(57)【要約】【課題】過給圧が変動する場合にも、点火室の内部での良好な着火を維持しつつも、希薄限界の拡大をも図り得るエンジンを提供する。【解決手段】過給機５０による過給圧に関連する過給圧関連値に基づいて、レーザー光の焦点位置としての点火点Ｐと連通孔１５との距離を、光軸に沿う方向で調整する点火点位置調整部を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火点を覆い点火室を形成する点火点カバー部を有し、シリンダヘッドに点火点カバー部を装着した状態において、ピストンに面する燃焼室と前記点火点カバー部の内部に形成された前記点火室とを連通する連通孔が前記点火点カバー部に設けられるエンジンであって、
前記点火点カバー部に設けられるレーザー光透過窓を介して前記点火点にレーザー光を集光して点火するレーザー光照射機構を、前記レーザー光の光軸が前記燃焼室と前記点火室とを通る状態で配設して備え、
吸気路に設けられるコンプレッサによって前記燃焼室に吸気される新気を圧縮する過給機を備え、
前記過給機による過給圧に関連する過給圧関連値に基づいて、前記点火点としての前記レーザー光の焦点位置と前記連通孔との距離を、前記光軸に沿う方向で調整する点火点位置調整部を備えるエンジン。
【請求項２】
前記過給圧関連値は、前記吸気路で前記過給機にて過給された前記新気の圧力を計測する圧力センサにて計測される前記過給圧であり、
前記点火点位置調整部は、前記光軸に沿う方向で、前記過給圧が高いほど前記焦点位置を前記連通孔から離間する側へ調整する形態で、前記焦点位置と前記連通孔との距離を調整する請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記点火点カバー部に覆われる前記点火室は、前記シリンダヘッドから前記燃焼室へ向かう延設方向に沿って延設され、
前記連通孔は、前記点火点カバー部のうち前記延設方向で前記燃焼室の側に設けられ、
前記レーザー光照射機構が、前記光軸を前記延設方向に沿わせて設けられ、
前記点火点位置調整部は、前記延設方向に沿う方向で、前記過給圧が高いほど前記焦点位置を前記シリンダヘッド側へ調整する形態で、前記焦点位置と前記連通孔との距離を調整する請求項２に記載のエンジン。
【請求項４】
先の排気行程において前記点火室の内部に残留している残留ガスと、吸気行程において新たに前記点火室の内部に流入する前記新気とは、点火タイミングにおいて前記延設方向で前記シリンダヘッド側から記載の順に存在するものであり、
前記点火タイミングにおける前記延設方向での前記残留ガスと前記新気との境界領域と、前記過給圧との第１関係を記憶する記憶部を備え、
前記点火点位置調整部は、前記圧力センサにて計測される前記過給圧と、前記記憶部に記憶される第１関係とに基づいて、前記延設方向に沿う方向で前記焦点位置と前記連通孔との距離を調整する請求項３に記載のエンジン。
【請求項５】
前記点火点位置調整部は、前記圧力センサにて計測される前記過給圧と、前記記憶部に記憶される第１関係に基づいて、前記延設方向に沿う方向で前記境界領域よりも前記新気の側で、且つ前記境界領域の近傍領域に点火点位置を位置させる形態で、前記焦点位置と前記連通孔との距離を調整する請求項４に記載のエンジン。
【請求項６】
前記点火点位置調整部は、前記レーザー光を集光する光学素子と、当該光学素子を前記光軸に沿う方向で移動させるアクチュエータとを備えている請求項１〜５の何れか一項に記載のエンジン。
【請求項７】
前記連通孔は複数設けられ、
複数の前記連通孔は、前記光軸を対称軸として線対称に設けられている請求項１〜６の何れか一項に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点火点を覆い点火室を形成する点火点カバー部を有し、シリンダヘッドに点火点カバー部を装着した状態において、ピストンに面する燃焼室と前記点火点カバー部の内部に形成された前記点火室とを連通する連通孔が前記点火点カバー部に設けられるエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、火花点火エンジンでは、希薄混合気の希薄限界を拡大し高効率化を図る目的で、希薄混合気の安定した着火を確保するべく、点火プラグ本体の点火点を覆って点火室を形成するプラグカバーを備えたプレチャンバープラグをシリンダヘッドに備える場合がある。
当該プレチャンバープラグは、そのプラグカバーに単数又は複数の連通孔を設けて構成され、当該連通孔が点火室と燃焼室とを連通するように構成されている。当該連通孔は、吸気行程において燃焼室に吸気された燃焼用空気と燃料との混合気を、主に圧縮行程において燃焼室から点火室へ流入させると共に、燃焼膨張行程において点火室内で混合気火花点火されることにより形成された燃焼火炎を点火室から燃焼室へ噴出させる。燃焼室では、連通孔から噴出された燃焼火炎により混合気が燃焼することとなる（特許文献１を参照）。
特に、上述のような火花点火エンジンにおいては、比出力を上げるため、過給機を備えて過給圧を高める構成が採用されることがあるが、このような構成にあっては、ノッキング等の異常燃焼が発生するため、それに伴う失火の抑制が課題となる。
【０００３】
一方、特許文献２に記載の如く、燃焼室と連通する点火室の点火点にレーザー光を集光可能なレーザー点火型エンジンが知られている。
当該レーザー点火型エンジンでは、所望の点火タイミングにおいて、高密度のレーザー光を点火点に集光することで、所望の点火タイミングにて点火室の点火点にて点火するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−７７９０２号公報
【特許文献２】特表２０１２−５１８１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に開示の火花点火エンジンにおいて、点火室の内部には、排気行程においても排気路へ排出されない残留ガスが残るため、点火タイミングでは、吸気圧縮行程にて点火室の内部へ流入する新気と残留ガスとが、点火室の内部に存在することとなる。そして、発明者らは、これらの新気と残留ガスは、一般的なプレチャンバープラグの連通孔の設置状態にあっては、十分に混合せず、点火室の内部において、燃焼室側で新気の濃度が高く、シリンダヘッド側で残留ガスの濃度が高くなり、点火室の内部において、燃焼室からシリンダヘッドへ向かう方向に沿って、略層状の状態となることを確認している。
更に、発明者らは、特許文献１に開示の火花点火エンジンにおいて、過給機を備えて過給圧を高める構成を採用する場合、点火タイミングでの点火室の内部における新気と残留ガスの境界領域は、過給圧の変動に伴って、変化すると考えている。
説明を追加すると、排気行程で燃焼排ガスが燃焼室及び点火室から排出される場合、点火室に一部残る残留ガスの圧力は、過給圧よりも低い圧力となる。この後、吸気圧縮行程にて、所定の過給圧の新気が点火室の内部に流入すると、過給圧が高いほど、残留ガスが圧縮されることになるため、点火室の内部において、新気と残留ガスの境界領域が、燃焼室からシリンダヘッドへ向かう方向で、変動すると考えられる。
このように、点火室の内部において、新気と残留ガスの境界領域が変動することが原因で、失火が発生する等の問題が発生していることが考えられる。しかしながら、これまで、過給機による過給圧を加えるプレチャンバー式のエンジンにおいて、点火室における新気と残留ガスの境界領域の変動を考慮に入れた技術は知られていなかった。
【０００６】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、過給圧が変動する場合にも、点火室の内部での良好な着火を維持しつつも、希薄限界の拡大をも図り得るエンジンを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためのエンジンは、
点火点を覆い点火室を形成する点火点カバー部を有し、シリンダヘッドに点火点カバー部を装着した状態において、ピストンに面する燃焼室と前記点火点カバー部の内部に形成された前記点火室とを連通する連通孔が前記点火点カバー部に設けられるエンジンであって、その特徴構成は、
前記点火点カバー部に設けられるレーザー光透過窓を介して前記点火点にレーザー光を集光して点火するレーザー光照射機構を、前記レーザー光の光軸が前記燃焼室と前記点火室とを通る状態で配設して備え、
吸気路に設けられるコンプレッサによって前記燃焼室に吸気される新気を圧縮する過給機を備え、
前記過給機による過給圧に関連する過給圧関連値に基づいて、前記点火点としての前記レーザー光の焦点位置と前記連通孔との距離を、前記光軸に沿う方向で調整する点火点位置調整部を備える点にある。
【０００８】
本発明の作用効果に先立ち、点火点位置の調整の効果を、実験結果に基づいて説明する。
当該実験は、図３に示すような疑似燃焼室３と疑似点火室１４とを有する定容容器に対し、予混合タンクで混合した混合気を送り、疑似点火室１４の内部にて火花点火して、疑似燃焼室３の圧力の経時変化を測定すると共に、高速度ビデオカメラを用いて疑似燃焼室３の上方の耐熱ガラス窓から火炎の伝播状態を撮像したものである。疑似燃焼室３と疑似点火室１４とは、一の連通孔１５にて連通される構成とした。燃焼排ガスは、１度の点火毎にバキュームポンプにより疑似燃焼室３及び疑似点火室１４から掃気し、その後、予混合気を疑似燃焼室３及び疑似点火室１４へ吸気し、静定したのちに点火した。予混合タンク内は、メタンと圧縮空気とによる均一な定温の予混合気を形成した。定容容器において、疑似燃焼室３は、直径７０ｍｍ、高さ３７ｍｍの円筒型で、容積は１４２．４ｃｍ３とし、疑似点火室１４は、疑似燃焼室３の周方向の側脇に設け、直径１３ｍｍ、高さ９ｍｍの円筒形で、容積は１．２ｃｍ３とした。
【０００９】
当該実験においては、図３に示すように、疑似点火室１４の内部にて、点火点位置と連通孔１５との距離を変化させた。
具体的には、点火点位置を、疑似点火室１４の内部において、連通孔１５から０ｍｍの位置（図３でＰ１で示す位置）と、連通孔１５から４ｍｍの位置で疑似点火室１４の略中央の位置（図３でＰ２で示す位置）と、連通孔１５から９ｍｍの位置で疑似点火室１４で連通孔１５と対向する壁の近傍の位置（図３でＰ３で示す位置）とに設定した場合において、圧力の経時変化と、火炎の伝播状態とを計測した。
点火点位置を、連通孔１５から０ｍｍの位置（図３でＰ１で示す位置）に設定した場合、図５上段の撮像画像に示すように、連通孔１５から球状火炎伝播のみが発生しており、そのときの圧力の経時変化は図４に示すように、緩慢なものとなっている。即ち、当該点火点位置では、疑似点火室１４から疑似燃焼室３への火炎ジェットは形成されない。このような燃焼形態では、希薄混合気を用いた場合には、当該希薄混合気を点火時期近傍で良好に燃やすことができず、希薄限界を拡大することは難しい。
点火点位置を、連通孔１５から４ｍｍの位置で疑似点火室１４の略中央の位置（図３でＰ２で示す位置）に設定した場合、図５下段の撮像画像に示すように、連通孔１５から球状火炎伝播が発生した後に火炎ジェットが発生しており、２段階の火炎が形成されている。このときの圧力の経時変化は図３に示すように、連通孔１５から０ｍｍの位置（図３でＰ１で示す位置）の場合よりは急峻な変化をしているが、比較的緩慢である。
点火点位置を、連通孔１５から９ｍｍの位置で疑似点火室１４で連通孔１５と対向する壁の近傍の位置（図３でＰ３で示す位置）に設定した場合、撮像画像は取得していないが、その圧力の経時変化は、図４に示すように、０ｍｍ及び４ｍｍの場合に比べて急峻な立ち上がりを示しており、疑似燃焼室３の内部の混合気は、火炎ジェットにより良好に燃焼されていると推察される。結果、希薄限界を拡大するという観点からは、点火点位置は、疑似点火室１４の内部において、なるべく、連通孔１５から離間した位置に設定することが好ましいという知見を得ている。
即ち、発明者らは、点火室を有する火花点火エンジンにおいては、点火室の内部での点火点位置と連通孔との位置関係が、希薄限界を拡大する上で、非常に重要なファクターであるという知見を得た。
【００１０】
更に、上述したように、発明者らは、点火室を有する火花点火エンジンにおいて、点火室の内部には、排気行程においても排気路へ排出されない残留ガスが残るため、点火タイミングでは、吸気圧縮行程にて点火室の内部へ流入する新気と残留ガスとが、点火室の内部に存在することとなる。そして、発明者らは、これらの新気と残留ガスは、一般的なプレチャンバープラグの連通孔の設置状態にあっては、十分に混合せず、点火室の内部において、燃焼室側で新気の濃度が高く、シリンダヘッド側で残留ガスの濃度が高くなり、点火室の内部において、燃焼室からシリンダヘッドへ向かう方向に沿って、略層状の状態となることを確認している。
更に、発明者らは、点火室を有する火花点火エンジンにおいて、過給機を備えて過給圧を高める構成を採用する場合、点火タイミングでの点火室の内部における新気と残留ガスの境界領域は、過給圧の変動に伴って、変化すると考えている。
即ち、発明者らは、点火点の周囲雰囲気が残留ガスに覆われている場合、不安定燃焼が発生し易い過給時にあっては、点火が適切に行われない虞があり、改善の余地があると考えている。
【００１１】
上記特徴構成を有するエンジンによれば、点火点位置調整部が、過給機の過給圧に関連する過給圧関連値に基づいて、点火点としてのレーザー光の焦点位置と連通孔との距離を、光軸に沿う方向で調整するから、過給圧の変動に伴って、点火室での新気と残留ガスの境界領域が変動する場合であっても、例えば、当該変動に伴って点火点位置を新気の領域に調整することで、過給による不安定燃焼の発生を良好に防止できる。
更に、例えば、点火点位置調整部は、燃焼が安定している場合等で、希薄燃焼を行うときには、点火点位置と連通孔との距離を増大する形態で、点火タイミングにおいて火炎ジェットを発生させて、燃焼室の圧力を急峻に変化させ、燃焼室の希薄混合気を適切に燃焼させることで、希薄限界を拡大させ熱効率の向上を図ることができる。
【００１２】
上記エンジンの更なる特徴構成は、
前記過給圧関連値は、前記吸気路で前記過給機にて過給された前記新気の圧力を計測する圧力センサにて計測される前記過給圧であり、
前記点火点位置調整部は、前記光軸に沿う方向で、前記過給圧が高いほど前記焦点位置を前記連通孔から離間する側へ調整する形態で、前記焦点位置と前記連通孔との距離を調整する点にある。
【００１３】
上述したように、過給圧が変動する場合、排気行程で燃焼排ガスが燃焼室及び点火室から排出される場合、点火室に一部残る残留ガスの圧力は、過給圧よりも低い圧力となる。この後、吸気圧縮行程にて、所定の過給圧の新気が点火室の内部に流入すると、過給圧が高いほど、残留ガスが圧縮されることになるため、点火室の内部において、新気と残留ガスの境界領域が、燃焼室からシリンダヘッドへ向かう方向で、変動すると考えられ、特に、過給圧が高いほど、境界領域は連通孔から離間する方向へ移動すると考えられる。
上記特徴構成によれば、点火点位置調整部は、光軸に沿う方向で、点火点を過給圧が高いほど連通孔から離間する側へ調整するから、例えば、過給圧が高くなるほど、点火点を周囲雰囲気が新気となる領域に位置させつつも、火炎ジェットが形成し易い位置である連通孔から離間した位置に点火点を位置させることができる。
【００１４】
上記エンジンの更なる特徴構成は、
前記点火点カバー部に覆われる前記点火室は、前記シリンダヘッドから前記燃焼室へ向かう延設方向に沿って延設され、
前記連通孔は、前記点火点カバー部のうち前記延設方向で前記燃焼室の側に設けられ、
前記レーザー光照射機構が、前記光軸を前記延設方向に沿わせて設けられ、
前記点火点位置調整部は、前記延設方向に沿う方向で、前記過給圧が高いほど前記焦点位置を前記シリンダヘッド側へ調整する形態で、前記焦点位置と前記連通孔との距離を調整する点にある。
【００１５】
当該構成を採用することで、新気の全体としての流れは、延設方向において燃焼室からシリンダヘッドへ向かう延設方向となるから、点火室の内部における残留ガスと新気との境界は、過給圧の変動に伴って延設方向で移動することとなる。
そして、光軸を延設方向に沿わせることで、点火点位置を、残留ガスと新気との境界の移動方向に沿って、過給圧が高いほど焦点位置をシリンダヘッド側へ調整する形態で、即ち、焦点位置と連通孔との距離を増加する形態で、移動させることができる。結果、過給圧の変動に伴う燃焼の不安定化を、より一層適切に抑制することができる。
【００１６】
上記エンジンの更なる特徴構成は、
先の排気行程において前記点火室の内部に残留している残留ガスと、吸気行程において新たに前記点火室の内部に流入する前記新気とは、点火タイミングにおいて前記延設方向で前記シリンダヘッド側から記載の順に存在するものであり、
前記点火タイミングにおける前記延設方向での前記残留ガスと前記新気との境界領域と、前記過給圧との第１関係を記憶する記憶部を備え、
前記点火点位置調整部は、前記圧力センサにて計測される前記過給圧と、前記記憶部に記憶される第１関係とに基づいて、前記延設方向に沿う方向で前記焦点位置と前記連通孔との距離を調整する点にある。
【００１７】
点火タイミングにおける延設方向での残留ガスと新気との境界領域と、過給圧との第１関係は、混合気の当量比や外気温度等により変動するものの、予め、実験やシミュレーションを行うことにより、予測することができる。
上記特徴構成によれば、点火点位置調整部は、当該第１関係と過給圧とにより、延設方向に沿う方向で焦点位置と連通孔との距離を調整するから、過給圧の変動に伴う新気と残留ガスの境界領域の実際の変化に則した状態で、点火点の位置を調整することができる。
【００１８】
上記エンジンの更なる特徴構成は、
前記点火点位置調整部は、前記圧力センサにて計測される前記過給圧と、前記記憶部に記憶される第１関係に基づいて、前記延設方向に沿う方向で前記境界領域よりも前記新気の側で、且つ前記境界領域の近傍領域に点火点位置を位置させる形態で、前記焦点位置と前記連通孔との距離を調整する点にある。
【００１９】
上記特徴構成によれば、点火点を、残留ガスと新気との境界領域の新気側に設定するから、点火点の周囲雰囲気を可燃領域のガスが十分に存在する雰囲気にして、良好な点火を行うことができる。
更には、点火点を、境界領域よりも新気側で、且つ境界領域の近傍領域に設定しているから、点火点と連通孔との距離をなるべく大きいものとして、火炎ジェットより形成され易くなり、希薄限界をなるべく広げるような点火点位置とすることができる。
【００２０】
上記エンジンの更なる特徴構成は、
前記点火点位置調整部は、前記レーザー光を集光する光学素子と、当該光学素子を前記光軸に沿う方向で移動させるアクチュエータとを備えている点にある。
【００２１】
上記特徴構成を採用することで、点火点位置調整部による点火点位置の調整を良好に実現することができる。
【００２２】
これまで説明してきたエンジンは、
前記連通孔は複数設けられ、複数の前記連通孔は、前記光軸を対称軸として線対称に設けられていることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】点火室を有するレーザー点火式のエンジンの概略構成図
【図２】過給圧に伴う新気と残留ガスとの境界領域の変動と、当該変動に伴う焦点位置（点火点）と連通孔との距離との調整の概念を示す概念図
【図３】実験に用いた定容容器の一部断面図
【図４】定容容器を用いた実験における圧力の経時変化を示すグラフ図
【図５】定容容器を用いた実験における火炎伝播を示す画像
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施形態に係るエンジン１００は、過給圧が変動する場合にも、点火室１４の内部での良好な点火を維持しつつも、希薄限界の拡大をも図り得るエンジンに関する。
以下、図面に基づいて説明する。
【００２５】
エンジン１００は、ターボ過給式のガスエンジンとして構成され、図１に示すように、都市ガス１３Ａ等の燃料ガスＦと空気Ａとの混合気Ｍを燃焼室３において圧縮して燃焼させることにより回転動力を発生するエンジン本体と、当該エンジン本体の吸気ポート８に
連接する吸気路４２へ燃料ガスＦを供給する燃料ガス供給路６１と、当該燃料ガス供給路６１を通流する燃料ガスＦの流量を調整する燃料制御弁６３と、エンジン本体の排気路４７に設けられるタービン５２に燃焼室３から排出される排ガスＥを供給し、タービン５２に連結される状態で吸気路４２に設けられるコンプレッサ５１によって燃焼室３に吸気される混合気Ｍを圧縮する過給機５０と、吸気路４２において燃焼室３に吸気される混合気Ｍの流量を調整するスロットル弁４４とを備えており、更には、センサ等の測定結果が入力され、その入力信号に基づいてスロットル弁４４等の各種補機を制御してターボ過給式の運転を制御するハードウェア群とソフトウェア群とから構成されているエンジンコントロールユニットＣ）が備えられている。
【００２６】
この種のガスエンジン１００は、詳細な図示は省略するが、吸気ポート８から燃焼室３に新気として吸気された混合気Ｍを、ピストン２の上昇により圧縮した状態で、後述する点火室１４内の点火点Ｐにて火花点火して燃焼・膨張させることで、ピストン２を押し下げて回転軸（図示せず）から回転動力を出力すると共に、燃焼により発生した排ガスＥは、燃焼室３から排気路４７に押し出され、外部に排出される。
【００２７】
吸気路４２には、空気Ａを浄化するエアクリーナ４１、空気Ａに燃料ガスＦを適切な比率（空燃比）で混合するベンチュリー式のミキサ６４、及びミキサ６４にて混合された混合気Ｍを圧縮するコンプレッサ５１、コンプレッサ５１の昇圧により昇温した混合気Ｍを冷却するインタークーラ４５、開度調整により燃焼室３への混合気Ｍの吸気量を調整可能なスロットル弁４４が、その上流側から記載の順に設けられている。
即ち、吸気路４２において、ミキサ６４で燃料ガスＦと空気Ａとを混合して生成された混合気Ｍは、コンプレッサ５１にて圧縮された後に、インタークーラ４５にて冷却され、スロットル弁４４を介して所定の流量に調整されて、エンジン本体の燃焼室３に導入される。
【００２８】
ミキサ６４に燃料ガスＦを導く燃料ガス供給路６１には、ミキサ６４の上流側の吸気路４０における空気Ａの圧力と燃料ガス供給路６１における燃料ガスＦの圧力差を一定に保つ差圧レギュレータ６２、ミキサ６４を介して燃焼室３に供給される燃料ガスＦの供給量を調整する燃料制御弁６３が設けられている。
【００２９】
過給機５０は、エンジン本体の排気路４７に設けられるタービン５２に燃焼室３から排出される排ガスＥを供給し、タービン５２に連結される状態で吸気路４２に設けられるコンプレッサ５１によって燃焼室３に吸気される混合気Ｍを圧縮するターボ式の過給機として構成されている。即ち、当該過給機５０は、排気路４７を通流する排ガスＥのエンタルピー及び運動エネルギによりタービン５２を回転させ、このタービン５２の回転力により吸気路４２に配置されたコンプレッサ５１を回転駆動する形態で、吸気路４２を通流する新気としての混合気Ｍを圧縮して、燃焼室３へ供給する、所謂、過給を行う。
【００３０】
エンジンコントロールユニットＣは、例えば、回転数センサ（図示せず）にて計測されるエンジン回転数や、エンジン本体の回転軸（図示せず）のトルクに基づいて計算されるエンジン出力が、目標出力となるように、燃料制御弁６３やスロットル弁４４の開度を制御する出力維持制御を実行するように構成されており、この場合、エンジンコントロールユニットＣは出力制御部Ｃ１として機能する。
【００３１】
吸気路４２のスロットル弁４４とエンジン本体との間には、当該位置での混合気Ｍの混合気圧（過給圧の一例）を計測する圧力センサＳが設けられている。
ここで、出力制御部Ｃ１によりエンジン本体の出力が目標出力に制御されている場合、混合気圧が決まれば、燃焼室３に供給される混合気Ｍの空燃比が一意に決定される。
つまり、エンジンコントロールユニットＣは、例えば、目標出力毎に、混合気圧と空燃比との関係を示すマップを保持しており、所定の目標出力において、目標空燃比となるように、上述の圧力センサＳにて計測される混合気圧を、目標空燃比に対応する目標混合気圧に近づけるべく、燃料制御弁６３とスロットル弁４４との少なくとも何れか一方の開度を制御する。
尚、当該実施形態にあっては、ターボ過給式ガスエンジン１００は、高い効率で運転するべく、燃焼室３での混合気Ｍの当量比が１より小さいリーンバーン燃焼（例えば、当量比が０．６以上０．８以下程度）を実行し続けるように、目標空燃比及びそれに対応する目標混合気圧が設定される。
【００３２】
さて、当該実施形態に係るエンジン１００にあっては、点火点Ｐを覆い点火室１４を形成する点火点カバー部２０を備えて、所謂、主室としての燃焼室３に対して副室としての点火室１４を備える構成を採用している。
【００３３】
説明を追加すると、点火点カバー部２０は、シリンダヘッド６に装着されている状態において、内部に形成される点火室１４と燃焼室３とを連通する連通孔１５を備える。
更に、点火点カバー部２０に覆われる点火室１４は、シリンダヘッド６から燃焼室３へ向かう延設方向に沿って延設され、当該実施形態にあっては、延設方向に沿う軸（点火室１４の中心軸）は、燃焼室３の中心軸αに一致した状態で設けられている。
【００３４】
点火点カバー部２０は、円筒状の点火点カバー基端部２２と、その点火点カバー基端部２２の一端を閉じるドーム状の点火点カバー頭部２３とを備えた有底円筒状に構成されている。更に、点火点カバー部２０は、円筒状の点火点カバー基端部２２の外周部位に螺子切られた雄螺子部が、シリンダヘッド６に螺子切られた雌螺子部に螺合する形態で、シリンダヘッド６に装着されている。点火点カバー部２０には、延設方向に沿う方向で、点火点カバー基端部２２における点火点カバー頭部２３と逆側に点火点カバー鍔部２１を有しており、装着状態において、当該点火点カバー鍔部２１が、シリンダヘッド６の頂面に当接する。
【００３５】
当該実施形態においては、連通孔１５は、点火点カバー部２０のうち延設方向で燃焼室３の側である点火点カバー頭部２３に、複数設けられている。
具体的には、連通孔１５は、点火点カバー部２０と点火室１４の中心軸αとが交わる部位であって、点火点カバー頭部２３の頭頂部に設けられると共に、点火室１４の中心軸αを対称軸として、点火点カバー頭部２３に複数（当該実施形態では、４つ：図１には、２つを図示）設けられている。
【００３６】
更に、点火点カバー部２０は、その内部を、点火点カバー鍔部２１側と点火点カバー頭部２３側とに区画する形態で、後述するレーザー光を透過する耐熱性の透過部材３４を、円筒状の点火点カバー基端部２２の内部に備えている。上記透過部材３４は、特定の接続技術により点火点カバー基端部２２の内壁と気密に接続されている。
即ち、点火室１４は、点火点カバー頭部２３と、点火点カバー基端部２２と、透過部材３４とに外囲されて形成されている。
当該実施形態にあっては、点火点カバー部２０の点火点カバー基端部２２の内部空間（点火点カバー部２０を貫通して設けられるレーザー光透過窓の一例）を介して高出力のパルスレーザー光を点火室１４の内部に集光するレーザー光照射機構３０を、レーザー光の光軸が燃焼室３と点火室１４とを通る状態で備えている。より詳細には、レーザー光照射機構３０は、光軸を延設方向に沿わせる状態、即ち、点火室１４の中心軸αに沿わせる状態で配設されている。
レーザー光照射機構３０は、詳細な図示は省略するが、エンジン１００に対して組み付けられており、エンジン１００と共に一体振動するように配設されている。
【００３７】
さて、当該実施形態にあっては、過給機５０による過給圧に関連する過給圧関連値に基づいて、レーザー光の焦点位置としての点火点Ｐと連通孔１５との距離を、光軸に沿う方向で調整する点火点位置調整部を備えており、以下、当該構成及びそれによる制御について説明を追加する。
【００３８】
点火点位置調整部は、点火点カバー部２０である点火点カバー基端部２２の内部空間であって、上記透過部材３４よりも点火点カバー鍔部２１側において、レーザー光を集光する光学素子としての光学レンズ３５と、当該光学レンズ３５を光軸に沿う方向で移動させるアクチュエータ３６とを備え、エンジンコントロールユニットＣの点火点位置制御部Ｃ２による制御に基づいて、アクチュエータ３６により光学レンズ３５の光軸に沿う方向での位置を調整する形態で、レーザー光の焦点位置（点火点）を調整可能に構成されている。
当該構成により、アクチュエータ３６が高温の燃焼排ガスＥに晒されることを防止できる。
【００３９】
上記レーザー光照射機構３０及び点火点位置調整部による点火点Ｐへのレーザー光の集光により、燃焼室３から連通孔１５を通して点火室１４へ流入する混合気Ｍに点火して燃焼させ、その燃焼により形成された燃焼火炎（火炎ジェット）を、連通孔１５を通して燃焼室３へ噴出させるように構成されている。このようにして、燃焼室３から点火室１４への混合気Ｍの流入、及び、点火室１４から燃焼室３への燃焼火炎（火炎ジェット）の噴出を、複数の連通孔１５により行うことにより、燃焼室３に吸気された混合気Ｍを燃焼させるように構成されている。ここで、当該実施形態にあっては、点火室１４に流入する混合気Ｍは、燃焼室３から連通孔１５を通して流入される混合気Ｍがすべてであり、点火室１４に対して燃焼室３以外から燃料Ｇや混合気Ｍが供給されることはない。
【００４０】
尚、上述したように点火点カバー部２０の点火点カバー頭部２３に対して、点火室１４の中心軸を対称軸として連通孔１５を設ける構成においては、先の排気行程において点火室１４の内部に残留している残留ガスと、吸気行程において新たに点火室１４の内部に流入する新気とは、点火タイミングにおいて延設方向でシリンダヘッド６側から記載の順に略層状に存在するものとなる。
【００４１】
さて、過給圧が変動する場合、点火室１４の内部における残留ガスと新気との境界領域Ｋが、点火室１４の延設方向（光軸に沿う方向）に沿って変化する。
具体的には、過給圧が低い場合、図２左に示すように、境界領域Ｋは、点火室１４の内部において、延設方向で燃焼室３の側へ移動し、過給圧が高い場合、図２右に示すように、境界領域Ｋは、点火室１４の内部において、延設方向でシリンダヘッド６の側へ移動する。因みに、図２左においては、燃料濃度の濃淡分布を図示しており、点火室１４の内部において、燃焼室３の側からシリンダヘッド６の側にかけて、燃料濃度が薄くなっている。
ここで、点火室１４から火炎ジェットを燃焼室３へ適切に噴射して、点火タイミングの直後での燃焼室３での圧力変化を急峻なものとして、燃焼室３での燃焼状態を良好に保ち、希薄燃焼の範囲を拡大する観点からは、図３〜５に基づいて上述したように、点火点Ｐと連通孔１５との距離を大きくとることが好ましい。
そこで、点火点位置調整部は、光軸に沿う方向（延設方向に沿う方向）で、圧力センサＳにて計測される過給圧が高いほど、焦点位置（点火点Ｐ）を連通孔１５から離間する側へ調整する形態で、焦点位置と連通孔との距離を調整する。
【００４２】
ただし、点火点Ｐと連通孔１５との距離を大きく取り過ぎると、新気が少なく残留ガスが多い領域に点火点Ｐが位置することとなり、着火性の観点から問題がある。
そこで、当該実施形態に係る点火点位置調整部は、光軸に沿う方向（延設方向に沿う方向）で、境界領域Ｋよりも新気の側（図２で下方側）に点火位置を位置させる形態で、且つ境界領域Ｋの近傍領域に点火点位置を位置させる形態で、焦点位置と連通孔１５との距離を調整する。
ここで、図２に示すように、連通孔１５として点火点カバー頭部２３の頭頂部に設けられる連通孔を採用する場合、過給圧が低い場合の点火点Ｐ３ａと連通孔１５との距離Ｌ３ａ（図２左に図示）は、過給圧が高い場合の点火点Ｐ３ｂと連通孔１５との距離Ｌ３ｂ（図２右に図示）よりも短く設定されることになる。
【００４３】
尚、当該実施形態に係るエンジンコントロールユニットＣには、点火タイミングにおける延設方向での残留ガスと新気との境界領域Ｋと、過給圧との第１関係を記憶する記憶部Ｃ３を備えている。そして、点火点位置調整部は、圧力センサＳにて計測される過給圧と、記憶部Ｃ３に記憶される第１関係とに基づいて、延設方向に沿う方向での焦点位置と連通孔１５との距離を調整する。
【００４４】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、燃料ガスＦは、吸気路４０に供給され、点火室１４へは、連通孔１５を介して燃料と燃焼用空気との混合気Ｍが供給される構成を示した。
しかしながら、点火室１４に燃料を直噴するインジェクタを備える構成を採用しても構わない。
【００４５】
（２）上記実施形態に係るエンジン１００では、ターボ過給式の過給機５０を備える構成例を示したが、例えば、エンジンの軸出力にて過給を行うスーパーチャージャー式の過給機を備える構成を採用しても構わない。
【００４６】
（３）上記実施形態において、過給圧関連値は過給圧である例を示したが、例えば、コンプレッサ５１の回転数を過給圧関連値として採用しても構わない。
【００４７】
（４）上記実施形態では、点火室１４の中心軸（延設方向の軸（光軸））と、燃焼室３の中心軸αとは、一致する例を示したが、両者は一致していなくても構わない。
また、点火室１４の中心軸と光軸も、一致していなくても構わない。
【００４８】
尚、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明のエンジンは、過給圧が変動する場合にも、点火室の内部での良好な着火を維持しつつも、希薄限界の拡大をも図り得るエンジンとして、有効に利用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
２      ：ピストン
３      ：燃焼室
６      ：シリンダヘッド
１４    ：点火室
１５    ：連通孔
２０    ：点火点カバー部
３０    ：レーザー光照射機構
３４    ：透過部材
３５    ：光学レンズ
３６    ：アクチュエータ
４２    ：吸気路
５０    ：過給機
１００  ：エンジン
Ｃ２    ：点火位置制御部
Ｃ３    ：記憶部
Ｋ      ：境界領域
Ｍ      ：混合気
Ｐ      ：点火点
Ｓ      ：圧力センサ
α      ：中心軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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