JPS5923081A - 内燃機関のレ−ザ点火装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の高出力レーザ光線（以下レーザと称
する）による点火システムにおいて、レーザを各気筒に
分配する点を改良した装置に関するものである。

高出力のレーザを各気筒に分配するために、現在、鏡又
はプリスムの回転による方法が一般的に取られζいるが
、この方法はこれらの動きに高い梢度が要求されること
、及び分配のために比較的長い光ファイバを湾曲諮・已
て用いる必要があるなどのため、レーザの質が悪化し点
火性能を著しく低下さ・Ｕる等の欠点がある。

本発明は」１記の問題点を解決するためになされたもの
であり、直線状に配列されレーザの進行方向を変化（偏
向）させる複数個の光偏向器に各気筒の点火時１す１に
励起されたレーザを入射させ、点火が行なわれる気筒に
対応する光偏向器でレーザを燃焼室内に導くことにより
、鏡やプリズムを精密に回転させてレーザを分配したり
、光ファ・イバを大きく曲げてレーザを導いたりする必
要がない、オ′？１度の高い簡潔なレーザ点火装置を提
イバすることをト１的としている。

以下本発明を図に示す実施例により説明する。

第１図は本発明の実施例を示す平面断面図である。

Ｉはパルレスレーザ発１辰Ｒ’４．２はパルスレーザ、
３−１．３−２．３−３は１次の電気光学効果を応用し
たポッケルスセルのようにレーザの偏光方向を電気的に
９０゛回転させる光学素子、４−１゜４−２．４−３は
レーザの偏光方向によ゛って選ＪＲ的に反射する光学素
子（例えば、グランタイラーブリズｊ２等の偏光プリズ
ム）であり、この３−１゜３−２．３−３と４−１．１
−２．　．１−３からなるユニットをレーザの入射方向
に沿って、偏光プリズム４−１．４−２．４−３による
反射光が直接気筒９−１．９−２．９−３の燃焼室内へ
導かれるように配置する。又、レーザの入射方向に向っ
て最後方の夕（筒９−４に対しては５の直角プリズムを
、反射光が燃焼室内へ導かれるように配置する。６は入
射したレーザを燃焼室内の適当な位置に焦点を結ば・け
る集光レンズ、７番、１石英、バイレックス等の耐熱・
１ｌｉｌ圧ガラス、８番、１シリンダブロツク、１０は
ピストン、１１はレンズ６および耐圧・耐熱ガラス７を
固定する止めねじ、１２は耐熱シール、１３は前記ポッ
ケルスセル、偏光プリズＪ・、直角プリズムの固定台で
ある。１４は回転数Ｎ、吸気圧ｌ）等のエンジンの状態
から点火時期を決める点火時＋１ＪＩ演算回路、１５は
レーザを各気筒に分配するためにボ・７ケルスセル３−
１．３−２．３−３を作動さ−Ｕるレーザ分配回路、１
６ｉＪレ一ザ発展器の制御回路である。

第２図は偏光プリズム４、直角プリズム５の固定台１３
への取付状態を示すものであり、１２−］、１２−２は
ゴム板である。

次に」１記構成の作動について述べる。点火時期演算回
路１４によりエンジンの状態をもとに求められた点火時
期に従い、レーザ発振器ｆｌｉ！Ｉ　ｆｆｆｌｌ　１ｉ
ｊｌ路１５はパルスレーデ発振器を駆動さ−ｕ１パルス
レーザ発振器はどれか１つの気筒の点火時期に合わ−１
てパルスレーザを出射する。このレーザは第１図の図面
に平（ｊな偏光方向を持つようにする。また偏光プリズ
ム４−１．４−２．．１３はこの偏光方向の光を透過さ
セ、これに直角の偏光方向を持）光を反射さ−Ｕ゛るよ
うに設定する。第３図は本分配器によるレーザの分配状
態を表ずタイムチャー１・である。（１）及び（２）は
気筒９−１．！１１−２の燃焼サイクルを示し、（３）
はレーザ出力、（４）および（５）はポッケルスセル３
−１．３−２の印加電圧を示す。

気筒９−１の点火時期Ｓ１に合・υて出射されたパルス
レーザはポッケルスセル３−１に電圧が印加されること
により、偏光面が９０゛回転し、図面に垂直方向の偏光
面を持つ。そして後置された偏光プリスノ・４−１は、
この偏光方向を持つ光を反射し、集光レンズ６、旧１熱
・耐圧ガラス７を経て気筒９−１に焦点を結び、燃料と
空気から成る混合気に点火する。気筒９−２の点火時Ｍ
Ｓ２に合セて出射されたパルスレーザはポッケルスセル
３−１に電圧が印加されないため、偏光プリズム４−１
を透過する。次の電圧が印加されているボノゲルスムル
３−２により、偏光面を９０゛回転さ・ｌ、偏光プリス
ノ・４〜２で反射され、集光レンズ６、耐熱・耐圧ガラ
ス７を経て気筒９−２に導かれ、混合気を点火する。気
筒９−３に対しても同様に、その点火時期に合せて出射
されたパルスレーザをポッケルスセル３−３で偏光面を
９０’　回転さ・ｌ、偏光プリズム４−３で反射さ已る
。矢筒９−４に幻しては、それ以前の全てのポッケルス
セルに電圧を印加しない状襲にしておけば、レーザは全
ての偏光プリズムを透過し、直角プリズム５て反射され
、気筒９−４に導かれ、混合気を点火する。

なり、Ｊｘ　記実施例においてポッケルスむルの代りに
、２次の電気光学効果を応用したカーセルを用いること
も可能である。作用はポッケルスセルと全く同しである
。

また、同じくポッケルスセルの代りに磁場中で偏光面が
回転する効果（ファラデー効果）を利用することも可能
である。第４図に示すように、高いファラデー効果を示
す結晶にコイル３′を巻き・、これをポッケルスセルの
代りに、磁場の方向がレーザに平行か、又は、反平行に
なるように設置する。

作用はこの素子が電流制御である点を除き、ポッケルス
セルと全く同じである。

さらに、偏光プリズムとポッケルスセルという組み合ゼ
の代りに、音波によって光がブラッグ回折する現象であ
る音響光学効果を適用した偏光器４′を利用することも
可能である。第５図示すように、レーザに対して適当な
方位関係で偏向器を設置し、偏向器内に超音波を起した
り、起さなかったりしてレーザを回折、透過させる。図
のθの方向に回折さゼるためには、λ０をレーザの？Ｉ
Ｌ＆、λａを超音波の波長として２λａ　　ｓｉｎθ−
λ０のＩＬｊＩ係を高定する超音波を起せばよい。この
場合、レーザを偏向さセる必要はない。

また光偏向器とシリンダを第６図に示すように１３−１
の光ファイバで結ぶようにしてもよい。

以上述べたように本発明においては、各気筒の点火時１
υ１に励起されたレーザを直線状に配列された複数１１
Ｗの光偏向器に入射さ一υ、点火時期にある気筒に対応
する光偏向器でレーザの進行方向を変化さ−ｕ′（レー
ザを各気筒に分配しているので、鏡やプリスノ・を高精
度に回転さ・Ｕてレーザを分配するａ・要はなく、また
分配後のレーザを光ファイバを湾曲さ・Ｕで気筒に導く
必要もなく、精度良く、かつ容易にレーザを各気筒に分
配できるという優れた９、Ｊ１果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面構成図、第２図は
第１図中の偏光プリズム、直角プリズムの取（＝Ｊ状恕
を示す図、第３図はレージ′の分配状態を説明するだめ
の図、第４図はファラデー効果を利用してレーザを偏光
さ・υる光学素子の例を示す図、第５図は音波によりレ
ーザの進行方向を変化さ・ける素子の例を示す図、第６
図は光偏光器よりシリンダに光ファイバを用いてレーザ
を導く例を示す図である。 １・・・レーザ発振器、３−１．３−２．３−３・・・
ポッケルス仕ル、４−１．４−２．　４−３・・・偏光
プリズム、４′・・・行響光学効果を利用した光偏向器
、５・・・直角プリズム、６・・・集光レンス、８・・
・シリンダブロック、！１１．９−２．９−３−９−４
・・・気筒、１４・・・点火時期演算回路、１５・・・
レーザ分配器、工６・・・レーザ発振器制御回路。 代理人弁理士　岡　部　　　隆 第２図 ＠　３　図 電圧 第　４　肉 １′

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ発振器より高エネルギーのレーザ光線を複
   数の気筒を有する内燃機関の燃焼室内に導き点火を行な
   うようにした内燃機関のレーザ点火装置において、機関
   の長手方向に沿って直線状に配列され前記レーザ光線の
   進行方向を変化可能な複数個の光偏向器と、各気筒の点
   火時期で励起された前記レーザ光線の前記光偏向器にお
   ける偏向時］υ１を制御するレーザ分配回路とを備え、
   点火時期に対応する気筒に対して前記レーザ光線を、偏
   向さ・υてｉｉｉ＋記燃焼室内に導くようにしたことを
   特徴とする内燃機関のレーザ点火装置。
2. （２）前記光偏向器は、電気光学効果により前記レーリ
   ゛光線の偏光面を９０°回転さ・【！る素子と、前記ｌ
   ノーザ光線の偏光方向によりレーザ光線を透過又は反射
   さ−Ｕる素子とを備えることを特徴とする特許Ｋｆ＋求
   の５範Ｉ用第１項記載の内燃機関のレーザ点火装置。
3. （３）前記光偏向器として、音響光学効果にｊ；り前記
   レーザ光線を偏向さ一ロる素子を用いたごとを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の内燃機関のレーザ点火装
   置。