JP4349237B2 - Laser ignition device - Google Patents

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Description

本発明は、車両のエンジンにおいてエンジンの燃焼室に導入される可燃混合気の点火をレーザによって行うレーザ点火装置に関する。   The present invention relates to a laser ignition device that uses a laser to ignite a combustible air-fuel mixture introduced into a combustion chamber of an engine in a vehicle engine.

従来より、車両のエンジンの点火装置として、レーザを用いたレーザ点火装置が考えられている。このようなレーザ点火装置においては、レーザから照射されたレーザ光をレンズにてエンジンの燃焼室内に集光し、点火および燃焼させる。このとき、燃焼室内におけるレーザ光の焦点の数、すなわち着火源の数が多いほど、着火性が向上すると共に着火後の火炎伝播速度が向上する。これにより、エンジンの効率を高めることができると考えられる。   Conventionally, a laser ignition device using a laser has been considered as an ignition device for a vehicle engine. In such a laser ignition device, the laser light emitted from the laser is condensed into a combustion chamber of the engine by a lens, and ignited and burned. At this time, as the number of focal points of the laser beam in the combustion chamber, that is, the number of ignition sources increases, the ignitability improves and the flame propagation speed after ignition improves. Thereby, it is considered that the efficiency of the engine can be increased.

そこで、複数のレーザ光を燃焼室内に照射し、複数の着火点にて点火する点火装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この点火装置においては、エンジンの気筒ごとに複数のレーザを設置し、それぞれのレーザからレーザ光を燃焼室内に照射して集光することにより、点火数を増やしている。
特開昭55−81272号公報
Therefore, an ignition device that irradiates a plurality of laser beams into a combustion chamber and ignites at a plurality of ignition points has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this ignition device, a plurality of lasers are installed for each cylinder of the engine, and the number of ignitions is increased by irradiating and condensing laser light from each laser into the combustion chamber.
JP 55-81272 A

しかしながら、上記従来の技術では、エンジンの気筒ごとに複数のレーザを設置することで点火数を増やしているが、エンジン条件に応じた点火数や点火エネルギーは制御されていない。ここで、エンジン条件とは、エンジンの回転数やスロットル開閉レベル等のエンジン状態を示すパラメータを指す。   However, in the above conventional technique, the number of ignitions is increased by installing a plurality of lasers for each cylinder of the engine, but the number of ignitions and ignition energy according to engine conditions are not controlled. Here, the engine condition refers to a parameter indicating an engine state such as an engine speed and a throttle opening / closing level.

このため、例えばエンジンに対する負荷が比較的低い状態、すなわち吸入空気量が少ない場合や吸気管圧力が低い場合において、燃焼室内における点火数を増加させると、火炎伝播速度向上により熱効率は向上するが、点火に必要な点火エネルギーも増大してしまう。したがって、無駄な点火エネルギーを消費することとなり、エンジンのトータルの熱効率が低下する可能性がある。   For this reason, for example, when the load on the engine is relatively low, that is, when the amount of intake air is small or the intake pipe pressure is low, increasing the number of ignitions in the combustion chamber improves the thermal efficiency by improving the flame propagation speed, Ignition energy required for ignition also increases. Therefore, useless ignition energy is consumed, and the total thermal efficiency of the engine may be reduced.

逆に、エンジンに対する負荷が高い状態、すなわち吸入空気量が多い状態や吸気管圧力が高い状態において点火数が少ない場合や1点当たりの点火エネルギーが低い場合には、点火しない可能性がある。   Conversely, there is a possibility that ignition will not occur if the number of ignitions is small or the ignition energy per point is low when the load on the engine is high, that is, when the intake air amount is large or the intake pipe pressure is high.

本発明は、上記点に鑑み、車両のエンジンの燃焼室内にレーザ光を導くと共に集光することで点火を行うにあたり、エンジン条件に応じてエンジンを点火させることができ、エンジンのトータルの熱効率向上を図ることができるレーザ点火装置を提供することを目的とする。   In view of the above points, the present invention can ignite an engine by directing and condensing a laser beam into a combustion chamber of a vehicle engine, so that the engine can be ignited according to engine conditions, and the total thermal efficiency of the engine is improved. An object of the present invention is to provide a laser ignition device capable of achieving the above.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、レーザ光をエンジン(100)の燃焼室(120)に導くと共に集光することで燃焼室に導入される可燃混合気に点火するレーザ点火装置であって、レーザ光を発するレーザ光照射手段(21、31、22、32、23)と、レーザ光照射手段にて照射されるレーザ光が入射されると共に、入射されたレーザ光を燃焼室に一点ないし多点にて集光するレーザ光照射ユニット(10)と、エンジンのエンジン条件を検出する検出手段(50)と、検出手段にて検出されたエンジン条件に基づき、レーザ光照射手段およびレーザ光照射ユニットを駆動することで燃焼室における点火数を変更する制御手段(40)と、を有し、レーザ光照射手段として第1レーザ(21、31)および第2レーザ(22、32)を有し、レーザ光照射ユニットにおいては、第1レーザまたは第2レーザから照射されるレーザ光がそれぞれ入射されるようになっており、検出手段は、エンジン条件としてエンジン負荷を検出するようになっており、制御手段は、エンジン負荷が高い場合には、第1レーザおよび第2レーザからそれぞれレーザ光を照射し、エンジン負荷が低い場合よりも点火数を増やすように、レーザ光照射手段およびレーザ光照射ユニットを駆動するようになっており、エンジン負荷が低い場合には、第1レーザおよび第2レーザのうちいずれか一方からレーザ光を照射するようになっていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a laser that ignites a combustible mixture introduced into the combustion chamber by directing and condensing the laser beam to the combustion chamber (120) of the engine (100). An igniter that emits laser light (21, 31, 22, 32, 23) and laser light emitted by the laser light irradiation means are incident on the laser light. Laser light irradiation unit (10) that collects light at one or more points in the combustion chamber, detection means (50) for detecting engine conditions of the engine, and laser light irradiation based on the engine conditions detected by the detection means and control means for changing the ignition number in the combustion chamber by driving means and the laser beam irradiation unit (40), it has a first laser as the laser beam irradiation means (21, 31) and a second record In the laser beam irradiation unit, the laser beam irradiated from the first laser or the second laser is respectively incident on the laser beam irradiation unit. When the engine load is high, the control means irradiates laser beams from the first laser and the second laser, respectively, so as to increase the number of ignition than when the engine load is low, The laser beam irradiation means and the laser beam irradiation unit are driven, and when the engine load is low, the laser beam is irradiated from either the first laser or the second laser. It is characterized by.

このように、エンジン条件を検出し、このエンジン条件に基づき点火数を変更する。これにより、エンジン条件に合った点火数を変更することができる。具体的には、エンジンが駆動しやすい状態にある時には、点火数を減らすことで無駄なエネルギーを削減することができる。逆に、エンジンが駆動しにくい状態にある時には、点火数を増やすことでエンジンを駆動させやすくし、スムーズなエンジン駆動を実現することができる。このように、エンジン条件に応じた点火数制御を行うことで、エンジンのトータルの熱効率、ひいてはエンジンの燃費を向上させることができる。   As described above, the engine condition is detected, and the ignition number is changed based on the engine condition. Thereby, the number of ignitions suitable for engine conditions can be changed. Specifically, when the engine is in a state where it is easy to drive, useless energy can be reduced by reducing the number of ignitions. Conversely, when the engine is difficult to drive, increasing the number of ignitions makes it easier to drive the engine, and smooth engine driving can be realized. Thus, by controlling the number of ignitions according to the engine conditions, it is possible to improve the total thermal efficiency of the engine and hence the fuel efficiency of the engine.

また、エンジン負荷に応じて点火数を増減させる。すなわち、エンジン高負荷時にはエンジン低負荷時よりも点火数を増加させることで、火炎伝播速度を向上させることができ、ひいてはノッキングを回避することができる。また、エンジン低負荷時には、点火数を減らすことで、火炎伝播速度を確保しつつ、最低限の点火エネルギーにて点火することができる。したがって、エンジン負荷に応じて点火数を増減させることで、トータルの熱効率を控除させることができ、ひいては燃費を向上させることができる。 Further , the number of ignitions is increased or decreased according to the engine load. That is, by increasing the number of ignitions when the engine is high load than when the engine is low load, the flame propagation speed can be improved, and knocking can be avoided. Further, when the engine is under a low load, it is possible to ignite with the minimum ignition energy while ensuring the flame propagation speed by reducing the number of ignitions. Therefore, by increasing or decreasing the number of ignitions according to the engine load, the total thermal efficiency can be subtracted, and the fuel efficiency can be improved.

さらに、検出手段にて検出されるエンジンのエンジン負荷(例えば、エンジンにおけるスロットルバルブの開閉レベル、吸入空気量、吸気管内の圧力)に基づき、第1レーザおよび第2レーザの照射を制御する。このとき、エンジンが高負荷の場合には、第1および第2レーザを照射して燃焼室における点火数を増やす。これにより、燃焼室内における火炎伝播速度を向上させることができる。一方、エンジンが低負荷の場合には、第1レーザ、第2レーザのうちいずれか一方を照射することで点火数を減らす。これにより、少ない点火数にて点火を行うので燃費を向上させることができる。 Further , the irradiation of the first laser and the second laser is controlled based on the engine load of the engine (for example, the opening / closing level of the throttle valve, the intake air amount, the pressure in the intake pipe) detected by the detection means. At this time, when the engine is heavily loaded, the first and second lasers are irradiated to increase the number of ignitions in the combustion chamber. Thereby, the flame propagation speed in a combustion chamber can be improved. On the other hand, when the engine is lightly loaded, the number of ignitions is reduced by irradiating either the first laser or the second laser. Thereby, since ignition is performed with a small number of ignitions, fuel consumption can be improved.

以上のように、エンジンのエンジン負荷を検出し、このエンジン負荷のレベルに応じて点火数を増減させることにより、エンジンのトータルの熱効率を向上させることができる。   As described above, the total thermal efficiency of the engine can be improved by detecting the engine load of the engine and increasing or decreasing the number of ignitions according to the level of the engine load.

請求項に記載の発明では、レーザ光をエンジン(100)の燃焼室(120)に導くと共に集光することで燃焼室に導入される可燃混合気に点火するレーザ点火装置であって、レーザ光を発するレーザ光照射手段(21、31、22、32、23)と、レーザ光照射手段にて照射されるレーザ光が入射されると共に、入射されたレーザ光を燃焼室に一点ないし多点にて集光するレーザ光照射ユニット(10)と、エンジンのエンジン条件を検出する検出手段(50)と、検出手段にて検出されたエンジン条件に基づき、レーザ光照射手段およびレーザ光照射ユニットを駆動する制御手段(40)と、を有し、レーザ光照射手段として第1レーザ(21、31)および第2レーザ(22、32)を有し、レーザ光照射ユニットにおいては、第1レーザまたは第2レーザから照射されるレーザ光がそれぞれ入射されるようになっており、検出手段は、エンジン条件に基づき燃焼室内における着火性を検出するようになっており、また、エンジンの失火を検出する失火検出手段を備え、この失火検出手段は、エンジンのエンジン回転数、エンジンの排気管(162)内の排気温度、エンジンの吸気管(152)内の圧力のうち少なくともいずれか1つを検出し、検出したエンジン回転数、排気管内の排気温度、吸気管内の圧力に応じた信号をそれぞれ出力するようになっており、制御手段は、着火性が高い場合には、着火性が低い場合よりも点火エネルギーを低く、もしくは点火数を減らす、もしくはその両方の制御を実施するように、レーザ光照射手段およびレーザ光照射ユニットを駆動するようになっており、また、エンジン回転数、排気管内の排気温度、吸気管内の圧力に応じた信号をそれぞれ入力すると共に、これらの信号に基づき、エンジン回転数、排気管内の排気温度、吸気管内の圧力のうち少なくともいずれか1つの値を求め、求めた値と失火を判定するためのしきい値とを比較し、求めた値がしきい値を超える場合には、エンジンに失火が起こっていると判定し、第1レーザおよび第2レーザを照射することで、エンジンに失火が起こっていると判定した時よりも燃焼室における点火数を増やすようになっていることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a laser ignition device for igniting a combustible air-fuel mixture introduced into a combustion chamber by guiding and condensing a laser beam to a combustion chamber (120) of an engine (100). Laser light irradiation means (21, 31, 22, 32, 23) for emitting light and laser light irradiated by the laser light irradiation means are incident, and the incident laser light is incident on the combustion chamber at one point or multiple points. The laser light irradiation unit (10) for condensing the light, the detection means (50) for detecting the engine condition of the engine, and the laser light irradiation means and the laser light irradiation unit based on the engine condition detected by the detection means a drive control unit (40), and having a first laser (21, 31) and a second laser as laser beam irradiating means (22, 32), the laser beam irradiation unit includes a first And laser light emitted from the laser or the second laser is adapted to be respectively incident, detection means is adapted to detect the ignitability in the combustion chamber based on the engine condition, also, the engine misfire A misfire detecting means for detecting, and the misfire detecting means detects at least one of an engine speed of the engine, an exhaust temperature in the exhaust pipe (162) of the engine, and a pressure in the intake pipe (152) of the engine. Detects and outputs signals corresponding to the detected engine speed, exhaust temperature in the exhaust pipe, and pressure in the intake pipe. When the ignitability is high , the control means is low. The laser light irradiation means and the laser light irradiation unit should be controlled so that the ignition energy is lower than that, the number of ignitions is reduced, or both are controlled. Adapted to moving, also the engine speed, exhaust temperature of the exhaust pipe, signal and inputs respectively corresponding to the pressure in the intake pipe, on the basis of these signals, the engine speed, exhaust temperature in the exhaust pipe, At least one value of the pressure in the intake pipe is obtained, and the obtained value is compared with a threshold value for judging misfire. If the obtained value exceeds the threshold value, the engine is misfired. It is characterized in that the number of ignitions in the combustion chamber is increased by irradiating the first laser and the second laser and determining that a misfiring has occurred in the engine by determining that it has occurred . .

このように、エンジンの燃焼室内における着火性に応じて、点火エネルギー、点火数を制御する。これにより、着火性が高い時には点火エネルギーを低くすることや点火数を減らすことで、最小限のエネルギーで点火することができる。一方、着火性が低い時には点火エネルギーを高くすることや点火数を増やすことで着火性を向上させることができ、スムーズな点火を行うことができる。このような着火性に応じた点火エネルギー制御を行うことで、エンジンの燃費を向上させることができる。   Thus, the ignition energy and the number of ignitions are controlled according to the ignitability in the combustion chamber of the engine. Thereby, when the ignitability is high, it is possible to ignite with the minimum energy by lowering the ignition energy or reducing the number of ignitions. On the other hand, when the ignitability is low, ignitability can be improved by increasing the ignition energy or increasing the number of ignitions, and smooth ignition can be performed. By performing ignition energy control according to such ignitability, the fuel efficiency of the engine can be improved.

また、エンジンの失火が起こる際に生じる物理量の変化、すなわち、エンジン回転数、排気管内の排気温度、吸気管内の圧力のうち少なくともいずれか1つに基づき、エンジンの失火を判定し、失火が起こったときには失火が検出されたときよりも点火数を増加させる。これにより、燃焼室内における着火点数を増やし、着火しやすくさせる。したがって、エンジンの失火を回避することができる。 In addition , the engine misfire is determined based on at least one of the change in physical quantity that occurs when the engine misfire occurs, that is, the engine speed, the exhaust temperature in the exhaust pipe, and the pressure in the intake pipe. When the misfire is detected, the ignition number is increased more than when the misfire is detected. As a result, the number of ignition points in the combustion chamber is increased to facilitate ignition. Therefore, engine misfire can be avoided.

請求項に記載の発明では、制御手段は、エンジンに失火が起こっていると判定すると、第1レーザおよび第2レーザのいずれか一方、または両方のレーザ光強度を上げて照射するように、レーザ光照射手段およびレーザ光照射ユニットを駆動するようになっていることを特徴としている。 In the invention according to claim 3 , when the control means determines that misfire has occurred in the engine, the control means irradiates with either one of the first laser and the second laser, or both of which is increased. The laser light irradiation means and the laser light irradiation unit are driven.

このように、エンジンに失火が起こった場合、第1レーザおよび第2レーザのいずれか一方、または両方のレーザ強度を上げる。これにより、点火点における点火エネルギーを増大させることができ、着火性を向上させることができる。   Thus, when a misfire occurs in the engine, the laser intensity of one or both of the first laser and the second laser is increased. Thereby, the ignition energy at the ignition point can be increased, and the ignitability can be improved.

請求項に記載の発明では、検出手段は、エンジンの冷却水の水温を検出する水温検出手段と、エンジンの吸気管内の圧力を検出する吸気管圧力検出手段と、を備え、これら水温検出手段および吸気管圧力検出手段にてそれぞれ検出した水温および吸気管内の圧力に応じた信号を出力するようになっており、制御手段は、水温および吸気管内の圧力に応じて点火に必要な点火エネルギーを導く三次元マップを有しており、水温および吸気管内の圧力に応じた信号をそれぞれ入力すると共に、これらの信号に基づき水温および吸気管内の圧力の値を求め、求めた水温および吸気管内の圧力のそれぞれの値を三次元マップに代入して点火エネルギーを導き、燃焼室内における点火点の点火エネルギーが求めた点火エネルギーとなるように、第1レーザおよび第2レーザを照射するようになっていることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, the detection means comprises a water temperature detection means for detecting the coolant temperature of the engine and an intake pipe pressure detection means for detecting the pressure in the intake pipe of the engine, and these water temperature detection means And a signal corresponding to the water temperature detected by the intake pipe pressure detection means and the pressure in the intake pipe, respectively, and the control means outputs the ignition energy required for ignition according to the water temperature and the pressure in the intake pipe. It has a three-dimensional map to be derived, and inputs signals corresponding to the water temperature and the pressure in the intake pipe, and obtains the water temperature and the pressure in the intake pipe based on these signals, and the obtained water temperature and the pressure in the intake pipe By substituting each of the values into a three-dimensional map, the ignition energy is derived, and the first level is set so that the ignition energy at the ignition point in the combustion chamber becomes the calculated ignition energy. It is characterized that it is as the irradiating THE and second laser.

このように、エンジンの状態、すなわちエンジンの冷却水の水温および吸気管内の圧力の値を三次元マップに代入して点火に必要な点火エネルギーを求める。この三次元マップは、エンジンの冷却水の水温および吸気管内の圧力が高いほど点火エネルギーが低く、エンジンの冷却水の水温および吸気管内の圧力が低いほど点火エネルギーが高くなるように設定されている。したがって、水温および吸気管内の圧力が高いほど、燃焼室内における着火性が向上するため、点火に必要な点火エネルギーを低減することができる。同様に、水温および吸気管内の圧力が低いほど、燃焼室内における着火性が悪くなるため、点火に必要な点火エネルギーを上げて着火性を向上させることができる。   In this way, the engine energy, that is, the coolant temperature of the engine and the pressure value in the intake pipe are substituted into the three-dimensional map to obtain the ignition energy necessary for ignition. This three-dimensional map is set such that the higher the coolant temperature of the engine and the pressure in the intake pipe, the lower the ignition energy, and the lower the coolant temperature of the engine and the pressure in the intake pipe, the higher the ignition energy. . Therefore, the higher the water temperature and the pressure in the intake pipe, the better the ignitability in the combustion chamber, so that the ignition energy required for ignition can be reduced. Similarly, the lower the water temperature and the pressure in the intake pipe, the worse the ignitability in the combustion chamber. Therefore, the ignition energy required for ignition can be increased to improve the ignitability.

このようにして、エンジンの状態に応じた点火エネルギー制御を行うことにより、エンジンの燃費を向上させることができる。なお、エンジンの冷却水の水温に替えて、吸気管内の吸気温度としても良い。   In this way, the fuel efficiency of the engine can be improved by performing the ignition energy control according to the state of the engine. The intake air temperature in the intake pipe may be used instead of the coolant temperature of the engine.

請求項に記載の発明では、レーザ光をエンジン(100)の燃焼室(120)に導くと共に集光することで燃焼室に導入される可燃混合気に点火するレーザ点火装置であって、レーザ光を発するレーザ光照射手段(21、31、22、32、23)と、レーザ光照射手段にて照射されるレーザ光が入射されると共に、入射されたレーザ光を燃焼室に一点ないし多点にて集光するレーザ光照射ユニット(10)と、エンジンのエンジン条件を検出する検出手段(50)と、検出手段にて検出されたエンジン条件に基づき、レーザ光照射手段およびレーザ光照射ユニットを駆動する制御手段(40)と、を有し、レーザ光照射手段として第1レーザ(21、31)および第2レーザ(22、32)を有し、レーザ光照射ユニットにおいては、第1レーザまたは第2レーザから照射されるレーザ光がそれぞれ入射されるようになっており、検出手段は、エンジンのエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、イグニッションスイッチのオン状態検出するイグニッションオン検出手段と、イグニッションスイッチのスタート状態を検出するイグニッションスタート検出手段と、を備え、エンジン回転数検出手段は、エンジンのエンジン回転数に応じた信号を出力し、イグニッションオン検出手段は、イグニッションスイッチのオン状態に応じた信号を出力し、イグニッションスタート検出手段はイグニッションスイッチのスタート状態に応じた信号を出力するようになっており、制御手段は、エンジンの始動時には、エンジンを通常運転させる場合よりも点火エネルギーを高く、もしくは点火数を増やす、もしくはその両方の制御を実施するように、レーザ光照射手段およびレーザ光照射ユニットを駆動するようになっており、また、イグニッションオン検出手段からオン状態に応じた信号を入力すると共に第1レーザおよび第2レーザをスタンバイし、イグニッションスタート検出手段からスタート状態に応じた信号を入力すると第1レーザおよび第2レーザからそれぞれレーザ光を照射してエンジンを始動させ、この後、エンジン回転数検出手段にて検出されたエンジン回転数に応じた信号を入力すると共に、この信号に基づきエンジン回転数を求め、求めたエンジン回転数が所定エンジン回転数を超えた場合にはエンジンの始動が完了したと判定し、第1レーザおよび第2レーザのうちいずれか一方を照射停止するようになっていることを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a laser ignition device for igniting a combustible air-fuel mixture introduced into a combustion chamber by guiding and condensing laser light to a combustion chamber (120) of an engine (100). Laser light irradiation means (21, 31, 22, 32, 23) for emitting light and laser light irradiated by the laser light irradiation means are incident, and the incident laser light is incident on the combustion chamber at one point or multiple points. The laser light irradiation unit (10) for condensing the light, the detection means (50) for detecting the engine condition of the engine, and the laser light irradiation means and the laser light irradiation unit based on the engine condition detected by the detection means a drive control unit (40), and having a first laser (21, 31) and a second laser as laser beam irradiating means (22, 32), the laser beam irradiation unit includes a first Laser light emitted from the laser or the second laser is respectively incident, and the detection means includes engine speed detection means for detecting the engine speed of the engine and ignition on for detecting the ON state of the ignition switch. Detection means and ignition start detection means for detecting the start state of the ignition switch, the engine speed detection means outputs a signal corresponding to the engine speed of the engine, and the ignition on detection means A signal corresponding to the ON state is output, and the ignition start detecting means outputs a signal corresponding to the start state of the ignition switch, and the control means is at the start of the engine than when the engine is normally operated. Increase ignition energy Or increasing the ignition number, or to perform the control of both, being adapted to drive the laser light emitting device and a laser beam irradiation unit, also inputs a signal corresponding to the ON state from the ignition-on detecting means In addition, when the first laser and the second laser are put on standby and a signal corresponding to the start state is input from the ignition start detection means, the laser is irradiated from the first laser and the second laser, respectively, and the engine is started. A signal corresponding to the engine speed detected by the engine speed detecting means is input, and the engine speed is obtained based on this signal. If the obtained engine speed exceeds a predetermined engine speed, the engine speed is It is determined that the start is completed, and irradiation of one of the first laser and the second laser is stopped. It is characterized that it is so that.

このように、エンジン始動時には、点火エネルギーを高くする。これにより、エンジン始動時の着火性を向上させることができ、スムーズなエンジン始動を実現することができる。したがって、エンジン始動時にエネルギーを無駄にすることなくエンジンを始動させることができ、燃費を向上させることができる。   Thus, the ignition energy is increased when the engine is started. Thereby, the ignitability at the time of engine start can be improved, and a smooth engine start can be realized. Therefore, the engine can be started without wasting energy when starting the engine, and the fuel consumption can be improved.

そして、エンジンの始動時において、第1レーザおよび第2レーザをスタンバイしておき、エンジン始動後に第1レーザまたは第2レーザを照射停止する。これにより、エンジン始動の際には、第1および第2レーザを照射することで点火数、すなわち着火点数を増やして着火させやすくすることができる。したがって、エンジンの始動性を向上させることができる。 Then , at the time of starting the engine, the first laser and the second laser are kept on standby, and the irradiation of the first laser or the second laser is stopped after the engine is started. Thereby, when starting the engine, it is possible to increase the number of ignitions, that is, the number of ignition points, by irradiating the first and second lasers, thereby facilitating ignition. Therefore, the startability of the engine can be improved.

また、上述のように、エンジン始動後においては、第1および第2レーザのうち一方を照射停止する。これにより、エンジン始動時よりも点火数を減らしているので、燃費を向上させることができる。なお、エンジン始動後、所定時間が経過したか否かを判定することにより、エンジンが始動完了したか否かを判定するようにしても良い。   Further, as described above, after the engine is started, irradiation of one of the first and second lasers is stopped. Thereby, since the number of ignition is reduced compared with the time of engine starting, a fuel consumption can be improved. Note that it may be determined whether or not the engine has been started by determining whether or not a predetermined time has elapsed after the engine is started.

請求項に記載の発明では、制御手段は、エンジンの始動が完了しないと判定すると、エンジンの始動が終了したと推定される所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過したと判定すると、第1レーザおよび第2レーザの両方またはいずれか一方のレーザ光強度を上げて照射するようになっていることを特徴としている。 In the invention according to claim 6 , when the control means determines that the engine start has not been completed, the control means determines whether or not a predetermined time estimated to have ended the engine start has elapsed, and the predetermined time has elapsed. , It is characterized in that the laser light intensity of both or either one of the first laser and the second laser is increased.

このように、エンジン始動後において、エンジンの始動が完了したと推定される所定時間が経過してもエンジンの始動が完了しないと判定されると、燃焼室における点火数の数が増加されて点火される。これにより、着火性を向上させることができ、エンジンを始動させやすくすることができる。   As described above, after the engine is started, if it is determined that the engine has not been started even after a predetermined time estimated to have been completed, the number of ignitions in the combustion chamber is increased and ignition is performed. Is done. Thereby, ignitability can be improved and the engine can be easily started.

請求項に記載の発明では、レーザ光をエンジン(100)の燃焼室(120)に導くと共に集光することで燃焼室に導入される可燃混合気に点火するレーザ点火装置であって、レーザ光を発するレーザ光照射手段(21、31、22、32、23)と、レーザ光照射手段にて照射されるレーザ光が入射されると共に、入射されたレーザ光を燃焼室に一点ないし多点にて集光するレーザ光照射ユニット(10)と、エンジンのエンジン条件を検出する検出手段(50)と、検出手段にて検出されたエンジン条件に基づき、レーザ光照射手段およびレーザ光照射ユニットを駆動する制御手段(40)と、を有し、レーザ光照射手段として第1レーザ(21、31)および第2レーザ(22、32)を有し、レーザ光照射ユニットにおいては、第1レーザまたは第2レーザから照射されるレーザ光がそれぞれ入射されるようになっており、検出手段は、エンジンのエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、イグニッションスイッチのオン状態検出するイグニッションオン検出手段と、イグニッションスイッチのスタート状態を検出するイグニッションスタート検出手段と、を備え、エンジン回転数検出手段は、エンジンのエンジン回転数に応じた信号を出力し、イグニッションオン検出手段は、イグニッションスイッチのオン状態に応じた信号を出力し、イグニッションスタート検出手段はイグニッションスイッチのスタート状態に応じた信号を出力するようになっており、レーザ光照射ユニットは、第1レーザから照射されるレーザ光を複数のレンズにて燃焼室に導く第1複眼レンズ(18)を有すると共に、第1レーザから照射されるレーザ光の光路を変更する光路変更ミラー(61〜63)と、光路変更ミラーを介して導かれるレーザ光を燃焼室に一つの焦点として導く単眼レンズ(67)と、を有し、制御手段は、エンジンの始動時には、エンジンを通常運転させる場合よりも点火エネルギーを高く、もしくは点火数を増やす、もしくはその両方の制御を実施するように、レーザ光照射手段およびレーザ光照射ユニットを駆動するようになっており、また、イグニッションオン検出手段からオン状態に応じた信号を入力すると第1レーザをスタンバイし、レーザ光照射ユニットを駆動して第1レーザのレーザ光の光路上に光路変更ミラーを配置して第1レーザから照射されるレーザ光を単眼レンズに導くようにした後、エンジン始動検出手段からスタート信号を入力すると第1レーザからレーザ光を照射し、光路変更ミラーを介して単眼レンズからレーザ光を集光することで点火すると共にエンジンを始動させ、この後、エンジン回転数検出手段にて検出されたエンジン回転数に応じた信号を入力すると共に、この信号に基づきエンジン回転数を求め、求めたエンジン回転数が所定エンジン回転数を超えた場合にはエンジンの始動が完了したと判定し、レーザ光照射ユニットを駆動して光路変更ミラーを第1レーザのレーザ光の光路から外し、第1レーザから照射されるレーザ光を第1複眼レンズに導くようになっていることを特徴としている。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a laser ignition device for igniting a combustible air-fuel mixture introduced into a combustion chamber by guiding and condensing a laser beam to a combustion chamber (120) of an engine (100). Laser light irradiation means (21, 31, 22, 32, 23) for emitting light and laser light irradiated by the laser light irradiation means are incident, and the incident laser light is incident on the combustion chamber at one point or multiple points. The laser light irradiation unit (10) for condensing the light, the detection means (50) for detecting the engine condition of the engine, and the laser light irradiation means and the laser light irradiation unit based on the engine condition detected by the detection means a drive control unit (40), and having a first laser (21, 31) and a second laser as laser beam irradiating means (22, 32), the laser beam irradiation unit includes a first Laser light emitted from the laser or the second laser is respectively incident, and the detection means includes engine speed detection means for detecting the engine speed of the engine and ignition on for detecting the ON state of the ignition switch. Detection means and ignition start detection means for detecting the start state of the ignition switch, the engine speed detection means outputs a signal corresponding to the engine speed of the engine, and the ignition on detection means A signal corresponding to the ON state is output, the ignition start detecting means outputs a signal corresponding to the start state of the ignition switch, and the laser beam irradiation unit outputs a plurality of laser beams irradiated from the first laser. The second lens leads to the combustion chamber The compound eye lens (18) has an optical path changing mirror (61-63) for changing the optical path of the laser light emitted from the first laser, and the laser light guided through the optical path changing mirror is focused on the combustion chamber. And a control means for controlling the ignition energy to be higher at the time of starting the engine and / or to increase the number of ignition than at the time of normal operation of the engine. In addition, the laser light irradiation means and the laser light irradiation unit are driven, and when a signal corresponding to the ON state is input from the ignition ON detection means, the first laser is put on standby and the laser light irradiation unit is driven. An optical path changing mirror is arranged on the optical path of the laser light of the first laser to guide the laser light emitted from the first laser to the monocular lens. After that, when a start signal is input from the engine start detection means, laser light is emitted from the first laser, and the laser light is condensed from the monocular lens via the optical path changing mirror to ignite and start the engine. Thereafter, a signal corresponding to the engine speed detected by the engine speed detecting means is inputted, and the engine speed is obtained based on this signal. When the obtained engine speed exceeds a predetermined engine speed, It is determined that the engine has been started, the laser beam irradiation unit is driven, the optical path changing mirror is removed from the optical path of the laser beam of the first laser, and the laser beam irradiated from the first laser is guided to the first compound eye lens. It is characterized by becoming.

このように、エンジン始動時には、点火エネルギーを高くする。これにより、エンジン
始動時の着火性を向上させることができ、スムーズなエンジン始動を実現することができ
る。したがって、エンジン始動時にエネルギーを無駄にすることなくエンジンを始動させ
ることができ、燃費を向上させることができる。また、第1レーザから照射されるレーザ光が第1複眼レンズにて複数の焦点として燃焼室に導かれる場合であって、エンジンを始動させる際には、レーザ光を光路変更ミラーにて単眼レンズに導く。そして、エンジンの負荷の大きさに関係なく、レーザ光の焦点を1つ、すなわち着火点を1つとすることで、着火点における点火エネルギーを増大させる。これにより、エンジン始動の際に、着火性を向上させることができ、エンジンの始動性を向上させることができる。
Thus , the ignition energy is increased when the engine is started. This makes the engine
It can improve the ignitability at the start, and can realize a smooth engine start
The Therefore, start the engine without wasting energy when starting the engine.
Fuel efficiency can be improved. The laser light emitted from the first laser is guided to the combustion chamber as a plurality of focal points by the first compound eye lens, and when starting the engine, the laser light is transmitted to the monocular lens by the optical path changing mirror. Lead to. The ignition energy at the ignition point is increased by setting the focal point of the laser beam to one, that is, one ignition point, regardless of the magnitude of the engine load. As a result, the ignitability can be improved when the engine is started, and the engine startability can be improved.

なお、第2レーザから照射されるレーザ光を燃焼室に導くレンズを複眼レンズとし、エンジン始動時には第2レーザのレーザ光を光路変更ミラーにて単眼レンズに導くようにしても良い。   Note that the lens that guides the laser light emitted from the second laser to the combustion chamber may be a compound eye lens, and the laser light of the second laser may be guided to the monocular lens by the optical path changing mirror when the engine is started.

エンジン始動後においては、第1レーザ21から照射されるレーザ光を第1複眼レンズに導くことで点火数を増加させ、点火に必要なエネルギーを押さえつつ、火炎伝搬速度を向上させ、ひいてはエンジンのトータルの熱効率を向上させることができる。   After the engine is started, the number of ignitions is increased by guiding the laser light emitted from the first laser 21 to the first compound eye lens, and the flame propagation speed is improved while suppressing the energy required for ignition. Total thermal efficiency can be improved.

請求項に記載の発明では、制御手段は、エンジンの始動が完了しないと判定すると、エンジンの始動が終了したと推定される所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過したと判定すると、レーザ光照射ユニットを駆動して光路変更ミラーを第1レーザのレーザ光の光路上に配置しレーザ光を単眼レンズに導くか、または、第1レーザおよび第2レーザの両方またはいずれか一方のレーザ光強度を上げて照射するようになっていることを特徴としている。 In the invention according to claim 8, when it is determined that the engine start is not completed, the control means determines whether or not a predetermined time estimated to have ended the engine start has elapsed, and the predetermined time has elapsed. Is determined, the laser beam irradiation unit is driven and the optical path changing mirror is arranged on the optical path of the laser beam of the first laser and the laser beam is guided to the monocular lens, or both of the first laser and the second laser are selected. One of the features is that the intensity of one of the laser beams is increased.

このように、エンジン始動後において、エンジンの始動が完了したと推定される所定時間が経過してもエンジンの始動が完了しないと判定されると、燃焼室における点火数の数が増加されて点火されるか、1点火点で点火される。これにより、着火性を向上させることができ、エンジンを始動させやすくすることができる。   As described above, after the engine is started, if it is determined that the engine has not been started even after a predetermined time estimated to have been completed, the number of ignitions in the combustion chamber is increased and ignition is performed. Or ignited at one ignition point. Thereby, ignitability can be improved and the engine can be easily started.

請求項に記載の発明では、レーザ光をエンジン(100)の燃焼室(120)に導くと共に集光することで燃焼室に導入される可燃混合気に点火するレーザ点火装置であって、レーザ光を発するレーザ光照射手段(21、31、22、32、23)と、レーザ光照射手段にて照射されるレーザ光が入射されると共に、入射されたレーザ光を燃焼室に一点ないし多点にて集光するレーザ光照射ユニット(10)と、エンジンのエンジン条件を検出する検出手段(50)と、検出手段にて検出されたエンジン条件に基づき、レーザ光照射手段およびレーザ光照射ユニットを駆動することで燃焼室における点火数を変更する制御手段(40)と、を有し、レーザ光照射手段として第1レーザ(21、31)および第2レーザ(22、32)を有し、レーザ光照射ユニットにおいては、第1レーザまたは第2レーザから照射されるレーザ光がそれぞれ入射されるようになっており、検出手段は、エンジンのノッキングを検出するノッキング検出手段を備えており、このノッキング検出手段は、エンジンの振動を検出し、この振動に応じた信号を出力するようになっており、制御手段は、エンジンのノッキングが検出された場合、ノッキングが検出される前よりも点火数を増やすように、レーザ光照射手段およびレーザ光照射ユニットを駆動するようになっており、また、エンジンのノッキングを示すノッキング周波数帯を有しており、振動に応じた信号を入力すると共に、この振動に応じた信号に基づきエンジンの振動の周波数を求め、求めた周波数がノッキング周波数帯に含まれる場合には、エンジンにノッキングが起こっていると判定し、第1レーザおよび第2レーザを照射することで、エンジンにノッキングが起こっていると判定した時よりも燃焼室における点火数を増やすようになっていることを特徴としている。 According to the ninth aspect of the present invention, there is provided a laser ignition device for igniting a combustible air-fuel mixture introduced into a combustion chamber by guiding and condensing a laser beam to a combustion chamber (120) of an engine (100). Laser light irradiation means (21, 31, 22, 32, 23) for emitting light and laser light irradiated by the laser light irradiation means are incident, and the incident laser light is incident on the combustion chamber at one point or multiple points. The laser light irradiation unit (10) for condensing the light, the detection means (50) for detecting the engine condition of the engine, and the laser light irradiation means and the laser light irradiation unit based on the engine condition detected by the detection means control means for changing the ignition number in the combustion chamber by driving (40), has a has a first laser (21, 31) and a second laser as laser beam irradiating means (22, 32) In the laser light irradiation unit, the laser light emitted from the first laser or the second laser is respectively incident, and the detection means includes knocking detection means for detecting knocking of the engine. The knocking detection means detects engine vibration and outputs a signal corresponding to the vibration . When the engine knocking is detected , the control means detects the number of ignitions before the knocking is detected. The laser light irradiation means and the laser light irradiation unit are driven so as to increase the frequency, and it has a knocking frequency band indicating knocking of the engine. When the vibration frequency of the engine is determined based on the signal corresponding to the vibration and the calculated frequency is included in the knocking frequency band Determines that knocking has occurred in the engine, and by irradiating the first laser and the second laser, the number of ignitions in the combustion chamber is increased more than when it is determined that knocking has occurred in the engine. It is characterized in that there.

このように、エンジンのノッキングに応じて点火数を変更する。これにより、エンジンのノッキングが生じた際には点火数を増やすことでノッキングを回避することができる。このような制御により、エンジンの燃費向上を図ることができる。   Thus, the number of ignitions is changed according to engine knocking. Thereby, when engine knocking occurs, knocking can be avoided by increasing the number of ignitions. Such control can improve the fuel consumption of the engine.

また、エンジンのノッキングを検出し、エンジンがノッキングを起こしていると判定したときには、ノッキングが検出されたときよりも点火数を増加させる。これにより、火炎伝播速度を向上させることができる。このため、ノッキングが起こる際に生じる燃焼室内における異常な圧力上昇を回避でき、ひいてはノッキングを回避することができる。

Further , when engine knocking is detected and it is determined that the engine is knocking, the ignition number is increased more than when knocking is detected. Thereby, a flame propagation speed can be improved. For this reason, it is possible to avoid an abnormal pressure increase in the combustion chamber that occurs when knocking occurs, and thus knocking can be avoided.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。限定するものではないが、本実施形態に係るレーザ点火装置は、例えばポート噴射エンジンや筒内直接エンジンに適用される。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Although not limited, the laser ignition device according to the present embodiment is applied to, for example, a port injection engine or an in-cylinder direct engine.

図1は、本発明の第1実施形態に係るレーザ点火装置の概略ブロック図である。図1に示されるように、レーザ点火装置は、レーザ照射ユニット10と、第1レーザ21と、第2レーザ22と、第1ドライバ31と、第2ドライバ32と、エンジンECU40と、センサ部50と、を備えて構成されている。   FIG. 1 is a schematic block diagram of a laser ignition device according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the laser ignition device includes a laser irradiation unit 10, a first laser 21, a second laser 22, a first driver 31, a second driver 32, an engine ECU 40, and a sensor unit 50. And is configured.

レーザ照射ユニット10は、エンジン100のシリンダヘッド110に設置され、後述する第1および第2レーザ21、22から照射されるレーザ光をエンジン100の燃焼室120に導くものである。このようなレーザ照射ユニット10は、第1ミラー11と、第2ミラー12と、ケース13と、第1両凹レンズ14と、第2両凹レンズ15と、第1平凸レンズ16と、第2平凸レンズ17と、第1複眼レンズ18と、第2複眼レンズ19と、を備えて構成されている。   The laser irradiation unit 10 is installed in a cylinder head 110 of the engine 100 and guides laser light emitted from first and second lasers 21 and 22 described later to a combustion chamber 120 of the engine 100. Such a laser irradiation unit 10 includes a first mirror 11, a second mirror 12, a case 13, a first biconcave lens 14, a second biconcave lens 15, a first plano-convex lens 16, and a second plano-convex lens. 17, a first compound eye lens 18, and a second compound eye lens 19.

第1および第2ミラー11、12は、第1および第2レーザ21、22から照射されるレーザ光をケース13内に導くものである。このケース13は筒形状であり、ケース13の一端側に第1および第2両凹レンズ14、15が備えられ、ケース13の内部に第1および第2平凸レンズ16、17が収納され、ケース13の他端側に第1および第2複眼レンズ18、19が備えられている。   The first and second mirrors 11 and 12 guide laser light emitted from the first and second lasers 21 and 22 into the case 13. The case 13 has a cylindrical shape, and is provided with first and second biconcave lenses 14 and 15 on one end side of the case 13, and the first and second plano-convex lenses 16 and 17 are accommodated inside the case 13. First and second compound eye lenses 18 and 19 are provided on the other end side of the lens.

第1および第2両凹レンズ14、15は、入射する光を発散させて射出するレンズである。第1および第2平凸レンズ16、17は、入射する光を集光して平行波として射出するレンズである。第1および第2複眼レンズ18、19は、焦点位置の異なる複数のレンズをそれぞれ備えており、入射する光をそれぞれ異なる焦点位置に導くものである。この焦点が、燃焼室120内における点火点(着火点)となる。   The first and second biconcave lenses 14 and 15 are lenses that radiate and emit incident light. The first and second plano-convex lenses 16 and 17 are lenses that collect incident light and emit it as parallel waves. The first and second compound eye lenses 18 and 19 respectively include a plurality of lenses having different focal positions, and guide incident light to different focal positions. This focal point becomes an ignition point (ignition point) in the combustion chamber 120.

上記のように第1および第2複眼レンズ18、19にて第1および第2レーザ21、22から照射されるレーザ光が分割され集光される様子を図2に示す。図2は、エンジン100のシリンダ130内にて往復運動するピストン140側からシリンダヘッド110側を見た図である。なお、図2では、吸気用バルブ151および排気用バルブ161を省略してある。   FIG. 2 shows how the laser beams emitted from the first and second lasers 21 and 22 are divided and collected by the first and second compound eye lenses 18 and 19 as described above. FIG. 2 is a view of the cylinder head 110 viewed from the piston 140 that reciprocates within the cylinder 130 of the engine 100. In FIG. 2, the intake valve 151 and the exhaust valve 161 are omitted.

図2に示されるように、第1および第2複眼レンズ18、19には、それぞれ4つのレンズが形成されており、それぞれのレンズの焦点位置が燃焼室120の任意の位置に配置されるようになっている。具体的には、それらの焦点は、所定の径を有する円CIの周上に位置する。したがって、例えば第1レーザ21からのレーザ光のみが燃焼室120に導かれるようになっている場合にも、第1複眼レンズ18の4つの焦点が上記円CIの周上に配置されることとなり、点火点が偏らないようになっている。第2レーザ22の場合も同様である。以上が、レーザ照射ユニット10の構成である。   As shown in FIG. 2, each of the first and second compound lenses 18, 19 is formed with four lenses, and the focal position of each lens is arranged at an arbitrary position in the combustion chamber 120. It has become. Specifically, those focal points are located on the circumference of a circle CI having a predetermined diameter. Therefore, for example, even when only the laser beam from the first laser 21 is guided to the combustion chamber 120, the four focal points of the first compound eye lens 18 are arranged on the circumference of the circle CI. The ignition point is not biased. The same applies to the second laser 22. The above is the configuration of the laser irradiation unit 10.

このような構成を有するレーザ照射ユニット10においては、図1に示されるように、ケース13の他端側がエンジン100のシリンダヘッド110に一体とされている。   In the laser irradiation unit 10 having such a configuration, the other end side of the case 13 is integrated with the cylinder head 110 of the engine 100 as shown in FIG.

そして、第1レーザ21から照射されたレーザ光は、第1ミラー11にて反射してケース13の一端側に導かれ、第1両凹レンズ14に入射した後、発散されると共に第1平凸レンズ16にて再び平行波とされ、第1複眼レンズ18に入射されると共に燃焼室120のそれぞれ異なる4箇所に分割されて集光される。   The laser light emitted from the first laser 21 is reflected by the first mirror 11 and guided to one end side of the case 13, enters the first biconcave lens 14, diverges, and the first plano-convex lens. 16 is converted into a parallel wave again, enters the first compound eye lens 18, and is divided into four different places in the combustion chamber 120 and collected.

同様に、第2レーザ22から照射されたレーザ光は、第2ミラー12にて反射してケース13の一端側に導かれ、第2両凹レンズ15に入射した後、発散されると共に第2平凸レンズ17にて再び平行波とされ、第2複眼レンズ19に入射されると共に燃焼室120のそれぞれ異なる4箇所、詳しくは第1複眼レンズ18の焦点位置以外の位置に分割されて集光される。このようにして、レーザ光が燃焼室120に照射される。   Similarly, the laser light emitted from the second laser 22 is reflected by the second mirror 12 and guided to one end side of the case 13, enters the second biconcave lens 15, diverges, and second flattened. The convex lens 17 makes it a parallel wave again, enters the second compound eye lens 19, and is divided and condensed at four different locations in the combustion chamber 120, specifically at positions other than the focal position of the first compound eye lens 18. . In this way, the laser beam is applied to the combustion chamber 120.

第1および第2レーザ21、22は、レーザ光を発する周知のレーザ光源である。これら第1および第2レーザ21、22から照射されたレーザ光は、それぞれ上記レーザ照射ユニット10の第1および第2ミラー11、12に導かれる。   The first and second lasers 21 and 22 are known laser light sources that emit laser light. The laser beams emitted from the first and second lasers 21 and 22 are guided to the first and second mirrors 11 and 12 of the laser irradiation unit 10, respectively.

第1および第2ドライバ31、32は、第1および第2レーザ21、22を照射できるようにスタンバイさせ、それぞれのレーザ21、22からレーザ光を照射させるものである。具体的には、第1および第2ドライバ31、32は、エンジンECU40から入力されるレーザ光照射信号を受けると、そのレーザ光照射信号に基づくレーザ光照射タイミング(すなわち点火タイミング)にてレーザ光が照射されるように各レーザ21、22からレーザ光を照射させる。   The first and second drivers 31 and 32 are placed on standby so that the first and second lasers 21 and 22 can be irradiated, and the laser beams are irradiated from the respective lasers 21 and 22. Specifically, when the first and second drivers 31 and 32 receive the laser light irradiation signal input from the engine ECU 40, the laser light is emitted at the laser light irradiation timing (that is, the ignition timing) based on the laser light irradiation signal. Is irradiated with laser light from each of the lasers 21 and 22.

なお、第1レーザ21および第1ドライバ31を組み合わせて第1レーザ21としても良い。言い換えると、第1レーザ21に第1ドライバ31を内蔵しても良い。同様に、第2レーザ22および第2ドライバ32を組み合わせて第2レーザ22としても良い。また、第1レーザ21、第1ドライバ31、第2レーザ22、第2ドライバ32は、本発明のレーザ光照射手段に相当する。   The first laser 21 and the first driver 31 may be combined to form the first laser 21. In other words, the first driver 31 may be built in the first laser 21. Similarly, the second laser 22 and the second driver 32 may be combined to form the second laser 22. Moreover, the 1st laser 21, the 1st driver 31, the 2nd laser 22, and the 2nd driver 32 are equivalent to the laser beam irradiation means of this invention.

エンジンECU40は、エンジン100の状態によって燃焼室120における点火数や点火エネルギーを制御するものであり、CPUやメモリ等を備えた周知のマイクロコンピュータである。このようなエンジンECU40は、車両の始動時における点火数の制御、エンジン負荷に応じた点火数の制御、燃焼室120の失火に応じた点火数の制御、ノッキングに対する点火数の制御、エンジン状態に応じた点火エネルギーの制御を行う。これら制御については、後で詳しく説明する。なお、エンジンECU40は本発明の制御手段に相当する。   The engine ECU 40 controls the number of ignitions and ignition energy in the combustion chamber 120 according to the state of the engine 100, and is a known microcomputer provided with a CPU, a memory, and the like. Such an engine ECU 40 controls the number of ignitions at the start of the vehicle, controls the number of ignitions according to the engine load, controls the number of ignitions according to misfire of the combustion chamber 120, controls the number of ignitions for knocking, The ignition energy is controlled accordingly. These controls will be described in detail later. The engine ECU 40 corresponds to the control means of the present invention.

センサ部50は、エンジン状態を検出するセンサ群である。このようなセンサ部50は、イグニッションセンサと、吸気管圧力センサと、エンジン回転数センサと、スロットルセンサと、吸入吸気量センサと、ノックセンサと、水温センサと、油温センサと、吸気管温度センサと、排気管温度センサと、を備えて構成されている。なお、これらセンサ群は、それぞれが所望の位置に設置され、それぞれのセンサにて検出された信号がそれぞれエンジンECU40に出力される。なお、センサ部50は本発明の検出手段に相当する。   The sensor unit 50 is a sensor group that detects an engine state. Such a sensor unit 50 includes an ignition sensor, an intake pipe pressure sensor, an engine speed sensor, a throttle sensor, an intake intake air amount sensor, a knock sensor, a water temperature sensor, an oil temperature sensor, and an intake pipe temperature. A sensor and an exhaust pipe temperature sensor are provided. Each of these sensor groups is installed at a desired position, and signals detected by the respective sensors are output to the engine ECU 40, respectively. The sensor unit 50 corresponds to the detection means of the present invention.

イグニッションセンサは、車両のイグニッションスイッチのオンまたはオフを監視するセンサである。キーがキーシリンダに差し込まれ、キーが回されることによってイグニッションスイッチがオンにされると、オン信号がエンジンECU40に出力される。同様に、イグニッションスイッチがスタートにされると、スタート信号がエンジンECU40に出力される。   The ignition sensor is a sensor that monitors whether an ignition switch of the vehicle is on or off. When the key is inserted into the key cylinder and the ignition switch is turned on by turning the key, an on signal is output to the engine ECU 40. Similarly, when the ignition switch is started, a start signal is output to the engine ECU 40.

このように、イグニッションセンサは、イグニッションスイッチのオン状態を検出するイグニッションオン検出手段と、イグニッションスイッチのスタート状態を検出するイグニッションスタート検出手段とを備えていると言える。   Thus, it can be said that the ignition sensor includes ignition-on detection means for detecting the on-state of the ignition switch and ignition start detection means for detecting the start-up state of the ignition switch.

吸気管圧力センサは、エンジン100の吸気管152の内部圧力を検出する周知の圧力センサである。このような圧力センサにおいては、圧力検出部としての肉薄のダイヤフラムを有するセンサチップにて圧力媒体(吸入空気)の圧力を検出し、その圧力に応じたレベルの電気信号をエンジンECU40に出力する。エンジンECU40は、吸気管圧力センサから入力される電気信号を圧力値に換算することで、吸気管152の内部の圧力を得る。なお、吸気管圧力センサは、本発明の吸気管圧力検出手段に相当する。   The intake pipe pressure sensor is a known pressure sensor that detects the internal pressure of the intake pipe 152 of the engine 100. In such a pressure sensor, the pressure of the pressure medium (intake air) is detected by a sensor chip having a thin diaphragm as a pressure detection unit, and an electric signal at a level corresponding to the pressure is output to the engine ECU 40. The engine ECU 40 obtains the pressure inside the intake pipe 152 by converting an electric signal input from the intake pipe pressure sensor into a pressure value. The intake pipe pressure sensor corresponds to the intake pipe pressure detecting means of the present invention.

エンジン回転数センサは、エンジン100のエンジン回転数を検出する周知のものである。このようなエンジン回転数センサは、例えばリングギア(またはロータ等)の回転に応じたパルス信号を発生し、エンジンECU40に出力する。そして、エンジンECU40は、エンジン回転数センサから入力されたパルス信号をエンジン回転数に換算することで、エンジン回転数を得る。なお、エンジン回転数センサは、本発明のエンジン回転数検出手段に相当する。   The engine speed sensor is a known sensor that detects the engine speed of the engine 100. Such an engine speed sensor generates a pulse signal corresponding to, for example, the rotation of a ring gear (or a rotor or the like) and outputs the pulse signal to the engine ECU 40. Then, the engine ECU 40 obtains the engine speed by converting the pulse signal input from the engine speed sensor into the engine speed. The engine speed sensor corresponds to the engine speed detecting means of the present invention.

スロットルセンサは、吸気管152の内部に備えられ、燃焼室120に送り込む空気(混合気)の量を調整するスロットルバルブの開閉レベルを検出するものである。このスロットルセンサにて検出されたスロットルバルブの開閉レベルを示す信号がエンジンECU40に出力される。   The throttle sensor is provided inside the intake pipe 152 and detects the opening / closing level of a throttle valve that adjusts the amount of air (air mixture) fed into the combustion chamber 120. A signal indicating the opening / closing level of the throttle valve detected by the throttle sensor is output to the engine ECU 40.

吸入吸気量センサは、吸気管152内に吸入する空気量を検出するセンサであり、吸気管152内に設置されている。この吸入吸気量センサにおいては、吸気管152内部を流れる空気の流量に基づき、吸入空気量が検出され、エンジンECU40に出力される。   The intake air intake amount sensor is a sensor that detects the amount of air sucked into the intake pipe 152, and is installed in the intake pipe 152. In this intake air intake amount sensor, the intake air amount is detected based on the flow rate of air flowing through the intake pipe 152 and output to the engine ECU 40.

ノックセンサは、エンジン100のノッキング(過早着火)を検出するセンサであり、振動体および振動体の振動を電気信号に変換するピエゾ素子を備えて構成されている。エンジン100が稼動した状態でノッキングが発生すると、ノックセンサの振動体がノッキングに応じた特徴的な周波数で振動する。   The knock sensor is a sensor that detects knocking (premature ignition) of engine 100, and includes a vibrating body and a piezoelectric element that converts vibration of the vibrating body into an electrical signal. When knocking occurs while the engine 100 is operating, the vibration body of the knock sensor vibrates at a characteristic frequency corresponding to the knocking.

つまり、ノックセンサはエンジン100の振動を検出し、振動に応じた電気信号をエンジンECU40に出力する。そして、エンジンECU40は、上記ノックセンサから電気信号を入力して周波数に変換する。エンジンECU40には、あらかじめノッキングをあらわすノッキング周波数帯が記憶されており、ノックセンサにて得られた周波数があらかじめ記憶されたノッキング周波数帯に含まれるか否かをモニタする。なお、ノックセンサは、本発明のノッキング検出手段に相当する。   That is, the knock sensor detects the vibration of engine 100 and outputs an electrical signal corresponding to the vibration to engine ECU 40. And engine ECU40 inputs an electrical signal from the said knock sensor, and converts it into a frequency. The engine ECU 40 stores a knocking frequency band representing knocking in advance, and monitors whether the frequency obtained by the knock sensor is included in the knocking frequency band stored in advance. The knock sensor corresponds to the knocking detection means of the present invention.

水温センサは、エンジン100を冷却する冷却水の温度を測定する温度センサであり、冷却水経路の所望の位置に設置されている。油温センサは、エンジン100の内部において各部品を潤滑するための油の温度を検出するものである。これら水温センサおよび油温センサにて検出された信号はエンジンECU40に出力され、エンジンECU40にて水温、油温に変換される。これら水温および油温センサは、例えばサーミスタにて構成される。なお、水温センサは、本発明の水温検出手段に相当する。   The water temperature sensor is a temperature sensor that measures the temperature of the cooling water that cools the engine 100, and is installed at a desired position in the cooling water path. The oil temperature sensor detects the temperature of oil for lubricating each component inside the engine 100. Signals detected by the water temperature sensor and the oil temperature sensor are output to the engine ECU 40, and the engine ECU 40 converts them into water temperature and oil temperature. These water temperature and oil temperature sensors are constituted by a thermistor, for example. The water temperature sensor corresponds to the water temperature detecting means of the present invention.

排気管温度センサは、エンジン100の排気管162内の温度を測定するものであり、例えばサーミスタにて構成される周知の温度センサである。これら排気管温度センサにおいては、その温度検出部がエンジン100の排気管162内に露出するように排気管162に設置される。排気管温度センサにて検出された信号はエンジンECU40に出力され、エンジンECU40にて温度に変換される。なお、この排気管温度センサと、上記したエンジン回転数センサ、そして吸気管圧力センサは、本発明の失火検出手段に相当する。   The exhaust pipe temperature sensor measures the temperature in the exhaust pipe 162 of the engine 100, and is a well-known temperature sensor composed of, for example, a thermistor. These exhaust pipe temperature sensors are installed in the exhaust pipe 162 so that the temperature detection part is exposed in the exhaust pipe 162 of the engine 100. A signal detected by the exhaust pipe temperature sensor is output to the engine ECU 40 and converted into a temperature by the engine ECU 40. The exhaust pipe temperature sensor, the engine speed sensor, and the intake pipe pressure sensor correspond to the misfire detection means of the present invention.

以上が、本実施形態に係るレーザ点火装置の構成である。なお、上記構成は、エンジンECU40やノックセンサ、水温センサ等、1つのエンジン100に対して共通とすることができる構成要素を除いてそれぞれ気筒ごとに用意される。続いて、上記レーザ点火装置のエンジンECU40が行う点火数の制御、点火エネルギーの制御について説明する。   The above is the configuration of the laser ignition device according to the present embodiment. In addition, the said structure is prepared for every cylinder except the component which can be made common to one engine 100, such as engine ECU40, a knock sensor, a water temperature sensor. Next, control of the number of ignitions and control of ignition energy performed by the engine ECU 40 of the laser ignition device will be described.

まず、エンジン100の始動時における点火数の制御について説明する。エンジン100を始動させる際には、燃焼室120における点火数を増やすことで着火性を向上させ、エンジン100をスムーズに始動させる。このことについて図3を参照して説明する。図3は、エンジン100の始動時における点火数の制御内容を示したフローチャートである。このフローチャートは、エンジンECU40に電源が供給されると開始される。   First, control of the number of ignitions when engine 100 is started will be described. When the engine 100 is started, the ignitability is improved by increasing the number of ignitions in the combustion chamber 120, and the engine 100 is started smoothly. This will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing the contents of control of the number of ignitions when engine 100 is started. This flowchart is started when power is supplied to the engine ECU 40.

ステップS100では、イグニッションスイッチ(以下、IGと記す。)がオンとされたか否かが判定される。すなわち、搭乗者によってキーがキーシリンダに差し込まれ、キーが回されることによりIGがオンとされたか否かが判定される。これは、イグニッションスイッチから出力されるオン信号がエンジンECU40に入力されたか否かを判定することによりなされる。   In step S100, it is determined whether or not an ignition switch (hereinafter referred to as IG) is turned on. That is, it is determined whether or not the IG is turned on when the passenger inserts the key into the key cylinder and turns the key. This is done by determining whether an ON signal output from the ignition switch is input to the engine ECU 40.

そして、IGのオン信号がエンジンECU40に入力され、IGがオンとされたと判定されると、ステップS110に進む。IGのオン信号が入力されない場合にはステップS100に戻り、再びIGのオン信号が入力されたか否かを判定する。   If the IG on signal is input to engine ECU 40 and it is determined that IG is on, the process proceeds to step S110. If the IG on signal is not input, the process returns to step S100 to determine again whether or not the IG on signal is input.

ステップS110では、第1レーザ21および第2レーザ22の照射準備がなされる。つまり、第1および第2ドライバ31、32が稼動され、第1および第2レーザ21、22からレーザ光を照射できるようにする。   In step S110, preparations for irradiation of the first laser 21 and the second laser 22 are made. That is, the first and second drivers 31 and 32 are operated so that the first and second lasers 21 and 22 can emit laser light.

ステップS120では、IGがスタートとされたか否かが判定される。すなわち、キーが回されてIGが「START(ST)」とされたか否かが判定される。これは、IGからエンジンECU40にスタート信号が入力されたか否かを判定することによりなされる。   In step S120, it is determined whether or not IG is started. That is, it is determined whether the key is turned and IG is set to “START (ST)”. This is done by determining whether or not a start signal is input from the IG to the engine ECU 40.

そして、IGのスタート信号がエンジンECU40に入力されたと判定されるとステップS130に進む。一方、IGのスタート信号がエンジンECU40に入力されない場合にはステップS120に戻り、再びIGがスタートとされたか否かが判定される。   If it is determined that the IG start signal is input to the engine ECU 40, the process proceeds to step S130. On the other hand, when the IG start signal is not input to the engine ECU 40, the process returns to step S120, and it is determined again whether the IG is started.

ステップS130では、エンジン100が始動される。具体的には、第1および第2レーザ21、22からレーザ光を照射するためのレーザ光照射信号がエンジンECU40から第1および第2ドライバ31、32に出力される。そして、レーザ光照射信号が入力された第1および第2ドライバ31、32によって第1および第2レーザ21、22からレーザ光が照射される。   In step S130, engine 100 is started. Specifically, laser light irradiation signals for irradiating laser light from the first and second lasers 21 and 22 are output from the engine ECU 40 to the first and second drivers 31 and 32. Laser light is emitted from the first and second lasers 21 and 22 by the first and second drivers 31 and 32 to which the laser light irradiation signal is input.

このように、第1および第2レーザ21、22からそれぞれレーザ光を照射し、燃焼室120内における点火数を増やしてエンジンを始動させやすくする。   In this manner, the laser beams are emitted from the first and second lasers 21 and 22, respectively, and the number of ignitions in the combustion chamber 120 is increased to make it easier to start the engine.

ステップS140では、エンジン始動完了したか否かが判定される。つまり、本ステップにおいては、ステップS130にてエンジン100が始動された後、エンジン回転数が所定回転数に達したか否かが判定される。つまり、エンジン100が始動され、しばらくするとエンジン回転数が一定となってエンジン100が安定して稼動するため、エンジン回転数センサにて検出したエンジン回転数をモニタすることにより、エンジン100の始動が完了したか否かを判定できる。したがって、エンジン回転数が所定回転数に達した場合には、エンジン100の始動は完了したと判定され、ステップS150に進む。一方、エンジン回転数が所定回転数に達しない場合には、再びステップS130に戻り、エンジン100を始動する。   In step S140, it is determined whether the engine has been started. That is, in this step, after engine 100 is started in step S130, it is determined whether or not the engine speed has reached a predetermined speed. That is, the engine 100 is started, and after a while, the engine speed becomes constant and the engine 100 operates stably. Therefore, the engine 100 is started by monitoring the engine speed detected by the engine speed sensor. It can be determined whether or not it has been completed. Therefore, when the engine speed reaches the predetermined speed, it is determined that the engine 100 has been started, and the process proceeds to step S150. On the other hand, when the engine speed does not reach the predetermined speed, the process returns to step S130 and the engine 100 is started.

なお、本ステップにおいては、エンジン回転数をモニタすることによりエンジン100の始動が完了したか否かを判定しているが、ステップS130にてエンジン100を始動した後、所定時間後にエンジン100の始動が完了したと判定してもよい。   In this step, it is determined whether or not the engine 100 has been started by monitoring the engine speed. However, after the engine 100 is started in step S130, the engine 100 is started after a predetermined time. It may be determined that is completed.

ステップS150では、第2レーザ22の照射が停止される。上記ステップS140にてエンジン100の始動が完了したと判定されたので、エンジン100を始動させるための多くの点火数は必要なくなる。したがって、第1および第2レーザ21、22のうち、第2レーザ22のレーザ光照射を停止する。これは、エンジンECU40から第2ドライバ32に第2レーザ22を停止する旨の信号が出力され、この信号が入力された第2ドライバ32にて第2レーザ22のレーザ光照射が停止されることによりなされる。なお、第1レーザ21を照射停止としても良い。   In step S150, the irradiation of the second laser 22 is stopped. Since it is determined in step S140 that the engine 100 has been started, a large number of ignitions for starting the engine 100 are not necessary. Accordingly, the laser light irradiation of the second laser 22 out of the first and second lasers 21 and 22 is stopped. This is because a signal to stop the second laser 22 is output from the engine ECU 40 to the second driver 32, and the laser light irradiation of the second laser 22 is stopped by the second driver 32 to which this signal is input. Is made by The first laser 21 may be stopped from irradiation.

以上のようにして、エンジン100の始動時における点火数、すなわち着火点数を増加させる。このようにして、エンジン100の始動性を向上させる。   As described above, the number of ignitions when the engine 100 is started, that is, the number of ignition points is increased. In this way, the startability of the engine 100 is improved.

続いて、エンジン100の始動後における点火数または点火エネルギーの制御について説明する。   Next, control of the number of ignitions or ignition energy after engine 100 is started will be described.

まず、エンジン100にかかる負荷によって点火数を変更し、エンジン100の出力を上げる作動について説明する。そこで、エンジン100にかかる負荷について説明しておく。エンジン100では、吸気された空気が吸気管152から吸気用バルブ151を介して燃焼室120に送り込まれる。このとき、吸気管152内の圧力や吸入吸気量が多いほど、エンジン100にかかる負荷が大きくなる。   First, an operation for changing the number of ignitions according to the load on engine 100 and increasing the output of engine 100 will be described. Therefore, the load on the engine 100 will be described. In the engine 100, the intake air is sent from the intake pipe 152 to the combustion chamber 120 via the intake valve 151. At this time, the load on engine 100 increases as the pressure in intake pipe 152 and the intake air intake amount increase.

ここで、点火数と火炎伝播速度との関係、点火数と必要点火エネルギーとの関係を図4に示す。なお、必要点火エネルギーとは、点火に必要なエネルギーを指す。   Here, FIG. 4 shows the relationship between the number of ignitions and the flame propagation speed, and the relationship between the number of ignitions and the required ignition energy. The required ignition energy refers to energy required for ignition.

点火数と火炎伝播速度との関係においては、点火数が1〜4の場合、火炎伝播速度は急激に増加し、点火数が4を超えるとほぼ一定となる。一方、点火数と必要点火エネルギーとの関係においては、点火数が増えるほど点火に必要なエネルギーは増大する。すなわち、エンジン100の負荷が低いかまたは中程度の場合には、必要点火エネルギーが低くても火炎伝播速度が高い点火数(3〜5点)とすることで燃費向上を図る。一方、エンジン100の負荷が高い場合には、点火に必要なエネルギーは高くなるが、高い火炎伝播速度を確保して熱効率を上げ、ひいてはノッキングの回避を図る。   Regarding the relationship between the number of ignitions and the flame propagation speed, when the number of ignitions is 1 to 4, the flame propagation speed increases rapidly, and when the number of ignitions exceeds 4, it becomes almost constant. On the other hand, in the relationship between the number of ignitions and the required ignition energy, the energy required for ignition increases as the number of ignitions increases. That is, when the load on the engine 100 is low or medium, fuel efficiency is improved by setting the number of ignitions (3 to 5 points) at a high flame propagation speed even if the required ignition energy is low. On the other hand, when the load of the engine 100 is high, the energy required for ignition is high, but a high flame propagation speed is ensured to increase the thermal efficiency, thereby avoiding knocking.

以下、図5を参照して、点火数の制御について説明する。図5は、エンジン100の負荷による点火数制御の内容を表したフローチャートである。このフローチャートは、上記図3に示されるフローチャートが終了した後、実行される。   Hereinafter, the control of the number of ignitions will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing the contents of ignition number control by the load of engine 100. This flowchart is executed after the flowchart shown in FIG.

ステップS200では、エンジン100の負荷が算出される。具体的には、センサ部50のスロットルセンサの信号がエンジンECU40に入力される。本実施形態では、このスロットルセンサの開閉レベルをエンジン100の負荷のレベルとみなし、スロットルセンサの値が最大の場合(スロットルバルブが全開の状態)をエンジン100の負荷が最大になっているとする。そして、スロットルセンサにより、スロットルバルブの開閉レベルが検出され、その信号がエンジンECU40に入力される。   In step S200, the load of engine 100 is calculated. Specifically, a signal from the throttle sensor of the sensor unit 50 is input to the engine ECU 40. In the present embodiment, the opening / closing level of the throttle sensor is regarded as the load level of the engine 100, and the load of the engine 100 is maximum when the value of the throttle sensor is maximum (the throttle valve is fully open). . The throttle sensor detects the opening / closing level of the throttle valve, and the signal is input to the engine ECU 40.

なお、このエンジン100の負荷は、吸入空気量センサによって検出される吸入空気量や、吸気管圧力センサによって検出される吸気管152内の圧力値に基づき、エンジン100にかかる負荷を算出するようにしても良い。   The load on engine 100 is calculated based on the intake air amount detected by the intake air amount sensor and the pressure value in intake pipe 152 detected by the intake pipe pressure sensor. May be.

ステップS210では、エンジン100が高負荷になっているか否かが判定される。これは、上記ステップS200にて検出されたスロットルセンサの値に基づき判定される。すなわち、スロットルバルブが全開になっている状態を100%としたとき、スロットルバルブが50%開いている場合の値をしきい値とする。そして、スロットルセンサにて検出された値がこのしきい値を超える(スロットルバルブが50%以上開いている)場合にはステップS220に進む。一方、スロットルセンサにて検出された値がこのしきい値を超えない場合にはステップS200に戻り、再びエンジン100の負荷が算出される。   In step S210, it is determined whether or not engine 100 has a high load. This is determined based on the value of the throttle sensor detected in step S200. That is, when the state where the throttle valve is fully opened is 100%, the value when the throttle valve is opened 50% is set as the threshold value. If the value detected by the throttle sensor exceeds this threshold value (the throttle valve is opened by 50% or more), the process proceeds to step S220. On the other hand, if the value detected by the throttle sensor does not exceed the threshold value, the process returns to step S200, and the load of the engine 100 is calculated again.

ステップS220では、点火数が増加される。すなわち、第1レーザ21のみで点火されていた状態に、第2レーザ22による点火を加えることで、点火数が増やされる。これは、エンジンECU40から第2ドライバ32にレーザ光照射信号が出力され、第2ドライバにて第2レーザ22からレーザ光が照射されることによりなされる。   In step S220, the number of ignitions is increased. That is, the number of ignitions is increased by applying ignition by the second laser 22 to a state in which only the first laser 21 is ignited. This is done by outputting a laser light irradiation signal from the engine ECU 40 to the second driver 32 and irradiating the second laser 22 with the laser light by the second driver.

ステップS220にて点火数が増加されると、再びステップS200に戻り、図5に示されるフローチャートが繰り返される。本実施形態では、ステップS220において例えば所定時間だけ点火数を増やし、再び第1レーザ21のみの点火に戻している。   When the number of ignitions is increased in step S220, the process returns to step S200 again, and the flowchart shown in FIG. 5 is repeated. In the present embodiment, the number of ignitions is increased, for example, for a predetermined time in step S220, and the ignition is returned to only the first laser 21 again.

こうして、エンジン100の負荷状態に応じて点火数を変更し、エンジン100の負荷に合った点火数にてエンジン100を稼動させている。すなわち、エンジン負荷が高負荷時には、低負荷時よりも点火数を増加させ、火炎伝播速度を向上させている。   Thus, the number of ignitions is changed according to the load state of the engine 100, and the engine 100 is operated with the number of ignitions that matches the load of the engine 100. That is, when the engine load is high, the number of ignitions is increased and the flame propagation speed is improved compared to when the engine load is low.

次に、燃焼室120内にて失火が生じた場合における点火数の制御について図6および図7を参照して説明する。図6は、燃焼室120内における失火に応じた点火数制御の内容を表したフローチャートである。このフローチャートは、上記図3に示されるフローチャートが終了した後実行され、図5に示されるフローチャートと並行して実行される。   Next, control of the number of ignitions when misfire occurs in the combustion chamber 120 will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a flowchart showing the contents of ignition number control according to misfire in the combustion chamber 120. This flowchart is executed after the flowchart shown in FIG. 3 is completed, and is executed in parallel with the flowchart shown in FIG.

ステップS300では、エンジン失火が検出される。つまり、エンジン100が稼動している場合において、エンジン100の稼動状態を表すパラメータを検出する。具体的には、センサ部50のエンジン回転数センサ、排気管温度センサ、吸気管圧力センサにてそれぞれエンジン回転数、排気管162内の排気温度、吸気管152内の圧力を示す信号が検出され、それぞれエンジンECU40にて数値に変換される。   In step S300, engine misfire is detected. That is, when the engine 100 is operating, a parameter representing the operating state of the engine 100 is detected. Specifically, signals indicating the engine speed, the exhaust temperature in the exhaust pipe 162, and the pressure in the intake pipe 152 are detected by the engine speed sensor, the exhaust pipe temperature sensor, and the intake pipe pressure sensor of the sensor unit 50, respectively. Each is converted into a numerical value by the engine ECU 40.

ステップS310では、失火が発生したか否かが判定される。すなわち、上記ステップS300にて検出されたエンジン100のエンジン回転数、排気管162内の排気温度、吸気管152内の圧力値に基づき、失火が発生したか否かが判定される。図7は、エンジン回転数、排気管162内の排気温度、吸気管152内の圧力をそれぞれ時間に対してプロットした図である。図7(a)は時間に対するエンジン回転数、図7(b)は時間に対する排気管162内の排気温度、図7(c)は時間に対する吸気管152内の圧力を示している。   In step S310, it is determined whether a misfire has occurred. That is, it is determined whether or not misfire has occurred based on the engine speed of engine 100 detected in step S300, the exhaust temperature in exhaust pipe 162, and the pressure value in intake pipe 152. FIG. 7 is a graph in which the engine speed, the exhaust temperature in the exhaust pipe 162, and the pressure in the intake pipe 152 are plotted with respect to time. 7A shows the engine speed with respect to time, FIG. 7B shows the exhaust temperature in the exhaust pipe 162 with respect to time, and FIG. 7C shows the pressure in the intake pipe 152 with respect to time.

失火は、次のように判定される。図7(a)に示されるように、安定して出力されていたエンジン回転数が失火により一時的に減少し、再び元の安定値に戻るようになっている。したがって、エンジン回転数にしきい値を設け、エンジン回転数がこのしきい値を超えた場合に失火が起こったと判定する。   Misfire is determined as follows. As shown in FIG. 7 (a), the engine speed that has been output stably decreases temporarily due to misfire, and returns to the original stable value again. Therefore, a threshold value is provided for the engine speed, and it is determined that a misfire has occurred when the engine speed exceeds this threshold value.

同様に、図7(b)に示されるように、排気管162内の排気温度が所定周期で振動しているが、失火が起こるとその周期が崩れる。したがって、排気管162内の排気温度に所望のしきい値を設け、排気温度がこのしきい値を超えるタイミングを計測し、そのタイミングが狂った場合には失火が起こったと判定する。   Similarly, as shown in FIG. 7B, the exhaust temperature in the exhaust pipe 162 oscillates at a predetermined cycle. However, when misfire occurs, the cycle collapses. Therefore, a desired threshold value is provided for the exhaust temperature in the exhaust pipe 162, the timing at which the exhaust temperature exceeds the threshold value is measured, and it is determined that a misfire has occurred if the timing is incorrect.

さらには、図7(c)に示されるように、安定していた吸気管152内の圧力が、失火により一時的に高くなる。したがって、吸気管152内の圧力に対してしきい値を設け、吸気管152内の圧力がこのしきい値を超える場合には失火が起こったと判定する。   Furthermore, as shown in FIG. 7C, the stable pressure in the intake pipe 152 temporarily increases due to misfire. Therefore, a threshold is provided for the pressure in the intake pipe 152, and when the pressure in the intake pipe 152 exceeds this threshold, it is determined that a misfire has occurred.

このような失火の判定は、上記図7(a)〜(c)に示されるいずれか1つに基づき判定される。本実施形態では、エンジン回転数をモニタすることにより、失火が判定される。なお、図7(a)〜(c)に示されるすべてのパラメータに基づき失火を判定するようにしても良い。この場合、より確実に失火を判定することができる。   Such misfire is determined based on any one of the above-described FIGS. 7 (a) to 7 (c). In the present embodiment, misfire is determined by monitoring the engine speed. In addition, you may make it determine misfire based on all the parameters shown by Fig.7 (a)-(c). In this case, misfire can be determined more reliably.

以上のようにして失火が起こったと判定された場合にはステップS320に進む。一方、失火は起こっていないと判定されると、再びステップS300に戻り、エンジン失火が検出される。   If it is determined that a misfire has occurred, the process proceeds to step S320. On the other hand, if it is determined that no misfire has occurred, the process returns to step S300 again, and engine misfire is detected.

ステップS320では、点火数が増やされる。本ステップは、図5に示されるステップS220と同様の処理がなされる。こうして、エンジン100の失火に伴う点火数の制御がなされると、再びステップS300に戻り、エンジン状態が検出され、失火がモニタされる。   In step S320, the number of ignitions is increased. In this step, processing similar to that in step S220 shown in FIG. 5 is performed. Thus, when the number of ignitions accompanying the misfire of the engine 100 is controlled, the process returns to step S300 again, the engine state is detected, and the misfire is monitored.

以上のようにして、エンジン100において失火が生じた場合に、点火数を増やして燃焼室120内における燃焼を促進し、失火を回避する。   As described above, when misfire occurs in the engine 100, the number of ignitions is increased to promote combustion in the combustion chamber 120, and misfire is avoided.

次に、エンジン100のノッキングに対する点火数制御について、図8を参照して説明する。図8は、エンジン100のノッキングに対する点火数制御の内容を表したフローチャートである。このフローチャートは、上記図3に示されるフローチャートが終了した後実行され、図5および図6に示されるフローチャートと並行して実行される。   Next, ignition number control for knocking of engine 100 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart showing the contents of ignition number control for knocking of engine 100. This flowchart is executed after the flowchart shown in FIG. 3 is completed, and is executed in parallel with the flowcharts shown in FIGS. 5 and 6.

ステップS400では、エンジン100のノッキング状態が検出される。具体的には、センサ部50のノックセンサにて検出された信号がエンジンECU40に入力され、ノックセンサにて検出されたエンジン100の振動の周波数が得られる。   In step S400, the knocking state of engine 100 is detected. Specifically, a signal detected by the knock sensor of sensor unit 50 is input to engine ECU 40, and the vibration frequency of engine 100 detected by the knock sensor is obtained.

ステップS410では、ノッキングが発生したか否かが判定される。すなわち、上記ステップS400にて得られたエンジン100の振動の周波数が、エンジンECU40にあらかじめ記憶されているノッキングをあらわすノッキング周波数帯に含まれるか否かが判定される。そして、ノックセンサにて得られたエンジン100の振動がノッキングの振動であると判定されるとステップS420に進む。一方、ノックセンサにて得られたエンジン100の振動はノッキングの振動に該当しないと判定されるとステップS400に戻り、再びノッキング状態が検出される。   In step S410, it is determined whether knocking has occurred. That is, it is determined whether or not the vibration frequency of engine 100 obtained in step S400 is included in a knocking frequency band representing knocking stored in advance in engine ECU 40. If it is determined that the vibration of engine 100 obtained by the knock sensor is the vibration of knocking, the process proceeds to step S420. On the other hand, when it is determined that the vibration of engine 100 obtained by the knock sensor does not correspond to the vibration of knocking, the process returns to step S400, and the knocking state is detected again.

ステップS420では、点火数が増やされる。本ステップは、図5に示されるステップS220と同様の処理がなされる。こうして、エンジン100のノッキングに伴う点火数の制御がなされると、再びステップS400に戻り、ノッキング状態が検出される。   In step S420, the number of ignitions is increased. In this step, processing similar to that in step S220 shown in FIG. 5 is performed. Thus, when the number of ignitions associated with knocking of engine 100 is controlled, the process returns to step S400 again, and the knocking state is detected.

以上のようにして、エンジン100のノッキングに応じた点火数制御を行うことにより、エンジン100のノッキングを回避する。   As described above, knocking of engine 100 is avoided by performing ignition number control in accordance with knocking of engine 100.

続いて、エンジン100の状態に応じた点火エネルギーの制御について説明する。上記のように、点火数を制御してエンジン100を稼動させる際、点火に必要な点火エネルギーを算出し、点火エネルギーに無駄のない点火を行う。   Subsequently, the control of the ignition energy according to the state of the engine 100 will be described. As described above, when the engine 100 is operated by controlling the number of ignitions, ignition energy necessary for ignition is calculated, and ignition without wasteful ignition energy is performed.

ここで、エンジン100の状態とは、エンジン100の温度(エンジン100の冷却水の水温または吸気管152内の温度)やエンジン100内の圧力(吸気管152内の圧力)を指す。つまり、エンジン100の水温、吸気温度、吸気管152内の圧力が高いほど、燃焼室120内における着火性が向上するため、点火に必要な点火エネルギーを低減することができる。本実施形態では、エンジン100の状態をエンジン冷却水の温度および吸気管152内の圧力によってモニタする。   Here, the state of the engine 100 refers to the temperature of the engine 100 (the temperature of the coolant of the engine 100 or the temperature in the intake pipe 152) and the pressure in the engine 100 (pressure in the intake pipe 152). That is, as the water temperature of the engine 100, the intake air temperature, and the pressure in the intake pipe 152 are higher, the ignitability in the combustion chamber 120 is improved, so that the ignition energy required for ignition can be reduced. In the present embodiment, the state of the engine 100 is monitored by the temperature of the engine coolant and the pressure in the intake pipe 152.

この点火エネルギーの算出について図9および図10を参照して説明する。図9は、エンジン100の状態に応じた点火エネルギーの制御内容を表したフローチャートである。このフローチャートは、上記図3に示されるフローチャートが終了した後に実行され、図5、図6、図8に示されるフローチャートと並行して実行され、本フローチャートによって算出された点火エネルギーがそれぞれの点火数制御の際に採用される。   The calculation of the ignition energy will be described with reference to FIG. 9 and FIG. FIG. 9 is a flowchart showing the details of ignition energy control in accordance with the state of engine 100. This flowchart is executed after the flowchart shown in FIG. 3 is completed, and is executed in parallel with the flowcharts shown in FIGS. 5, 6, and 8, and the ignition energy calculated by this flowchart corresponds to the number of ignitions. Adopted during control.

ステップS500では、エンジン100の状態が検出される。すなわち、水温センサによってエンジン100を冷却する冷却水の水温に応じた信号が検出される。また、吸気管圧力センサによって吸気管152内の圧力に応じた信号が検出される。これらの信号はエンジンECU40にそれぞれ出力され、それぞれ冷却水の水温および吸気管152内の圧力に変換される。   In step S500, the state of engine 100 is detected. That is, a signal corresponding to the water temperature of the cooling water that cools engine 100 is detected by the water temperature sensor. A signal corresponding to the pressure in the intake pipe 152 is detected by the intake pipe pressure sensor. These signals are output to the engine ECU 40 and converted into the coolant temperature and the pressure in the intake pipe 152, respectively.

ステップS510では、ステップS500にて得られた冷却水の水温および吸気管152内の圧力に基づき、点火に必要な点火エネルギーが算出される。このことについて、図10を参照して説明する。図10は、必要点火エネルギーの三次元マップを示した図である。上述のように、エンジン100の水温、吸気管152内の圧力が高いほど、着火性が上がり、点火に必要な点火エネルギーは低く済む。したがって、図10の三次元マップに示されるように、エンジン100の冷却水の水温(T)の上昇および吸気管152内の圧力(P)の上昇に伴い、必要な点火エネルギーが低くなる。逆に、エンジン100の水温(T)および吸気管152内の圧力(P)が低いほど、エンジン100における着火性が悪化するので必要な点火エネルギーは上昇する。   In step S510, ignition energy required for ignition is calculated based on the coolant temperature obtained in step S500 and the pressure in the intake pipe 152. This will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a diagram showing a three-dimensional map of necessary ignition energy. As described above, the higher the water temperature of the engine 100 and the pressure in the intake pipe 152, the higher the ignitability and the lower the ignition energy required for ignition. Therefore, as shown in the three-dimensional map of FIG. 10, the required ignition energy decreases as the cooling water temperature (T) of the engine 100 increases and the pressure (P) in the intake pipe 152 increases. Conversely, the lower the water temperature (T) of the engine 100 and the pressure (P) in the intake pipe 152, the worse the ignitability in the engine 100, so that the required ignition energy increases.

このように、あらかじめ、エンジン100の水温(T)および吸気管152内の圧力(P)に応じた必要点火エネルギーを算出しておき、図10に示される三次元マップとしてエンジンECU40に記憶させておく。そして、本ステップにおいて、ステップS500にて得られたエンジン100の冷却水の水温(T)および吸気管152内の圧力(P)の値を用いて図10に示される三次元マップから必要な点火エネルギー(E)を求める。   Thus, the required ignition energy corresponding to the water temperature (T) of the engine 100 and the pressure (P) in the intake pipe 152 is calculated in advance and stored in the engine ECU 40 as a three-dimensional map shown in FIG. deep. In this step, the necessary ignition from the three-dimensional map shown in FIG. 10 using the coolant temperature (T) of the cooling water of the engine 100 and the pressure (P) in the intake pipe 152 obtained in step S500. Find the energy (E).

ステップS520では、点火エネルギーが変更される。具体的には、エンジンECU40が第1または第2ドライバ31、32に対して、第1および第2レーザ21、22のレーザ光の強度を変更させる。このようにして、最適な点火エネルギーとする。   In step S520, the ignition energy is changed. Specifically, the engine ECU 40 causes the first or second driver 31, 32 to change the intensity of the laser light of the first and second lasers 21, 22. In this way, the optimum ignition energy is obtained.

なお、点火エネルギーを変更する場合、例えば第1レーザ21のみ、または、第2レーザ22のみ、というように、いずれか一方のレーザ光の強度を変更することで、点火エネルギーを変えても良い。   When changing the ignition energy, for example, the ignition energy may be changed by changing the intensity of one of the laser beams, such as only the first laser 21 or only the second laser 22.

点火エネルギーを変更した後、再びステップS500に戻り、エンジン100の状態が測定され、随時エンジン100の状態に応じた点火エネルギーに変更される。以上のようにして、エンジン100の状態に応じた点火エネルギー制御を行うことにより、エンジン100の燃費向上を図る。   After changing the ignition energy, the process returns to step S500 again, the state of the engine 100 is measured, and the ignition energy is changed according to the state of the engine 100 as needed. As described above, the ignition energy control according to the state of the engine 100 is performed to improve the fuel consumption of the engine 100.

なお、上記図3、図5、図6、図8、図9に示される点火数制御、点火エネルギー制御は、それぞれを組み合わせて実施しても良いし、いずれか1つを実施するようにしても良い。   Note that the ignition number control and ignition energy control shown in FIGS. 3, 5, 6, 8, and 9 may be performed in combination, or any one of them may be performed. Also good.

以上説明したように、本実施形態では、エンジンの状態、すなわちエンジン100にかかる負荷やエンジン100の始動時に応じて点火数や点火エネルギーを制御している。   As described above, in the present embodiment, the number of ignitions and the ignition energy are controlled according to the state of the engine, that is, the load applied to the engine 100 and the time when the engine 100 is started.

このように、エンジン100の負荷(エンジン100におけるスロットルバルブの開閉レベル、吸入空気量、吸気管内の圧力)が高負荷の場合には、第1および第2レーザ21、22を照射して燃焼室120における点火数を増やすことで燃焼室120内における火炎伝播速度を向上させることができる。これにより、ノッキングも防止できる。一方、エンジン100の負荷が低負荷の場合には、第1および第2レーザ21、22のうちいずれか一方を照射して点火数を減らすことより、燃費を向上させることができる。以上のように、エンジン100にかかる負荷に応じて点火数を変更することでエンジン100のトータルの熱効率を向上させることができる。   As described above, when the load on the engine 100 (the opening / closing level of the throttle valve in the engine 100, the intake air amount, the pressure in the intake pipe) is high, the first and second lasers 21 and 22 are irradiated to the combustion chamber By increasing the number of ignitions at 120, the flame propagation speed in the combustion chamber 120 can be improved. Thereby, knocking can also be prevented. On the other hand, when the load of the engine 100 is low, fuel efficiency can be improved by irradiating one of the first and second lasers 21 and 22 to reduce the number of ignitions. As described above, the total thermal efficiency of the engine 100 can be improved by changing the number of ignitions according to the load on the engine 100.

また、エンジン100の失火が起こったときには点火数を増加させる。これにより、燃焼室120内における着火点数を増やして着火させやすくさせる。これにより、エンジン100の失火を回避することができる。同様に、エンジン100がノッキングを起こしていると判定したときには、点火数を増やすことにより、火炎伝播速度を向上させることができる。これにより、エンジン100のノッキングを防止することができる。   Further, when the engine 100 misfires, the number of ignitions is increased. As a result, the number of ignition points in the combustion chamber 120 is increased to facilitate ignition. Thereby, misfire of engine 100 can be avoided. Similarly, when it is determined that the engine 100 is knocking, the flame propagation speed can be improved by increasing the number of ignitions. Thereby, knocking of engine 100 can be prevented.

さらに、本実施形態では、点火エネルギーを制御している。すなわちエンジン100の冷却水の水温および吸気管152内の圧力の値を図10に示される三次元マップに代入することで点火に必要な点火エネルギーを得ることができる。これにより、水温および吸気管152内の圧力が高いときには、燃焼室120内における着火性が向上するため、点火に必要な点火エネルギーを低減することができる。同様に、水温および吸気管内の圧力が低いときには、燃焼室120内における着火性が悪くなるため、点火に必要な点火エネルギーを上げて着火性を向上させることができる。このようにして、エンジン100の状態に応じた点火エネルギー制御を行うことにより、エンジン100の熱効率を上げ、燃費を向上させることができる。   Furthermore, in this embodiment, the ignition energy is controlled. That is, by substituting the coolant temperature of engine 100 and the pressure value in intake pipe 152 into the three-dimensional map shown in FIG. 10, ignition energy required for ignition can be obtained. Thereby, when the water temperature and the pressure in the intake pipe 152 are high, the ignitability in the combustion chamber 120 is improved, so that the ignition energy necessary for ignition can be reduced. Similarly, when the water temperature and the pressure in the intake pipe are low, the ignitability in the combustion chamber 120 is deteriorated, so that the ignition energy required for ignition can be increased to improve the ignitability. Thus, by performing the ignition energy control according to the state of the engine 100, the thermal efficiency of the engine 100 can be increased and the fuel efficiency can be improved.

また、エンジン100の始動時に点火数を制御する。つまり、エンジン100の始動の際には、第1および第2レーザ21、22を照射することで点火数、すなわち着火点数を増やして着火させやすくすることができる。このようにして、エンジン100の始動性を向上させることができる。そして、エンジン100の始動後においては、第2レーザ22を照射停止することで燃焼室120内における点火数を減らすことで燃費を向上させることができる。   Further, the number of ignitions is controlled when the engine 100 is started. That is, when the engine 100 is started, the first and second lasers 21 and 22 are irradiated to increase the number of ignitions, that is, the number of ignition points, so that ignition can be facilitated. In this way, the startability of engine 100 can be improved. After the engine 100 is started, fuel consumption can be improved by reducing the number of ignitions in the combustion chamber 120 by stopping the irradiation of the second laser 22.

(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、エンジン100の始動時において、エンジンの負荷の大きさに関係なくエンジンを作動させる。すなわち、着火点を1点に集中させて着火点1点当たりの点火エネルギーを増大させる。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, only different parts from the first embodiment will be described. In the present embodiment, when the engine 100 is started, the engine is operated regardless of the magnitude of the engine load. That is, the ignition point is concentrated on one point to increase the ignition energy per one ignition point.

図11は、第2実施形態に係るレーザ点火装置の概略ブロック図である。図11に示されるように、レーザ点火装置は第1実施形態における構成に加えて、始動時点火用ミラー61〜63と、第3平凸レンズ65と、第4平凸レンズ67と、を備えて構成されている。これら、始動時点火用ミラー61〜63、第3および第4平凸レンズ65、67は、エンジン100の始動時のみに用いられる。なお、図11において、第2レーザ22、第1および第2ミラー11、12は省略してある。   FIG. 11 is a schematic block diagram of a laser ignition device according to the second embodiment. As shown in FIG. 11, in addition to the configuration in the first embodiment, the laser ignition device includes a starting point fire mirror 61 to 63, a third plano-convex lens 65, and a fourth plano-convex lens 67. Has been. These start time fire mirrors 61 to 63 and the third and fourth plano-convex lenses 65 and 67 are used only when the engine 100 is started. In FIG. 11, the second laser 22, the first and second mirrors 11 and 12 are omitted.

始動時点火用ミラー61〜63は、エンジン100の始動時において、第1レーザ21のレーザ光をケース13内の第3平凸レンズ65に導くためのミラーである。これら始動時点火用ミラー61〜63は、レーザ照射ユニット10に備えられ、図示しないモータ等の駆動手段が備えられている。この駆動手段はエンジンECU40によって駆動される。これにより、始動時点火用ミラー61〜63の配置位置が変更される。なお、始動時点火用ミラー61〜63は、本発明の光路変更ミラーに相当する。   The start-time fire mirrors 61 to 63 are mirrors for guiding the laser light of the first laser 21 to the third plano-convex lens 65 in the case 13 when the engine 100 is started. These starting point fire mirrors 61 to 63 are provided in the laser irradiation unit 10 and are provided with driving means such as a motor (not shown). This driving means is driven by the engine ECU 40. Thereby, the arrangement position of the starting point fire mirrors 61 to 63 is changed. The starting-time fire mirrors 61 to 63 correspond to the optical path changing mirror of the present invention.

すなわち、始動時点火用ミラー61〜63は、エンジン100の始動時において第1レーザ21と第1ミラー11との間に挿入されることにより、第1レーザ21から照射されるレーザ光をケース13内の第3平凸レンズ65に導く。   In other words, the start-time fire mirrors 61 to 63 are inserted between the first laser 21 and the first mirror 11 when the engine 100 is started, so that the laser light emitted from the first laser 21 is irradiated to the case 13. It guides to the 3rd plano-convex lens 65 inside.

なお、第2レーザ22から照射されるレーザ光を始動時点火用ミラー61〜63にて第3および第4平凸レンズ65、67に導くようにしても良い。   Note that the laser beam emitted from the second laser 22 may be guided to the third and fourth plano-convex lenses 65 and 67 by the start-time fire mirrors 61 to 63.

第3および第4平凸レンズ65、67は、レーザ照射ユニット10のケース13内に配置され、上記始動時点火用ミラー61〜63から導かれる第1レーザ21のレーザ光を燃焼室120に導くレンズである。ここで、第3平凸レンズ65はケース13の一端側、第4平凸レンズ67はケース13の他端側に配置される。   The third and fourth plano-convex lenses 65 and 67 are arranged in the case 13 of the laser irradiation unit 10 and guide the laser light of the first laser 21 guided from the starting point fire mirrors 61 to 63 to the combustion chamber 120. It is. Here, the third plano-convex lens 65 is disposed on one end side of the case 13, and the fourth plano-convex lens 67 is disposed on the other end side of the case 13.

図12は、エンジン100のシリンダ130内にて往復運動するピストン140側からシリンダヘッド110側を見た図である。なお、図12では、吸気用バルブ151および排気用バルブ161を省略してある。図12に示されるように、第1および第2複眼レンズ18、19に加えて、第4平凸レンズ67がケース13の他端側に設置されている。第4平凸レンズ67は1つの焦点をもつ単眼レンズであるので、第1レーザ21から照射されるレーザ光がこの第4平凸レンズ67にて1点に集光されることとなる。   FIG. 12 is a view of the cylinder head 110 viewed from the piston 140 that reciprocates within the cylinder 130 of the engine 100. In FIG. 12, the intake valve 151 and the exhaust valve 161 are omitted. As shown in FIG. 12, in addition to the first and second compound eye lenses 18 and 19, a fourth plano-convex lens 67 is installed on the other end side of the case 13. Since the fourth plano-convex lens 67 is a monocular lens having one focal point, the laser light emitted from the first laser 21 is condensed at one point by the fourth plano-convex lens 67.

上記のような構成を有するレーザ点火装置において、エンジン100の始動時における点火エネルギー制御について、図13を参照して説明する。図13は、エンジン100の始動時における点火エネルギー制御の内容を表したフローチャートである。このフローチャートは、エンジンECU40に電源が供給されると開始される。   In the laser ignition device having the above-described configuration, ignition energy control when the engine 100 is started will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a flowchart showing the contents of ignition energy control when engine 100 is started. This flowchart is started when power is supplied to the engine ECU 40.

ステップS600では、IGがオンとされたか否かが判定される。本ステップにおいては、図3に示されるステップS100と同様の処理がなされる。   In step S600, it is determined whether or not IG is turned on. In this step, processing similar to that in step S100 shown in FIG. 3 is performed.

ステップS610では、第1レーザ21の照射準備がなされる。つまり、第1ドライバ31がスタンバイされ、第1レーザ21からレーザ光を照射できるようにする。   In step S610, preparation for irradiation with the first laser 21 is made. That is, the first driver 31 is put on standby so that laser light can be emitted from the first laser 21.

ステップS620では、始動時点火用ミラー61〜63が配置される。具体的には、レーザ照射ユニット10において、始動時点火用ミラー61〜63に備えられた駆動手段にて始動時点火用ミラー61〜63を移動させ、第1レーザ21から照射されるレーザ光を第3平凸レンズ65に導くようにする。   In step S620, start time fire mirrors 61-63 are arranged. Specifically, in the laser irradiation unit 10, the starting point fire mirrors 61 to 63 are moved by the driving means provided in the starting point fire mirrors 61 to 63, and the laser light emitted from the first laser 21 is emitted. Guide to the third plano-convex lens 65.

ここで、エンジン状態からエンジン100の始動時における点火エネルギーを求める。このことについて、図14を参照して説明する。図14は、エンジン100の冷却水の水温と始動時点火エネルギーとの関係を示した図である。上述のように、エンジン100が冷えている状態では、点火の際の着火性は悪く、点火エネルギーも必要となる。したがって、エンジンECU40にて、エンジン100の冷却水の水温からエンジン100の始動に必要な点火エネルギーを算出し、算出した点火エネルギーにて点火できるようにする。   Here, ignition energy at the time of starting engine 100 is determined from the engine state. This will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the coolant temperature of engine 100 and the starting point fire energy. As described above, when the engine 100 is cold, the ignitability at the time of ignition is poor, and ignition energy is also required. Therefore, the engine ECU 40 calculates ignition energy necessary for starting the engine 100 from the coolant temperature of the engine 100, and enables ignition with the calculated ignition energy.

ステップS630では、エンジン100が始動されたか否かが判定される。本ステップにおいては、図3に示されるステップS120と同様の処理がなされる。   In step S630, it is determined whether engine 100 has been started. In this step, the same processing as step S120 shown in FIG. 3 is performed.

ステップS640では、エンジン100が始動される。具体的には、エンジンECU40から第1ドライバ31にレーザ光照射信号が出力され、第1ドライバ31にて第1レーザ21からレーザ光が照射される。このとき、第1レーザ21から照射されたレーザ光は、始動時点火用ミラー61〜63、第3および第4平凸レンズ65、67を介して燃焼室120内に照射される。そして、レーザ光は第4平凸レンズ67によって1点に集光し、レーザ光を1点に集中させる。これにより、第4平凸レンズ67の焦点における点火エネルギーを上げて、着火性を向上させる。   In step S640, engine 100 is started. Specifically, a laser light irradiation signal is output from the engine ECU 40 to the first driver 31, and the first driver 21 emits laser light from the first laser 21. At this time, the laser beam irradiated from the first laser 21 is irradiated into the combustion chamber 120 via the starting point fire mirrors 61 to 63 and the third and fourth plano-convex lenses 65 and 67. Then, the laser light is condensed at one point by the fourth plano-convex lens 67, and the laser light is concentrated at one point. Thereby, the ignition energy at the focal point of the fourth plano-convex lens 67 is increased to improve the ignitability.

なお、本ステップにおいて照射されるレーザ光の強度は、ステップS620にて求められた点火エネルギーに対応した値となっている。   Note that the intensity of the laser beam irradiated in this step is a value corresponding to the ignition energy obtained in step S620.

ステップS650では、エンジン始動完了したか否かが判定される。本ステップにおいては、図3に示されるステップS140と同様の処理がなされる。   In step S650, it is determined whether the engine has been started. In this step, processing similar to that in step S140 shown in FIG. 3 is performed.

ステップS660では、始動時点火用ミラー61〜63が移動させられる。すなわち、エンジン100の始動時における点火が終了したため、点火の際に高い点火エネルギーを必要としない。したがって、エンジンECU40によって始動時点火用ミラー61〜63に備えられた駆動手段が駆動され、始動時点火用ミラー61〜63が第1レーザ21のレーザ光の光路から外される。これにより、第1レーザ21のレーザ光は第1ミラー11に照射され、通常の点火がなされることとなる。   In step S660, the starting-time fire mirrors 61 to 63 are moved. That is, since ignition at the start of engine 100 has been completed, high ignition energy is not required for ignition. Accordingly, the engine ECU 40 drives the driving means provided in the starting point fire mirrors 61 to 63, and the starting point fire mirrors 61 to 63 are removed from the optical path of the laser light of the first laser 21. As a result, the laser beam of the first laser 21 is irradiated onto the first mirror 11 and normal ignition is performed.

以上のようにして、エンジン100の始動時における点火エネルギー、すなわち着火点1点当たりの点火エネルギーを増加させ、エンジン100を始動させやすくする。このようにして、エンジン100の始動時における着火性を向上させる。   As described above, the ignition energy at the start of the engine 100, that is, the ignition energy per ignition point, is increased to facilitate the start of the engine 100. In this way, the ignitability at the start of the engine 100 is improved.

つまり、エンジン100の始動時においては、エンジン100の負荷に関係なく、1点火点当たりの点火エネルギーを増大させて着火しやすいようにしている。こうして、エンジン100の始動性を向上させている。   That is, when the engine 100 is started, the ignition energy per ignition point is increased to facilitate ignition regardless of the load of the engine 100. Thus, the startability of the engine 100 is improved.

以上説明したように、本実施形態では、エンジン100の始動時において、第1レーザ21から照射されるレーザ光を始動時点火用ミラー61〜63にて第4平凸レンズ67に導いている。これにより、燃焼室120内における点火点、すなわち着火点を1つとし、一着火点における点火エネルギーを増大させることができる。したがって、エンジン100の始動の際に、点火点における着火性を向上させることができ、エンジン100の始動性を向上させることができる。   As described above, in the present embodiment, when the engine 100 is started, the laser light emitted from the first laser 21 is guided to the fourth plano-convex lens 67 by the start time fire mirrors 61 to 63. Thereby, the ignition point in the combustion chamber 120, that is, the ignition point is set to one, and the ignition energy at one ignition point can be increased. Therefore, when the engine 100 is started, the ignitability at the ignition point can be improved, and the startability of the engine 100 can be improved.

(第3実施形態)
本実施形態では、第1および第2実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、エンジン100の始動時において、始動時間が一定時間を超える場合の点火エネルギーを制御する。すなわち、エンジン100を始動させるために燃焼室120内にて点火を行っているが、点火していない場合に対応するための点火エネルギー制御である。なお、本実施形態にかかるレーザ点火装置は、上記第1および第2実施形態に係るレーザ点火装置の構成と同様である。
(Third embodiment)
In the present embodiment, only parts different from the first and second embodiments will be described. In the present embodiment, when the engine 100 is started, the ignition energy when the starting time exceeds a certain time is controlled. That is, this is ignition energy control for dealing with a case where ignition is performed in the combustion chamber 120 to start the engine 100 but not ignition. The laser ignition device according to the present embodiment is the same as the configuration of the laser ignition device according to the first and second embodiments.

図15は、エンジン100の始動時間が一定時間を超える場合の点火エネルギー制御の内容を表したフローチャートである。このフローチャートは、エンジンECU40に電源が供給されると開始される。   FIG. 15 is a flowchart showing the contents of ignition energy control when the starting time of engine 100 exceeds a certain time. This flowchart is started when power is supplied to the engine ECU 40.

ステップS700、S710、S720では、上記したステップS100、S610、S120と同様の処理がなされる。   In steps S700, S710, and S720, the same processing as in steps S100, S610, and S120 described above is performed.

ステップS730では、エンジン100が始動される。本実施形態では、第1レーザ21のみでエンジン100を始動させる。すなわち、エンジンECU40からレーザ光照射信号が第1ドライバ31に出力され、レーザ光照射信号が入力された第1ドライバ31によって第1レーザ21からレーザ光が照射される。これにより、燃焼室120にて点火されることで燃焼が開始される。   In step S730, engine 100 is started. In the present embodiment, the engine 100 is started only by the first laser 21. That is, the laser light irradiation signal is output from the engine ECU 40 to the first driver 31, and the first driver 21 to which the laser light irradiation signal is input is irradiated with the laser light from the first laser 21. Thereby, combustion is started by being ignited in the combustion chamber 120.

ステップS740では、エンジン始動完了したか否かが判定される。本ステップでは、図3に示されるステップS140と同様の処理がなされる。そして、本ステップにおいて、エンジン始動完了したと判定されるとエンジン100は正常に始動したと判定され、フローチャートは終了する。一方、エンジン始動完了しないと判定されると、ステップS750に進む。   In step S740, it is determined whether the engine has been started. In this step, processing similar to that in step S140 shown in FIG. 3 is performed. In this step, if it is determined that the engine has been started, it is determined that the engine 100 has started normally, and the flowchart ends. On the other hand, if it is determined that the engine start is not completed, the process proceeds to step S750.

ステップS750では、エンジン始動後、所定時間が経過したか否かが判定される。ここで、所定時間とは、エンジン100の始動が終了したと推定される時間に相当し、例えば1秒である。そして、エンジン始動後、所定時間が経過したと判定されると、ステップS760に進む。一方、エンジン始動後、所定時間が経過していないと判定されると、再びステップS730に戻りエンジン100の始動がなされる。   In step S750, it is determined whether a predetermined time has elapsed after the engine is started. Here, the predetermined time corresponds to a time estimated to have started the engine 100 and is, for example, 1 second. If it is determined that a predetermined time has elapsed after the engine is started, the process proceeds to step S760. On the other hand, if it is determined that the predetermined time has not elapsed after the engine is started, the process returns to step S730 again and the engine 100 is started.

ステップS760では、点火エネルギーが上げられる。具体的には、ステップS620の処理がなされ、燃焼室120に照射されるレーザ光の焦点の数を1つとし、点火点1点当たりの点火エネルギーを増大させる。こうして、着火性を向上させてエンジン100を始動させやすくする。   In step S760, the ignition energy is increased. Specifically, the process of step S620 is performed, and the number of focal points of the laser light irradiated to the combustion chamber 120 is set to one, and the ignition energy per ignition point is increased. Thus, the ignitability is improved and the engine 100 is easily started.

ステップS770では、エンジン始動完了したか否かが判定される。本ステップでは、ステップS740と同様の処理がなされる。そして、本ステップにおいて、エンジン始動完了しないと判定されると、ステップS760に戻り、さらに点火エネルギーが上げられる。なお、さらなる点火エネルギーの増大として、例えば、第1レーザ21から照射されるレーザ光の強度を上げることや、第2レーザ22が照射されること等がある。これらの方法によって点火エネルギーを上げてエンジン100を始動させやすくする。   In step S770, it is determined whether the engine has been started. In this step, processing similar to that in step S740 is performed. If it is determined in this step that the engine start is not completed, the process returns to step S760 to further increase the ignition energy. Note that further increases in ignition energy include, for example, increasing the intensity of laser light emitted from the first laser 21 and irradiating the second laser 22. By these methods, the ignition energy is increased to make it easier to start the engine 100.

一方、エンジン始動完了したと判定されるとエンジン100は正常に始動したと判定され、フローチャートは終了する。   On the other hand, if it is determined that the engine has been started, it is determined that engine 100 has started normally, and the flowchart ends.

以上のように、エンジン100を始動させてからのエンジン回転数および経過時間によって、エンジン100が正常に始動したかを判定し、エンジン100が正常に始動しない場合には点火エネルギーを増大させて着火性を向上させ、エンジン100の始動性を向上させる。   As described above, it is determined whether the engine 100 has started normally based on the engine speed and elapsed time since the engine 100 was started. If the engine 100 does not start normally, ignition energy is increased and ignition is performed. This improves the startability of the engine 100.

以上説明したように、本実施形態では、エンジン100の始動後に、エンジン100が始動したと推定される時間が経過してもエンジン100が始動しないと判定されたとき、点火エネルギーを増大させる制御がなされている。このように、燃焼室120における点火点の点火エネルギーを上げることにより、着火性を向上させることができる。したがって、エンジン100を始動させやすくすることができる。   As described above, in the present embodiment, after starting the engine 100, when it is determined that the engine 100 does not start even after the estimated time that the engine 100 has started, the control for increasing the ignition energy is performed. Has been made. Thus, the ignitability can be improved by increasing the ignition energy at the ignition point in the combustion chamber 120. Therefore, engine 100 can be easily started.

(他の実施形態)
上記第1〜第3実施形態に示されるレーザ点火装置の構成は、一例を示すものであり、上記構成に限定されるものではない。例えば、1本のみのレーザで制御することも可能であり、3本以上のレーザを制御するようにしても良い。同様に、上記第1〜第3実施形態に示される点火数制御および点火エネルギー制御の各フローチャートは一例を示すものであり、各制御が上記フローチャートに限定されることはない。
(Other embodiments)
The configuration of the laser ignition device shown in the first to third embodiments is merely an example, and is not limited to the above configuration. For example, control with only one laser is possible, and three or more lasers may be controlled. Similarly, each flowchart of the ignition number control and ignition energy control shown in the first to third embodiments is an example, and each control is not limited to the flowchart.

上記第1〜第3実施形態において、第1および第2複眼レンズ18、19の各焦点が図2に示されるように、円CIの周上に位置するように配置されているが、各焦点の位置は、円CIの周上に限るものではない。   In the first to third embodiments, the focal points of the first and second compound lenses 18 and 19 are arranged so as to be located on the circumference of the circle CI as shown in FIG. The position of is not limited to the circumference of the circle CI.

上記第1実施形態では、点火エネルギーを変更するために、第1レーザ21、第2レーザ22のそれぞれのレーザ光の強度を変更していた。しかしながら、例えば点火エネルギーを変更する際、図11に示されるように、第1レーザ21から照射されるレーザ光を1点に集光することで、1点火点当たりの点火エネルギーを上げるようにしても良い。   In the said 1st Embodiment, in order to change ignition energy, the intensity | strength of each laser beam of the 1st laser 21 and the 2nd laser 22 was changed. However, for example, when changing the ignition energy, as shown in FIG. 11, the laser beam emitted from the first laser 21 is condensed at one point so as to increase the ignition energy per ignition point. Also good.

上記第1実施形態のステップS220(図5)、ステップS320(図6)、ステップS420(図8)において、吸気管152内の圧力、吸気管152内の温度、エンジン100の油温または水温、エンジン回転数に基づき点火数を変更するようにしても良い。図16は、点火数の変更マップを示した図である。図16(a)は吸気管152内の吸気温度と吸気管152内の圧力との関係、図16(b)はエンジン100の油温または水温と吸気管152内の圧力との関係、図16(c)はエンジン回転数と吸気管152内の圧力との関係との関係をそれぞれ示した図である。   In step S220 (FIG. 5), step S320 (FIG. 6), and step S420 (FIG. 8) of the first embodiment, the pressure in the intake pipe 152, the temperature in the intake pipe 152, the oil temperature or water temperature of the engine 100, The number of ignitions may be changed based on the engine speed. FIG. 16 is a diagram showing a map for changing the number of ignitions. 16A shows the relationship between the intake air temperature in the intake pipe 152 and the pressure in the intake pipe 152. FIG. 16B shows the relationship between the oil temperature or water temperature of the engine 100 and the pressure in the intake pipe 152. FIG. (C) is a diagram showing the relationship between the engine speed and the pressure in the intake pipe 152, respectively.

このように、あらかじめエンジンECU40に上記図16に示される点火数変更マップを記憶させておき、エンジンの状態(図16においては、吸気管152内の圧力、吸気管152内の吸気温度、エンジン100の油温または水温、エンジン回転数)をそれぞれセンサにて測定し、それぞれの測定値に基づき点火数を変更するようにしても良い。   In this way, the ignition number change map shown in FIG. 16 is stored in advance in the engine ECU 40, and the engine state (in FIG. 16, the pressure in the intake pipe 152, the intake temperature in the intake pipe 152, the engine 100). The oil temperature or water temperature, and the engine speed) may be measured by sensors, and the ignition number may be changed based on the measured values.

上記第1実施形態のステップS110(図3)では、第1および第2レーザ21、22からそれぞれレーザ光を照射する照射準備を行っている。ここで、図示しないが、2枚のミラー(一方はハーフミラー)を用意し、第2レーザ22から照射されるレーザ光を2枚のミラーを介して、第1レーザ21から照射されるレーザ光に重ね合わせるようにすることで、1点当たりの点火エネルギーを上げるようにしても良い。エンジン100の始動後においては、ステップS150(図3)にて2枚のミラーを外す。   In step S110 (FIG. 3) of the first embodiment, preparations for irradiation with laser beams from the first and second lasers 21 and 22 are made. Here, although not shown, two mirrors (one is a half mirror) are prepared, and laser light emitted from the second laser 22 is irradiated with laser light emitted from the first laser 21 via the two mirrors. It is also possible to increase the ignition energy per point by superimposing them on. After the engine 100 is started, the two mirrors are removed in step S150 (FIG. 3).

上記第1〜第3実施形態では、第1および第2レーザ21、22の2本のレーザを用いているが、1本のレーザにて点火数を制御することもできる。図17は、レーザ光照射手段である第3レーザ23にて点火数を制御する様子を示した概略ブロック図である。図17に示されるように、第3レーザ23から照射されるレーザ光を、ハーフミラー71にて第2および第3ミラー12、72に導き、第3ミラー72にて反射したレーザ光を第1ミラー11に導くようにする。そして、ハーフミラー71を例えばモータ等により移動させることにより、燃焼室120内における点火数を変更することができる。   In the first to third embodiments, two lasers of the first and second lasers 21 and 22 are used, but the number of ignitions can be controlled by one laser. FIG. 17 is a schematic block diagram showing how the number of ignitions is controlled by the third laser 23 which is a laser beam irradiation means. As shown in FIG. 17, the laser light emitted from the third laser 23 is guided to the second and third mirrors 12 and 72 by the half mirror 71, and the laser light reflected by the third mirror 72 is the first. Guide to the mirror 11. The number of ignitions in the combustion chamber 120 can be changed by moving the half mirror 71 with, for example, a motor.

上記第1〜第3実施形態で採用される第1および第2複眼レンズ18、19には、それぞれ4つずつレンズが形成されているが、レンズの数はこれに限るものではない。例えば、レンズが3つ形成された第1複眼レンズ18、レンズが5つ形成された第2複眼レンズ19を用いてもよい。図18は、レンズの数がそれぞれ異なる第1および第2複眼レンズ18、19をケース13に設置した場合に、ピストン140側からシリンダヘッド110側を見た図である。この図に示されるように、レンズの数が異なっていても、それぞれの焦点位置が重ならないようになっている。このように、第1および第2複眼レンズ18、19にそれぞれ形成されるレンズの数を任意に変更しても良い。もちろん、レンズの焦点を所定の径を有する円の周上に位置させなくても良い。   Four lenses are formed in each of the first and second compound lenses 18 and 19 employed in the first to third embodiments, but the number of lenses is not limited to this. For example, a first compound eye lens 18 in which three lenses are formed and a second compound eye lens 19 in which five lenses are formed may be used. FIG. 18 is a view of the cylinder head 110 side from the piston 140 side when the first and second compound eye lenses 18 and 19 having different numbers of lenses are installed in the case 13. As shown in this figure, the focal positions do not overlap even if the number of lenses is different. Thus, the number of lenses formed in the first and second compound eye lenses 18 and 19 may be arbitrarily changed. Of course, the focal point of the lens does not have to be positioned on the circumference of a circle having a predetermined diameter.

なお、各図中に示したステップは、各種処理を実行する手段に対応するものである。   The steps shown in each figure correspond to means for executing various processes.

本発明の第1実施形態に係るレーザ点火装置の概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram of a laser ignition device according to a first embodiment of the present invention. 図1においてピストン側からシリンダヘッド側を見た図である。It is the figure which looked at the cylinder head side from the piston side in FIG. エンジンの始動時における点火数の制御内容を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the control content of the ignition number at the time of engine starting. 点火数と火炎伝播速度との関係、点火数と必要点火エネルギーとの関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the number of ignitions and a flame propagation speed, and the relationship between the number of ignitions and required ignition energy. エンジンの負荷による点火数制御の内容を表したフローチャートである。It is a flowchart showing the content of the ignition number control by the engine load. 燃焼室内における失火に応じた点火数制御の内容を表したフローチャートである。It is a flowchart showing the content of ignition number control according to misfire in a combustion chamber. エンジン回転数、排気管内の排気温度、吸気管内の圧力をそれぞれ時間に対してプロットした図である。It is the figure which plotted the engine speed, the exhaust temperature in an exhaust pipe, and the pressure in an intake pipe with respect to time, respectively. エンジンのノッキングに対する点火数制御の内容を表したフローチャートである。It is a flowchart showing the content of ignition number control with respect to knocking of an engine. エンジン状態に応じた点火エネルギーの制御内容を表したフローチャートである。It is a flowchart showing the control content of the ignition energy according to an engine state. 必要点火エネルギーの三次元マップを示した図である。It is the figure which showed the three-dimensional map of required ignition energy. 第2実施形態に係るレーザ点火装置の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the laser ignition device which concerns on 2nd Embodiment. 図11において、エンジンのシリンダ内にて往復運動するピストン側からシリンダヘッド側を見た図である。In FIG. 11, it is the figure which looked at the cylinder head side from the piston side which reciprocates within the cylinder of an engine. エンジンの始動時における点火エネルギー制御の内容を表したフローチャートである。It is a flowchart showing the contents of ignition energy control at the time of engine start. エンジンの冷却水の水温と始動時点火エネルギーとの関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the water temperature of engine cooling water, and a starting time fire energy. エンジンの始動時間が一定時間を超える場合の点火エネルギー制御の内容を表したフローチャートである。It is a flowchart showing the contents of ignition energy control when the engine start time exceeds a certain time. 点火数の変更マップを示した図である。It is the figure which showed the change map of the ignition number. 第3レーザにて点火数を制御する様子を示した概略ブロック図である。It is the schematic block diagram which showed a mode that the number of ignitions was controlled with a 3rd laser. レンズの数がそれぞれ異なる第1および第2複眼レンズをケースに設置した場合に、ピストン側からシリンダヘッド側を見た図である。It is the figure which looked at the cylinder head side from the piston side, when the 1st and 2nd compound eye lens from which the number of lenses each differs is installed in the case.

符号の説明Explanation of symbols

10…レーザ照射ユニット、11…第1ミラー、12…第2ミラー、13…ケース、
14…第1両凹レンズ、15…第2両凹レンズ、16…第1平凸レンズ、
17…第2平凸レンズ、18…第1複眼レンズ、19…第2複眼レンズ、
21…第1レーザ、22…第2レーザ、23…第3レーザ、
31…第1ドライバ、32…第2ドライバ、40…エンジンECU、50…センサ部、
61〜63…始動時点火用ミラー、65…第3平凸レンズ、67…第4平凸レンズ、
71…ハーフミラー、72…第3ミラー、
100…エンジン、110…シリンダヘッド、120…燃焼室、130…シリンダ、
140…ピストン、CI…円。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Laser irradiation unit, 11 ... 1st mirror, 12 ... 2nd mirror, 13 ... Case,
14 ... 1st biconcave lens, 15 ... 2nd biconcave lens, 16 ... 1st plano-convex lens,
17 ... 2nd plano-convex lens, 18 ... 1st compound eye lens, 19 ... 2nd compound eye lens,
21 ... 1st laser, 22 ... 2nd laser, 23 ... 3rd laser,
31 ... 1st driver, 32 ... 2nd driver, 40 ... Engine ECU, 50 ... Sensor part,
61-63 ... Start-up fire mirror, 65 ... Third plano-convex lens, 67 ... Fourth plano-convex lens,
71 ... half mirror, 72 ... third mirror,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Engine, 110 ... Cylinder head, 120 ... Combustion chamber, 130 ... Cylinder,
140 ... Piston, CI ... Yen.

Claims (9)

レーザ光をエンジン(100)の燃焼室(120)に導くと共に集光することで前記燃焼室に導入される可燃混合気に点火するレーザ点火装置であって、
前記レーザ光を発するレーザ光照射手段(21、31、22、32、23)と、
前記レーザ光照射手段にて照射されるレーザ光が入射されると共に、前記入射されたレーザ光を前記燃焼室に一点ないし多点にて集光するレーザ光照射ユニット(10)と、
前記エンジンのエンジン条件を検出する検出手段(50)と、
前記検出手段にて検出された前記エンジン条件に基づき、前記レーザ光照射手段および前記レーザ光照射ユニットを駆動することで前記燃焼室における点火数を変更する制御手段(40)と、を有し、
前記レーザ光照射手段として第1レーザ(21、31)および第2レーザ(22、32)を有し、
前記レーザ光照射ユニットにおいては、前記第1レーザまたは前記第2レーザから照射されるレーザ光がそれぞれ入射されるようになっており、
前記検出手段は、前記エンジン条件としてエンジン負荷を検出するようになっており、
前記制御手段は、前記エンジン負荷が高い場合には、前記第1レーザおよび前記第2レーザからそれぞれレーザ光を照射し、前記エンジン負荷が低い場合よりも点火数を増やすように、前記レーザ光照射手段および前記レーザ光照射ユニットを駆動するようになっており、前記エンジン負荷が低い場合には、前記第1レーザおよび前記第2レーザのうちいずれか一方からレーザ光を照射するようになっていることを特徴とするレーザ点火装置。
A laser ignition device that ignites a combustible air-fuel mixture introduced into the combustion chamber by guiding and condensing laser light to a combustion chamber (120) of the engine (100),
Laser light irradiation means (21, 31, 22, 32, 23) for emitting the laser light;
A laser beam irradiation unit (10) for receiving the laser beam irradiated by the laser beam irradiation means and condensing the incident laser beam in the combustion chamber at one point or multiple points;
Detection means (50) for detecting engine conditions of the engine;
On the basis of the detected engine condition by the detecting means, we have a, and control means for changing the ignition number (40) in the combustion chamber by driving the laser beam irradiation means and the laser beam irradiation unit,
As the laser beam irradiation means, the first laser (21, 31) and the second laser (22, 32),
In the laser beam irradiation unit, laser beams irradiated from the first laser or the second laser are respectively incident.
The detection means is adapted to detect an engine load as the engine condition,
When the engine load is high, the control means irradiates laser light from the first laser and the second laser, respectively, and increases the number of ignitions as compared with the case where the engine load is low. And the laser beam irradiation unit are driven, and when the engine load is low, the laser beam is irradiated from either one of the first laser and the second laser. A laser ignition device characterized by that.
レーザ光をエンジン(100)の燃焼室(120)に導くと共に集光することで前記燃焼室に導入される可燃混合気に点火するレーザ点火装置であって、
前記レーザ光を発するレーザ光照射手段(21、31、22、32、23)と、
前記レーザ光照射手段にて照射されるレーザ光が入射されると共に、前記入射されたレーザ光を前記燃焼室に一点ないし多点にて集光するレーザ光照射ユニット(10)と、
前記エンジンのエンジン条件を検出する検出手段(50)と、
前記検出手段にて検出された前記エンジン条件に基づき、前記レーザ光照射手段および前記レーザ光照射ユニットを駆動する制御手段(40)と、を有し、
前記レーザ光照射手段として第1レーザ(21、31)および第2レーザ(22、32)を有し、
前記レーザ光照射ユニットにおいては、前記第1レーザまたは前記第2レーザから照射されるレーザ光がそれぞれ入射されるようになっており、
前記検出手段は、前記エンジン条件に基づき前記燃焼室内における着火性を検出するようになっており、また、前記エンジンの失火を検出する失火検出手段を備え、この失火検出手段は、前記エンジンのエンジン回転数、前記エンジンの排気管(162)内の排気温度、前記エンジンの吸気管(152)内の圧力のうち少なくともいずれか1つを検出し、検出した前記エンジン回転数、前記排気管内の排気温度、前記吸気管内の圧力に応じた信号をそれぞれ出力するようになっており、
前記制御手段は、前記着火性が高い場合には、前記着火性が低い場合よりも点火エネルギーを低く、もしくは点火数を減らす、もしくはその両方の制御を実施するように、前記レーザ光照射手段および前記レーザ光照射ユニットを駆動するようになっており、また、前記エンジン回転数、前記排気管内の排気温度、前記吸気管内の圧力に応じた信号をそれぞれ入力すると共に、これらの信号に基づき、前記エンジン回転数、前記排気管内の排気温度、前記吸気管内の圧力のうち少なくともいずれか1つの値を求め、求めた値と前記失火を判定するためのしきい値とを比較し、求めた値が前記しきい値を超える場合には、前記エンジンに失火が起こっていると判定し、前記第1レーザおよび前記第2レーザを照射することで、前記エンジンに失火が起こっていると判定した時よりも前記燃焼室における点火数を増やすようになっていることを特徴とするレーザ点火装置。
A laser ignition device that ignites a combustible air-fuel mixture introduced into the combustion chamber by guiding and condensing laser light to a combustion chamber (120) of the engine (100),
Laser light irradiation means (21, 31, 22, 32, 23) for emitting the laser light;
A laser beam irradiation unit (10) for receiving the laser beam irradiated by the laser beam irradiation means and condensing the incident laser beam in the combustion chamber at one point or multiple points;
Detection means (50) for detecting engine conditions of the engine;
Control means (40) for driving the laser light irradiation means and the laser light irradiation unit based on the engine condition detected by the detection means;
As the laser beam irradiation means, the first laser (21, 31) and the second laser (22, 32),
In the laser beam irradiation unit, laser beams irradiated from the first laser or the second laser are respectively incident.
The detection means detects ignitability in the combustion chamber based on the engine condition, and further comprises misfire detection means for detecting misfire of the engine, and the misfire detection means includes an engine of the engine. At least one of the rotational speed, the exhaust temperature in the exhaust pipe (162) of the engine, and the pressure in the intake pipe (152) of the engine is detected, and the detected engine rotational speed and the exhaust in the exhaust pipe are detected. A signal is output according to the temperature and the pressure in the intake pipe.
When the ignitability is high, the control means lowers the ignition energy than the case where the ignitability is low, or reduces the number of ignitions, or performs both of the control, The laser light irradiation unit is driven, and inputs signals corresponding to the engine speed, the exhaust temperature in the exhaust pipe, and the pressure in the intake pipe, and based on these signals, At least one value of engine speed, exhaust temperature in the exhaust pipe, and pressure in the intake pipe is obtained, and the obtained value is compared with a threshold value for determining the misfire, and the obtained value is If the threshold is exceeded, it is determined that a misfire has occurred in the engine, and the engine is lost by irradiating the first laser and the second laser. The laser ignition device, characterized in that is adapted to increase the ignition number in the combustion chamber than when is determined to be going on.
前記制御手段は、前記エンジンに失火が起こっていると判定すると、前記第1レーザおよび前記第2レーザのいずれか一方、または両方のレーザ光強度を上げて照射するように、前記レーザ光照射手段および前記レーザ光照射ユニットを駆動するようになっていることを特徴とする請求項に記載のレーザ点火装置。 When the control means determines that misfire has occurred in the engine, the laser light irradiation means is configured to increase the laser light intensity of one or both of the first laser and the second laser. The laser ignition device according to claim 2 , wherein the laser light irradiation unit is driven. 前記検出手段は、前記エンジンの冷却水の水温を検出する水温検出手段と、前記エンジンの前記吸気管内の圧力を検出する吸気管圧力検出手段と、を備え、これら水温検出手段および吸気管圧力検出手段にてそれぞれ検出した前記水温および前記吸気管内の圧力に応じた信号を出力するようになっており、
前記制御手段は、前記水温および前記吸気管内の圧力に応じて点火に必要な点火エネルギーを導く三次元マップを有しており、前記水温および前記吸気管内の圧力に応じた信号をそれぞれ入力すると共に、これらの信号に基づき前記水温および前記吸気管内の圧力の値を求め、求めた水温および吸気管内の圧力のそれぞれの値を前記三次元マップに代入して点火エネルギーを導き、前記燃焼室内における点火点の点火エネルギーが求めた点火エネルギーとなるように、前記第1レーザおよび前記第2レーザを照射するようになっていることを特徴とする請求項またはに記載のレーザ点火装置。
The detection means includes a water temperature detection means for detecting the coolant temperature of the engine and an intake pipe pressure detection means for detecting a pressure in the intake pipe of the engine, and these water temperature detection means and intake pipe pressure detection A signal corresponding to the water temperature detected by each means and the pressure in the intake pipe is output,
The control means has a three-dimensional map for guiding ignition energy required for ignition in accordance with the water temperature and the pressure in the intake pipe, and inputs signals corresponding to the water temperature and the pressure in the intake pipe, respectively. Then, based on these signals, the water temperature and the pressure in the intake pipe are obtained, and the obtained water temperature and the pressure in the intake pipe are substituted into the three-dimensional map to derive ignition energy, and the ignition in the combustion chamber is obtained. as ignition energy of the point becomes a ignition energy obtained, laser ignition device according to claim 2 or 3, characterized in that is adapted to irradiate the first laser and the second laser.
レーザ光をエンジン(100)の燃焼室(120)に導くと共に集光することで前記燃焼室に導入される可燃混合気に点火するレーザ点火装置であって、
前記レーザ光を発するレーザ光照射手段(21、31、22、32、23)と、
前記レーザ光照射手段にて照射されるレーザ光が入射されると共に、前記入射されたレーザ光を前記燃焼室に一点ないし多点にて集光するレーザ光照射ユニット(10)と、
前記エンジンのエンジン条件を検出する検出手段(50)と、
前記検出手段にて検出された前記エンジン条件に基づき、前記レーザ光照射手段および前記レーザ光照射ユニットを駆動する制御手段(40)と、を有し、
前記レーザ光照射手段として第1レーザ(21、31)および第2レーザ(22、32)を有し、
前記レーザ光照射ユニットにおいては、前記第1レーザまたは前記第2レーザから照射されるレーザ光がそれぞれ入射されるようになっており、
前記検出手段は、前記エンジンのエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、イグニッションスイッチのオン状態検出するイグニッションオン検出手段と、前記イグニッションスイッチのスタート状態を検出するイグニッションスタート検出手段と、を備え、
前記エンジン回転数検出手段は、前記エンジンのエンジン回転数に応じた信号を出力し、前記イグニッションオン検出手段は、前記イグニッションスイッチのオン状態に応じた信号を出力し、前記イグニッションスタート検出手段は前記イグニッションスイッチのスタート状態に応じた信号を出力するようになっており、
前記制御手段は、前記エンジンの始動時には、前記エンジンを通常運転させる場合よりも点火エネルギーを高く、もしくは点火数を増やす、もしくはその両方の制御を実施するように、前記レーザ光照射手段および前記レーザ光照射ユニットを駆動するようになっており、また、前記イグニッションオン検出手段から前記オン状態に応じた信号を入力すると共に前記第1レーザおよび前記第2レーザをスタンバイし、前記イグニッションスタート検出手段から前記スタート状態に応じた信号を入力すると前記第1レーザおよび前記第2レーザからそれぞれレーザ光を照射して前記エンジンを始動させ、この後、前記エンジン回転数検出手段にて検出された前記エンジン回転数に応じた信号を入力すると共に、この信号に基づきエンジン回転数を求め、求めたエンジン回転数が所定エンジン回転数を超えた場合には前記エンジンの始動が完了したと判定し、前記第1レーザおよび前記第2レーザのうちいずれか一方を照射停止するようになっていることを特徴とするレーザ点火装置。
A laser ignition device that ignites a combustible air-fuel mixture introduced into the combustion chamber by guiding and condensing laser light to a combustion chamber (120) of the engine (100),
Laser light irradiation means (21, 31, 22, 32, 23) for emitting the laser light;
A laser beam irradiation unit (10) for receiving the laser beam irradiated by the laser beam irradiation means and condensing the incident laser beam in the combustion chamber at one point or multiple points;
Detection means (50) for detecting engine conditions of the engine;
Control means (40) for driving the laser light irradiation means and the laser light irradiation unit based on the engine condition detected by the detection means;
As the laser beam irradiation means, the first laser (21, 31) and the second laser (22, 32),
In the laser beam irradiation unit, laser beams irradiated from the first laser or the second laser are respectively incident.
The detecting means includes engine speed detecting means for detecting the engine speed of the engine, ignition on detecting means for detecting an on state of an ignition switch, and ignition start detecting means for detecting a start state of the ignition switch. Prepared,
The engine speed detection means outputs a signal according to the engine speed of the engine, the ignition on detection means outputs a signal according to the ON state of the ignition switch, and the ignition start detection means A signal corresponding to the start state of the ignition switch is output,
When the engine is started, the control means performs control of the laser light irradiation means and the laser so that the ignition energy is higher than that when the engine is normally operated or the number of ignitions is increased, or both. The light irradiation unit is driven, and a signal corresponding to the on state is input from the ignition on detection means, and the first laser and the second laser are set on standby, and the ignition start detection means When a signal corresponding to the start state is input, the engine is started by irradiating laser light from the first laser and the second laser, and then the engine speed detected by the engine speed detecting means is detected. A signal corresponding to the number is input, and based on this signal, the engine speed When the calculated engine speed exceeds the predetermined engine speed, it is determined that the engine has been started, and irradiation of one of the first laser and the second laser is stopped. a laser ignition device, characterized in that are.
前記制御手段は、前記エンジンの始動が完了しないと判定すると、前記エンジンの始動が終了したと推定される所定時間が経過したか否かを判定し、前記所定時間が経過したと判定すると、前記第1レーザおよび前記第2レーザの両方またはいずれか一方のレーザ光強度を上げて照射するようになっていることを特徴とする請求項に記載のレーザ点火装置。 When the control means determines that the start of the engine is not completed, the control means determines whether or not a predetermined time estimated to have ended the start of the engine has elapsed, and determines that the predetermined time has elapsed, 6. The laser ignition device according to claim 5 , wherein the laser light intensity is increased by irradiating both or any one of the first laser and the second laser. レーザ光をエンジン(100)の燃焼室(120)に導くと共に集光することで前記燃焼室に導入される可燃混合気に点火するレーザ点火装置であって、
前記レーザ光を発するレーザ光照射手段(21、31、22、32、23)と、
前記レーザ光照射手段にて照射されるレーザ光が入射されると共に、前記入射されたレーザ光を前記燃焼室に一点ないし多点にて集光するレーザ光照射ユニット(10)と、
前記エンジンのエンジン条件を検出する検出手段(50)と、
前記検出手段にて検出された前記エンジン条件に基づき、前記レーザ光照射手段および前記レーザ光照射ユニットを駆動する制御手段(40)と、を有し、
前記レーザ光照射手段として第1レーザ(21、31)および第2レーザ(22、32)を有し、
前記レーザ光照射ユニットにおいては、前記第1レーザまたは前記第2レーザから照射されるレーザ光がそれぞれ入射されるようになっており、
前記検出手段は、前記エンジンのエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、イグニッションスイッチのオン状態検出するイグニッションオン検出手段と、前記イグニッションスイッチのスタート状態を検出するイグニッションスタート検出手段と、を備え、
前記エンジン回転数検出手段は、前記エンジンのエンジン回転数に応じた信号を出力し、前記イグニッションオン検出手段は、前記イグニッションスイッチのオン状態に応じた信号を出力し、前記イグニッションスタート検出手段は前記イグニッションスイッチのスタート状態に応じた信号を出力するようになっており、
前記レーザ光照射ユニットは、前記第1レーザから照射されるレーザ光を複数のレンズにて前記燃焼室に導く第1複眼レンズ(18)を有すると共に、
前記第1レーザから照射されるレーザ光の光路を変更する光路変更ミラー(61〜63)と、前記光路変更ミラーを介して導かれる前記レーザ光を前記燃焼室に一つの焦点として導く単眼レンズ(67)と、を有し、
前記制御手段は、前記エンジンの始動時には、前記エンジンを通常運転させる場合よりも点火エネルギーを高く、もしくは点火数を増やす、もしくはその両方の制御を実施するように、前記レーザ光照射手段および前記レーザ光照射ユニットを駆動するようになっており、また、前記イグニッションオン検出手段から前記オン状態に応じた信号を入力すると前記第1レーザをスタンバイし、前記レーザ光照射ユニットを駆動して前記第1レーザのレーザ光の光路上に前記光路変更ミラーを配置して前記第1レーザから照射されるレーザ光を前記単眼レンズに導くようにした後、前記エンジン始動検出手段から前記スタート信号を入力すると前記第1レーザからレーザ光を照射し、前記光路変更ミラーを介して前記単眼レンズから前記レーザ光を集光することで点火すると共に前記エンジンを始動させ、この後、前記エンジン回転数検出手段にて検出された前記エンジン回転数に応じた信号を入力すると共に、この信号に基づきエンジン回転数を求め、求めたエンジン回転数が所定エンジン回転数を超えた場合には前記エンジンの始動が完了したと判定し、前記レーザ光照射ユニットを駆動して前記光路変更ミラーを前記第1レーザのレーザ光の光路から外し、前記第1レーザから照射されるレーザ光を前記第1複眼レンズに導くようになっていることを特徴とするレーザ点火装置。
A laser ignition device that ignites a combustible air-fuel mixture introduced into the combustion chamber by guiding and condensing laser light to a combustion chamber (120) of the engine (100),
Laser light irradiation means (21, 31, 22, 32, 23) for emitting the laser light;
A laser beam irradiation unit (10) for receiving the laser beam irradiated by the laser beam irradiation means and condensing the incident laser beam in the combustion chamber at one point or multiple points;
Detection means (50) for detecting engine conditions of the engine;
Control means (40) for driving the laser light irradiation means and the laser light irradiation unit based on the engine condition detected by the detection means;
As the laser beam irradiation means, the first laser (21, 31) and the second laser (22, 32),
In the laser beam irradiation unit, laser beams irradiated from the first laser or the second laser are respectively incident.
The detecting means includes engine speed detecting means for detecting the engine speed of the engine, ignition on detecting means for detecting an on state of an ignition switch, and ignition start detecting means for detecting a start state of the ignition switch. Prepared,
The engine speed detection means outputs a signal according to the engine speed of the engine, the ignition on detection means outputs a signal according to the ON state of the ignition switch, and the ignition start detection means A signal corresponding to the start state of the ignition switch is output,
The laser light irradiation unit includes a first compound eye lens (18) that guides laser light emitted from the first laser to the combustion chamber using a plurality of lenses.
An optical path changing mirror (61-63) that changes the optical path of the laser light emitted from the first laser, and a monocular lens that guides the laser light guided through the optical path changing mirror to the combustion chamber as one focal point ( 67)
When the engine is started, the control means performs control of the laser light irradiation means and the laser so that the ignition energy is higher than that when the engine is normally operated or the number of ignitions is increased, or both. The light irradiation unit is driven, and when a signal corresponding to the ON state is input from the ignition ON detection means, the first laser is put on standby, and the laser light irradiation unit is driven to drive the first laser light irradiation unit. When the optical path changing mirror is arranged on the optical path of the laser beam of the laser so that the laser light emitted from the first laser is guided to the monocular lens, the start signal is input from the engine start detection means. Laser light is emitted from the first laser, and the laser light is emitted from the monocular lens via the optical path changing mirror. The light is condensed and ignited and the engine is started. Thereafter, a signal corresponding to the engine speed detected by the engine speed detecting means is input, and the engine speed is obtained based on the signal. When the determined engine speed exceeds a predetermined engine speed, it is determined that the engine has been started, and the laser beam irradiation unit is driven to move the optical path changing mirror to the laser beam of the first laser. A laser ignition device characterized in that the laser light emitted from the first laser is guided to the first compound eye lens from the optical path .
前記制御手段は、前記エンジンの始動が完了しないと判定すると、前記エンジンの始動が終了したと推定される所定時間が経過したか否かを判定し、前記所定時間が経過したと判定すると、前記レーザ光照射ユニットを駆動して前記光路変更ミラーを前記第1レーザのレーザ光の光路上に配置し前記レーザ光を前記単眼レンズに導くか、または、前記第1レーザおよび前記第2レーザの両方またはいずれか一方のレーザ光強度を上げて照射するようになっていることを特徴とする請求項に記載のレーザ点火装置。 When the control means determines that the start of the engine is not completed, the control means determines whether or not a predetermined time estimated to have ended the start of the engine has elapsed, and determines that the predetermined time has elapsed, Drive the laser beam irradiation unit to place the optical path changing mirror on the optical path of the laser beam of the first laser and guide the laser beam to the monocular lens, or both the first laser and the second laser The laser ignition device according to claim 7 , wherein either one of the laser light intensities is increased for irradiation. レーザ光をエンジン(100)の燃焼室(120)に導くと共に集光することで前記燃焼室に導入される可燃混合気に点火するレーザ点火装置であって、
前記レーザ光を発するレーザ光照射手段(21、31、22、32、23)と、
前記レーザ光照射手段にて照射されるレーザ光が入射されると共に、前記入射されたレーザ光を前記燃焼室に一点ないし多点にて集光するレーザ光照射ユニット(10)と、
前記エンジンのエンジン条件を検出する検出手段(50)と、
前記検出手段にて検出された前記エンジン条件に基づき、前記レーザ光照射手段および前記レーザ光照射ユニットを駆動することで前記燃焼室における点火数を変更する制御手段(40)と、を有し、
前記レーザ光照射手段として第1レーザ(21、31)および第2レーザ(22、32)を有し、
前記レーザ光照射ユニットにおいては、前記第1レーザまたは前記第2レーザから照射されるレーザ光がそれぞれ入射されるようになっており、
前記検出手段は、前記エンジンのノッキングを検出するノッキング検出手段を備えており、このノッキング検出手段は、前記エンジンの振動を検出し、この振動に応じた信号を出力するようになっており、
前記制御手段は、前記エンジンのノッキングが検出された場合、前記ノッキングが検出される前よりも点火数を増やすように、レーザ光照射手段および前記レーザ光照射ユニットを駆動するようになっており、また、前記エンジンのノッキングを示すノッキング周波数帯を有しており、前記振動に応じた信号を入力すると共に、この振動に応じた信号に基づき前記エンジンの振動の周波数を求め、求めた周波数が前記ノッキング周波数帯に含まれる場合には、前記エンジンにノッキングが起こっていると判定し、前記第1レーザおよび前記第2レーザを照射することで、前記エンジンにノッキングが起こっていると判定した時よりも前記燃焼室における点火数を増やすようになっていることを特徴とするレーザ点火装置。
A laser ignition device that ignites a combustible air-fuel mixture introduced into the combustion chamber by guiding and condensing laser light to a combustion chamber (120) of the engine (100),
Laser light irradiation means (21, 31, 22, 32, 23) for emitting the laser light;
A laser beam irradiation unit (10) for receiving the laser beam irradiated by the laser beam irradiation means and condensing the incident laser beam in the combustion chamber at one point or multiple points;
Detection means (50) for detecting engine conditions of the engine;
Control means (40) for changing the number of ignitions in the combustion chamber by driving the laser light irradiation means and the laser light irradiation unit based on the engine condition detected by the detection means;
As the laser beam irradiation means, the first laser (21, 31) and the second laser (22, 32),
In the laser beam irradiation unit, laser beams irradiated from the first laser or the second laser are respectively incident.
The detection means includes knock detection means for detecting knocking of the engine, and the knock detection means detects vibration of the engine and outputs a signal corresponding to the vibration.
When the engine knocking is detected, the control means drives the laser light irradiation means and the laser light irradiation unit so as to increase the number of ignitions than before the knocking is detected , The engine has a knocking frequency band indicating knocking of the engine, inputs a signal corresponding to the vibration, obtains a frequency of vibration of the engine based on the signal corresponding to the vibration, and the obtained frequency is When it is included in the knocking frequency band, it is determined that knocking has occurred in the engine, and by irradiating the first laser and the second laser, it is determined that knocking has occurred in the engine. Also, the number of ignitions in the combustion chamber is increased .
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