JPS63253111A

JPS63253111A - 内燃機関

Info

Publication number: JPS63253111A
Application number: JP8794587A
Authority: JP
Inventors: Katsuaki Tsurushima; 鶴島　克明
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1987-04-09
Filing date: 1987-04-09
Publication date: 1988-10-20

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】［産業上の利用分野］本発明は、内燃機関に関する。更に詳しくは、例えばガ
ソリンエンジンにおいて、レーザ光線を一点に集束させ
ることにより燃料を着火さ仕るようにした内燃機関に関
する。

［発明の概要］本発明では、内燃機関において着火装置をレーザ光線を
燃焼室に導入し、且つ該燃焼室内でレーザ光線を一点に
集束させるようにしたことにより、着火点の位置の自由
度を大きくすると共に、着火装置を含む内燃機関の維持
管理が容易となし、しかも、信頼性を高くしたものであ
る。

［従来の技術］従来の内燃機関においては、火花放電を利用した着火装
置を備えたものがある。以下、第５図に基づいて従来例
を説明する。

円筒型の連通孔２ａを有するシリンダブロック２の上部
に前記連通孔２ａを覆うようにシリンダヘッド３が形設
され、前記連通孔２ａ内にピストン１９が嵌挿されてい
る。ここで、ピストン１９の上方にあたる空間を、燃焼
室４と呼ぶことにする。シリンダヘッド３には、吸入通
路１３から燃焼室４への燃料気体の流入を制御する吸入
弁１４と、燃焼室４から排気通路１７への燃焼済気体の
流出を制御する排気弁１８が組み込まれている。

さらに、シリンダヘッド３には、燃料気体を着火するた
めのプラグ５０を取付けるための孔５１が形成されてい
る。プラグ５０は、火花放電を発生させる電極５２ａ、
５２ｂを存し、その電極５２ａ、５２ｂが燃焼室４内部
に設定された着火点４λに位置するように、孔５１に挿
設されている。

一方、このプラグ５０には高電圧電力を伝えるためにハ
イテンションコードが使用されていて、電磁誘導を利用
して、イブニラシコンコイルで発生された高電圧電力は
、当該ハイテンションコード、を通じてディストリビュ
ータさらにはハイテンションコードを通じてプラグ５０
に供給されろ。

ディストリビュータは、高電圧電力を各シリンダーに分
配すると同時に各シリンダーの着火の時期を制御するた
めに高電圧用の接点を備えている。

内燃機関が運転される際に、例えば４サイクルのもので
あれば吸気、圧縮、爆発及び排気行程が反復される。そ
こで以上のような構成をしった内燃機関ではイブニラシ
コンコイルで発生された高圧電力が爆発行程の最初の時
点で、ディストリビュータにおいて接続され、プラグ５
０に供給され、電極５２λ、５２ｂ間で火花放電を起こ
して着火が行われている。

ε発明が解決しようとずろ問題点３しかしながら、前記しｆこ構成を有する従来例において
は以下に説明するような間ｍ点がある。

プラグ５０は高電圧を通電するので、絶縁性を保つため
大型になり、そのため、プラグ５０を取り付ける位置は
、シリングヘッド３の内部及び周辺に配設された吸入弁
１４．排気弁１８及びそれらの駆動機構の存在により、
非常に厳しく制限されてしまい、着火点４ａの位置も制
限を受は必ずしも燃焼に最適な位置に設定できないとい
う問題点があっＬ０同時に、プラグ５０の存在により、
プラグ５０のスペースや、保守１点検及び交換のための
スペースや、絶縁性などを考慮する必要があった。こめ
ためプラグ５０周辺の機構の構成や配置等にも大きな制
約を与えろという問題点があった。また、着火点４ａが
電極５２の間の空間に位置するため、電極５２により、
燃料気体の温度を下げて消炎作用をおこすという問題点
、そしてプラグ５０は使用にともなって、カーボン汚損
。

鉛汚損、電極消耗等の現象が起こるので信頼性が低く、
点検、交換等の維持管理が要請されるという問題点が有
り、さらには、高圧電力はイブニラシコンコイルにより
発生されるため、その機構上充分に長い時間にわたって
理想的な電力供給を行えない問題点があった。このため
着火エネルギーの時間的なパターンが大きく制限されて
しまうという問題点があった。一方、ディストリビュー
タは高圧用接点を備えているのでその部分で接点焼損に
よる機能の低下や電波雑音の発生が起こるという問題点
や、ハイテンションコードによる接続では特にその両端
の接続部分において＠電の危険や、故障の原因が多く信
頼性が低いという問題点などがあった。

［問題点を解決するための手段］そこで、本発明は、燃焼室と該燃焼室に導入された燃料
気体を着火させる着火装置を備えてなる内燃機関におい
て、レーザ光線を前記燃料室内に導入し且つ該燃焼室内
でレーザ光線を一点に集束させる着火装置を備えにこと
を、その構成としている。

［作用］以上のような構成をもつ内燃機関においては、燃焼室に
導入された燃料気体に着火するには、レーザ光線を燃焼
室の外部より入射し、一点に集束すればよく、着火エネ
ルギーの伝達１分配等ら光学的に行うことができる。

［実施例〕以下、本発明に係る内燃機関の詳細を図面に示す実施例
について説明する。

第１図において、■はシリンダであり、円筒型の連通孔
２ａをらつシリンダブロック２とその上部に前記連通孔
２２Ｌを覆うように設けられたシリンダヘッド３と、前
記連通孔２ａ内に嵌挿されたピストン１９を主たる構成
部材としている。ここでピストン３の上部の空間が燃料
気体を爆発燃焼させる空間で燃焼室４と呼ばれる。

図中、５は着火装置であって、レーザ光線を発生するレ
ーザ光源６と、前記レーザ光線を燃焼室４内部の発火点
４２Ｌに集束するレンズ７と燃焼室４の外部から内部へ
前記レーザ光線を透過させる光学窓８より構成される。

光学窓８にはシリンダヘッド３に開口している孔９を閉
鎖するように透明板ｌＯが取付けられている。レーザ光
源６としては、特にレーザ・ダイオードなどが用いられ
、透明板ＩＯとしては、レーザ光線を透過させるととも
に燃焼室４内部の気体を閉じ込めるため、透明高耐熱圧
ガラス等が用いられる。

シリンダヘッド３には燃料気体を供給するための連通孔
１１が設けられ、その一端が燃焼室４の内壁に開口し、
他端が吸入管１２に連結されることにより吸入通路１３
が構成される。吸入通路１３は燃焼室４へ燃料気体を導
入するが、この際、吸入通路１３の燃焼室４への出口に
設けられた吸入弁１４により燃料気体の流入を制御する
。

同様に、シリンダヘッド３には、燃焼済気体を排出する
ための連通孔１５が設けられ、その一端が燃焼室４の内
壁に開口し、他端か排気管１６に連結されることにより
排気通路１７が構成される。

排気通路１７は燃焼室４の内部で既に燃焼した気体を外
部に排出するが、この際、排出通路１７の燃焼室４から
の入口に設けられた排出弁１８により燃焼済気体の排出
を制御する。

前記ピストン１９は、連通孔２ａの内壁に密着する形状
を備えたピストンリング２０が嵌装されることにより、
燃焼室４内の気体を閉じ込めつつ、ピストン１９が、上
下方向に摺動可能となる。□ピストン１９はピストンピ
ン２１を介してコネクティングロッド２２に連結され、
コネクティングロッド２２は、さらにクランク（図示せ
ず）及びクランクシャフト（図示せず）に連結されて往
復運動を回転運動に変換している。

以上の説明より、本発明にかかる内燃機関においては、
着火装置５により着火点４ａが燃焼室４内部設定される
が、この際レンズ７の焦点距離とレーザ光線の光軸のシ
リンダｌに対する角度を調整すれば、燃焼室４内部のほ
とんど任意の位置に着火点４＋Ｌを設定することができ
る。

ま八、レーザ光線は光ファイバーやミラーを用いて伝え
ることができるので、シリンダｌの周辺にレーザ光源６
を配置しない構成が可能であるから、そうした場合着火
装置５がシリンダ１周辺で大きなスペースをとらないた
め、着火装置５の配置に対する制約が小さくなるととも
にシリンダｌの機構全体の配置においても自由度が増す
。

次に、上記の説明にあるレーザ光源６をシリンダ１の周
辺に配置しない構成をとり、さらに複数のシリンダｌに
レーザ光線を分配する実施例について説明する。

第２図において、レーザ光源６より発生されたレーザ光
線は、レンズ２５を透過し、ディストリビュータ２６に
おいて分配され、光ファイバー２７を通過し、その端部
′に接続されたセルホックレンズ２８より照射される。

セルホックレンズ２８より照射されたレーザ光線は、前
記したように、レンズ７によって燃焼室４内部の着火点
４ａに集束される。

ディストリビュータ２６には、レンズ２５を透過した後
入射したレーザ光線の光軸上に回転ミラー３０が、光軸
に対して適当な角度をもって設置されている。前記光軸
の延長上には、回軸ミラー３０を支持及び回転するため
の回転軸３１が設けられ、モータ３２に連結されている
。第２図においては、回転軸３１とモータの中心軸が同
一直線上にあるが、回転軸３１を回転さける駆動系の構
成はとくにこれに限るものではない。

そして、回転ミラー３０で反射されたレーザ光線は、回
転ミラー３０のまわりを取り囲むように配設された複数
個の連結器３３の１つに到達し、その連結器３３から光
ファイバー２７へと導かれる。なお、回転ミラー３０の
回転は、それぞれのシリンダ１の爆発行程の最初に着火
がなされるように、制御される。

第３図の実施例は第２図の実懺例と比べ、ディストリビ
ュータ２６が変更された以外は同様な構成をとっている
。ディストリビュータ２６は、レンズ２５より入射した
レーザ光線の光軸を適当な角度に反射する１こめの多面
回転ミラー３５と、多面回転ミラー３５によって反射さ
れたレーザ光線を受光し、光ファイバー２７に伝えるた
めの連結器３３を複数個並置した連結器ブロック３６を
主な構成部材とする。

多面回転ミラー３５は多角筒体の周側面に鏡面３７〜３
７を設け、多角筒体の中心軸に沿って組み込まれている
回転軸３８によって支持されると共に、回転力が与えら
れている。

前記ディストリビュータ２６が、以上のような構成をも
つため、必要に応じて多面回転ミラー３５の回転角を制
御すれば、レーザ光線が供給されるシリンダｌを切換え
ることができる。

第・１図の実施例も前記２つの実施例と比ベディストリ
ビュータ２６が変更された以外は同様な構成をとってい
る。ディストリビュータ２６は、回転筒４０と連結器ブ
ロック４１によって構成されている。回転筒４０の内部
には、ミラー４２及びミラー４３が互いに平行な平面上
に対向して設置されている。ミラー４２はレンズ２５を
透過した後入射したレーザ光線の光軸上に設置されてい
る。

また、回転筒体１０は入射レーザ光線の光軸を回転軸と
して共有し、前記回転軸を中心に回転するための駆動力
を与える機構に連結されている。前記回転筒体４０が以
上の構成をもつため、入射レーザ光は、ミラー４２及び
ミラー４３により反射され入射レーザ光線の光軸に対し
て、平行に光軸が移動する。ここで、回転筒体４０が回
転するのに伴い光軸の移動位置は、光軸に垂直な面にお
ける入射レーザ光線の光軸を中心とした円周上を動くこ
とになる。このように動く光軸に対して連結器ブロック
４には、前記円周に沿うように連結器３３を配置してい
るため、回転筒体４０の回転に伴って、レーザ光線が供
給されるシリンダ１を切換えることができる。

以上、実施例について説明したが、この池に各種の設計
変更が可能である。また、上記各実施例にあっては、シ
リンダが４本（４気筒）のガソリンエンジンについて本
発明を適用して説明したが、他の各種内燃機関にも本発
明が適用可能であることは言うまでしない。

［発明の効果〕以上の説明から明らかなように、本発明に係る内燃機関
にあっては、燃焼室内の任への位置に着火へを設定でき
るので、燃料気体の安定した燃焼を可能とし、異常燃焼
を防ぎつつ高圧縮率を実現することを可能とする。また
、着火点を燃焼室４の内壁からある程度離して設定して
おけば、従来はプラグ５０により、着火点周辺で起こっ
ていた燃料気体を冷却する消炎効果を防ぐこともできる
。

着火エネルギーの供給パターンについても、レーザ光源
６は、バッテリーや発電機の電力を直接的に利用してい
るため、自由に変化させることができる。よって、理想
的な着火エネルギーの供給パターンを実現することが可
能となる。また、レーザ光源６の明滅は、電気的に容易
に行えるので、ｎ火時期も簡単かつ自由に設定できる。

着火エネルギーを分配するためのディストリビュータ２
６は、第２〜・１図の実施例で説明したように光学的な
装置を用いることが可能であるから、容易に高い信頼性
を得ることができ消耗ら少ない。まｆ二、着火エネルギ
ーの伝達においても先ファイバー２７を用いることがて
さろのでハイテノノヨンコード等に比べ、細い物となり
スペース的に有利であるとともに、故障の可能性が減少
し信頼性が高まる効果がめる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃機関の実施例企示す断面図、
第２図はディストリビュータに回転ミラーを用いｆこ実
施例の説明図、第３図はディストリビュータに多面回転
ミラーを用いた実施例の説明図、第４図はディストリビ
ュータに回転筒を用いた実施例の説明図、第５図は従来
例の内燃機関を示す断面図である。ｔ・・燃焼室、５・・・着火装置。虐りだ色分りの鮪面図人第１図第３図ティフトリュｃ゛ユフーに回率乙耐Ｙ苫牢１また寅Ｊは
例Ｎ４図

Claims

【特許請求の範囲】

燃焼室と該燃焼室に導入された燃料気体を着火させる着
火装置を備えてなる内燃機関において、前記着火装置が
レーザ光線を前記燃焼室内に導入し且つ該燃焼室内でレ
ーザ光線を一点に集束させることを特徴とする内燃機関
。