(57)【要約】【課題】  簡単な構造で以って１つのレーザ光を複数に分光して、該分光レーザ光を燃焼室内における複数のターゲットに照射可能とし、あるいは該分光レーザ光を複数のシリンダに分配可能としたレーザ着火式エンジンを提供する。【解決手段】  レーザ発振装置からのレーザ光を光ファイバーを通してシリンダヘッドに装着されたレーザ光導入手段に伝送し、該レーザ光導入手段から、燃焼室内のターゲットに照射して発生させたプラズマにより該燃焼室内のガスに着火するように構成されたレーザ着火式エンジンにおいて、ハーフミラーと全反射ミラーとを組合せて構成され、入光される前記レーザ光を該ハーフミラー及び全反射ミラーを通すことにより複数のレーザ光に分光するレーザ光分光装置を備えたことを特徴とする。【選択図】    図１
2006161612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振装置からのレーザ光を光ファイバーを通してシリンダヘッドに装着されたレーザ光導入手段に伝送し、該レーザ光導入手段から、燃焼室内のターゲットに照射して発生させたプラズマにより該燃焼室内のガスに着火するように構成されたレーザ着火式エンジンにおいて、ハーフミラーと全反射ミラーとを組合せて構成され、入光される前記レーザ光を該ハーフミラー及び全反射ミラーを通すことにより複数のレーザ光に分光するレーザ光分光装置を備えたことを特徴とするレーザ光分割装置を備えたレーザ着火式エンジン。
【請求項２】
前記ハーフミラーと全反射ミラーとを複数組設け、上流段のハーフミラーを透過あるいは反射した前記レーザ光の一方を全反射ミラーに入光し他方を下流段のハーフミラーに入光するように構成したことを特徴とする請求項１記載のレーザ光分割装置を備えたレーザ着火式エンジン。
【請求項３】
複数組設けた前記ハーフミラー及び全反射ミラーの最下流段のミラーから出光された複数のレーザ光と同数設けられて、該複数のレーザ光のそれぞれを屈折して所要の受光手段側に向けて出光する出光プリズムを備えたことを特徴とする請求項２記載のレーザ光分割装置を備えたレーザ着火式エンジン。
【請求項４】
前記最下流段のミラーと前記出光プリズムとの間の光路に、該最下流段のミラーから出
光された複数のレーザ光と同数の集光レンズを設けたことを特徴とする請求項３記載のレーザ光分割装置を備えたレーザ着火式エンジン。
【請求項５】
レーザ発振装置からのレーザ光を光ファイバーを通してシリンダヘッドに装着されたレーザ光導入手段に伝送し、該レーザ光導入手段から、燃焼室内のターゲットに照射して発生させたプラズマにより該燃焼室内のガスに着火するように構成されたレーザ着火式エンジンにおいて、頂点から入光される前記レーザ光を複数のレーザ光に分割する複数の屈折面を有し、分割された前記複数のレーザ光を異なる方向に出光する角錐状の分割プリズムを備えたことを特徴とするレーザ光分割装置を備えたレーザ着火式エンジン。
【請求項６】
前記分割プリズムから出光された複数のレーザ光のそれぞれについて該レーザ光の光路に出光プリズムを直列に２個設け、前記分割プリズムから出光された複数のレーザ光のそれぞれを、前記２個の出光プリズムを順に通して所要の受光手段側に向けて出光するように構成したことを特徴とする請求項５記載のレーザ光分割装置を備えたレーザ着火式エンジン。
【請求項７】
前記分割プリズムから出光された複数のレーザ光のそれぞれについて該レーザ光の光路に、該レーザ光を屈折させる２つの屈折面を有する出光プリズムを設け、前記分割プリズムから出光された複数のレーザ光のそれぞれを、前記出光プリズムの２つの屈折面を順に通して所要の受光手段側に向けて出光するように構成したことを特徴とする請求項５記載のレーザ光分割装置を備えたレーザ着火式エンジン。
【請求項８】
レーザ発振装置からのレーザ光を光ファイバーを通してシリンダヘッドに装着されたレーザ光導入手段に伝送し、該レーザ光導入手段から、燃焼室内のターゲットに照射して発生させたプラズマにより該燃焼室内のガスに着火するように構成されたレーザ着火式エンジンにおいて、内部頂点から入光される前記レーザ光を複数のレーザ光に分割する角錐状内面を形成する複数の屈折面を有し、分割された前記複数のレーザ光を異なる方向に出光する分割プリズムを備えたことを特徴とするレーザ光分割装置を備えたレーザ着火式エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてガスエンジン等の予混合燃焼レーザ着火式エンジンに適用され、レーザ発振装置からのレーザ光を、光ファイバーを通してレーザ光集光手段に伝送し、該レーザ光集光手段から燃焼室内のターゲットに照射して発生させたプラズマにより該燃焼室内のガスに着火するように構成されたレーザ着火式エンジンであって、レーザ光分割装置を備えたレーザ着火式エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
予混合希薄燃焼ガスエンジンにおいては、副室に装着した点火プラグによって該副室内の濃混合比ガスに点火して着火し、該着火火炎を主燃焼室内の希薄混合気中に噴出せしめて主燃焼させる点火プラグ着火方式、あるいは副室に装着したパイロット燃料噴射弁によって該副室内の混合ガス中にパイロット燃料を噴射して着火し、該着火火炎を主燃焼室内の希薄混合気中に噴出せしめて主燃焼させるパイロット燃料噴射着火方式に代えて、レーザ光を燃焼室に設けられたターゲットに照射してプラズマを発生させ、燃焼室内のガスを着火燃焼させるレーザ着火方式を用いて、希薄混合ガスの着火燃焼を促進するとともに、ＮＯｘの発生量を抑制する技術が提案されている。
【０００３】
かかるレーザ着火方式を備えた予混合希薄燃焼ガスエンジンとして、特許文献１（特開平７−２１７５２１号公報）、及び特許文献２（特開平９−４２１３８号公報）の技術が提案されている。
特許文献１の技術においては、レーザ光の光路内に複数のウェッジ基板を設置し、それぞれのウェッジ基板を異なる回転数で回転させることにより、レーザ光を広い範囲に揺動させて照射するように構成している。
また、特許文献２の技術においては、レーザ発振装置とピストン表面上に設けた1個のターゲットとの間のレーザ光の光路内に、エンジン回転によってレーザ光を常時ターゲット上に照射できるように焦点可変装置を装備している。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２１７５２１号公報
【特許文献２】特開平９−４２１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来技術にあっては、つぎのような解決すべき問題点を有している。即ち前記特許文献１（特開平７−２１７５２１号公報）の技術にあっては、ウェッジ基板を回転させながらレーザ光を通し、燃焼室内のピストン上面の限られた範囲にあるターゲットにレーザ光を揺動させて照射するように構成されているにとどまり、また特許文献２（特開平９−４２１３８号公報）の技術にあっては、エンジン回転によってレーザ光を常時１つのターゲット上に精度良く照射できる焦点可変装置をそなえているにとどまり、１つのレーザ光を複数に分光させて、燃焼室内における複数のターゲットに照射しあるいは複数のシリンダに分配可能にして、簡単な構造で以って１つのレーザ光を複数に分光可能とした手段はそなえていない。
【０００６】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、簡単な構造で以って１つのレーザ光を複数に分光して、該分光レーザ光を燃焼室内における複数のターゲットに照射可能とし、あるいは該分光レーザ光を複数のシリンダに分配可能としたレーザ着火式エンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はかかる目的を達成するもので、レーザ発振装置からのレーザ光を光ファイバーを通してシリンダヘッドに装着されたレーザ光導入手段に伝送し、該レーザ光導入手段から、燃焼室内のターゲットに照射して発生させたプラズマにより該燃焼室内のガスに着火するように構成されたレーザ着火式エンジンにおいて、ハーフミラーと全反射ミラーとを組合せて構成され、入光される前記レーザ光を該ハーフミラー及び全反射ミラーを通すことにより複数のレーザ光に分光するレーザ光分光装置を備えたことを特徴とする。
【０００８】
かかる発明において好ましくは、前記ハーフミラーと全反射ミラーとを複数組設け、上流段のハーフミラーを透過あるいは反射した前記レーザ光の一方を全反射ミラーに入光し他方を下流段のハーフミラーに入光するように構成する。
【０００９】
かかる発明によれば、ハーフミラーと全反射ミラーとを組合せて複数組設け、レーザ光を上流段のハーフミラーに入射することによって該ハーフミラーにて反射光と透過光とに分離し、該反射光あるいは透過光の一方を全反射ミラーに入光し他方を下流段のハーフミラーに入力する手順を繰り返すことにより、ハーフミラーと全反射ミラーとを複数組組合せるというきわめて簡単な構造で、１つのレーザ光を複数のレーザ光に分光して燃焼室内における複数のターゲットに照射することが可能となる。あるいは複数のシリンダに分配することができる。
【００１０】
これにより、１つのレーザ光をかかるレーザ光分光装置によって複数のレーザ光に分光して、燃焼室内の複数箇所に配置されたターゲットへ照射することが容易にでき、かかる
複数ターゲットへのレーザ光の照射により、燃焼室内の複数箇所が燃焼室内ガスの着火点となって燃焼室内ガスが均等に着火され、着火不良の発生が回避されるとともにターゲット１つ当たりのガスへの着火燃焼時間を早くできて、着火燃焼性能が向上する。
また、前記のように、ハーフミラーと全反射ミラーとを複数組組合せるというきわめて簡単な構造で、１つのレーザ光を複数のレーザ光に分光して、容易に複数のシリンダに分配することができる。
【００１１】
さらに、かかる発明において、前記のように構成されたレーザ光分光装置の下流側を次のように構成することにより、複数に分光されたレーザ光を燃焼室内の複数箇所に配置されたターゲットに容易にかつ精度良く照射でき、また前記分光レーザを複数のシリンダに精度良く分配することができる。
（１）複数組設けた前記ハーフミラー及び全反射ミラーの最下流段のミラーから出光された複数のレーザ光と同数設けられて、該複数のレーザ光のそれぞれを屈折して所要の受光手段側に向けて出光する出光プリズムを備える。
（２）前記最下流段のミラーと前記出光プリズムとの間の光路に、該最下流段のミラーから出光された複数のレーザ光と同数の集光レンズを設ける。
【００１２】
また本発明は、前記レーザ着火式エンジンにおいて、頂点から入光されるレーザ光を複数のレーザ光に分割する複数の屈折面を有し、分割された前記複数のレーザ光を異なる方向に出光する角錐状の分割プリズムを備えたことを特徴とする。
かかる発明によれば、１つのレーザ光を複数の屈折面を有する角錐状の分割プリズムの頂点から該分割プリズムに入光して該分割プリズム内を通して複数の屈折面から出光することにより、角錐状の分割プリズムを設置するのみという簡単かつ低コストの構造で以って、１つのレーザ光を複数のレーザ光に分光して異なる方向に出光できる。
【００１３】
かかる発明において、前記のように構成された角錐状の分割プリズムの下流側を次のように構成することにより、分割プリズムで複数に分光されたレーザ光を容易に燃焼室内の複数箇所に配置されたターゲットに容易にかつ精度良く照射でき、また前記分光されたレーザ光を複数のシリンダに精度良く分配することができる。
（１）前記分割プリズムから出光された複数のレーザ光のそれぞれについて該レーザ光の光路に出光プリズムを直列に２個設け、前記分割プリズムから出光された複数のレーザ光のそれぞれを、前記２個の出光プリズムを順に通して所要の受光手段側に向けて出光するように構成する。
（２）前記分割プリズムから出光された複数のレーザ光のそれぞれについて、該レーザ光の光路に、該レーザ光を屈折させる２つの屈折面を有する出光プリズムを設け、前記分割プリズムから出光された複数のレーザ光のそれぞれを、前記出光プリズムの２つの屈折面を順に通して所要の受光手段側に向けて出光するように構成する。
【００１４】
また本発明は、前記レーザ着火式エンジンにおいて、内部頂点から入光される前記レーザ光を複数のレーザ光に分割する角錐状内面を形成する複数の屈折面を有し、分割された前記複数のレーザ光を異なる方向に出光する分割プリズムを備えたことを特徴とする。
かかる発明によれば、１つのレーザ光を、内部に形成された複数の角錐状内面を有する分割プリズムの内部頂点から該分割プリズムに入光し、該分割プリズム内を通して複数の屈折内面から出光することにより、角錐状内面を有する分割プリズムを設置するのみという簡単かつ低コストの構造で以って、１つのレーザ光を複数のレーザ光に分光して異なる方向に出光できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ハーフミラーと全反射ミラーとを複数組組合せるというきわめて簡単な構造で、１つのレーザ光を複数のレーザ光に分光して燃焼室内における複数のターゲットに照射することが可能となる。あるいは複数のシリンダに分配することができる。
これにより、１つのレーザ光を複数のレーザ光に分光して、燃焼室内の複数箇所に配置されたターゲットへ照射することが容易にでき、かかる複数ターゲットへのレーザ光の照射により、燃焼室内の複数箇所が燃焼室内ガスの着火点となって燃焼室内ガスが均等に着火され、着火不良の発生が回避されるとともにターゲット１つ当たりのガスへの着火燃焼時間を早くできて、着火燃焼性能が向上する。
また、前記のように、ハーフミラーと全反射ミラーとを複数組組合せるというきわめて簡単な構造で、１つのレーザ光を複数のレーザ光に分光して、容易に複数のシリンダに分配することができる。
【００１６】
また本発明によれば、１つのレーザ光を複数の屈折面を有する角錐状の分割プリズムの頂点から該分割プリズムに入光して該分割プリズム内を通して複数の屈折面から出光することにより、角錐状の分割プリズムを設置するのみという簡単かつ低コストの構造で以って、１つのレーザ光を複数のレーザ光に分光して異なる方向に出光できる。
さらに本発明によれば、１つのレーザ光を、内部に形成された複数の角錐状内面を有する分割プリズムの内部頂点から該分割プリズムに入光して該分割プリズム内を通して複数の屈折内面から出光することにより、角錐状内面を有する分割プリズムを設置するのみという簡単かつ低コストの構造で以って、１つのレーザ光を複数のレーザ光に分光して異なる方向に出光できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１８】
図５（Ａ）は本発明が適用されるレーザ着火式エンジンのレーザ光伝送システムの第１例を示す構成図である。
図５（Ａ）において、１はレーザ光（レーザパルス）０２を発振するレーザ発振装置、２は前記レーザ発振装置１から発振されるレーザ光０２のパルス間隔、レーザ光エネルギー（レーザ光の強さ）等を制御するレーザ制御装置である。５０は前記レーザ発振装置１からのレーザ光０２を後述するように伝送する光ファイバーである。
５１はエンジンの回転数を検出する回転数検出器、５２はエンジンの負荷を検出する負荷検出器である。５３はクランク角センサで、クランク軸のクランク角を検出するものである。
【００１９】
３はコントローラで、前記回転数検出器５１からエンジン回転数の検出値が、前記負荷検出器５２からエンジン負荷の検出値が、前記クランク角センサ５３からエンジンのクランク角の検出値が夫々入力されて、前記エンジン回転数の検出値あるいは前記エンジン負荷の検出値に基づき、該エンジン回転数あるいはエンジン負荷に対応するレーザ光０２のパルス間隔、レーザ光エネルギー（レーザ光の強さ）等を算出するとともに、前記クランク角検出値に基づき各シリンダの着火順序に従ってのレーザ光の発振タイミングを算出して前記レーザ制御装置２及び後述するレーザ光シリンダ分配装置７に入力するものである。
【００２０】
７は前記レーザ発振装置１からのレーザ光０２を各シリンダに分配するレーザ光シリンダ分配装置で、複数のミラーの組合せ、プリズム等のレーザ光０２を複数に分光せしめる分光手段により該レーザ光０２を分光して各シリンダに分配するものである。即ち、該レーザ光シリンダ分配装置７においては、レーザ光０２を、前記コントローラ３からのエンジンの着火順序信号を受けて、該着火順序に従って各シリンダに分配し、光ファイバー５０を通して各シリンダのターゲット５に伝送する。
【００２１】
１２はシリンダヘッド、１０はピストン、１１はシリンダライナ、１３は該シリンダヘッド１２、ピストン１０及びシリンダライナ１１により区画形成された燃焼室である。１４は吸気ポートを開閉する吸気弁、１６は排気ポートを開閉する排気弁である。
前記排気弁１６及び吸気弁１４（図５（Ｂ）参照）は、これらの上部に連結された弁回転装置２７によって、超低速でステップ的あるいは連続的に、正逆両方向に回動せしめられている。かかる弁回転装置２７は、従来使用されている排気弁回転装置、吸気弁回転装置と同様な装置を用い、あるいは既に排気弁１６あるいは吸気弁１４に弁回転装置２７が装着されている場合はこれを用いる。
５は前記排気弁１６及び吸気弁１４の下面にそれぞれ突設されたターゲットであり、各ターゲット５には、後述するように、レーザ光分光装置１００で該ターゲット５の数（この例では４個）と同数のレーザ光０２が照射されるようになっている。
本発明は、前記レーザ光分光装置１００の構成に係るものである。
【実施例１】
【００２２】
図１（Ａ）は本発明の第１実施例に係るレーザ光分光装置の模式図、（Ｂ）は作用説明図である。
図１（Ａ）、（Ｂ）において、１０１はハーフミラー、１０２は全反射ミラーで、この実施例では該ハーフミラー１０１と全反射ミラー１０２とを組合せて複数組設けて、ミラー組立体１０１を構成している。１０３は出光プリズムで、前記ターゲット５（図５）と同数設置される。１０４は前記ミラー組立体１０１と前記各出光プリズム１０３との間のレーザ光０２の光路に設置された集光レンズである。
前記ミラー組立体１０１は、図１（Ｂ）のように、上流段のハーフミラー１０１aを透過しあるいは反射した前記レーザ光０２の一方を全反射ミラー１０２ｂに入光し他方を下流段のハーフミラー１０１ｂに入光し、該下流段のハーフミラー１０１ｂを透過しあるいは反射した前記レーザ光０２の一方を下流段の全反射ミラー１０２ｂに入光し、他方をさらに下流段のハーフミラー１０１に（入光）することを繰り返し、任意のハーフミラー１０１あるいは全反射ミラー１０２から出光されたレーザ光０２を前記集光レンズ１０４に入光するように構成されている。
【００２３】
かかるレーザ着火式エンジンの運転時において、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、前記コントローラ３においては、回転数検出器５１からのエンジン回転数の検出値、負荷検出器５２からのエンジン負荷の検出値、及びクランク角検出器５３からのクランク角の検出値に基づき、前記レーザ制御装置２にレーザ発振装置１からのレーザ光０２の発振タイミングの制御信号を出力する。
該レーザ制御装置２においては、前記コントローラ３から該レーザ制御装置２に入力されるレーザ光０２の発振タイミングの制御信号に基づき、前記レーザ発振装置１からレーザ光０２を発振せしめる。
レーザ発振装置１からのレーザ光０２は、光ファイバー５０を通してレーザ光シリンダ分配装置７に入光される。
該レーザ光シリンダ分配装置７においては、前記レーザ光０２を、前記コントローラ３からのエンジンの着火順序信号を受けて、該着火順序に従って分光して各シリンダに分配し、光ファイバー５０を通して各シリンダのレーザ光分光装置１００に伝送する。
【００２４】
かかる第１実施例において、図５のように、前記レーザ光シリンダ分配装置７から光ファイバー５０を通してレーザ光分光装置１００に導入されたレーザ光０２は、図１（Ａ）、（Ｂ）のように前記ミラー組立体１０１の第１段（上流段）のハーフミラー１０１aに入射される。次いで図１（Ｂ）のように、前記第１段のハーフミラー１０１aを透過したレーザ光０２は第２段のハーフミラー１０１ｂに入射され、該第１段のハーフミラー１０１aで反射したレーザ光０２は第１段の全反射ミラー１０２aに入射され、第２段のハーフミラー１０２ｂで反射したレーザ光０２はは第２段の全反射ミラー１０２ｂに入射される、という出光、入光を繰り返す。
【００２５】
そして、第２段のハーフミラー１０２ｂを透過したレーザ光０２a、第１段の全反射ミラー１０２で反射したレーザ光０２ｂ、第２段の全反射ミラー１０２ｂで反射したレーザ光０２ｃ、第３段の全反射ミラー１０２ｄ（図示省略）で反射したレーザ光０２ｄは、前記ターゲット５と同数（この例では４つ）の集光レンズ１０４に入光し、各集光レンズ１０４で集光されて、前記ターゲット５と同数（この例では４つ）の出光プリズム１０３に入光される。
前記出光プリズム１０３の屈折面１０３aで屈折された各レーザ光０２ａ、０２ｂ、０２ｃ、０２ｄは、図５（Ｂ）に示されるように、前記排気弁１６及び吸気弁１４にそれぞれ設けられた４つのターゲット５に照射される。
前記排気弁１６及び吸気弁１４にそれぞれ設けられた４つのターゲット５へ照射されたレーザ光０２は、燃焼室１３内の混合ガス中に高温のプラズマを発生させ、該ガスを着火燃焼せしめる。
【００２６】
かかる第１実施例によれば、ハーフミラー１０１と全反射ミラー１０２とを組合せて複数組設け、レーザ光０２を上流段のハーフミラー（たとえば１０１ａ）に入射することによって該ハーフミラー（たとえば１０１ａ）にて反射光と透過光とに分離し、該反射光あるいは透過光の一方を全反射ミラー（たとえば１０１ｂ）に入光し他方を下流段のハーフミラー（たとえば１０１ｂ）に入力する手順を繰り返すことにより、ハーフミラー１０１と全反射ミラー１０２とを複数組組合せるというきわめて簡単な構造で、１つのレーザ光０２を複数のレーザ光（たとえば各レーザ光０２ａ、０２ｂ、０２ｃ、０２ｄ）に分光して燃焼室１３内における複数のターゲット、つまり前記排気弁１６及び吸気弁１４にそれぞれ設けられた４つのターゲット５に照射することが可能となる。
【００２７】
これにより、１つのレーザ光０２をかかるレーザ光分光装置１００によって複数のレーザ光（たとえば各レーザ光０２ａ、０２ｂ、０２ｃ、０２ｄ）に分光して、燃焼室１３内の複数箇所に配置されたターゲット５へ照射することが容易にできる。そして、かかる複数ターゲット５へのレーザ光０２の照射により、燃焼室１３内の複数箇所が燃焼室内ガスの着火点となって燃焼室内ガスが均等に着火され、着火不良の発生が回避されるとともにターゲット５１つ当たりのガスへの着火燃焼時間を早くできて、着火燃焼性能が向上する。
【実施例２】
【００２８】
図２は本発明の第２実施例に係るレーザ光分光装置の模式図である。
この実施例では前記レーザ光分光装置１００を次のように構成している。
即ち図２において、１０５は分割プリズムで、角錐状（この例では四角錐）に形成されており、その頂点１０５ｚに前記レーザ光０２が入光され、複数（この例では４つ）の屈折面１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄにより分光されたレーザ光０２ａ、０２ｂ、０２ｃ、０２ｄが該屈折面１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄから出光するように形成されている。
１０６は中間プリズム、１０７は出光プリズムで、前記ターゲット５（図５）と同数、レーザ光０２の光路に直列に設置されている。１０４は前記各中間プリズム１０６と各出光プリズム１０７との間のレーザ光の光路に設置された集光レンズである。
前記中間プリズム１０６及び出光プリズム１０７には、レーザ光０２を直角方向に屈折させる屈折面１０６ａ及び屈折面１０７ａがそれぞれ形成されている。
【００２９】
かかる第２実施例において、前記レーザ光シリンダ分配装置７から光ファイバー５０を通してレーザ光分光装置１００に導入されたレーザ光０２は、図２のように前記分割プリズム１０５の頂点１０５ｚから該分割プリズム１０５に入光され、複数（この例では４つ）の屈折面１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄにより分光され、分光されたレーザ光０２ａ、０２ｂ、０２ｃ、０２ｄは前記ターゲット５と同数（この例では４つ）の中間プリズム１０６に入光される。
【００３０】
各中間プリズム１０６の屈折面１０６ａでほぼ直角方向に偏向されたレーザ光（たとえばレーザ光０２ｄ）は、前記ターゲット５と同数（この例では４つ）の集光レンズ１０４に入光して各集光レンズ１０４で集光されて、前記ターゲット５と同数（この例では４つ）の出光プリズム１０７に入光されこれの屈折面１０７ａでほぼ直角方向に偏向される。
かかる実施例においては、前記各中間プリズム１０６と各出光プリズム１０７とをレーザ光０２の光路に直列に配置することにより、分割プリズム１０５から出光されたレーザ光０２を下方つまり図５において燃焼室１３側に落として水平方向に向け、図５（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、前記排気弁１６及び吸気弁１４にそれぞれ設けられた４つのターゲット５に照射することが可能となる。
【００３１】
かかる第２実施例によれば、１つのレーザ光０２を複数の屈折面屈折面１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄを有する角錐状の分割プリズム１０５の頂点１０５ｚから該分割プリズム１０５に入光して該分割プリズム１０５内を通して複数の屈折面屈折面屈折面１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄから出光することにより、角錐状の分割プリズム１０５及び各中間プリズム１０６と各出光プリズム１０７とを設置するのみという簡単かつ低コストの構造で以って、１つのレーザ光０２を複数のレーザ光０２ａ、０２ｂ、０２ｃ、０２ｄに分光して、前記排気弁１６及び吸気弁１４にそれぞれ設けられた４つのターゲット５に向けて出光できる。
また、前記角錐状の分割プリズム１０５下流側を、前記各中間プリズム１０６と各出光プリズム１０７とをレーザ光０２の光路に、集光レンズ１０４を挟んで直列に配置したので、分割プリズム１０５で複数に分光されたレーザ光０２ａ、０２ｂ、０２ｃ、０２ｄを燃焼室１３内の複数箇所に配置されたターゲット５に容易にかつ精度良く照射できる。
【実施例３】
【００３２】
図３は本発明の第３実施例に係るレーザ光分光装置の模式図である。
この実施例では前記レーザ光分光装置１００を次のように構成している。
即ち図３において、１０５は前記第２実施例と同様な角錐状（この例では四角錐）の分割プリズムで、その頂点１０５ｚに前記レーザ光０２が入光され、複数（この例では４つ）の屈折面１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄにより分光されたレーザ光０２ａ、０２ｂ、０２ｃ、０２ｄが該屈折面１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄから出光するように形成されている。
１０９は出光プリズムで、前記ターゲット５（図５）と同数、レーザ光０２の光路に設置されている。１０４は前記分割プリズム１０５と各出光プリズム１０９との間のレーザ光の光路に設置された集光レンズである。
前記出光プリズム１０９に上面にはは、レーザ光０２を直角方向に屈折させる屈折面１０９ａが、下面には該屈折面１０９ａからのレーザ光を直角方向に屈折させる屈折面１０９ｂがそれぞれ形成されている。
【００３３】
かかる第３実施例において、前記レーザ光０２は、図３のように前記分割プリズム１０５の頂点１０５ｚから該分割プリズム１０５に入光され、複数（この例では４つ）の屈折面１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄにより分光され、分光されたレーザ光０２ａ、０２ｂ、０２ｃ、０２ｄは、各集光レンズ１０４で集光されて、前記ターゲット５と同数（この例では４つ）の出光プリズム１０９に入光される。
各出光プリズム１０９内においては、上面側の屈折面１０９ａでほぼ直角方向に偏向されたレーザ光（たとえばレーザ光０２ｄ）は、下面側の屈折面１０９ｂでほぼ直角方向に偏向される。
かかる実施例においては、上面及び下面に屈折面１０９ａ、１０９ｂを形成した各出光プリズム１０９により、分割プリズム１０５から出光されたレーザ光０２を下方つまり図５において燃焼室１３側に落として水平方向に向け、図５（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、前記排気弁１６及び吸気弁１４にそれぞれ設けられた４つのターゲット５に照射することが可能となる。
【００３４】
かかる第３実施例によれば、１つのレーザ光０２を複数の屈折面屈折面１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄを有する角錐状の分割プリズム１０５の頂点１０５ｚから該分割プリズム１０５に入光して該分割プリズム１０５内を通して複数の屈折面１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄから出光することにより、角錐状の分割プリズム１０５及び出光プリズム１０９を設置するのみという簡単かつ低コストの構造で以って、１つのレーザ光０２を複数のレーザ光０２ａ、０２ｂ、０２ｃ、０２ｄに分光して、前記排気弁１６及び吸気弁１４にそれぞれ設けられた４つのターゲット５に向けて出光できるのに加えて、前記角錐状の分割プリズム１０５の下流側に、集光レンズ１０４を挟んで、上面及び下面に屈折面１０９ａ、１０９ｂを形成した各出光プリズム１０９を配置したので、分割プリズム１０５で複数に分光されたレーザ光０２ａ、０２ｂ、０２ｃ、０２ｄを燃焼室１３内の複数箇所に配置されたターゲット５に容易にかつ精度良く照射できる。
【実施例４】
【００３５】
図４は本発明の第４実施例に係るレーザ光分光装置の模式図である。
この実施例では前記レーザ光分光装置１００を次のように構成している。
即ち図４において、１１０直方体状の分配プリズムで、内部に角錐状内面（この例では四角錐内面）を構成する複数（この例では４つ）の屈折面１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄが形成されている。また、該分配プリズム１１０のレーザ光入口には集光レンズ１０４が設置されている。
【００３６】
かかる第４実施例において、前記レーザ光０２は、図４のように前記分配プリズム１１０の上面から内部に導入され、内部を透過されて四角錐内面の頂点１１０ｚから複数（この例では４つ）の屈折面１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄにより分光され、分光されたレーザ光０２ａ、０２ｂ、０２ｃ、０２ｄは水平方向に向けて伝播され、図５（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、前記排気弁１６及び吸気弁１４にそれぞれ設けられた４つのターゲット５に照射される。
【００３７】
かかる第４実施例によれば、１つのレーザ光０２を四角錐内面における複数の屈折面１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの頂点１０５ｚから該屈折面１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄで屈折して出光することにより、角錐状面を有する１個の分配プリズム１１０を設置するのみという簡単かつ低コストの構造で以って、１つのレーザ光０２を複数のレーザ光０２ａ、０２ｂ、０２ｃ、０２ｄに分光して、前記排気弁１６及び吸気弁１４にそれぞれ設けられた４つのターゲット５に向けて出光できるので、分割プリズム１０５で複数に分光されたレーザ光０２ａ、０２ｂ、０２ｃ、０２ｄを燃焼室１３内の複数箇所に配置されたターゲット５に容易にかつ精度良く照射できる。
【００３８】
図６は前記第１〜第４実施例に係るレーザ光分光装置１００を、図５に示されるレーザ光シリンダ分配装置７に転用したレーザ着火式エンジンを示す。
この場合は、前記レーザ発振装置１からのレーザ光０２をレーザ光分光装置１００で、前記第１〜第４実施例ようにして分光し、各シリンダに分配する。即ち、該レーザ光分光装置１００においては、レーザ光０２を、前記レーザ制御装置２により、前記コントローラ３からのエンジンの着火順序信号を受けて、該着火順序に従って各シリンダに分配し、光ファイバー５０を通して各シリンダのレーザ光導入装置１０に伝送する。
該レーザ光導入装置１の集光レンズ６で集光されたレーザ光は、レーザ光導入ガラス体３５を透過して、前記燃焼室１３内のターゲット５に照射される。かかるレーザ光０２の照射により燃焼室１３内の混合ガス中に高温のプラズマを発生させ、該ガスを着火燃焼せしめる。
その他の構成は図５（Ａ）と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明によれば、簡単な構造で以って１つのレーザ光を複数に分光して該分光レーザ光を燃焼室内における複数のターゲットに照射することが可能で、かつ簡単な構造で以って１つのレーザ光を複数に分光して該分光レーザ光を複数のシリンダに分配することが可能なレーザ着火式エンジンを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】（Ａ）は本発明の第１実施例に係るレーザ光分光装置の模式図、（Ｂ）は作用説明図である。
【図２】本発明の第２実施例係るレーザ光分光装置の模式図である。
【図３】本発明の第３実施例係るレーザ光分光装置の模式図である。
【図４】本発明の第３実施例係るレーザ光分光装置の模式図である。
【図５】本発明が適用される単室式レーザ着火式エンジンの第１例を示し、（Ａ）は全体構成図、（Ｂ）はターゲットの配置を示す平面略図である。
【図６】本発明が適用される単室式レーザ着火式エンジンの第２例を示す全体構成図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    レーザ発振装置
２    レーザ制御装置
０２    レーザ光
３    コントローラ
５    ターゲット
７    レーザ光シリンダ分配装置
１０    ピストン
１２    シリンダヘッド
１３    燃焼室
１４    吸気弁
１６    排気弁
５０    光ファイバー
５１    回転数検出器
５２    負荷検出器
５３    クランク角センサ
１００    レーザ光分光装置
１０１    ハーフミラー
１０２    全反射ミラー
１０３、１０７、１０９    出光プリズム
１０４    集光レンズ
１０５    分割プリズム
１０６    中間プリズム
１１０    分配プリズム
１６０    レーザ光切換装置
【図１】
2006161612.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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