JP4942403B2 - レーザー着火装置およびレーザー着火式エンジン - Google Patents
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Description
これらの形態の集光ミラーにおいても、鏡面を複数の凹面反射面として多点着火を行うことが可能であり、効果的であることはいうまでもない。
副室を備えたレーザー着火式エンジンによれば、主室内の混合気をより希薄化できるのに加え、副室内に噴射する混合気の空燃比も希薄化することができるため、主室内、副室内の混合気を総計した真の空燃比を非常に希薄にすることができる。
図1は本発明の1実施例における集光ミラーによるレーザー着火装置の概略断面図である。ピストン1の上表面中央部が凹面鏡加工されて集光ミラー2となっており、シリンダヘッド3の中央部に光学窓4が備わっている。シリンダヘッド3には吸気バルブ5と排気バルブ6が設けられている。
また、シリンダヘッド3からスパークプラグが突出しない為、上死点でピストン1とシリンダヘッド3を肉薄させることができ圧縮比を上げることができる。
ピストン1の中央部に集光ミラー2が突設されている。集光ミラー2は4角錐台形をしており、4個の側面と上面がそれぞれ凹面反射面になっている。レーザー光はシリンダヘッド3中央部の光学窓4から導入され、集光ミラー2全体に照射される。照射されたレーザー光は集光ミラー2により5本の光束に分割されて集束し、図3に図示した集光ミラー2を中心とする放射線上の4点と、集光ミラー2の直上の1点に焦点を結ぶ。
本形態の集光ミラー2は円錐台形になっており、上面が凹面反射面になっており、側面が凹面回転体になっている。ピストン1の内壁面はターゲット8になっている。光学窓4から集光ミラー2に照射されたレーザー光は上面に反射される光束と側面に反射される光束に分離する。上面に反射された光束は、集光ミラー2の直上で集束し、燃焼室7内の混合気に吸収されて燃焼を引き起こす。一方、側面に反射された光束は、ターゲット8の表面上にリング状に集束し、アブレーションを起こして高温を発生し、ターゲット8付近の混合気を燃焼させる。
シリンダヘッド3の中央部に着火モジュール9が挿入されており、挿入モジュール9の下端には8角錐体の集光ミラー2が備わっている。着火モジュール9の上端には光ファイバーが接続されており、着火モジュール9の上端から下端に掛けて光学系が形成されている。
なお、本形態のレーザー着火装置によっても、ターゲットを用いたアブレーションを利用して着火することができることは言うまでもない。
2 集光ミラー
3 シリンダヘッド
4 光学窓
5 吸気バルブ
6 排気バルブ
7 燃焼室
8 ターゲット
9 着火モジュール
10 副室
11 主室
12 噴孔
Claims (10)
- 内燃機関のシリンダとピストンにより形成される燃焼室にレーザー光を入射させて、前記燃焼室内の混合気に点火させるレーザー着火装置であって、
シリンダヘッドに設けられ、燃焼室外からのレーザ光を前記燃焼室内に導入する光学窓と、
前記ピストンの燃焼室側表面上に設けられ、前記光学窓から入射したレーザ光を前記燃焼室内に集光して、前記混合気に着火させる集光ミラーとを備える、レーザー着火装置。 - 前記集光ミラーが複数の凹面反射面を備え、前記燃焼室内の複数の点に前記レーザー光を集光照射して前記混合気に多点着火することを特徴とする請求項1に記載のレーザー着火装置。
- 前記集光ミラーが、前記光学窓から入射したレーザー光を複数の光束に分割して、前記燃焼室内の複数の点に集光する、請求項2に記載のレーザー着火装置。
- 前記集光ミラーにより前記燃焼室内の空間に前記レーザー光を集光照射し、該レーザー光のエネルギーを前記混合気に吸収させて着火することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のレーザー着火装置。
- 前記燃焼室内にターゲットをさらに備え、前記集光ミラーが、前記光学窓から入射したレーザー光を前記ターゲットの表面もしくは表面近傍に集光して高温を発生させ、前記混合気に着火させる、請求項1から3のいずれか1項に記載のレーザー着火装置。
- 前記ターゲットがピストン表面上に配されていることを特徴とする請求項5に記載のレーザー着火装置。。
- ピストン表面の形成材を前記ターゲットとすることを特徴とする請求項6に記載のレーザー着火装置。
- 前記集光ミラーがシリンダヘッドから前記燃焼室内に突出して設けられていることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のレーザー着火装置。
- 前記集光ミラーがピストンの燃焼室側表面の少なくとも1領域に形成された凹面鏡面であることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のレーザー着火装置。
- 請求項1から9のいずれか1項に記載のレーザー着火装置を備えることを特徴とするレーザー着火式エンジン。
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