JPS5870062A - 光ビ−ル点火式内燃機関 - Google Patents
光ビ−ル点火式内燃機関Info
- Publication number
- JPS5870062A JPS5870062A JP16835681A JP16835681A JPS5870062A JP S5870062 A JPS5870062 A JP S5870062A JP 16835681 A JP16835681 A JP 16835681A JP 16835681 A JP16835681 A JP 16835681A JP S5870062 A JPS5870062 A JP S5870062A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light beam
- ignition
- combustion chamber
- combustion engine
- combustion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P23/00—Other ignition
- F02P23/04—Other physical ignition means, e.g. using laser rays
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光ビーム点火式の内燃機関に関する。
一般に、内燃機関の点火は点火プラグの電極間に高圧放
電を惹起せしめ、その放電火花により混合気に盲人させ
るものか普通であった。しかし、この点火システムにあ
っては、点火プラグの絶縁体表面へのカーボンの付墳や
点火プラグの電極の放電による消耗番こよって、放電エ
ネルギの減少を招くなどの欠点があった。
電を惹起せしめ、その放電火花により混合気に盲人させ
るものか普通であった。しかし、この点火システムにあ
っては、点火プラグの絶縁体表面へのカーボンの付墳や
点火プラグの電極の放電による消耗番こよって、放電エ
ネルギの減少を招くなどの欠点があった。
一方、かかる欠点を取り除くため、従来からレーザなど
の高エネルギ密度（の光ビームを燃焼室内に導いて、燃
焼室内に導入した燃料に点火するようＩこなし、特に、
光ビームを燃焼室に配設した集合レンズ等で適当位置に
集光させるようにした光ビーム式の内燃機関が、例えば
特開昭５５−８１２７２号公報などに提供されている。
の高エネルギ密度（の光ビームを燃焼室内に導いて、燃
焼室内に導入した燃料に点火するようＩこなし、特に、
光ビームを燃焼室に配設した集合レンズ等で適当位置に
集光させるようにした光ビーム式の内燃機関が、例えば
特開昭５５−８１２７２号公報などに提供されている。
第１図はその一従来例の内燃機関を示すものであり、１
はシリンダブロック、２はシリンダヘッド、３はピスト
ンで、ピストン３上部のシリンダブロック１とシリンダ
ヘッド２とに囲まねた仝間に燃焼室４が形成されている
。前記シリンダヘッド２には光ビーム東光累子５が固定
されている。−この光ビーム集光索子５は燃焼室４内の
ガ゛ス＠わを防止するガスケット６、光ビームを集光す
る光学素子たるレンズ７、このレンズ７をガスケット６
に押え付けるように、シリンダへラド２にねじ込まれた
リテーナ８およびレンズ２を保瞳するためこれとリテー
ナ８との間に介在さイアた緩衝材９とから構成されてい
る。
はシリンダブロック、２はシリンダヘッド、３はピスト
ンで、ピストン３上部のシリンダブロック１とシリンダ
ヘッド２とに囲まねた仝間に燃焼室４が形成されている
。前記シリンダヘッド２には光ビーム東光累子５が固定
されている。−この光ビーム集光索子５は燃焼室４内の
ガ゛ス＠わを防止するガスケット６、光ビームを集光す
る光学素子たるレンズ７、このレンズ７をガスケット６
に押え付けるように、シリンダへラド２にねじ込まれた
リテーナ８およびレンズ２を保瞳するためこれとリテー
ナ８との間に介在さイアた緩衝材９とから構成されてい
る。
かかる構成の内燃機関において、光ビームの焦点位置ｆ
は、点火させたい位置（所定点火位置）一般に燃焼が最
も速くなると考えらねる燃焼￥４の容積中心部、例えば
中心軸上に設けられ、光ビーム発生装置から発射した光
ビームを、燃焼室４内の焦点位−に集光して、その集光
部にプラズマ状ガスを形５にシ、これによって混合気に
点火を行うようになっている。
は、点火させたい位置（所定点火位置）一般に燃焼が最
も速くなると考えらねる燃焼￥４の容積中心部、例えば
中心軸上に設けられ、光ビーム発生装置から発射した光
ビームを、燃焼室４内の焦点位−に集光して、その集光
部にプラズマ状ガスを形５にシ、これによって混合気に
点火を行うようになっている。
しかしながら、かかる従来の光ビーム式内燃機関１こあ
っては、実際の光ビームによるプラズマ状がスの形成は
焦点位置よりも手前で起こるため、混合気への点火が本
来点火位置としたい位置からはずれてしまい、中心点火
による燃焼効米が減じるという問題があった。
っては、実際の光ビームによるプラズマ状がスの形成は
焦点位置よりも手前で起こるため、混合気への点火が本
来点火位置としたい位置からはずれてしまい、中心点火
による燃焼効米が減じるという問題があった。
また、焦点ｆ部分に燃料粒子の存在が少ない場合、光ビ
ームの混合気へのエネルギ吸収が不十分となり、焦点近
傍にプラズマ状ガスが形成され難く、混合気の点火が遅
れるという問題があった。
ームの混合気へのエネルギ吸収が不十分となり、焦点近
傍にプラズマ状ガスが形成され難く、混合気の点火が遅
れるという問題があった。
本発明はかかる従来の間廟点に着目して成されたもので
あり、特に、集光した光ビームの焦点位置を燃焼室の点
火さセたい位置（所定点火位置）より先方にくるように
当該集光素子の光学素子を設けたことにより、プラズマ
状ガスを燃焼室の点火させたい位置に発生させ、点火を
１１こし急速に燃焼を行えるようＥどした光ビーム点火
式内燃機関を提供するものである。
あり、特に、集光した光ビームの焦点位置を燃焼室の点
火さセたい位置（所定点火位置）より先方にくるように
当該集光素子の光学素子を設けたことにより、プラズマ
状ガスを燃焼室の点火させたい位置に発生させ、点火を
１１こし急速に燃焼を行えるようＥどした光ビーム点火
式内燃機関を提供するものである。
以下に、本発明の実施勉を図面について具体的に説明す
る。
る。
第２図は内燃機関を示すが、第１図に示すものと構成が
同一部分には同一符号を付しである。すなわち、第２図
においては、光学素子７による光ビームの集光位置すな
わち焦点ｆ′を、燃焼室４の中心軸から距離！離れた、
光学素子１とは反対側の位置に設けている。
同一部分には同一符号を付しである。すなわち、第２図
においては、光学素子７による光ビームの集光位置すな
わち焦点ｆ′を、燃焼室４の中心軸から距離！離れた、
光学素子１とは反対側の位置に設けている。
これは実際には混合気に点火するためのプラズマ状のガ
スが第３図に示すように前記焦点ｆ′の手前Ｘ点で最も
大きく生じることによる。
スが第３図に示すように前記焦点ｆ′の手前Ｘ点で最も
大きく生じることによる。
すなわち、光学素子またるレンズの焦点距離が２００１
ＩＪｓ光ビ一ム発牛装置（Ｃｏ鵞レーザ）の光ビームエ
ネルギが２Ｊｏｕ１ｅ／パルスとして、距離ｌに対する
点火スパークの発生割合を実験で求めると、第４図に示
すようになる。これによれば、焦点ｆ′位置よりも１５
〜２０ｕ程度レンズ側に寄った手前１１Ｊ１１位置で点
火スパークの発生割合が最大となるこ々が分かり、レン
ズの焦点距離に対する距離！１〜１ の−り合も／１５ ／’ｉｏで点火スパークの発生
割合が最大となる。
ＩＪｓ光ビ一ム発牛装置（Ｃｏ鵞レーザ）の光ビームエ
ネルギが２Ｊｏｕ１ｅ／パルスとして、距離ｌに対する
点火スパークの発生割合を実験で求めると、第４図に示
すようになる。これによれば、焦点ｆ′位置よりも１５
〜２０ｕ程度レンズ側に寄った手前１１Ｊ１１位置で点
火スパークの発生割合が最大となるこ々が分かり、レン
ズの焦点距離に対する距離！１〜１ の−り合も／１５ ／’ｉｏで点火スパークの発生
割合が最大となる。
このため、第３図に示すような焦点ｆ′から距離ｊたけ
離れた位置Ｘを、機関の点火させたい位置、飼えは燃焼
か最も速くなる燃焼室４の中心に、第２図に示す如く位
置さセる０こうすることによって急速燃焼によるリーン
混合気でも、ＫＧＨによる排気ガス還元量が多い場合も
、安定した燃焼を達成でき、低燃費、低公害の機関とす
ることができる。
離れた位置Ｘを、機関の点火させたい位置、飼えは燃焼
か最も速くなる燃焼室４の中心に、第２図に示す如く位
置さセる０こうすることによって急速燃焼によるリーン
混合気でも、ＫＧＨによる排気ガス還元量が多い場合も
、安定した燃焼を達成でき、低燃費、低公害の機関とす
ることができる。
なお、第４図に示すようＥこ、前記距離ｌは光学素子の
焦点距離の”／２０ ”＝ ”４の範囲が望しく、実用
性が大きい〇 また、第２図においても、光ビーム集光装置５には、光
ビーム発生装置からの光ビームが点火時期制御装置から
のタイミングパルスに応じて供給される。
焦点距離の”／２０ ”＝ ”４の範囲が望しく、実用
性が大きい〇 また、第２図においても、光ビーム集光装置５には、光
ビーム発生装置からの光ビームが点火時期制御装置から
のタイミングパルスに応じて供給される。
さらに、光学素子７を燃焼室４に露出させず、燃焼室４
に窓を設け、この窓の外側に光学素子７を取り付けるこ
ともできる。この場合番こは光学索子７の焦点距離が長
くなるため、例えば焦点距離ｆ′が１５０■必袂なとき
は、ｌは約７．５ｕ 〜３０Ｕとすわば良い。
に窓を設け、この窓の外側に光学素子７を取り付けるこ
ともできる。この場合番こは光学索子７の焦点距離が長
くなるため、例えば焦点距離ｆ′が１５０■必袂なとき
は、ｌは約７．５ｕ 〜３０Ｕとすわば良い。
第５図は内燃機関の他の実施例を示す。これは燃焼室４
の点火さセたい位置、例えば中心軸近傍（こ燃＃４また
は水等の、光ビームを良く吸収する液体または液体Ｉ！
Ｊ霧を噴射する噴射弁１０を設けた実施例である。
の点火さセたい位置、例えば中心軸近傍（こ燃＃４また
は水等の、光ビームを良く吸収する液体または液体Ｉ！
Ｊ霧を噴射する噴射弁１０を設けた実施例である。
元ビームを集光して点火させるためには、焦点位置より
少し手前のＸ点近傍に燃料粒子が少ないと、元ビームを
吸収する効率が悪いため、光ビームのエネルギを非常に
大きくする必要があり、光ビーム発生装置や集光素子に
高価なものが要る。
少し手前のＸ点近傍に燃料粒子が少ないと、元ビームを
吸収する効率が悪いため、光ビームのエネルギを非常に
大きくする必要があり、光ビーム発生装置や集光素子に
高価なものが要る。
しかし、焦点位置より少し手前のＸ点近傍に液体を噴射
し、元ビームの吸収を良くすれば、光ビームのエネルギ
が小さくても、点火させたい位置にプラズマ状ガスを形
成し、混合気の点火を確実に行なうことができる。なお
、この場合の燃料の噴射の期間は光ビームを発射する時
期の直前ｆたは噴射時期を含んで設定すると良い。また
、吸入混合気または空気に液体噴霧を中心とするスワー
ルを形成すれば、液体噴霧を燃焼室の中心軸付近に閉じ
込めることができる。
し、元ビームの吸収を良くすれば、光ビームのエネルギ
が小さくても、点火させたい位置にプラズマ状ガスを形
成し、混合気の点火を確実に行なうことができる。なお
、この場合の燃料の噴射の期間は光ビームを発射する時
期の直前ｆたは噴射時期を含んで設定すると良い。また
、吸入混合気または空気に液体噴霧を中心とするスワー
ルを形成すれば、液体噴霧を燃焼室の中心軸付近に閉じ
込めることができる。
淘、点火させたい位置としては、燃焼室の容積中心、シ
リンダの中心軸上、副室の容積中心、副室の入り口近傍
、ピストンに凹部を形成した場合の、この凹部の容積中
心等がある。
リンダの中心軸上、副室の容積中心、副室の入り口近傍
、ピストンに凹部を形成した場合の、この凹部の容積中
心等がある。
以上説明したように、本発明によれば、点火させたい位
置が、光ビームの焦点位置から、光学素子の焦点距離の
１４ｏ〜し、たけ手前に来るように−たことにより、混
合気を絶縁破壊して生じるプラズマ状のガスを燃焼室の
点火ξセたい位置で発生させることかでさる。かくして
、希薄で大量のＥＧＲｌこおける排気カス還元混合気で
も、所定の位Ｗ−Ｑ点火を錐夷になさしめかつ急速燃焼
させることかでさ、燃費の改晋ならひに低公害化を図っ
た＋に関として有益である。
置が、光ビームの焦点位置から、光学素子の焦点距離の
１４ｏ〜し、たけ手前に来るように−たことにより、混
合気を絶縁破壊して生じるプラズマ状のガスを燃焼室の
点火ξセたい位置で発生させることかでさる。かくして
、希薄で大量のＥＧＲｌこおける排気カス還元混合気で
も、所定の位Ｗ−Ｑ点火を錐夷になさしめかつ急速燃焼
させることかでさ、燃費の改晋ならひに低公害化を図っ
た＋に関として有益である。
Ｍ１図は従来の光ビーム点火式内燃機関要部の断［１１
１図、編２図は本発明の光ビーム内燃機関装部の断面図
、菓３図は同じく光ビームの照射状態を不す説明図、第
４図は同ビくレンズの焦点距離に対するスパーク発生率
を示す特性説明図、第５図は１ｍの光ビーム内燃機間装
２部の断面図である。 １・・・シリンダブロック、２・・・シリンダヘッド、
３・・・ピストン、４・・・燃焼室、５・・・光ビーム
集光装置。 第３図 第５図 第４図
１図、編２図は本発明の光ビーム内燃機関装部の断面図
、菓３図は同じく光ビームの照射状態を不す説明図、第
４図は同ビくレンズの焦点距離に対するスパーク発生率
を示す特性説明図、第５図は１ｍの光ビーム内燃機間装
２部の断面図である。 １・・・シリンダブロック、２・・・シリンダヘッド、
３・・・ピストン、４・・・燃焼室、５・・・光ビーム
集光装置。 第３図 第５図 第４図
Claims (1)
- 光ビーム発生装置からの光ビームを光ビーム集光装置に
より燃料を吸入した燃焼室に集光させ、燃料を点火燃焼
させる内燃機関において、前記光ビームの焦点位置を、
燃焼室内の所定点火位置を通過して光ビーム集光素子よ
りも所定距離達方多こ位置させるぺ（前記光ビーム集光
装置を設けてなる光ビーム点火式内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16835681A JPS5870062A (ja) | 1981-10-21 | 1981-10-21 | 光ビ−ル点火式内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16835681A JPS5870062A (ja) | 1981-10-21 | 1981-10-21 | 光ビ−ル点火式内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5870062A true JPS5870062A (ja) | 1983-04-26 |
Family
ID=15866552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16835681A Pending JPS5870062A (ja) | 1981-10-21 | 1981-10-21 | 光ビ−ル点火式内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5870062A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005080788A1 (de) * | 2004-02-19 | 2005-09-01 | Robert Bosch Gmbh | Selbst fokussierende laserzündung für einen verbrennungsmotor |
-
1981
- 1981-10-21 JP JP16835681A patent/JPS5870062A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005080788A1 (de) * | 2004-02-19 | 2005-09-01 | Robert Bosch Gmbh | Selbst fokussierende laserzündung für einen verbrennungsmotor |
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