(57)【要約】【課題】  エンジンに取り付けられ、エンジンの燃焼室へレーザ光を発振することにより燃焼室内の燃料に点火するようにしたレーザ点火装置において、装置がエンジンへの正規の取付位置から外れたときの誤動作を防止する。【解決手段】  レーザ点火装置１００は、レーザ光Ｌ１を発振するレーザユニット１０と、レーザユニット１０から発振されるレーザ光Ｌ１を集光する集光レンズ３４とを備え、レーザユニット１０からのレーザ光Ｌ１を集光レンズ３４で集光し、エンジンの燃焼室２０１へ発振するようになっている。第１のレーザ発振制限手段４０は、リミットスイッチ４１、４２により装置１００の位置ずれを検出し、ＥＣＵ３００により駆動回路１３を制御することで、レーザユニット１０からのレーザ光Ｌ１の発振を制御し、第２のレーザ発振制限手段５０はシャッタ部材５１により機械的にレーザ光Ｌ１の遮断を行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに取り付けられ、前記エンジンの燃焼室（２０１）へレーザ光を発振することにより、前記燃焼室（２０１）内の燃料に点火するようにしたレーザ点火装置において、
装置が前記エンジンへの正規の取付位置から外れたときに、前記レーザ光の発振を制限するレーザ発振制限手段（４０、５０）が設けられていることを特徴とするレーザ点火装置。
【請求項２】
レーザ光を発振するレーザユニット（１０）と、
前記レーザユニット（１０）から発振されるレーザ光を集光する集光レンズ（３４）とを備え、
前記レーザユニット（１０）からの前記レーザ光を前記集光レンズ（３４）で集光し、前記エンジンの燃焼室（２０１）へ発振するようになっており、
前記レーザ発振制限手段（４０、５０）は、前記集光レンズ（３４）から発振される前記レーザ光を制限するものであることを特徴とする請求項１に記載のレーザ点火装置。
【請求項３】
前記レーザ発振制限手段（４０）は、装置が前記正規の取付位置に取り付けられているときと、前記正規の取付位置から外れたときとで、異なる電気信号を発生し、この電気信号に基づいて前記レーザ光の発振を制御するものであることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ点火装置。
【請求項４】
前記レーザ発振制限手段（５０）は、前記レーザユニット（１０）と前記集光レンズ（３４）との間にて前記レーザユニット（１０）から発振される前記レーザ光の光軸上に介在設定されたシャッタ部材（５１）を有するものであり、
このシャッタ部材（５１）は、装置が前記正規の取付位置に取り付けられているときには、前記レーザ光を透過させる第１の位置に位置し、装置が前記正規の取付位置から外れたときには、前記第１の位置から移動して前記レーザ光を遮断するように作動するものであることを特徴とする請求項２に記載のレーザ点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに取り付けられ、エンジンの燃焼室へレーザ光を発振することにより燃焼室内の燃料に点火するようにしたレーザ点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のレーザ点火装置は、一般に、レーザ光を発振するレーザユニットと、このレーザユニットから照射されるレーザ光を集光する集光レンズとを備えて構成されており、エンジンのエンジンヘッドに取り付けられることで、レーザユニットからのレーザ光を集光レンズで集光し、エンジンの燃焼室へ発振するようになっている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６２−１６２７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のレーザ点火装置は、エンジンから取り外しても、誤動作する、すなわち単独で作動する可能性があるため、以下のような課題がある。
【０００４】
・エンジンの燃焼室以外、たとえば危険物や構造物などに向けられてレーザ光が発振された場合、レーザ光が照射された物体は瞬時に高温になるため、可燃物の場合は燃焼を誘発したり、構造物の場合は溶融、切断したりする可能性がある。
【０００５】
・装置がエンジンに対して、正規の取付位置から外れた状態で取り付けられている場合、装置から発振されるレーザ光が所望の位置から外れた部位に照射され、照射された部分のエンジン部品を損傷する場合がある。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、エンジンに取り付けられ、エンジンの燃焼室へレーザ光を発振することにより燃焼室内の燃料に点火するようにしたレーザ点火装置において、装置がエンジンへの正規の取付位置から外れたときの誤動作を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、エンジンに取り付けられ、エンジンの燃焼室（２０１）へレーザ光を発振することにより、燃焼室（２０１）内の燃料に点火するようにしたレーザ点火装置において、装置がエンジンへの正規の取付位置から外れたときに、レーザ光の発振を制限するレーザ発振制限手段（４０、５０）が設けられていることを特徴としている。
【０００８】
ここにおいて、装置がエンジンへの正規の取付位置から外れたときとは、装置がエンジンから取り外された状態にあるとき、または、装置が正規の取付位置から外れてエンジンに取り付けられている状態にあるときを意味し、また、レーザ光の発振を制限することとは、レーザ点火装置からのレーザ光の発振を停止するか、もしくは、発振を弱めることを意味する。
【０００９】
そして、本発明によれば、レーザ発振制限手段（４０、５０）によって、装置がエンジンへの正規の取付位置から外れたときにレーザ光の発振が制限されるため、装置がエンジンへの正規の取付位置から外れたときの誤動作を防止することができる。
【００１０】
その結果、上述した誤動作による危険物や構造物に対する損傷や、エンジン部品の損傷などを防止することができる。
【００１１】
ここで、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載のレーザ点火装置としては、レーザ光を発振するレーザユニット（１０）と、レーザユニット（１０）から発振されるレーザ光を集光する集光レンズ（３４）とを備え、レーザユニット（１０）からのレーザ光を集光レンズ（３４）で集光し、エンジンの燃焼室（２０１）へ発振するようになっており、レーザ発振制限手段（４０、５０）は、集光レンズ（３４）から発振されるレーザ光を制限するものにできる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明のように、請求項１または請求項２に記載のレーザ点火装置としては、レーザ発振制限手段（４０）は、装置が前記正規の取付位置に取り付けられているときと、前記正規の取付位置から外れたときとで、異なる電気信号を発生し、この電気信号に基づいて前記レーザ光の発振を制御するものにできる。
【００１３】
さらに、請求項４に記載の発明のように、請求項２に記載のレーザ点火装置としては、レーザ発振制限手段（５０）は、レーザユニット（１０）と集光レンズ（３４）との間にてレーザユニット（１０）から発振される前記レーザ光の光軸上に介在設定されたシャッタ部材（５１）を有するものであり、このシャッタ部材（５１）は、装置が前記正規の取付位置に取り付けられているときには、前記レーザ光を透過させる第１の位置に位置し、装置が前記正規の取付位置から外れたときには、前記第１の位置から移動して前記レーザ光を遮断するように作動するものにできる。
【００１４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るレーザ点火装置１００を、エンジンのエンジンヘッド２００に正規の取付位置にて取り付けた状態を示す概略断面図である。
【００１６】
本実施形態のレーザ点火装置１００は、基本的にはレーザ光Ｌ１を発振するレーザユニット１０、レーザユニット１０から発振されるレーザ光Ｌ１を燃焼室２０１へ導き焦点を結ぶガイドユニット３０、装置１００がエンジンヘッド２００への正規の取付位置から外れたときにレーザ光の発振を制限するレーザ発振制限手段４０、５０を備えて構成されている。
【００１７】
レーザユニット１０は、レーザユニットケース１１を備えており、このレーザユニットケース１１は、たとえば、樹脂、金属、セラミックなどから形成されている。図１に示される例では、このレーザユニットケース１１は、中空筒形状をなすもので、その中空部の上端には、半導体レーザからなる励起源１２が収納固定されている。
【００１８】
また、レーザユニット１０は、この励起源１２としての半導体レーザを駆動するための駆動回路１３を備えている。この駆動回路１３からの駆動信号が励起源１２に入力されることにより、励起源１２から半導体レーザ光としての励起光Ｌ０が出射される。
【００１９】
また、レーザユニットケース１１の中空部において励起源１２の下方には、固体レーザ１４が収納固定されている。この固体レーザ１４は、図示しないが、たとえば、レーザ媒質と受動Ｑスイッチ素子としての可飽和吸収体とを共振光路上に配置し、その両端部にミラーを配置してなる共振器として構成されたものにできる。
【００２０】
この場合、上記レーザ媒質は、励起されることにより光を放出するものであり、励起源１２から出射された励起光Ｌ０が入射することにより、蛍光を発する。また、上記可飽和吸収体は、入射する光のパワーが大きいほど吸収係数が小さくなり、入射光パワーが吸収飽和閾値を超えると、誘導放出が生じレーザ発振する。可飽和吸収体は、このような性質が利用されて、受動Ｑスイッチ素子として用いられる。
【００２１】
そして、光増幅器としての固体レーザ１４から出射されるレーザ光Ｌ１は、レーザユニット１０から発振されるレーザ光Ｌ１すなわち本レーザ点火装置１００から間欠的に発振されるレーザ光Ｌ１である。
【００２２】
本実施形態で使用したレーザ媒質はＮｄ：ＹＡＧ結晶であり、上記可飽和吸収体はＣｒ：ＹＡＧ結晶である。この場合、励起源１２としては、上記レーザ媒質に含まれるＮｄイオンのエネルギー準位を上準位に励起し得る波長８０８ｎｍ付近の励起光Ｌ０を出力する半導体レーザ光源が用いられる。
【００２３】
このように、本例のレーザユニット１０は、駆動回路１３、レーザユニットケース１１、励起源１２、固体レーザ１４を有し、受動Ｑスイッチ素子としての上記可飽和吸収体を用いたレーザ光源を構成しているが、本実施形態のレーザユニット１０としては、駆動回路１３からの信号によってレーザ光Ｌ１を発振するものであれば、これに限定されるものではない。
【００２４】
また、ガイドユニット３０は、ガイドユニットケース３１を備えており、このガイドユニットケース３１は、たとえば、樹脂、金属、セラミックなどから形成されている。
【００２５】
図１に示される例では、このガイドユニットケース３１は、中空筒形状をなすものであり、その上端部にてレーザユニットケース１１と連結された連結部３２を形成している。この連結部３２においては、両ケース１１、３１は取り外し可能な連結形態、たとえば、嵌合などにより連結されている。
【００２６】
ガイドユニットケース３１の中空部の上端部側すなわちレーザユニット１０側には、ビームエキスパンダ３３が設けられている。このビームエキスパンダ３３は、たとえば、レンズを用いた光学系よりなり、固体レーザ１４から発振され入射されるレーザ光Ｌ１の径を拡大して出射する機能を有するものである。
【００２７】
また、ガイドユニットケース３１の中空部においてビームエキスパンダ３３の下方、すなわち当該中空部の下端には、集光レンズ３４が収納固定されている。この集光レンズ３４は、レーザユニット１０から発振されビームエキスパンダ３３を介して入射されるレーザ光Ｌ１を集光するものである。そして、集光レンズ３４から出射された当該レーザ光Ｌ１はエンジンヘッド２００の燃焼室２０１へ導かれ所定の焦点位置に集光する。
【００２８】
このように、ガイドユニット３０は、レーザユニット１０に連結されたガイドユニットケース３１内に、ビームエキスパンダ３３および集光レンズ３４を有してなり、レーザユニット１０から発振されるレーザ光Ｌ１を燃焼室２０１へ導き焦点を結ぶ機能を有するものとして構成されている。
【００２９】
このようなレーザ点火装置１００は、エンジンヘッド２００を覆うヘッドカバー２０２を介してエンジンヘッド２００に取り付けられている。このヘッドカバー２０２は、たとえば、樹脂、金属、セラミックなどから形成されており、エンジンヘッド２００に対して締結などの手段により取り付け固定されている。
【００３０】
このレーザユニット１０のレーザユニットケース１１は、ヘッドカバー２０２に対して締結などにより取付固定することにより、レーザユニット１０とヘッドカバー２０２とが一体化されている。ここでは、レーザユニットケース１１は、ネジ２０３を介してヘッドカバー２０２にネジ結合されている。
【００３１】
また、レーザ点火装置１００におけるガイドユニット３０は、エンジンヘッド２００に形成された取付穴２０４に挿入されており、ガイドユニットケース３１に形成されたネジ部３５を介して、エンジンヘッド２００にネジ結合されている。
【００３２】
また、本実施形態のレーザ点火装置１００においては、レーザ発振制限手段４０、５０は、電気的手法を用いた第１のレーザ発振制限手段４０と、機械的な手法を用いた第２のレーザ発振制限手段５０とから構成されている。
【００３３】
第１のレーザ発振制限手段４０は、ヘッドカバー２０２に一体に固定されて設けられているピン４３と、第１のリミットスイッチ４１および第２のリミットスイッチ４２と、エンジンのＥＣＵ３００に設けられた演算回路３０１および制御回路３０２とを備えて構成されている。なお、ＥＣＵ３００は、後述するようにエンジン条件などに基づいた各種の制御をするものである。
【００３４】
ここで、第１のリミットスイッチ４１は、バネやホール素子などからなるスイッチ機能もしくは位置検出機能を持つものであり、レーザユニットケース１１の内部に収納固定されている。また、ピン４３も、レーザ点火装置１００の取付状態において、レーザユニットケース１１の内部に挿入されるようになっている。
【００３５】
そして、レーザ点火装置１００が正規の取付位置にあるときには、第１のリミットスイッチ４１とピン４３とは、互いに接するか、近づいた状態にあり、装置１００が正規の取付位置から外れているときには、第１のリミットスイッチ４１とピン４３とは、離れた状態となる。
【００３６】
この第１のリミットスイッチ４１は、ケーブルなどからなる配線３０３を介して演算回路３０１に電気的に接続されており、ピン４３の位置を検出することにより、たとえば、レーザ点火装置１００が正規の取付位置にあるときには演算回路３０１に信号を送り、正規の取付位置から外れているときには当該信号を演算回路３０１に送らないようになっている。
【００３７】
また、第２のリミットスイッチ４２も、バネやホール素子などからなるスイッチ機能もしくは位置検出機能を持つものであり、レーザ点火装置１００の取付状態において、エンジンヘッド２００とヘッドカバー２０２との間に介在している。この第２のリミットスイッチ４２は、エンジンヘッド２００とヘッドカバー２０２とのどちらに取り付け固定されていてもよい。
【００３８】
そして、レーザ点火装置１００が正規の取付位置にあるときには、エンジンヘッド２００とヘッドカバー２０２とは、第２のリミットスイッチ４２を介して接触もしくは近接しているが、装置１００がエンジンヘッド２００から取り外されたときには、エンジンヘッド２００とヘッドカバー２０２とのどちらか一方が、第２のリミットスイッチ４２から離れた状態になる。
【００３９】
この第２のリミットスイッチ４２も、ケーブルなどからなる配線３０３を介して演算回路３０１に電気的に接続されている。そして、この第２のリミットスイッチ４２は、エンジンヘッド２００とヘッドカバー２０２との位置状態を検出することにより、レーザ点火装置１００がエンジンヘッド２００に取り付けられているときには演算回路３０１に信号を送り、装置１００がエンジンヘッド２００から取り外されたときには当該信号を演算回路３０１に送らないようになっている。
【００４０】
また、演算回路３０１は、第１および第２のリミットスイッチ４１、４２からの信号を受けて、制御回路３０２を制御するものである。また、制御回路３０２は、演算回路３０１からの信号を受けて、配線３０３を介して電気的に接続されたレーザユニット１０の駆動回路１３を制御するものである。
【００４１】
つまり、レーザ点火装置１００がエンジンヘッド２００に取り付けられ正規の取付位置にあるときには、第１および第２の両リミットスイッチ４１、４２からの信号が演算回路３０１に送られ、演算回路３０１から制御回路３０２を介して駆動回路１３へ点火信号が送られるようになっている。
【００４２】
そして、駆動回路１３からの駆動信号が励起源１２に入力されることにより、励起源１２から半導体レーザ光としての励起光Ｌ０が出射され、固体レーザ１４からレーザ光Ｌ１が発振される。
【００４３】
こうしてレーザユニット１０から発振されたレーザ光Ｌ１は、ガイドユニット３０のビームエキスパンダ３３にて径が拡大された光となり、集光レンズ３４から燃焼室２０１へ導かれる。
【００４４】
なお、本実施形態のエンジンは、上記エンジンヘッド２００の下部に設けられた燃焼室２０１、燃焼室２０１へ空気を吸入するためのインテークマニホルド２０５、燃焼室２０１から排気を行うためのエグゾーストマニホルド２０６、燃焼室２０１へ燃料ガス２０７を噴射するインジェクタ２０８、燃焼室２０１内の混合気を圧縮するためのピストン２０９を有し、また、図示しない吸気バルブ、排気バルブを備える。
【００４５】
そして、燃焼室２０１では、燃料ガス２０７と空気とが混合された混合気に対して、集光レンズ３４から導かれたレーザ光Ｌ１が照射され、それによって、エンジンにおける燃焼を引き起こすことが可能になっている。
【００４６】
一方、レーザ点火装置１００が正規の取付位置から外れてエンジンヘッド２００に取り付けられているか、エンジンヘッド２００から取り外されているとき、すなわち、第１および第２のリミットスイッチ４１、４２の両方もしくは一方からの信号が演算回路３０１に送られないときには、レーザユニット１０からレーザ光Ｌ１が発振されないか、人体などに影響しない程度の弱いレーザ光を発振するように、演算回路３０１および制御回路３０２によって駆動回路１３を制御する、たとえば、駆動回路１３から励起源１２へ送信する電流を制限するようになっている。
【００４７】
また、第２のレーザ発振制限手段５０は、レーザユニット１０とガイドユニット３０の集光レンズ３４との間にて、レーザユニット１０すなわち固体レーザ１４から発振されたレーザ光Ｌ１の光軸上に介在設定されたシャッタ部材５１を有するものである。
【００４８】
このシャッタ部材５１は、レーザ光Ｌ１を通過させるための穴５１ａを有しており、レーザユニットケース１１の中空部の固体レーザ１４よりも下端側に収納されている。そして、レーザ点火装置１００が正規の取付位置にあるときには、シャッタ部材５１の穴５１ａをレーザ光Ｌ１が全て通過するようになっている。
【００４９】
また、レーザユニットケース１１の側壁には貫通穴５２が設けられ、レーザ点火装置１００が正規の取付位置にあるときには、シャッタ部材５１の一部がこの貫通穴５２を貫通して突出しており、この突出部は、ヘッドカバー２０２に形成された凹部５３にはめ込まれている。
【００５０】
また、レーザユニットケース１１の内部には、板バネやコイルバネなどからなるバネ部材５４が設けられている。このバネ部材５４は、シャッタ部材５１を貫通穴５２から押し出すようにシャッタ部材５１に対して弾性力を付加している。
【００５１】
このように、シャッタ部材５１、貫通穴５２、バネ部材５４から構成される第２のレーザ発振制限手段５０は、図２に示されるように作用する。図２は、第２のレーザ発振制限手段５０の作用を説明するための図である。
【００５２】
図２（ａ）に示されるように、シャッタ部材５１は、装置１００が正規の取付位置に取り付けられているときには、バネ部材５４の弾性力によって貫通穴５２から突出し、その突出部がヘッドカバー２０２の凹部５３にはめ込まれる。
【００５３】
それによって、シャッタ部材５１の穴５１ａが固体レーザ１４からのレーザ光Ｌ１の光軸と一致するため、この穴５１ａによってレーザ光Ｌ１が透過可能となる。つまり、シャッタ部材５１は、レーザユニット１０から発振されるレーザ光Ｌ１を透過させる第１の位置に位置した状態となる。
【００５４】
また、この図２（ａ）に示される第１の位置では、シャッタ部材５１がヘッドカバー２０２にはめ込まれているため、レーザユニット１０とヘッドカバー２０２との位置ずれが防止されるとともに、シャッタ部材５１が破壊されない限り、レーザユニット１０のヘッドカバー２０２からの抜けが防止される。
【００５５】
また、図２（ｂ）に示されるように、装置１００が正規の取付位置から外れたときには、シャッタ部材５１はレーザユニットケース１１の内側に押し込まれ、上記第１の位置から移動してレーザ光Ｌ１を遮断する。
【００５６】
［組み付け方法等］
このようなレーザ点火装置１００は、エンジンヘッド２００に対して、次のようにして組み付けられる。
【００５７】
まず、ガイドユニット３０、すなわちビームエキスパンダ３３および集光レンズ３４が収納されたガイドユニットケース３１を、エンジンヘッド２００の取付穴２０４に挿入し、ネジ部３５を介してネジ結合する。
【００５８】
次に、図１に示されるように、第２のリミットスイッチ４２を介して、ヘッドカバー２０２をエンジンヘッド２００に取付固定し、さらに、ヘッドカバー２０２のピン４３と第１のリミットスイッチ４１とが一致するように、レーザユニット１０を、ヘッドカバー２０２に対しネジ２０３を介して固定する。
【００５９】
また、このとき、連結部３２によってレーザユニット１０とガイドユニット３０とを連結する。ここで、連結部３２にて両ユニット１０、３０を嵌合させるにあたっては、Ｏリングを介して行ってもよい。
【００６０】
このヘッドカバー２０２へのレーザユニット１０の固定においては、レーザユニット１０をヘッドカバー２０２の穴に挿入していく。このとき、レーザユニット１０は、始めのうちは、シャッタ部材５１が上記図２（ｂ）に示される状態で挿入されていき、シャッタ部材５１がヘッドカバー２０２の凹部５３まで到達すると、上記図２（ａ）に示される状態となって、レーザユニット１０の挿入が完了する。
【００６１】
なお、あらかじめネジ２０３を介してヘッドカバー２０２にレーザユニット１０を固定し一体化させた後、これらをエンジンヘッド２００に取り付けるようにしてもよい。
【００６２】
こうして、レーザユニット１０およびガイドユニット３０が、ヘッドカバー２０２を介してエンジンヘッド２００に取り付けられる。その後、レーザユニット１０、各リミットスイッチ４１、４２を配線３０３を介してＥＣＵ３００に電気的に接続することにより、図１に示される本実施形態のレーザ点火装置１００の組付が完了する。
【００６３】
［作動等］
次に、レーザ点火装置１００の作動について説明する。まず、図１に示されるように、エンジンのエンジンヘッド２００に対し、正規の取付位置にてレーザ点火装置１００が取り付けられる。
【００６４】
続いて、ＥＣＵ３００にエンジンの状態を示すパラメータ（すなわちエンジン条件）が入力される。ＥＣＵ３００は、このパラメータに基づき、燃焼室２０１内におけるレーザ光Ｌ１の焦点の位置およびその焦点の点火エネルギー（すなわちレーザ光の強度）を求める。
【００６５】
ここで、エンジン条件とは、ＥＣＵ３００において、エンジン状態を検出するセンサ群（エンジン回転数センサ、吸入空気量センサ、スロットルセンサ、水温センサ等）から入力されるパラメータに基づいて求められる点火条件を指す。この点火条件とは、例えば、上記レーザ光Ｌ１の焦点の位置、当該焦点における点火エネルギー、点火時期、インジェクタ２０８から噴射される燃料の噴射量である。
【００６６】
この時、図示しない吸気バルブを介して吸入空気が燃焼室２０１内に導入される。そして、ＥＣＵ３００は、エンジン条件に応じてレーザ点火装置１００から発振されるレーザ光Ｌ１の発振時期、発振回数、発振エネルギーを決定する。
【００６７】
この後、ＥＣＵ３００は、インジェクタ２０８に燃料を噴射する信号を出力する。これを受けたインジェクタ２０８は、燃料２０７を燃焼室２０１内に噴射する。この燃料噴射とほぼ同時期に、ＥＣＵ３００の制御回路３０２は、レーザユニット１０にレーザ光を照射する信号を出力する。
【００６８】
レーザユニット１０は、この信号が入力されると、上述したように、励起源１２から励起光Ｌ０が出射されることで固体レーザ１４からレーザ光Ｌ１が発振され、そのレーザ光Ｌ１は、ガイドユニット３０のビームエキスパンダ３３にて径が拡大され、集光レンズ３４から燃焼室２０１内の所望の焦点位置に導かれる。
【００６９】
このように、燃焼室２０１内において、インジェクタ２０８から燃料２０７が噴射されてレーザ光Ｌ１が導かれると、レーザ光Ｌ１の焦点において燃料が着火し、燃焼が起こる。そして、燃焼したガスは図示しない排気バルブを介して燃焼室２０１から排気される。上記燃料の燃焼は、ＥＣＵ３００によって繰り返し行われる。
【００７０】
ここで、レーザ点火装置１００が正規の取付位置に取り付けられているときには、上述したように、第１および第２の両リミットスイッチ４１、４２からの信号が演算回路３０１に送られる。この状態で、点火信号が制御回路３０２に入力されるとレーザ発振できる状態となる。
【００７１】
そして、レーザ点火装置１００が正規の取付位置から外れたときには、両方のリミットスイッチ４１、４２の信号が入力されないため、点火信号が入力されても発振しないか、人体に影響のない程度の光を発振する。
【００７２】
たとえば、ＥＣＵ３００に対して第２のリミットスイッチ４２の信号が入るが、第１のリミットスイッチ４１の信号が入ってこない場合は、ＥＣＵ３００は、レーザユニット１０がヘッドカバー２０２の正規の取付位置に取り付けられていないと判断するため、レーザ発振は行われない。
【００７３】
一方、ＥＣＵ３００に対して第１のリミットスイッチ４１の信号が入るが、第２のリミットスイッチ４２の信号が入ってこない場合は、弱いレーザを発振することで、レーザの劣化等のチェックを行うことができる。このように第１のレーザ発振制限手段４０においては、両リミットスイッチ４１、４２両方の信号が入った時にのみ、点火信号に同期してレーザ発振を行う。
【００７４】
また、第２のレーザ発振制限手段５０によれば、装置１００が正規の取付位置に取り付けられているときには、上記図２（ａ）に示されるように、シャッタ部材５１は、レーザユニット１０から発振されるレーザ光Ｌ１を透過させる第１の位置に位置した状態となり、正常なエンジンの燃焼がなされる。
【００７５】
また、第２のレーザ発振制限手段５０によれば、装置１００が正規の取付位置から外れたときには、上記図２（ｂ）に示されるように、シャッタ部材５１はレーザ光Ｌ１を遮断する位置に移動するため、レーザ光Ｌ１は、発振器であるレーザユニット１０外部に放射されないか、弱い洩れ光が外部に放出される。
【００７６】
なお、シャッター部材５１の表面は光が散乱する構成とすることで、反射した光で固体レーザ14の損傷を防止する。
【００７７】
［効果等］
以上述べてきたように、本実施形態によれば、エンジンに取り付けられ、エンジンの燃焼室２０１へレーザ光を発振することにより、燃焼室２０１内の燃料に点火するようにしたレーザ点火装置１００において、当該装置１００がエンジンへの正規の取付位置から外れたときに、レーザ光の発振を制限するレーザ発振制限手段４０、５０が設けられていることを特徴とするレーザ点火装置１００が提供される。
【００７８】
ここにおいて、上述したが、装置１００がエンジンへの正規の取付位置から外れたときとは、装置１００がエンジンから取り外された状態にあるとき、または、装置１００が正規の取付位置から外れてエンジンに取り付けられている状態にあるときを意味し、また、レーザ光の発振を制限することとは、レーザ点火装置１００からのレーザ光の発振を停止するか、もしくは、発振を弱めることを意味する。
【００７９】
そして、本実施形態によれば、レーザ発振制限手段４０、５０によって、装置１００がエンジンへの正規の取付位置から外れたときにレーザ光の発振が制限されるため、装置１００がエンジンへの正規の取付位置から外れたときの誤動作を防止することができる。
【００８０】
その結果、上述した誤動作による危険物や構造物に対する損傷や、エンジン部品の損傷などを防止することができる。
【００８１】
ここで、本実施形態のレーザ点火装置１００は、レーザ光を発振するレーザユニット１０と、レーザユニット１０から発振されるレーザ光を集光する集光レンズ３４とを備え、レーザユニット１０からのレーザ光を集光レンズ３４で集光し、エンジンの燃焼室２０１へ発振するようになっており、レーザ発振制限手段４０、５０は、集光レンズ３４から発振されるレーザ光を制限するものとなっていることも特徴のひとつである。
【００８２】
また、本実施形態のレーザ点火装置１００においては、第１のレーザ発振制限手段４０は、装置１００が正規の取付位置に取り付けられているときと、正規の取付位置から外れたときとで、異なる電気信号を発生し、この電気信号に基づいて装置から発振されるレーザ光の発振を制御するものとしていることも特徴のひとつである。
【００８３】
特に、本実施形態では、第１のレーザ発振制限手段４０は、装置１００の位置ずれを検出する位置検出手段としてのリミットスイッチ４１、４２を有し、このリミットスイッチ４１、４２からの信号に基づいて駆動回路１３を制御することで、レーザユニット１０からのレーザ光Ｌ１すなわちレーザ点火装置１００からのレーザ光Ｌ１の発振を制御するようにしている。
【００８４】
さらに、本実施形態のレーザ点火装置１００においては、第２のレーザ発振制限手段５０は、レーザユニット１０と集光レンズ３４との間にてレーザユニット１０から発振されるレーザ光の光軸上に介在設定されたシャッタ部材５１を有するものであり、このシャッタ部材５１は、装置１００が正規の取付位置に取り付けられているときには、レーザ光を透過させる第１の位置に位置し、装置１００が正規の取付位置から外れたときには、第１の位置から移動して前記レーザ光を遮断するように作動するものとしていることも特徴のひとつである。
【００８５】
（他の実施形態）
なお、電気的な制御を行う上記第１のレーザ発振制限手段としては、上記した両リミットスイッチ４１、４２を有するものでなくてもよい。
【００８６】
たとえば、装置１００が正規の取付位置から外れたときに、無線を用いた通信によってその位置ずれを検出する手段を備えたＩＣチップを、レーザユニット１０に一体に取り付けたものとすれば、その位置ずれを検出し、無線によって制御回路３０２に信号を送り、駆動回路１３を制御してレーザ発振を制限することができる。
【００８７】
また、上記実施形態では、レーザ発振制限手段は、電気的な制御を行う第１のレーザ発振制限手段４０と機械的な制御を行う第２のレーザ発振制限手段５０との両方を有するものであったが、これらのうちのいずれか一方のみを有するものであってもよい。
【００８８】
要するに、本発明は、エンジンに取り付けられ、エンジンの燃焼室へレーザ光を発振することにより、燃焼室内の燃料に点火するようにしたレーザ点火装置において、当該装置がエンジンへの正規の取付位置から外れたときに、レーザ光の発振を制限するレーザ発振制限手段が設けられていることを要部とするものであり、その他の部分については、適宜設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザ点火装置をエンジンに正規の取付位置にて取り付けた状態を示す概略断面図である。
【図２】第２のレーザ発振制限手段の作用を説明するための図である。
【符号の説明】
【００９０】
１０…レーザユニット、３４…集光レンズ、４０…第１のレーザ発振制限手段、
５０…第２のレーザ発振制限手段、５１…シャッタ部材、１００…レーザ点火装置、
２００…エンジンのエンジンヘッド、２０１…燃焼室、Ｌ１…レーザ光。
【図１】
2006307689.tif 000003
【図２】
2006307689.tif 000004