JP6878881B2 - External unit and laser igniter - Google Patents
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Description
本発明は、外付けユニット、およびレーザ点火装置に関する。 The present invention relates to an external unit and a laser ignition device.
レーザ点火装置は、エンジンなどの内燃機関の点火に用いられ、優れた着火効率が得られることが知られている。レーザ点火装置としては、例えば、プラグホールに設置されるレーザ点火プラグおよび光源を備えたものがある。これは、光源からのレーザ光をレーザ共振器に照射してパルスを発振させ、パルス光を集光レンズ等の光学素子を用いてエンジンの燃焼室に集光することでエアブレークダウンを発生させ、燃焼室内の混合気の着火を行う。 The laser ignition device is used for igniting an internal combustion engine such as an engine, and is known to obtain excellent ignition efficiency. The laser ignition device includes, for example, a laser ignition plug installed in a plug hole and a light source. This involves irradiating a laser resonator with laser light from a light source to oscillate a pulse, and condensing the pulsed light into the combustion chamber of the engine using an optical element such as a condenser lens to generate air breakdown. , Ignite the air-fuel mixture in the combustion chamber.
レーザ点火プラグ内部のレーザ媒質は、エンジンからの熱やレーザ共振器に入射されるレーザ光による熱により温度が上昇すると、発振効率が低下し、レーザ出力も低下してしまう。このため、レーザ点火プラグは、十分な冷却、放熱を行う必要がある。 When the temperature of the laser medium inside the laser spark plug rises due to the heat from the engine or the heat from the laser beam incident on the laser resonator, the oscillation efficiency decreases and the laser output also decreases. Therefore, the laser spark plug needs to be sufficiently cooled and dissipated.
これに対し、例えば、レーザ媒質を冷却する目的でレーザ点火プラグを冷却するための手段(冷却装置)を設けたレーザ点火装置が知られている(特許文献1参照)。特許文献1のレーザ点火装置のレーザ点火プラグは、端部に機械的および熱的な結合のためのカップリング手段を有し、当該カップリング手段により外付けユニットである冷却器(冷却ユニット)との連結および連結解除が可能な構成となっている。
On the other hand, for example, a laser ignition device provided with means (cooling device) for cooling the laser spark plug for the purpose of cooling the laser medium is known (see Patent Document 1). The laser spark plug of the laser ignition device of
特許文献1のように、レーザ点火プラグの端部にカップリング手段を有する構成では、エンジンからの熱とレーザ媒質からの発熱の二つの熱源から最も遠い位置で吸熱を行うため、液冷などの強力な冷却器を用いなければ十分な冷却効率が得られない。特にレーザ媒質付近は熱の発生部位であるとともに、エンジンからの熱が通過する部位でもあるため、周囲と比較して高温となる。このため、端部だけでなくレーザ点火プラグ全体を冷却する構成が望ましい。
In a configuration having a coupling means at the end of the laser ignition plug as in
しかしながら、レーザ点火プラグは、例えばプラグホールのような深穴の底に設置されるため視認が難しく、レーザ点火プラグ全体に対して接触して熱を奪うような冷却ユニット(外付けユニット)が所望の位置に装着されているか否かの確認が困難である。また、冷却機能以外の機能を有する外付けユニットをレーザ点火プラグなどの被装着部材に装着する場合においても同様の問題が起こり得る。 However, since the laser spark plug is installed at the bottom of a deep hole such as a plug hole, it is difficult to see it, and a cooling unit (external unit) that contacts the entire laser spark plug to remove heat is desired. It is difficult to confirm whether or not it is installed in the position of. Further, the same problem may occur when an external unit having a function other than the cooling function is attached to a member to be attached such as a laser spark plug.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、視認困難な場所に設けられた被装着部材に装着される外付けユニットが所望の位置に装着されているか否かを確認できる外付けユニット、およびレーザ点火装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and is an external unit capable of confirming whether or not an external unit mounted on a mounted member provided in a place where it is difficult to see is mounted at a desired position. , And a laser igniter is intended to be obtained.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、少なくとも一部が導電性部材で構成された部位を有する被装着部材を収容する穴部に挿入され、前記被装着部材に接触して装着される外付けユニットであって、導電性部材で構成された本体部と、前記本体部の内壁面に設けられた複数のシート状部材と、前記複数のシート状部材それぞれの内壁面に設けられた複数の接触部と、前記複数の接触部間が前記部位を介して導通している状態を検知する導通検知部と、を備え、前記複数のシート状部材は絶縁性部材で構成され、前記複数の接触部は複数の導電性部材であり、前記複数の接触部は、前記外付けユニットが前記被装着部材に対して非装着状態の場合に絶縁状態となり、前記外付けユニットが前記被装着部材に対して完全装着状態の場合に前記部位の前記導電性部材と接触する。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present invention is inserted into a hole for accommodating a mounted member having a portion at least partially composed of a conductive member, and comes into contact with the mounted member. An external unit to be mounted, the main body portion made of a conductive member, a plurality of sheet-like members provided on the inner wall surface of the main body portion, and the inner wall surface of each of the plurality of sheet-like members. A plurality of contact portions provided in the above, and a continuity detection unit for detecting a state in which the plurality of contact portions are conducting with each other via the portion, and the plurality of sheet-like members are composed of an insulating member. The plurality of contact portions are a plurality of conductive members, and the plurality of contact portions are in an insulated state when the external unit is not mounted on the mounted member, and the external unit is in an insulated state. wherein you contact with the conductive member of the site with fully fitted state with respect to the mounting member.
本発明によれば、視認困難な場所に設けられた被装着部材に装着される外付けユニットが所望の位置に装着されているか否かを確認できるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to confirm whether or not the external unit mounted on the mounted member provided in a place where it is difficult to see is mounted at a desired position.
以下に添付図面を参照して、外付けユニット、およびレーザ点火装置の実施形態を詳細に説明する。 An embodiment of the external unit and the laser ignition device will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施形態)
まず、図1を用いてレーザ点火装置について説明する。図1は、レーザ点火プラグによる強制点火方式のエンジン(内燃機関)の例を示す図である。図1に示すように、レーザ点火装置100は、レーザ点火プラグ1とレーザ光源3とを備えている。レーザ点火プラグ1は、深穴のプラグホール2内に設置され、ネジ固定されている。なお、レーザ点火プラグ1が被装着部材に相当し、プラグホール2が穴部に相当する。
(First Embodiment)
First, the laser ignition device will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing an example of a forced ignition type engine (internal combustion engine) using a laser spark plug. As shown in FIG. 1, the
レーザ点火プラグ1は、レーザ光源3から出射されるレーザ光を用いることにより、優れた着火効率を有するエンジン用の点火プラグである。図1に示すように、レーザ点火プラグ1では、レーザ光源3からのレーザ光を、レーザ媒質を含むQスイッチ式のレーザ共振器に照射してジャイアントパルスを発振させる。そして、レーザ点火プラグ1では、このパルス光を集光レンズ等の光学素子を用いてエンジンの燃焼室5に集光させてエアブレークダウンを発生させることにより、燃焼室5内の混合気の着火を行ってエンジンを動作させる。レーザ点火プラグ1には、レーザ光源3から照射されたレーザ光を伝送する光ファイバ4が接続されている。なお、レーザ光源3が光源に相当する。
The
このようにエンジンを動作させる際、レーザ点火プラグ1のレーザ媒質において、レーザ光源3から照射されたレーザ光のエネルギーのうち、ジャイアントパルスとして出力されなかった分のエネルギーが熱に変換され、結果としてレーザ媒質が発熱してしまう。これにより、レーザ媒質の温度が上昇すると、発振光率が低下して、所望の出力のパルスレーザ(パルス光)が励起されないことがある。そこで、レーザ点火プラグ1の放熱・冷却が必要となる。
When operating the engine in this way, in the laser medium of the
ところで、レーザ点火プラグ1自体は消耗品であり、レーザ光の出射窓部の汚れやレーザ媒体の劣化などによる寿命によって交換することが想定される。しかし、冷却・放熱系がレーザ点火プラグ1よりも高寿命である場合、冷却・放熱系はレーザ点火プラグ1とは別体にしておき、交換時にはレーザ点火プラグ1のみを交換できるようにすることが望ましい。そこで、レーザ点火プラグ1に対して外付けの冷却ユニットを装着することで、レーザ点火プラグ1を放熱および冷却するレーザ点火装置がある。なお、冷却ユニットが外付けユニットに相当する。
By the way, the
ここで、このような外付けユニットである冷却ユニットの装着時に問題となるのが、冷却ユニットが不完全な装着状態となることでレーザ点火プラグ1からの受熱面積が減少し、冷却性能が低下することである。しかし、深穴のプラグホール2内において、プラグホール2の底に設けられたレーザ点火プラグ1に対する冷却ユニットの装着状態を視認することは難しい。このため、冷却ユニットが不完全な装着状態となっても気付くことが難しいため、目視以外で冷却ユニットの装着状態を認識する手段があることが望ましい。
Here, the problem when mounting the cooling unit, which is an external unit, is that the heat receiving area from the
これらを踏まえ、本実施形態のレーザ点火装置100は、レーザ点火プラグ1に対して外付けの冷却ユニット6を装着することでレーザ点火プラグ1を放熱および冷却するとともに、レーザ点火プラグ1に対する冷却ユニットの装着状態を目視以外で確認できる手段を備えた構成となっている。以下に、本実施形態のレーザ点火装置100の詳細について説明する。
Based on these, the
図2は、第1の実施形態のレーザ点火装置のレーザ点火プラグに対する冷却ユニットの装着状態を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a state in which the cooling unit is attached to the laser spark plug of the laser ignition device of the first embodiment.
図2(a)は、レーザ点火プラグ1に対して冷却ユニット6を装着する前の状態(非装着状態)を示している。図2(b)は、レーザ点火プラグ1に対して冷却ユニット6を装着している途中の状態(不完全装着状態)を示している。図2(c)は、レーザ点火プラグ1に対して冷却ユニット6を完全に装着した状態(完全装着状態)を示している。図2(c)に示す冷却ユニット6の位置が所望の装着位置である。
FIG. 2A shows a state (non-mounted state) before mounting the
図2(a)〜(c)に示すように、冷却ユニット6は、レーザ点火プラグ1に対して着脱可能となっている。これにより、例えば、レーザ点火プラグ1をエンジンの燃焼室5に対して固定したり外したりする作業が容易となる。また、レーザ点火プラグ1を交換する必要が生じた場合でも、冷却ユニット6を交換せずに継続して使用することもできる。
As shown in FIGS. 2A to 2C, the
図2を参照して、第1の実施形態のレーザ点火装置100の構成について説明する。図2に示すように、レーザ点火装置100は、レーザ光源3と、レーザ点火プラグ1と、冷却ユニット6と、点火制御部110と、を備えている。レーザ点火プラグ1は、プラグホール2(穴部)に収容され、プラグホール2の底に固定されている。冷却ユニット6は、レーザ点火プラグ1を収容するプラグホール2に挿入され、レーザ点火プラグ1に接触して装着される。冷却ユニット6は、この接触によりレーザ点火プラグ1からの熱を受熱し放熱することで、レーザ点火プラグ1を冷却する。
The configuration of the
レーザ光源3は、上述したように、レーザ光をレーザ点火プラグ1に出射する(図1参照)。レーザ光源3およびレーザ点火プラグ1は、レーザ光源3から照射されたレーザ光を伝送する光ファイバ4により接続されている。
As described above, the
レーザ点火プラグ1は、上述したように、レーザ光源3から照射されたレーザ光を燃焼室5に集光させてエンジンを動作させる(図1参照)。本実施形態のレーザ点火プラグ1のハウジングは、内部にレーザ媒質を有する上部材1Aと、エンジンの燃焼室5に固定される下部材1Bとにより構成されている。
As described above, the
上部材1Aは、YAG結晶を保持しており、YAG結晶からの熱を外付けの冷却ユニット6へ向けて伝導する働きを持つため、下部材1Bよりも熱伝導性が高い材料で構成され、かつ少なくともその表面は絶縁性を有している。例えば、本実施形態の上部材1Aは、表面にアルマイト処理を施したアルミニウムを使用している。これにより、上部材1Aは、アルミニウムの高熱伝導率を生かしつつも、アルマイトによって表面は絶縁性を有することができる。上部材1Aは、第2部位に相当する。
Since the
下部材1Bは、導通可能な導電性部材によって構成されている。エンジンの燃焼室5側(図1参照)に固定される下部材1Bは、エンジンからの熱をYAG結晶に伝えないようにすることが好ましいため、例えばステンレスのように、上部材1Aよりも熱伝導率が低い材料で構成されている。下部材1Bは、第1部位に相当する。
The
冷却ユニット6は、ヒートシンク6Aと、2本のヒートパイプ6B1、6B2と、受熱部材6C1、6C2を含む装着部6Cとを備えて構成されている。冷却ユニット6は、レーザ点火プラグ1に装着されると、レーザ点火プラグ1からの発熱を装着部6Cの受熱部材6C1、6C2により受熱する。そして、ヒートパイプ6B1、6B2によりその熱をヒートシンク6Aに伝達し、ヒートシンク6Aがプラグホール2の外部で放熱してレーザ点火プラグ1を冷却する。
The
受熱部材6C1、6C2は、例えば、銅やアルミニウム等の導電性部材で構成されている。そして、受熱部材6C1、6C2は、冷却ユニット6がレーザ点火プラグ1に装着される場合に、レーザ点火プラグ1のハウジングである上部材1Aおよび下部材1Bの表面に接触し、レーザ点火プラグ1からの発熱を受熱する。
The heat receiving members 6C1 and 6C2 are made of a conductive member such as copper or aluminum. Then, when the
ここで、装着部6Cの構成について説明する。図3は、図2(a)における冷却ユニットのX1−X1'の水平断面図である。なお、図3では、光ファイバ4など、冷却ユニット6以外の構成は省略されている。
Here, the configuration of the mounting
図3に示すように、装着部6Cは、受熱部材6C1、6C2と、受熱部材6C1、6C2を接続する接続部6C3と、を有し、受熱部材6C1、6C2間に間隙D1が設けられた円筒形状で形成されている。接続部6C3は、樹脂等の絶縁性部材で構成されており、受熱部材6C1と6C2とが接続されないように構成されている。受熱部材6C1、6C2は、上述したように導電性部材で構成されている。冷却ユニット6がレーザ点火プラグ1に装着される際、装着部6Cがレーザ点火プラグ1の表面に接触して装着される。
As shown in FIG. 3, the mounting
また、図3に示すように、ヒートパイプ6B1、6B2は、受熱部材6C1、6C2それぞれに貫通して設けられている。これにより、受熱部材6C1、6C2により吸熱した熱がヒートパイプ6B1、6B2によりヒートシンク6Aに伝達され、放熱されることになる。
Further, as shown in FIG. 3, the heat pipes 6B1 and 6B2 are provided so as to penetrate through the heat receiving members 6C1 and 6C2, respectively. As a result, the heat absorbed by the heat receiving members 6C1 and 6C2 is transferred to the
図3に示す装着部6Cの構成では、受熱部材6C1、6C2が複数の接触部に相当する。受熱部材6C1、6C2は、接続部6C3および間隙D1を設けたことにより接点を有さないため、冷却ユニット6がレーザ点火プラグ1に対して非装着状態の場合は絶縁状態となる。そして、冷却ユニット6がレーザ点火プラグ1に対して完全装着状態になると、受熱部材6C1、6C2が導電性部材で構成された下部材1Bに接触するため、受熱部材6C1、6C2は下部材1Bを介して導通状態となる。
In the configuration of the mounting
図2に戻り、点火制御部110は、複数の接触部である受熱部材6C1、6C2の導通の有無に基づいてレーザ光源3を制御するものである。本実施形態の点火制御部110は、例えば、ICなどのハードウェアで構築された制御回路となっているが、これに限らず、CPU、ROM、RAM等を有しプログラムを実行することで実現する構成としてもよい。点火制御部110は、制御回路またはプログラムを実行することで、導通検知部111、光源制御部112、および報知部113として機能する。
Returning to FIG. 2, the
導通検知部111は、受熱部材6C1、6C2に微弱な電流を流し、レーザ点火プラグ1の受熱部材6C1、6C2が冷却ユニット6の下部材1Bに接触した場合(図2(c))、受熱部材6C1、6C2間が下部材1Bを介して導通している状態を検知する。このように、受熱部材6C1、6C2間が導通状態である場合、冷却ユニット6に対して、レーザ点火プラグ1が所望の位置に装着されたことが確認できる。
The
また、導通検知部111は、受熱部材6C1、6C2に微弱な電流を流しても、レーザ点火プラグ1の受熱部材6C1、6C2が冷却ユニット6の下部材1Bに接触していない場合(図2(a)(b))、受熱部材6C1、6C2間が導通している状態を検知できない。
Further, in the
ここで、図2を参照して、レーザ点火プラグ1の上方から、外付けユニットである冷却ユニット6をレーザ点火プラグ1に装着していく場合について説明する。上述したように、受熱部材6C1、6C2および下部材1Bは導電性部材により構成されており、上部材1Aは表面が絶縁性を有する部材で構成されている。
Here, with reference to FIG. 2, a case where the
図2(a)に示すように、冷却ユニット6がレーザ点火プラグ1に装着される前、つまり非装着状態では、受熱部材6C1、6C2は、レーザ点火プラグ1の上部材1Aおよび下部材1Bのいずれにも当接せず、絶縁状態となっている。従って、導通検知部111は、この状態で受熱部材6C1、6C2に微弱な電流を流しても、受熱部材6C1、6C2間の導通が検知できず、絶縁状態であることが認識できる。これにより、冷却ユニット6はレーザ点火プラグ1に対して所望の位置に装着されていないことが確認できる。
As shown in FIG. 2A, before the
次に、レーザ点火プラグ1の上方から、外付けユニットである冷却ユニット6を挿し込んでいくと、図2(b)に示すような状態、つまり不完全装着状態となる。この状態で受熱部材6C1、6C2に微弱な電流を流しても、受熱部材6C1、6C2間に、表面が絶縁性を有する部材で構成された上部材1Aが挟まれているため導通せず、絶縁状態が保たれる。従って、導通検知部111は、図2(a)と同様に、受熱部材6C1、6C2間の導通が検知できず、絶縁状態であることが認識できる。これにより、冷却ユニット6はレーザ点火プラグ1に対して所望の位置に装着されていないことが確認できる。
Next, when the
そして、さらに冷却ユニット6を挿し込んでいくと、図2(c)に示すような状態、つまり完全装着状態となる。この状態で受熱部材6C1、6C2に微弱な電流を流すと、受熱部材6C1、6C2間に導電性部材で構成された下部材1Bが挟まれているため、下部材1Bを介して導通状態となる。従って、導通検知部111は、受熱部材6C1、6C2間の導通を検知でき、導通状態であることが認識できる。これにより、冷却ユニット6がレーザ点火プラグ1に対して所望の位置に装着されていることが確認できる。
Then, when the
このように、導通検知部111が受熱部材6C1、6C2に微弱の電流を流し、受熱部材6C1、6C2間の導通の検知の有無(検知結果)により冷却ユニット6の装着状態が認識できる。つまり、導通が検知できていなければ非装着状態または不完全装着状態であり、導通が検知できれば完全装着状態であることが認識できる。
In this way, the
光源制御部112は、導通検知部111による検知結果に基づいて、レーザ光を出射するレーザ光源3を制御する。すなわち、光源制御部112は、導通検知部111により受熱部材6C1、6C2間が導通している状態が検知された場合、冷却ユニット6に対してレーザ点火プラグ1が完全装着状態(図2(c))になったと判断し、レーザ光源3からレーザ光を出射する制御を行う。
The light
一方、光源制御部112は、導通検知部111により受熱部材6C1、6C2間が導通している状態が検知されなかった場合、冷却ユニット6に対してレーザ点火プラグ1が非装着状態または不完全装着状態(図2(a)(b))であると判断し、レーザ光源3からレーザ光を出射しない制御を行う。
On the other hand, when the light
報知部113は、光源制御部112により、冷却ユニット6に対してレーザ点火プラグ1が非装着状態または不完全装着状態(図2(a)(b))であると判断され、レーザ光が出射されない場合、ユーザに完全な装着を促す報知を行う。報知とは、例えば、ランプを点灯、点滅させたり、スピーカから警告音を出力する。
The light
次に、レーザ点火装置100によるレーザ光の制御の流れについて説明する。図4は、第1の実施形態のレーザ点火装置によるレーザ光の制御の流れを示すフローチャートである。
Next, the flow of controlling the laser beam by the
まず、ユーザにより冷却ユニット6がレーザ点火プラグ1に装着され、レーザ点火装置100の電源が投入されると、導通検知部111は、受熱部材6C1、6C2に微弱の電流を流す(ステップS10)。
First, when the
光源制御部112は、導通検知部111により受熱部材6C1、6C2間が導通している状態を検知したか否かを判断する(ステップS11)。受熱部材6C1、6C2間が導通している状態を検知した場合(ステップS11:Yes)、光源制御部112は、冷却ユニット6に対してレーザ点火プラグ1が完全装着状態(図2(c))であると判断し、レーザ光源3からレーザ光を出射する制御を行う(ステップS12)。
The light
一方、受熱部材6C1、6C2間が導通している状態を検知しなかった場合(ステップS11:No)、光源制御部112は、冷却ユニット6に対してレーザ点火プラグ1が不完全装着(図2(b))であると判断し、レーザ光源3のレーザ光を出射しない制御を行う(ステップS13)。そして、報知部113は、ユーザに完全な装着を促す旨の報知を行う(ステップS14)。
On the other hand, when the state in which the heat receiving members 6C1 and 6C2 are conducting is not detected (step S11: No), the light
このように、第1の実施形態のレーザ点火装置100は、表面が絶縁性を有する部材で構成された上部材1Aおよび導電性部材で構成された下部材1Bを有するレーザ点火プラグ1に、導電性部材で構成された受熱部材6C1、6C2を有する外付けの冷却ユニット6を装着していく。そして、受熱部材6C1、6C2に微弱の電流を流し、冷却ユニット6がレーザ点火プラグ1に完全装着された場合は受熱部材6C1、6C2間に下部材1Bが挟まれることで導通状態が検知できる。これにより、視認困難な場所に設けられたレーザ点火プラグ1に装着される冷却ユニット6が所望の位置に装着されているか否かを目視以外の方法により確認できる。
As described above, the
また、第1の実施形態のレーザ点火装置100は、受熱部材6C1、6C2間の導通が検知できない場合、すなわち冷却ユニット6が不完全装着状態である場合に、レーザ光源3からのレーザ光を出射しないことで、不完全な冷却状態による異常昇温や当該異常昇温によるレーザ点火プラグ1の故障を未然に防止できる。また、冷却ユニット6が不完全装着状態であるためレーザ光を出射しない場合、ユーザに完全な装着を促す旨を報知することで、ユーザに冷却ユニット6が不完全装着状態であることを認識させることができる。
Further, the
さらに、第1の実施形態のレーザ点火装置100は、上述のような構成にしたことで、電気的なコネクタなどを設けなくとも通電の有無により制御を行うため、簡易な仕組みでより直接的にレーザ点火プラグ1と冷却ユニット6との接触状態を判断できる。
Further, since the
(第1の実施形態の変形例)
第1の実施形態の装着部6Cは、受熱部材6C1、6C2と、接続部6C3と、を有し、受熱部材6C1、6C2間に間隙D1が設けられた円筒形状に形成されていたが、装着部6Cは、以下のように構成されていてもよい。
(Modified example of the first embodiment)
The mounting
図5は、図2(a)における冷却ユニットのX1−X1'の水平断面図である。なお、図5では、光ファイバ4など、冷却ユニット6以外の構成は省略されている。
FIG. 5 is a horizontal sectional view of X1-X1'of the cooling unit in FIG. 2A. Note that in FIG. 5, configurations other than the
図5(a)に示す装着部6Cは、受熱部材6C4と、シート状部材6D1、6D2と、電極板6E1、6E2と、を有し、受熱部材6C4の端部間に間隙D1が設けられた円筒形状で形成されている。受熱部材6C4の内壁面には、樹脂等の絶縁性部材で構成されたシート状部材6D1、6D2が設けられている。さらに、シート状部材6D1、6D2それぞれの内壁面には、導電性部材である電極板6E1、6E2が設けられている。また、受熱部材6C4は、上述したように導電性部材で構成されている。冷却ユニット6がレーザ点火プラグ1に装着される際、装着部6Cがレーザ点火プラグ1の表面に接触して装着される。なお、本実施形態では2つの電極板が設けられた構成となっているが、3以上の電極板が設けられた構成としてもよい。
The mounting
また、図5(a)に示すように、ヒートパイプ6B1、6B2は、受熱部材6C4を貫通して設けられている。これにより、受熱部材6C4により吸熱した熱は、ヒートパイプ6B1、6B2によりヒートシンク6Aに伝達され、放熱されることになる。
Further, as shown in FIG. 5A, the heat pipes 6B1 and 6B2 are provided so as to penetrate the heat receiving member 6C4. As a result, the heat absorbed by the heat receiving member 6C4 is transferred to the
このような図5(a)の構成例では、受熱部材6C4が本体部に相当し、電極板6E1、6E2が複数の接触部に相当する。電極板6E1、6E2はそれぞれ絶縁性部材で構成されたシート状部材6D1、6D2に設けたことにより接点を有さないため、冷却ユニット6がレーザ点火プラグ1に対して非装着時には絶縁状態となる。そして、冷却ユニット6がレーザ点火プラグ1に装着されると、電極板6E1、6E2が導電性部材で構成された下部材1Bに接触するため、電極板6E1、6E2は下部材1Bを介して導通状態となる。
In such a configuration example of FIG. 5A, the heat receiving member 6C4 corresponds to the main body portion, and the electrode plates 6E1 and 6E2 correspond to a plurality of contact portions. Since the electrode plates 6E1 and 6E2 have no contacts because they are provided on the sheet-shaped members 6D1 and 6D2 made of insulating members, respectively, the
他の例として、図5(b)に示す装着部6Cは、受熱部材6C1、6C2であって、受熱部材6C1、6C2の間に間隙D1、D2が設けられた円筒形状で形成されている。冷却ユニット6がレーザ点火プラグ1に装着される際、装着部6Cである受熱部材6C1、6C2がレーザ点火プラグ1の表面に接触して装着される。
As another example, the mounting
また、図5(b)に示すように、ヒートパイプ6B1、6B2は、受熱部材6C1、6C2それぞれを貫通して設けられている。これにより、受熱部材6C1、6C2により吸熱した熱は、ヒートパイプ6B1、6B2によりヒートシンク6Aに伝達され、放熱されることになる。
Further, as shown in FIG. 5B, the heat pipes 6B1 and 6B2 are provided so as to penetrate the heat receiving members 6C1 and 6C2, respectively. As a result, the heat absorbed by the heat receiving members 6C1 and 6C2 is transferred to the
このような図5(b)の構成例では、受熱部材6C1、6C2が複数の接触部に相当するとともに装着部に相当する。受熱部材6C1、6C2は、間隙D1、D2を設けたことにより接点を有さないため、冷却ユニット6がレーザ点火プラグ1に対して非装着時には絶縁状態となる。そして、冷却ユニット6がレーザ点火プラグ1に装着されると、受熱部材6C1、6C2が導電性部材で構成された下部材1Bに接触するため、受熱部材6C1、6C2は下部材1Bを介して導通状態となる。
In such a configuration example of FIG. 5B, the heat receiving members 6C1 and 6C2 correspond to a plurality of contact portions and correspond to a mounting portion. Since the heat receiving members 6C1 and 6C2 do not have contacts due to the provision of the gaps D1 and D2, the
このように装着部6Cが構成された場合でも、第1の実施形態と同様の効果を奏する。また、本実施形態では、上述した3つの装着部6Cの構成例(図3、図5(a)(b))を説明したが、これに限定されることはない。
Even when the mounting
(第2の実施形態)
第1の実施形態のレーザ点火装置では、レーザ点火プラグに対してレーザ点火プラグを冷却する冷却ユニットを装着する構成となっていたが、その他の機能を備えた外付けユニットを装着する構成としてもよい。そこで、本実施形態のレーザ点火装置では、さらに、冷却ユニットにレーザ点火プラグの温度を検知する温度検知機能を備えた構成となっている。なお、前述した第1の実施形態と同じ部分は同じ符号で示し、説明も省略する。
(Second embodiment)
In the laser ignition device of the first embodiment, a cooling unit for cooling the laser spark plug is attached to the laser ignition plug, but it is also possible to attach an external unit having other functions. Good. Therefore, the laser ignition device of the present embodiment is further configured to have a temperature detection function for detecting the temperature of the laser spark plug in the cooling unit. The same parts as those in the first embodiment described above are indicated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
こうした付与機能を外付けユニットとすることにより、レーザ点火プラグ1のエンジンへの組み付け作業性が向上する。すなわち、レーザ点火プラグ1はエンジンに対してネジ固定されることから固定時に軸回転させる必要がある。従って、レーザ点火プラグ1本体にケーブルなどによって接続された制御手段などを備えた構成にすると、レーザ点火プラグ1の固定時にそれらのケーブルの扱いが非常に煩雑になってしまう。そこで、レーザ点火プラグ1は、可能な限り簡素な構成としてエンジンへの取り付けの作業性を容易にし、付与機能は外付けユニットとして簡単に取り付けられるようにすることで、上記のような煩雑さを回避することができる。
By using such an imparting function as an external unit, the workability of assembling the
以下では、レーザ点火プラグの温度を検知する温度検知機能を備えたレーザ点火装置について説明する。このようなレーザ点火プラグの動作温度状態をモニタするための温度検知機能を備えた外付けユニットの場合であっても、温度を正確に検知するためには、外付けユニットが完全装着状態(所望の位置)にあることが望ましい。そのため、本実施形態のレーザ点火装置においても、第1の実施形態と同様に外付けユニットの装着位置の確認が可能な構成を備えている。 Hereinafter, a laser ignition device having a temperature detection function for detecting the temperature of the laser spark plug will be described. Even in the case of an external unit having a temperature detection function for monitoring the operating temperature state of such a laser spark plug, in order to accurately detect the temperature, the external unit is in a completely mounted state (desired). It is desirable to be in the position of). Therefore, the laser ignition device of the present embodiment also has a configuration capable of confirming the mounting position of the external unit as in the first embodiment.
エンジンの構成については、第1の実施形態と同様である(図1参照)。図6は、第2の実施形態のレーザ点火装置のレーザ点火プラグに対する冷却ユニットの装着状態を示す図である。なお、レーザ点火プラグ1が被装着部材に相当する。
The configuration of the engine is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1). FIG. 6 is a diagram showing a state in which the cooling unit is attached to the laser spark plug of the laser ignition device of the second embodiment. The
図6(a)は、レーザ点火プラグ1に対して冷却ユニット61を装着する前の状態(非装着状態)を示している。図6(b)は、レーザ点火プラグ1に対して冷却ユニット61を装着している途中の状態(不完全装着状態)を示している。図6(c)は、レーザ点火プラグ1に対して冷却ユニット61を完全に装着した状態(完全装着状態)を示している。図6(c)に示す冷却ユニット61の位置が所望の装着位置である。
FIG. 6A shows a state (non-mounted state) before the cooling
図6を参照して、第2の実施形態のレーザ点火装置200の構成について説明する。図6に示すように、レーザ点火装置200は、レーザ光源3と、レーザ点火プラグ1と、冷却ユニット61と、点火制御部210と、を備えている。レーザ点火プラグ1は、プラグホール2(穴部)に収容され、プラグホール2の底に固定されている。冷却ユニット61は、レーザ点火プラグ1を収容するプラグホール2に挿入され、レーザ点火プラグ1に接触して装着される。冷却ユニット61は、この接触によりレーザ点火プラグ1からの熱を受熱し放熱することで、レーザ点火プラグ1を冷却する。ここで、レーザ光源3と、レーザ点火プラグ1は、第1の実施形態と同様であるため説明を省略する。
The configuration of the
冷却ユニット61は、ヒートシンク6Aと、2本のヒートパイプ6B1、6B2と、受熱部材6C1、6C2を含む装着部6Cと、温度センサ7とを備えて構成されている。ここで、ヒートシンク6A、ヒートパイプ6B1、6B2、および装着部6Cについては、第1の実施形態と同様である。従って、装着部6Cについても複数の構成例(図3、図5(a)(b)等)の適用が可能となっている。
The cooling
温度センサ7は、受熱部材6C1の内壁面側に設けられており、冷却ユニット61が完全に装着された場合(図6(c)参照)、レーザ点火プラグ1の上部材1Aに接触してレーザ点火プラグ1の熱を検知する。温度センサ7による検知信号は、後述の温度検知部214に送出される。
The
点火制御部210は、複数の接触部である受熱部材6C1、6C2の導通の有無や、レーザ点火プラグ1の温度に基づいてレーザ光源3を制御するものである。本実施形態の点火制御部210は、例えば、ICなどのハードウェアで構築された制御回路となっているが、これに限らず、CPU、ROM、RAM等を有しプログラムを実行することで実現する構成としてもよい。点火制御部210は、制御回路またはプログラムを実行することで、導通検知部111、温度検知部214、光源制御部212、および報知部113として機能する。ここで、導通検知部111および報知部113については、第1の実施形態と同様であるため説明を省略する。
The
温度検知部214は、温度センサ7から受け取った検知信号に基づいて、レーザ点火プラグ1の温度を検知する。
The
光源制御部212は、導通検知部111による検知結果に基づいて、レーザ光を出射するレーザ光源3を制御する。すなわち、光源制御部212は、導通検知部111により受熱部材6C1、6C2間が導通している状態が検知された場合、冷却ユニット61に対してレーザ点火プラグ1が完全装着状態(図6(c))になったと判断し、レーザ光源3からレーザ光を出射する制御を行う。
The light
一方、光源制御部212は、導通検知部111により受熱部材6C1、6C2間が導通している状態が検知されなかった場合、冷却ユニット61に対してレーザ点火プラグ1が非装着状態または不完全装着状態(図6(a)(b))であると判断し、レーザ光源3からレーザ光を出射しない制御を行う。
On the other hand, in the light
また、光源制御部212は、冷却ユニット61に対してレーザ点火プラグ1が完全装着状態となった場合(図6(c))で、さらに温度検知部214により検知された温度が所定温度以下であった場合には、レーザ光源3からレーザ光を出射する制御を行う。一方、光源制御部212は、冷却ユニット61に対してレーザ点火プラグ1が完全装着状態となった場合(図6(c))であっても、検知された温度が異常な昇温などにより、所定温度以上になった場合、レーザ光源3のレーザ光を出射しない制御を行う。なお、所定温度は任意に設定可能である。
Further, in the light
ここで、上述したように、レーザ点火プラグ1の温度を検知する場合に、冷却ユニット61が不完全装着状態である場合(図6(b))、温度センサ7がレーザ点火プラグ1に接触できず正確な温度検知ができない場合があるため、冷却ユニット61が完全装着状態の場合(図6(c))に検知された温度によってレーザ光源3の制御を行っている。
Here, as described above, when detecting the temperature of the
次に、レーザ点火装置200によるレーザ光の制御の流れについて説明する。図7は、第2の実施形態のレーザ点火装置によるレーザ光の制御の流れを示すフローチャートである。
Next, the flow of controlling the laser beam by the
まず、ユーザにより冷却ユニット61がレーザ点火プラグ1に装着され、レーザ点火装置200の電源が投入されると、導通検知部111は、受熱部材6C1、6C2に微弱の電流を流す(ステップS30)。
First, when the cooling
光源制御部212は、導通検知部111により受熱部材6C1、6C2間が導通している状態を検知したか否かを判断する(ステップS31)。受熱部材6C1、6C2間が導通している状態を検知した場合(ステップS31:Yes)、光源制御部212は、レーザ点火プラグ1が所定温度以上か否かを判断する(ステップS32)。
The light
レーザ点火プラグ1が所定温度未満だった場合(ステップS32:No)、光源制御部212は、冷却ユニット61に対してレーザ点火プラグ1が完全装着状態(図6(c))であると判断し、レーザ光源3からレーザ光を出射する制御を行う(ステップS33)。
When the
一方、ステップS31において、受熱部材6C1、6C2間が導通している状態を検知しなかった場合(ステップS31:No)、光源制御部212は、冷却ユニット61に対してレーザ点火プラグ1が不完全装着(図6(b))であると判断し、レーザ光源3のレーザ光を出射しない制御を行う(ステップS34)。そして、報知部113は、ユーザに完全な装着を促す報知を行う(ステップS35)。
On the other hand, when the state in which the heat receiving members 6C1 and 6C2 are conducting is not detected in step S31 (step S31: No), the light
また、ステップS32において、レーザ点火プラグ1が所定温度以上だった場合(ステップS32:Yes)、光源制御部212は、レーザ光源3のレーザ光を出射しない制御を行う(ステップS36)。
Further, in step S32, when the
上述したレーザ点火装置200は、冷却ユニット61に温度検知機能を設けた構成となっていたが、外付けユニット以外の方法でレーザ点火プラグ1からの発熱を十分に放熱して冷却することが可能な場合、放熱・冷却系を有さず温度検知機能のみの外付けユニット(温度検知ユニット)を設ける構成としてもよい。
The
このように、第2の実施形態のレーザ点火装置200は、表面が絶縁性を有する部材で構成された上部材1Aおよび導電性部材で構成された下部材1Bを有するレーザ点火プラグ1に、導電性部材で構成された受熱部材6C1、6C2を有する外付けの冷却ユニット61を装着していく。そして、受熱部材6C1、6C2に微弱の電流を流し、冷却ユニット61がレーザ点火プラグ1に完全装着された場合は受熱部材6C1、6C2間に下部材1Bが挟まれることで導通状態が検知できる。これにより、視認困難な場所に設けられたレーザ点火プラグ1に装着される冷却ユニット61が所望の位置に装着されているか否かを目視以外の方法により確認できる。
As described above, the
また、第2の実施形態のレーザ点火装置200は、受熱部材6C1、6C2間の導通が検知できない場合、すなわち冷却ユニット61が不完全装着状態である場合や、冷却ユニット61が完全装着状態であってもレーザ点火プラグ1の温度が所定温度以上であった場合に、レーザ光源3からのレーザ光を出射しないことで、不完全な冷却状態による異常昇温や当該異常昇温によるレーザ点火プラグ1の故障を未然に防止できる。また、冷却ユニット61が不完全装着状態であるためレーザ光を出射しない場合、ユーザに完全な装着を促す旨を報知することで、ユーザに冷却ユニット61が不完全装着状態であることを認識させることができる。
Further, in the
さらに、第2の実施形態のレーザ点火装置200は、上述のような構成にしたことで、電気的なコネクタなどを設けなくとも通電の有無により制御を行うため、簡易な仕組みでより直接的にレーザ点火プラグ1と冷却ユニット61との接触状態を判断できる。
Further, since the
(第3の実施形態)
第1の実施形態のレーザ点火装置では、レーザ点火プラグに対してレーザ点火プラグを冷却する冷却ユニットを装着する構成となっていた。そして、第2の実施形態のレーザ点火装置では、冷却ユニットにさらにレーザ点火プラグの温度を検知する温度検知機能を備えた構成となっていた。これに対し、本実施形態のレーザ点火装置では、冷却ユニットにレーザ点火プラグによるレーザ光の発生を検知するレーザ検知機能を備えた構成となっている。なお、前述した第1の実施形態と同じ部分は同じ符号で示し、説明も省略する。
(Third Embodiment)
The laser ignition device of the first embodiment has a configuration in which a cooling unit for cooling the laser ignition plug is attached to the laser ignition plug. The laser ignition device of the second embodiment has a configuration in which the cooling unit is further provided with a temperature detection function for detecting the temperature of the laser ignition plug. On the other hand, the laser ignition device of the present embodiment has a configuration in which the cooling unit is provided with a laser detection function for detecting the generation of laser light by the laser spark plug. The same parts as those in the first embodiment described above are indicated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
このようなレーザ点火プラグにおけるレーザ光の発生状態をモニタするためのレーザ検知機能を備えた外付けユニットの場合であっても、レーザ光を正確に検知するためには、外付けユニットが完全装着状態(所望の位置)にあることが望ましい。そのため、本実施形態のレーザ点火装置においても、第1の実施形態と同様に外付けユニットの装着位置の確認が可能な構成を備えている。 Even in the case of an external unit equipped with a laser detection function for monitoring the state of generation of laser light in such a laser spark plug, the external unit is completely mounted in order to accurately detect the laser light. It is desirable to be in a state (desired position). Therefore, the laser ignition device of the present embodiment also has a configuration capable of confirming the mounting position of the external unit as in the first embodiment.
エンジンの構成については、第1の実施形態と同様である(図1参照)。図8は、第3の実施形態のレーザ点火装置のレーザ点火プラグに対する冷却ユニットの装着状態を示す図である。なお、レーザ点火プラグ12が被装着部材に相当する。
The configuration of the engine is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1). FIG. 8 is a diagram showing a state in which the cooling unit is attached to the laser spark plug of the laser ignition device of the third embodiment. The
図8(a)は、レーザ点火プラグ12に対して冷却ユニット62を装着する前の状態(非装着状態)を示している。図8(b)は、レーザ点火プラグ12に対して冷却ユニット62を装着している途中の状態(不完全装着状態)を示している。図8(c)は、レーザ点火プラグ12に対して冷却ユニット62を完全に装着した状態(完全装着状態)を示している。図8(c)に示す冷却ユニット62の位置が所望の装着位置である。
FIG. 8A shows a state (non-mounted state) before the cooling
図8を参照して、第3の実施形態のレーザ点火装置300の構成について説明する。図8に示すように、レーザ点火装置300は、レーザ光源3と、レーザ点火プラグ12と、冷却ユニット62と、点火制御部310と、を備えている。レーザ点火プラグ12は、プラグホール2(穴部)に収容され、プラグホール2の底に固定されている。冷却ユニット62は、レーザ点火プラグ12を収容するプラグホール2に挿入され、レーザ点火プラグ12に接触して装着される。冷却ユニット62は、この接触によりレーザ点火プラグ12からの熱を受熱し放熱することで、レーザ点火プラグ12を冷却する。ここで、レーザ光源3は、第1の実施形態と同様であるため説明を省略する。
The configuration of the
レーザ点火プラグ12は、第1の実施形態におけるレーザ点火プラグ12に窓部9を追加した構成となっている。従って、窓部9以外の構成(上部材1Aや下部材1B等)は、第1の実施形態と同様であるため説明を省略する。
The
窓部9は、下部材1Bの上部に設けられ、レーザ点火プラグ12の内部が見える位置に設けられた窓である。窓部9は、上部材1A内に保持されているYAG結晶に含まれるQスイッチにより出力されるレーザ光を光学的に検知するため、YAG結晶よりもエンジン側に設けられている。
The
冷却ユニット62は、ヒートシンク6Aと、2本のヒートパイプ6B1、6B2と、受熱部材6C1、6C2を含む装着部6Cと、フォトダイオード8とを備えて構成されている。ここで、ヒートシンク6A、ヒートパイプ6B1、6B2、および装着部6Cについては、第1の実施形態と同様である。従って、装着部6Cについても複数の構成例(図3、図5(a)(b)等)の適用が可能となっている。
The cooling
フォトダイオード8は、受熱部材6C1の下部に設けられ、レーザ点火プラグ12に設けられた窓部9から、パルス光の一部を受光素子によりセンシングしてパルス光を検知する。フォトダイオード8による検知信号は、後述の光検知部315に送出される。これにより、レーザ点火プラグ12のYAG結晶に含まれるQスイッチによるレーザ光の発生を検知することができ、パルス光が励起されているか否かを確認できる。このフォトダイオード8が光検知部の一例である。
The
フォトダイオード8は、窓部9を介してレーザ光を検知するため、冷却ユニット62がレーザ点火プラグ12に対して所望の位置である完全装着状態(図8(C))で装着された場合に、フォトダイオード8が窓部9に対面して接触する位置に設けられている。従って、冷却ユニット62が不完全装着状態(図8(b))の場合は、フォトダイオード8の位置が窓部9の位置とずれてしまい、レーザ光を検知することができない。
Since the
また、本実施形態のレーザ点火装置300において、レーザ点火プラグ12および冷却ユニット62の内壁が円筒形状で構成されている場合、冷却ユニット62が奥まで押し込まれて完全装着位置に到達しても、フォトダイオード8と窓部9とが円筒の周回転方向にずれて位置が合わない可能性がある。このため、フォトダイオード8が窓部9に対してずれないように、すなわち回転せず固定可能な形状にしておくことが望ましい。
Further, in the
ここで、図9を用いて、フォトダイオード8が窓部9に対して回転しない形状の例について説明する。図9は、図8(a)における冷却ユニットのX2−X2'の水平断面図である。なお、図9では、光ファイバ4など冷却ユニット62以外の構成や、レーザ点火プラグ12の内部は省略されている。
Here, an example of a shape in which the
図9(a)は、フォトダイオード8と窓部9にキー溝を設けた構成を示している。図9(a)に示すように、レーザ点火プラグ12に溝部1Dを形成する。一方、冷却ユニット62の装着部6Cに、溝部1Dに係合するような突起部6C5を形成する。そして、冷却ユニット62を装着する場合に、溝部1Dに突起部6C5が係合する。これにより、レーザ点火プラグ12に対して冷却ユニット62が回転することを防止できる。
FIG. 9A shows a configuration in which a key groove is provided in the
図9(b)は、フォトダイオード8と窓部9をDカット形状に形成した構成を示している。図9(b)に示すように、レーザ点火プラグ12の一部の円周を直線形状部1Eに形成する。一方、冷却ユニット62の装着部6Cに、直線形状部1Eに接触するような直線形状部6C6を形成する。そして、冷却ユニット62を直線形状部1Eに直線形状部6C6が接触するような位置に装着する。これにより、レーザ点火プラグ12に対して冷却ユニット62が回転することを防止できる。
FIG. 9B shows a configuration in which the
点火制御部310は、複数の接触部である受熱部材6C1、6C2の導通の有無や、レーザ光の発生状態に基づいてレーザ光源3を制御するものである。本実施形態の点火制御部310は、例えば、ICなどのハードウェアで構築された制御回路となっているが、これに限らず、CPU、ROM、RAM等を有しプログラムを実行することで実現する構成としてもよい。点火制御部310は、制御回路またはプログラムを実行することで、導通検知部111、光検知部315、光源制御部312、および報知部113として機能する。ここで、導通検知部111については、第1の実施形態と同様であるため説明を省略する。
The
光検知部315は、フォトダイオード8から受け取った検知信号に基づいて、レーザ点火プラグ12のYAG結晶に含まれるQスイッチによるレーザ光の発生を検知する。
The
光源制御部312は、導通検知部111による検知結果に基づいて、レーザ光を出射するレーザ光源3を制御する。すなわち、光源制御部312は、導通検知部111により受熱部材6C1、6C2間が導通している状態が検知された場合、冷却ユニット62に対してレーザ点火プラグ12が完全装着状態(図8(c))になったと判断し、レーザ光源3からレーザ光を出射する制御を行う。
The light
一方、光源制御部312は、導通検知部111により受熱部材6C1、6C2間が導通している状態が検知されなかった場合、冷却ユニット62に対してレーザ点火プラグ12が非装着状態または不完全装着状態(図8(a)(b))であると判断し、レーザ光源3からレーザ光を出射しない制御を行う。
On the other hand, when the light
また、光源制御部312は、冷却ユニット62に対してレーザ点火プラグ12が完全装着状態の場合(図8(c))で、さらに光検知部315により正常なレーザ光が検知された場合には、レーザ光源3から継続してレーザ光を出射する制御を行う。一方、光源制御部312は、冷却ユニット62に対してレーザ点火プラグ12が完全装着状態の場合(図8(c))であっても、正常なレーザ光が検知されなかった場合、レーザ光源3のレーザ光の出射を停止する制御を行う。
Further, the light
ここで、上述したように、レーザ点火プラグ12からのレーザ光の発生を検知する場合に、冷却ユニット62が不完全装着状態である場合(図8(b))、フォトダイオード8が窓部9に接触できず正確なレーザ光が検知できない場合があるため、冷却ユニット62が完全装着状態の場合(図8(c))に検知されたレーザ光に基づいてレーザ光源3の制御を行っている。
Here, as described above, when the generation of the laser beam from the
次に、レーザ点火装置300によるレーザ光の制御の流れについて説明する。図10は、第3の実施形態のレーザ点火装置によるレーザ光の制御の流れを示すフローチャートである。
Next, the flow of controlling the laser beam by the
まず、ユーザにより冷却ユニット62がレーザ点火プラグ12に装着され、レーザ点火装置300の電源が投入されると、導通検知部111は、受熱部材6C1、6C2に微弱の電流を流す(ステップS50)。
First, when the cooling
光源制御部312は、導通検知部111により受熱部材6C1、6C2間が導通している状態を検知したか否かを判断する(ステップS51)。受熱部材6C1、6C2間が導通している状態を検知した場合(ステップS51:Yes)、光源制御部312は、冷却ユニット62に対してレーザ点火プラグ12が完全装着状態(図8(c))であると判断し、レーザ光源3からレーザ光を出射する制御を行う(ステップS52)。
The light
一方、受熱部材6C1、6C2間が導通している状態を検知しなかった場合(ステップS51:No)、光源制御部312は、冷却ユニット62に対してレーザ点火プラグ12が不完全装着(図8(b))であると判断し、レーザ光源3のレーザ光を出射しない制御を行う(ステップS53)。そして、報知部113は、ユーザに完全な装着を促す旨の報知を行う(ステップS54)。
On the other hand, when the state in which the heat receiving members 6C1 and 6C2 are conducting is not detected (step S51: No), the light
次に、光源制御部312は、光検知部315により正常なレーザ光を検知したか否かを判断する(ステップS55)。正常なレーザ光を検知した場合(ステップS55:Yes
)、レーザ光源3からレーザ光を継続して出射する制御を行う。一方、正常なレーザ光を検知しなかった場合(ステップS55:No)、レーザ光源3からのレーザ光の出射を停止する制御を行う(ステップS56)。
Next, the light
), Control is performed to continuously emit the laser beam from the
このように、第3の実施形態のレーザ点火装置300は、表面が絶縁性を有する部材で構成された上部材1Aおよび導電性部材で構成された下部材1Bを有するレーザ点火プラグ12に、導電性部材で構成された受熱部材6C1、6C2を有する外付けの冷却ユニット62を装着していく。そして、受熱部材6C1、6C2に微弱の電流を流し、冷却ユニット62がレーザ点火プラグ12に完全装着された場合は受熱部材6C1、6C2間に下部材1Bが挟まれることで導通状態が検知できる。これにより、視認困難な場所に設けられたレーザ点火プラグ12に装着される冷却ユニット62が所望の位置に装着されているか否かを目視以外の方法により確認できる。
As described above, the
また、第3の実施形態のレーザ点火装置300は、レーザ点火プラグ12におけるレーザ光の発生状態を検知するレーザ検知機能を備えたことで、レーザ光の点火不良が生じた場合に、YAG結晶による励起不良が原因であるか、それ以外の原因(例えば光学素子や窓の汚れなど)であるかを判断できるため、当該原因の切り分けを行うことができる。そして、第3の実施形態のレーザ点火装置300は、冷却ユニット62が不完全装着状態である場合、レーザ光源3からのレーザ光を出射しない制御を行う。これにより、不完全な冷却状態による異常昇温や当該異常昇温によるレーザ点火プラグ12の故障を未然に防止できる。さらに、第3の実施形態のレーザ点火装置300は、冷却ユニット62が完全装着状態であってもレーザ点火プラグ12から正常なレーザ光が検知できなかった場合、レーザ光源3からのレーザ光の出射動作を停止する。これにより、正常なレーザ光が出射されていないことによるレーザ点火プラグ12の故障を認識できる。また、冷却ユニット62が不完全装着状態であるためレーザ光を出射しない場合、ユーザに完全な装着を促す旨を報知することで、ユーザに冷却ユニット62が不完全装着状態であることを認識させることができる。
Further, the
さらに、第3の実施形態のレーザ点火装置300は、上述のような構成にしたことで、電気的なコネクタなどを設けなくとも通電の有無により制御を行うため、簡易な仕組みでより直接的にレーザ点火プラグ12と冷却ユニット62との接触状態を判断できる。
Further, since the
ここで、本実施形態では、レーザ点火プラグ12におけるレーザ光の発生状態を認識するために、フォトダイオード8によりQスイッチからのパルス光をセンシングして検知する機能を備えた構成となっていたが、他の構成によってレーザ光の発生状態を認識することもできる。
Here, in the present embodiment, in order to recognize the generation state of the laser beam in the
例えば、フォトダイオードではなくマイクロフォンを冷却ユニット62に設け、Qスイッチによるパルス光の励起時、あるいは燃焼室5(図1参照)内でのエアブレークダウン時の音を検知することで、レーザ光の発生状態を認識する構成としてもよい。このような構成の場合、音源に可能な限り近接する必要があるため、十分な装着状態で冷却ユニット62が装着されることが望ましい。なお、マイクロフォンが音検知部に相当する。
For example, by providing a microphone instead of a photodiode in the
また、本実施形態のレーザ点火装置300には、第2の実施形態のレーザ点火装置200のような温度検知機能は備えていないが、冷却ユニット62にさらに温度検知機能を備えた構成としてもよい。これにより、レーザ点火プラグ12を冷却する構成に加え、レーザ点火プラグ12に対する冷却ユニット62の装着状態だけでなく、レーザ点火プラグ12の温度およびレーザ光の検知状態に基づいてレーザ光源3の制御を行うことができる。
Further, although the
(第3の実施形態の変形例)
第3の実施形態では、冷却ユニットにレーザ点火プラグのQスイッチによるレーザ光の発生を検知するレーザ検知機能を備えた構成となっていたが、外付けユニット以外の方法でレーザ点火プラグ12からの発熱を十分に放熱して冷却することが可能な場合、放熱・冷却系を有さずにレーザ検知機能を備えた構成としてもよい。
(Modified example of the third embodiment)
In the third embodiment, the cooling unit is provided with a laser detection function for detecting the generation of laser light by the Q switch of the laser ignition plug, but the laser ignition plug 12 can be used by a method other than the external unit. If it is possible to sufficiently dissipate heat and cool it, a configuration having a laser detection function may be provided without a heat dissipation / cooling system.
図11は、第3の実施形態の変形例のレーザ点火装置のレーザ点火プラグに対する外付けユニットの装着状態を示す図である。図11は、図8(a)に対応しており、レーザ点火プラグ12に対して外付けユニット63を装着する前の状態(非装着状態)を示している。本変形例では、第3の実施形態の冷却ユニット62の代わりに、導通検知機能およびレーザ検知機能を設けた外付けユニット63を備えている。本変形例のレーザ点火装置300’は、冷却機能を有していないこと以外、第3の実施形態のレーザ点火装置300と同様である。
FIG. 11 is a diagram showing a state in which the external unit is attached to the laser spark plug of the laser ignition device of the modified example of the third embodiment. FIG. 11 corresponds to FIG. 8A and shows a state (non-attached state) before the
このように、本変形例のレーザ点火装置300'のように構成した場合でも、第3の実施形態のレーザ点火装置300と同様の効果を奏する。
As described above, even when the laser ignition device 300'of the present modification is configured, the same effect as that of the
以上、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で様々な変形や変更を加えながら具体化することができる。 Although the specific embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and various modifications and changes are made at the implementation stage without departing from the gist thereof. However, it can be materialized.
例えば、本実施形態のようにレーザ点火装置に冷却ユニットなどを装着する場合に限定されない。すなわち、レーザ点火装置以外の被装着部材に、冷却機能、温度検知機能、およびレーザ検知機能以外の機能を備えた外付けユニットを装着する場合にも適用可能である。また、本実施形態では、プラグホールのような穴部の底にレーザ点火装置が設けられていたが、被装着部材が設けられる環境が限定されることもない。 For example, the present invention is not limited to the case where a cooling unit or the like is attached to the laser ignition device as in the present embodiment. That is, it can also be applied to a case where an external unit having a function other than the cooling function, the temperature detection function, and the laser detection function is mounted on a member to be mounted other than the laser ignition device. Further, in the present embodiment, the laser ignition device is provided at the bottom of a hole such as a plug hole, but the environment in which the mounted member is provided is not limited.
1、12 レーザ点火プラグ
1A 上部材
1B 下部材
1D 溝部
1E 直線形状部
2 プラグホール
3 レーザ光源
4 光ファイバ
5 燃焼室
6、61、62 冷却ユニット
6A ヒートシンク
6B1、6B2 ヒートパイプ
6C 装着部
6C1、6C2、6C4 受熱部材
6C3 接続部
6C5 突起部
6C6 直線形状部
6D1 シート状部材
6E1、6E2 電極板
7 温度センサ
8 フォトダイオード
9 窓部
63 外付けユニット
100、200、300、300’ レーザ点火装置
110、210、310 点火制御部
111 導通検知部
112、212、312 光源制御部
113 報知部
214 温度検知部
315 光検知部
1, 12
Claims (9)
導電性部材で構成された本体部と、
前記本体部の内壁面に設けられた複数のシート状部材と、
前記複数のシート状部材それぞれの内壁面に設けられた複数の接触部と、
前記複数の接触部間が前記部位を介して導通している状態を検知する導通検知部と、
を備え、
前記複数のシート状部材は絶縁性部材で構成され、
前記複数の接触部は複数の導電性部材であり、
前記複数の接触部は、前記外付けユニットが前記被装着部材に対して非装着状態の場合に絶縁状態となり、前記外付けユニットが前記被装着部材に対して完全装着状態の場合に前記部位の前記導電性部材と接触する、
外付けユニット。 An external unit that is inserted into a hole for accommodating a mounted member having a portion at least partially composed of a conductive member and is mounted in contact with the mounted member.
The main body made of conductive members and
A plurality of sheet-like members provided on the inner wall surface of the main body,
A plurality of contact portions provided on the inner wall surface of each of the plurality of sheet-shaped members, and
A continuity detection unit that detects a state in which the plurality of contact portions are conducting with each other via the portion, and a continuity detection unit.
With
The plurality of sheet-like members are composed of insulating members.
The plurality of contact portions are a plurality of conductive members, and the plurality of contact portions are
The plurality of contact portions are in an insulated state when the external unit is not mounted on the mounted member, and the contact portions of the portion are in an insulated state when the external unit is completely mounted on the mounted member. Contact with the conductive member,
External unit.
前記導通検知部による検知結果に基づいて、前記レーザ点火プラグにレーザ光を出射する光源を制御する光源制御部をさらに備える、請求項1に記載の外付けユニット。 The mounted member is a laser spark plug.
The external unit according to claim 1, further comprising a light source control unit that controls a light source that emits laser light to the laser ignition plug based on a detection result by the continuity detection unit.
前記光源制御部は、前記温度検知部の検知結果に基づいて前記光源を制御する、請求項2または3に記載の外付けユニット。 Further provided with a temperature detection unit for detecting the temperature of the laser spark plug,
The external unit according to claim 2 or 3, wherein the light source control unit controls the light source based on the detection result of the temperature detection unit.
前記光源制御部は、前記レーザ検知部の検知結果に基づいて前記光源を制御する、請求項2または3に記載の外付けユニット。 A laser detection unit that detects the generation of laser light by the laser ignition plug is further provided.
The external unit according to claim 2 or 3, wherein the light source control unit controls the light source based on the detection result of the laser detection unit.
前記レーザ点火プラグは、
少なくとも一部が導電性部材で構成された第1部位を有し、
前記外付けユニットは、
導電性部材で構成された本体部と、
前記本体部の内壁面に設けられた複数のシート状部材と、
前記複数のシート状部材それぞれの内壁面に設けられた複数の接触部と、
前記複数の接触部間が前記第1部位を介して導通している状態を検知する導通検知部と、
を備え、
前記複数のシート状部材は絶縁性部材で構成され、
前記複数の接触部は複数の導電性部材であり、
前記複数の接触部は、前記外付けユニットが前記レーザ点火プラグに対して非装着状態の場合に絶縁状態となり、前記外付けユニットが前記レーザ点火プラグに対して完全装着状態の場合に前記第1部位の前記導電性部材と接触する、
レーザ点火装置。 In a laser ignition device including a laser ignition plug and an external unit inserted into a hole accommodating the laser ignition plug and attached in contact with the laser ignition plug.
The laser spark plug
It has a first portion that is at least partially composed of a conductive member and has a first portion.
The external unit is
The main body made of conductive members and
A plurality of sheet-like members provided on the inner wall surface of the main body,
A plurality of contact portions provided on the inner wall surface of each of the plurality of sheet-shaped members, and
A continuity detection unit that detects a state in which the plurality of contact portions are conducting with each other via the first portion, and a continuity detection unit.
With
The plurality of sheet-like members are composed of insulating members.
The plurality of contact portions are a plurality of conductive members, and the plurality of contact portions are
The plurality of contact portions are in an insulated state when the external unit is not attached to the laser ignition plug, and the first contact portion is when the external unit is completely attached to the laser ignition plug. Contacting the conductive member of the site,
Laser igniter.
表面に絶縁層を有し、前記第1部位よりも熱伝導率が高い部材で構成された第2部位をさらに備える、請求項8に記載のレーザ点火装置。 The laser spark plug
The laser ignition device according to claim 8, further comprising a second portion having an insulating layer on the surface and made of a member having a higher thermal conductivity than the first portion.
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