラー１０で反射されたレーザ光２ａが各シリンダの光ファイバー９の前記入光部９ａに入射されるような回転角で回転せしめる。
これにより、前記該ミラー１０で反射されたレーザ光２ａを、各シリンダの光ファイバー９の入光部９ａに精度良く集光させることができる。
その他の構成、作用効果は前記第１実施例（図１）と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。

図４は、本発明の第４実施例を示す分配装置の構成図である。
この第４実施例においては、前記分配装置４が前記第１〜第３実施例と異なる。
即ち、図４において、１６は分配ミラーで、回転装置１５により回転駆動されるミラー回転軸１７に取り付けられて該ミラー回転軸１７と連動して回転せしめられる。該ミラー回転軸１７は、前記第１〜第２実施例と同様な同期装置５によって、エンジン１００（図１参照）の回転数と同一回転数でかつ該エンジン１００の着火順序と同期して回転せしめられる。

図示を省略したが、図４に示される部材以外の構成は、前記第１実施例（図１）と同様であるので、以下の作用説明は、図１も参照して行う。
かかる第４実施例において、前記コントローラ３においては、前記クランク角検出器４ａからのエンジン１００のクランク角検出値とエンジン回転数検出器４ｂからのエンジン回転数検出値に基づき、エンジン着火順序の設定値及びエンジン回転数の検出値に対応するレーザパルス発信間隔を算出し、前記レーザ制御装置２に入力するとともに、シリンダ毎の着火順序に対応する分配ミラー１６の回転角と前記レーザパルスの発信間隔とを同期させて前記回転装置１５に入力する。

従って、前記レーザ制御装置２においては、前記コントローラ３により制御された前記エンジン回転数の検出値及びクランク角検出値に対応するパルス間隔でレーザ光２ａを前記回転装置１５に同期して発信せしめる。
また、前記回転装置１５においては、各シリンダの着火順序とエンジン回転数の検出値及びクランク角検出値とに従って、前記回転軸１７を介して前記分配ミラー１６を、該分配ミラー１６で反射されたレーザ光２ａが各シリンダの光ファイバー９の前記入光部９ａに入射されるような回転角で回転せしめる。
これにより、前記分配ミラー１６で反射されたレーザ光２ａを、各シリンダの光ファイバー９の入光部９ａに精度良く集光させることができる。
その他の構成、作用効果は前記第１実施例（図１）と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。

以上のように、かかる第１〜第４実施例によれば、分配装置４を、第１実施例のように同期装置５によりシリンダの着火順序に従って回転せしめられるプリズム４１、第２実施例のように同期装置５によりシリンダの着火順序に従って回転せしめられるレンズ５１、第３実施例のように同期装置５によりシリンダの着火順序に従って回転せしめられ回転軸１１に対して傾斜して設けられたミラー１０、第４実施例のようにシリンダの着火順序に従って回転せしめられてレーザ光を反射させ各シリンダに分配する分配ミラー１６及び該分配ミラー１６をエンジンの回転に同期して回転せしめる回転装置１５、という具体的手段によって構成することにより、レーザ光２ａを各シリンダの光ファイバー９の入光部９ａに精度良く集光させることができ、かかる構成からなる分配装置４と前記のように分配装置４側の入光部９ａの口径がシリンダ側の出光部９ｂの口径よりも大きく形成してなる各光ファイバー９とを組み合わせることにより、前記入光部９ａにおけるレーザ光２ａの通過面積の拡大によって前記単位面積当たりのレーザ光強度を前記光ファイバー９の損傷の発生限界まで大きくしてレーザ光の入射エネルギーの増大効果が大きくなるとともに、光ファイバー９の端面の損傷の防止効果がより大きくなる。
尚、本発明は前記各実施例におけるレーザ着火式エンジンに限らず、光ファイバーを用いてレーザ光を伝送するすべてのレーザ着火装置に適用できる。

本発明によれば、レーザ光を光ファイバーを通して各シリンダに伝送するようにしたレーザ着火システムを備えたエンジンにおいて、光ファイバーにおけるレーザ光の伝送性能を良好に保持しつつ該光ファイバーのレーザ光入光部近傍におけるレーザ光による損傷の発生が防止できて、光ファイバーの耐久性が向上されたレーザ着火装置及び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着火式エンジンにおけるレーザ光伝送システムの全体構成図である。 本発明の第２実施例を示す図１対応図である。 本発明の第３実施例を示す分配装置の構成図である。 本発明の第４実施例を示す分配装置近傍の構成図である。 本発明の各実施例におけるレーザ着火式エンジンの全体構成図である。

符号の説明

１００ エンジン
１０１ シリンダヘッド
１ レーザ発振装置
２ レーザ制御装置
２ａ レーザ光
３ コントローラ
４ 分配装置
４ａ クランク角検出器
４ｂ エンジン回転数検出器
５ 同期装置
９ 光ファイバー
９ａ 入光部
９ｂ 出光部
１０ ミラー
１６ 分配ミラー
４１ プリズム
５１ レンズ

Claims (6)

1. レーザ発振装置からのレーザ光を分配装置により複数の光ファイバーに分配して該光ファイバーの入光部から光ファイバー内に入光し、該レーザ光を前記光ファイバー内を通してこれの出光部からターゲットに照射することによりプラズマを発生させ、該プラズマにより被燃焼体を燃焼させるように構成されたレーザ着火装置において、前記各光ファイバーは、前記入光部の口径を前記出光部の口径よりも大きく形成してなることを特徴とするレーザ着火装置。
2. レーザ発振装置からのレーザ光を分配装置により複数の光ファイバーに分配して該光ファイバーの入光部から光ファイバー内に入光し、該レーザ光を前記光ファイバー内を通してこれの出光部から各シリンダの燃焼室内に設けられたターゲットに照射することによりプラズマを発生させ、該プラズマにより前記燃焼室内の混合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、前記各光ファイバーは、前記入光部の口径を前記出光部の口径よりも大きく形成してなることを特徴とするレーザ着火装置を備えたレーザ着火式エンジン。
3. 前記分配装置は、回転手段により前記シリンダの着火順序に従って回転せしめられるプリズムを備え、前記レーザ光を前記プリズムを通して前記各シリンダの前記光ファイバーの入光部に導入するように構成されてなることを特徴とする請求項２記載のレーザ着火式エンジン。
4. 前記分配装置は、回転手段により前記シリンダの着火順序に従って回転せしめられるレンズを備え、前記レーザ光を前記レンズを通して前記各シリンダの前記光ファイバーの入光部に導入するように構成されてなることを特徴とする請求項２記載のレーザ着火式エンジン。
5. 前記分配装置は、回転手段により前記シリンダの着火順序に従って回転せしめられ該回転手段の回転軸に対して傾斜して設けられたミラーを備え、前記レーザ光を前記ミラーに反射させ、該ミラーからの反射レーザ光を該反射レーザ光に対応して配置された前記光ファイバーの入光部に導入するように構成されてなることを特徴とする請求項２記載のレーザ着火式エンジン。
6. 前記分配装置は、前記シリンダの着火順序に従って回転せしめられて前記レーザ光を反射させ各シリンダに分配する分配ミラーと、該分配ミラーをエンジンの回転に同期して回転せしめる同期装置とを備え、前記レーザ光を前記分配ミラーにより各シリンダ毎に異なる方向に反射させ、該分配ミラーからの反射レーザ光を、該反射レーザ光の方向に対応して配置された前記光ファイバーの入光部に導入するように構成されてなることを特徴とする請求項２記載のレーザ着火式エンジン。

Images