(57)【要約】【課題】燃焼室構成部材の表面に設けた複数のターゲットと光ファイバーからのレーザ光を各ターゲットに照射するレーザ光集光装置との配置態様を改良することにより、ターゲットに照射されるレーザ光エネルギーを増大し、レーザ光着火による熱損失を最小として熱効率の向上を可能とした多点レーザ着火装置を備えたレーザ着火式エンジンを提供する。【解決手段】レーザ光を燃焼室内のターゲットに照射して発生するプラズマにより、混合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、前記ターゲットを複数個、燃焼室構成部材の外周部位に固着するとともに、レーザ光集光装置及び光ファイバーを該ターゲットに対応させて複数個設け、該レーザ光集光装置を、集光レンズと該集光レンズを経たレーザ光を反射するミラーと該ミラーを経たレーザ光を前記ターゲットの方向に偏向するシールガラスとにより構成して、前記シリンダヘッドの燃焼室外周部位に前記ターゲットに対応させて複数個装着したことを特徴とする。【選択図】    図１
2005042580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発信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集光装置に伝送し、該レーザ光集光装置から燃焼室内に設けられたターゲットに照射して発生させたプラズマにより前記燃焼室内の混合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、前記ターゲットを複数個、ピストンを含む燃焼室構成部材の燃焼室外周部位に固着するとともに、前記レーザ光集光装置及び光ファイバーを該ターゲットに対応させて複数個設け、該レーザ光集光装置を、前記光ファイバーからのレーザ光を集光する集光レンズと該集光レンズを経たレーザ光を反射するミラーと該ミラーを経たレーザ光を前記ターゲットの方向に偏向しかつ燃焼室のガスシール機能を有するシールガラスとにより構成して、前記シリンダヘッドの燃焼室外周部位に前記ターゲットに対応させて複数個装着したことを特徴とする多点レーザ着火装置を備えたレーザ着火式エンジン。
【請求項２】
前記複数個のターゲットを、ピストン外周表面のピストン中心線に対称な部位に円周方向等間隔に設けるとともに、前記各レーザ光集光装置を前記ピストン中心線方向において前記各ターゲットの直上部に配設したことを特徴とする請求項１記載の多点レーザ着火装置を備えたレーザ着火式エンジン。
【請求項３】
前記シールガラスは、前記ミラーからのレーザ光の方向に直角でかつ該レーザ光を前記ターゲットの方向に偏向せしめるように形成された段差面を有してなることを特徴とする請求項１記載の多点レーザ着火装置を備えたレーザ着火式エンジン。
【請求項４】
前記光ファイバーの出口側端部及び前記レーザ光集光装置を、前記シリンダヘッドに穿設された取付穴内に光学系充填物により固定するように構成されてなることを特徴とする請求項１記載の多点レーザ着火装置を備えたレーザ着火式エンジン。
【請求項５】
前記レーザ発信装置からのレーザ光を分光して前記複数の光ファイバーのレーザ光入口に投入する回転ミラーを備えてなることを特徴とする請求項１記載の多点レーザ着火装置を備えたレーザ着火式エンジン。
【請求項６】
エンジンの負荷を検出するエンジン負荷検出器と、該エンジン負荷検出器からのエンジン負荷の検出値に対応するレーザ光エネルギー及び該レーザ光エネルギーの量に対応する照射ターゲット数を算出して前記エンジンの負荷の増大に従い前記照射ターゲット数を減少せしめるとともに、前記回転ミラーを前記照射ターゲットに接続される光ファイバー入口の方向に回転せしめる制御手段を設けてなることを特徴とする請求項１記載の多点レーザ着火装置を備えたレーザ着火式エンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてガスエンジン等の予混合燃焼エンジンに適用され、レーザ発信装置から発信されたレーザ光を燃焼室内に設けられたターゲットに照射して発生するプラズマにより、該燃焼室内に充填された混合ガスに着火するように構成された多点着火装置を備えたレーザ着火式エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
予混合希薄燃焼ガスエンジンにおいては、希薄混合ガスの着火燃焼を促進するため、通常、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、並びに、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が多く用いられている。
【０００３】
しかしながら、前記点火プラグ着火方式は運転時間の経過とともに点火プラグギャップが増大して着火性能が低下し易く，かつ筒内有効平均圧力の上昇が制限されるという課題があり、また前記パイロット燃料噴射着火方式は前記課題は解決可能であるが、高圧の燃料噴射システムを必要とするため構造が複雑かつ高コストとなり，またＴＤＣ（上死点）近傍でパイロット燃料を噴射して燃焼させることからＮＯｘの発生量が多くなるという課題を有している。
【０００４】
そこで、予混合希薄燃焼ガスエンジンにおいては、前記点火プラグ着火方式及びパイロット燃料噴射着火方式に代わる着火方式として、レーザ光を燃焼室表面に固定されたターゲットに照射してプラズマ着火を発生させるレーザ着火方式が提案されている。
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、レーザ発信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。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−４２１３８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１の技術にあっては、ピストン表面上に設けた１個のターゲットに常時強いレーザ光を照射できるように焦点を可変にしているにとどまり、つまりレーザ光の強さを増大してターゲットに照射されるレーザ光エネルギーを増大しているのみで、複数のターゲットをピストン等の燃焼室構成部材上に配設し、前記複数のターゲットと光ファイバーを通して導入されたレーザ光を各ターゲットに照射するレーザ光集光装置との配置を最適に設定して、ターゲットに照射されるレーザ光エネルギーを増大する手段については提示されていない。
【０００７】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、燃焼室構成部材の表面に設けた複数のターゲットと光ファイバーからのレーザ光を各ターゲットに照射するレーザ光集光装置との配置態様を改良することにより、ターゲットに照射されるレーザ光エネルギーを増大するとともに、レーザ光着火による熱損失を最小として熱効率の向上を可能とした多点レーザ着火装置を備えたレーザ着火式エンジンを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる目的を達成するもので、レーザ着火式エンジンにおいて、前記ターゲットを複数個、ピストンを含む燃焼室構成部材の燃焼室外周部位に固着するとともに、シリンダヘッドに装着されてレーザ発信装置から光ファイバーを通して伝送されたレーザ光を前記ターゲットに照射してプラズマを発生させるレーザ光集光装置及び光ファイバーを該ターゲットに対応させて複数個設け、該レーザ光集光装置を、前記光ファイバーからのレーザ光を集光する集光レンズと該集光レンズを経たレーザ光を反射するミラーと該ミラーを経たレーザ光を前記ターゲットの方向に偏向しかつ燃焼室のガスシール機能を有するシールガラスとにより構成して、前記シリンダヘッドの燃焼室外周部位に前記ターゲットに対応させて複数個装着したことを特徴とする。
そして、前記複数個のターゲットを、ピストン外周表面のピストン中心線に対称な部位に円周方向等間隔に設けるとともに、前記各レーザ光集光装置を前記ピストン中心線方向において前記各ターゲットの直上部に配設するのがよい。
【０００９】
かかる発明によれば、燃焼室外周部位好ましくはピストン中心線に対称な部位に円周方向等間隔に配設された複数個のターゲットに、前記シリンダヘッドの燃焼室外周部位好ましくは前記各ターゲットの直上部に該ターゲットに対応させて複数個装着した各レーザ光集光装置からレーザ光を照射してプラズマを発生させ、該プラズマにより燃焼室中央部位よりも低温の外周部位に分布している混合ガスに最初に着火燃焼せしめる。
これにより、低温状態にある燃焼室外周部位で着火し形成された着火火炎は、燃焼室外周側から燃焼室中央部位へと未燃混合ガスを圧縮しながら伝播され、該燃焼室中央部位に分布している混合ガスが最後に着火燃焼せしめられることとなる。
【００１０】
従って、かかる発明によれば、燃焼室中央部位よりも低温状態にある外周部位にターゲットを複数個設置し、該ターゲットに対応させて燃焼室内外周部位に各レーザ光集光装置を複数個設置して該ターゲットにレーザ光を照射することにより、燃焼室内において低温状態にあって着火性の悪い燃焼室外周部位でターゲットへの照射による混合ガスの着火燃焼が最初になされるので、該外周部位における着火燃焼を促進できて、該外周部位にて形成された着火火炎が未燃混合ガスを圧縮しながら燃焼室中央部位へと伝播することにより、該燃焼室の外周部位から中央部位に分布している混合ガスを均一に着火燃焼させることができる。
これにより、燃焼室内におけるガス温度勾配が小さくなって、前記特許文献１のような従来技術に比べて熱損失を低減でき、燃焼室内において均一な着火燃焼を実現でき、熱効率を向上できる。
また、前記複数個のターゲット及び各レーザ光集光装置をピストン中心線に対称にかつ円周方向等間隔に設ければ、燃焼室外周部位の円周方向等間隔な複数箇所から燃焼室中央部位へと着火火炎を伝播できるので、さらなる燃焼室内における温度勾配の均一化及び前記熱損失の低減が可能となる。
【００１１】
また、かかる発明において、好ましくは、前記シールガラスは、ミラーからのレーザ光の方向に直角でかつ該レーザ光を前記ターゲットの方向に偏向せしめるように形成された段差面を有してなる。
このように構成すれば、レーザ光集光装置からシールガラスに入光したレーザ光を、該レーザ光の方向と直角な段差面によりターゲットの方向に正確に偏向せしめることができて、該シールガラス通過時におけるレーザ光のエネルギー損失が低減され、レーザ光による着火性能が向上する。
【００１２】
また、かかる発明において、好ましくは、前記光ファイバーの出口側端部及び前記レーザ光集光装置を、前記シリンダヘッドに穿設された取付穴内に光学系充填物により固定するように構成する。
このように構成すれば、自在に変形可能な光学系充填物を用いてレーザ光集光装置をシリンダヘッド取付穴内に固定できるので、レーザ光集光装置の取付時にその取付位置を目標位置に容易に調整できる。
【００１３】
また、かかる発明において、好ましくは、前記レーザ発信装置からのレーザ光を分光して前記複数の光ファイバーのレーザ光入口に投入する回転ミラーを備える。
さらに、これに加えて、エンジンの負荷を検出するエンジン負荷検出器と、該エンジン負荷検出器からのエンジン負荷の検出値に対応するレーザ光エネルギー及び該レーザ光エネルギーの量に対応する照射ターゲット数を算出して前記エンジンの負荷の増大に従い前記照射ターゲット数を減少せしめるとともに、前記回転ミラーを前記照射ターゲットに接続される光ファイバー入口の方向に回転せしめる制御手段を設ける。
【００１４】
このように構成すれば、前記制御手段は、エンジン負荷検出器からのエンジン負荷の検出値に従い当該負荷に対応するレーザ光エネルギーを算出するとともに、該レーザ光エネルギーの量に対応する照射ターゲット数を算出し、前記回転ミラーを前記により算出された照射対象ターゲットに接続される光ファイバー入口の方向に回転せしめ、該回転ミラーに同期してレーザ光を発信して該回転ミラーを介して当該照射対象ターゲット用の光ファイバー入口にレーザ光を投入せしめる。
【００１５】
従ってかかる構成によれば、着火燃焼が困難な起動時や低負荷時には、燃焼室内に複数箇所設けられた全てのターゲットにレーザ光を照射することによって着火燃焼性能を向上せしめるとともに、小さいレーザ光エネルギーで以ってレーザ光着火が可能となる高負荷時には、前記レーザ発信装置からのレーザ光の発信本数を減少させて照射ターゲット数を減少せしめることによってターゲットの寿命を延長し、かつ少ないレーザ光エネルギーでの着火燃焼が可能となる。
これにより、起動時や低負荷時には全てのターゲットにレーザ光を照射することによって着火燃焼性能を向上せしめることができ、かつ高負荷時には着火燃焼可能な最少限のターゲットにレーザ光を照射することによってターゲットの寿命を延長するとともに少ないレーザ光エネルギーで確実な着火燃焼を実現できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
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。
【００１７】
図１は本発明の実施例に係る多点レーザ着火装置を備えたレーザ着火式ガスエンジンの全体構成図である。図２（Ａ）は前記実施例におけるレーザ光集光装置近傍の拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ矢視図である。図３は図２におけるＺ部拡大図である。図４はピストンの平面図（図１のＢ矢視図）である。
【００１８】
本発明の実施例を示す図１、２、３、４において、３１はガスエンジン（以下エンジンという）のシリンダヘッド、３３はピストン、３４はシリンダライナ、３２は該シリンダヘッド３１、ピストン３３及びシリンダライナ３４により区画形成された燃焼室、３５はコネクチングロッド、３６はクランク軸である。
また、４１は給気ポート、３９は該給気ポート４１を開閉する給気弁、４２は排気ポート、４０は該排気ポート４２を開閉する排気弁である。
【００１９】
前記ピストン３３の表面には複数個（この例では４個）のターゲット８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄが固着されている。該ターゲット８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは、直径５ｍｍ程度の小径薄肉円板からなり、好ましくはステンレス板にて構成されピストン３３の表面にコーティングにより固着されている。
該複数個のターゲット８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは、図４に示されるように、ピストン中心線３３ａに対称に互いに対向した形態で、かつ円周方向等間隔に配設されている。かかるターゲット８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ自体の構成は公知である。
【００２０】
７（７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄは図示省略）は光ファイバーで、後述するレーザ発信装置１から照射（発信）されたレーザ光２を各シリンダのレーザ光集光装置６０に伝播するもので、各シリンダ毎にターゲット８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄと同数設けられている。
１はレーザ光（レーザパルス）２を発信するレーザ発信装置、３は該レーザ発信装置１から発信されたレーザ光２を各シリンダに分光する第１ミラーである。該第１ミラー３は第１ミラー駆動装置４によって回転駆動され、前記レーザ発信装置１からのレーザ光２を後述する各シリンダの第２ミラー５に向けて反射するようになっている。
５は各シリンダに設けられた第２ミラーである。該第２ミラー５は、第２ミラー駆動装置６によって回転駆動され、前記第２ミラー５からの反射レーザ光を前記各光ファイバー７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）に分光し投入するようになっている。
【００２１】
２０は前記レーザ発信装置１から発信されるレーザ光２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。
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。３８はクランク角検出用のタイミング円板で回転軸３７を介して前記クランク軸３６に連結されて、クランク角を検出している。
１００は後述する制御動作を行うコントローラで、前記回転数検出器５１からエンジンの回転数の検出値が、前記負荷検出器５２からエンジンの負荷の検出値が、前記タイミング円板３８からエンジンのクランク角の検出値が夫々入力されて、前記第１ミラー駆動装置４、第２ミラー駆動装置６及び前記レーザ制御装置２０に制御操作信号を出力するものである。
【００２２】
図１〜図３において、６０は後述するように構成されたレーザ光集光装置で、燃焼室３２の平面位置つまりピストン中心線３３ａ方向において、ピストン中心線３３ａに対称に互いに対向した形態で設けられている前記各ターゲット８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの直上部に該各ターゲット８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄと同数配設されるとともに、前記シリンダヘッド３１の燃焼室３２外周に相当する部位に、該燃焼室３２に向けて斜め下方に穿孔された取付穴３１ａ内に嵌合されている。
【００２３】
前記各レーザ光集光装置６０の詳細を示す図２〜図３において、６１は前記シリンダヘッド３１の取付穴３１ａ内に圧入されたつば部６１ａ付き薄肉円筒状のスリーブで、該スリーブ６１は、図２（Ｂ）のように前記つば部６１ａをボルト６９により前記シリンダヘッド３１に締付け固定されている。
６５は耐熱性樹脂材からなる光学系充填物で、前記光ファイバー７の出口側端部及び後述する集光レンズ６２、ミラー６３、シールガラス６４等のレーザ光集光装置６０構成部材を前記シリンダヘッド３１の取付穴３１ａ内あるいはスリーブ６１内に固定するものである。
このように構成すれば、自在に変形可能な光学系充填物６５を用いてレーザ光集光装置６０構成部材をシリンダヘッド取付穴３１ａ内あるいはスリーブ６１内に固定できるので、該レーザ光集光装置６０の取付時にその取付位置を目標位置に容易に調整できる。
【００２４】
６２は前記光ファイバー７からのレーザ光２を集光する集光レンズ、６３は該該集光レンズ６２を経たレーザ光２を反射するミラー、６４は該ミラー６３を経たレーザ光２を前記ターゲット８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）の方向に偏向しかつ燃焼室３２のガスシール機能を有する石英ガラス等の透明な耐熱ガラスからなるシールガラスである。
前記集光レンズ６２及びミラー６３は図３に示すように前記光学系充填物６５の取付穴６５ａ内に固定され、前記シールガラス６４は図２に示すように前記スリーブ６１によりガスケット６６を介して前記シリンダヘッド取付穴３１ａ内に固定されている。
【００２５】
６４ａは前記シールガラス６４に形成された段差面で、該シールガラス６４の上面６４ｂに対して、前記ミラー６３で反射されたレーザ光２の方向に直角でかつ該レーザ光２を前記ターゲット８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）の方向に偏向せしめるように傾斜して形成されている。
また、該シールガラス６４の下面つまり出光面６４ｃは、該出光面６４ｃからのレーザ光２が前記ターゲット８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）に正確に照射されるような方向性を有する平面、つまり図２に示すように前記シリンダヘッド３１の燃焼面（下面）３１ｂに平行あるいは同一面に形成されている。
【００２６】
かかる構成からなる多点レーザ着火装置を備えたレーザ着火式ガスエンジンにおいて、前記回転数検出器５１からのエンジンの回転数の検出値、前記タイミング円板３８からのクランク角の検出値，及び負荷検出器５２からのエンジンの負荷の検出値は、コントローラ１００に入力される。またコントローラ１００には、エンジン着火順序の設定信号が入力されている。
そして該コントローラ１００においては、前記エンジン回転数の検出値に従い当該回転数に対応するパルス間隔に一致するように、かつ前記エンジンの着火順序に従って前記第１ミラー３のシリンダ毎の回転角を算出し、また前記エンジン回転数の検出値に対応するレーザパルス発信間隔を算出し、前記第１ミラー３のシリンダ毎の回転角とレーザパルス発信間隔とを同期させて前記第１ミラー駆動装置４に入力するとともに、前記レーザ制御装置２０に入力する。
【００２７】
該第１ミラー駆動装置４においては、前記第１ミラー３をレーザ発信装置１からのレーザ光２が各シリンダへの光ファイバー７入口に照射する位置になるように回転せしめる。また、前記レーザ制御装置２０においては前記レーザ発信装置１からエンジン回転数の検出値に対応するパルス間隔でレーザ光２を前記第１ミラー３に同期して発信せしめる。
これにより、図１に示すレーザ光パルス２ａ…２ｆのように、前記第１ミラー３で反射されたレーザ光は、各シリンダの第２ミラー５に着火順序に従って入射される。
即ち、前記レーザ発信装置１からのレーザ光２は前記第１ミラー３のエンジン着火順序及びエンジン回転数に従う回転によって、各シリンダの第２ミラー５に着火順序に従って入射されることとなる。
【００２８】
また、前記コントローラ１００においては、前記エンジン負荷の検出値に従い当該負荷に対応するレーザ光エネルギーを算出し、前記レーザ制御装置２０に入力する。また、該コントローラ１００においては、レーザ光エネルギーに対応する使用ターゲット８の数が設定されており、算出されたレーザ光エネルギーの量に対応する照射ターゲット８の数を選出し、第２ミラー回転角駆動装置６に入力する。
【００２９】
また、前記コントローラ１００においては、照射対象ターゲット８に接続される光ファイバー７入口までの第２ミラー５の回転角を算出し、前記第２ミラー５の光ファイバー入口までの回転をレーザパルスの発信タイミングと同期させてレーザ制御装置２０及び第２ミラー駆動装置６に入力する。
従って，前記第２ミラー駆動装置６は、第２ミラー５を照射対象の光ファイバー７入口まで回転させ、レーザ制御装置２０は前記第２ミラー５に同期してレーザ光２を発信し、これにより、該レーザ光２は該第２ミラー５を介して当該照射対象ターゲット８用の光ファイバー７入口に投入せしめられる。
【００３０】
即ち、エンジン負荷の増大に従い小さいレーザ光エネルギーで以ってレーザ光着火が可能となることから、かかる実施例においては、エンジン負荷の増大に従い前記レーザ発信装置１からのレーザ光の発信本数を減少させて前記照射ターゲット数を減少せしめるとともに、前記第２ミラー５を回転せしめて、当該照射ターゲット８のみにレーザ光２を照射する。
従って、着火燃焼が困難な起動時や低負荷時には、燃焼室３２内のピストン３３表面に複数箇所設けられた全てのターゲット８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）にレーザ光２を照射することによって着火燃焼性能を向上せしめるとともに、小さいレーザ光エネルギーで以ってレーザ光着火が可能となる高負荷時には、前記レーザ発信装置１からのレーザ光２の発信本数を減少させて照射ターゲット数を減少せしめることによって、ターゲット８の寿命を延長し、かつ少ないレーザ光エネルギーでの着火燃焼が可能となる。
【００３１】
以上のようにして、前記第２ミラー５から光ファイバー７に投入されたレーザ光２は、図２〜図３に示すように、各シリンダの光ファイバー７出口から集光レンズ６２を通してミラー６３上に集光され、該ミラー６３で反射されてシールガラス６４の段差面６４ａから該シールガラス６４に投入される。
該シールガラス６４内を透過したレーザ光２は、該出光面６４ｃからのレーザ光２が前記ターゲット８に正確に照射されるような方向性を有する平面に形成された出光面６４ｃからターゲット８に照射される。
これにより、前記レーザ光集光装置６０からシールガラス６４に入光したレーザ光２を、該レーザ光２の方向と直角な段差面６４ａ及び出光面６４ｃにより、ターゲット８の方向へと正確に偏向せしめることができて、該シールガラス６４通過時におけるレーザ光２のエネルギー損失が低減される。
【００３２】
かかる実施例によれば、燃焼室３２の外周部位好ましくはピストン中心線に対称な部位に円周方向等間隔に配設された複数個のターゲット８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄに、前記シリンダヘッド３１の燃焼室３２外周部位の、前記各ターゲット８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの直上部に該ターゲット８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄに対応させてこれと同数（４個）装着した各レーザ光集光装置６０からレーザ光２を照射してプラズマを発生させ、該プラズマにより燃焼室３２中央部位よりも低温の外周部位に分布している混合ガスに最初に着火燃焼せしめる。
【００３３】
これにより、低温状態にある燃焼室３２外周部位で着火し形成された着火火炎は、図４のＳ矢に示すように、燃焼室３２外周側から中央部位へと未燃混合ガスを圧縮しながら伝播され、該燃焼室３２中央部位に分布している混合ガスが最後に着火燃焼せしめられることとなる。
従って、かかる実施例によれば、燃焼室３２中央部位よりも低温状態にある外周部位に複数のターゲット８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを設置し、該ターゲット８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄに対応させて燃焼室３２外周部位に各レーザ光集光装置６０を該ターゲット８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄと同数設置して、該ターゲット８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄにレーザ光２を照射することにより、燃焼室３２内において低温状態にあって着火性の悪い燃焼室３２外周部位でターゲット８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄへの照射による混合ガスの着火燃焼が最初になされる。
【００３４】
これにより、該燃焼室３２外周部位における着火燃焼を促進できて、該外周部位にて形成された着火火炎が未燃混合ガスを圧縮しながら燃焼室３２中央部位へと伝播することにより、該燃焼室３２の外周部位から中央部位に分布している混合ガスを均一に着火燃焼させることができる。
従って、燃焼室３２内におけるガス温度勾配が小さくなって、従来技術に比べて熱損失を低減でき、燃焼室３２内において均一な着火燃焼を実現でき、熱効率を向上できる。
また、前記複数個のターゲット８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ及び各レーザ光集光装置６０をピストン中心線３３ａに対称にかつ円周方向等間隔に設けているので、燃焼室３２外周部位の円周方向等間隔な複数箇所（４箇所）から燃焼室３２中央部位へと着火火炎を伝播できるので、さらなる燃焼室３２内における温度勾配の均一化及び前記熱損失の低減が可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、燃焼室中央部位よりも低温状態にある外周部位にターゲットを複数個設置し、該ターゲットに対応させて燃焼室内外周部位に各レーザ光集光装置を複数個設置して該ターゲットにレーザ光を照射することにより、燃焼室内において低温状態にあって着火性の悪い燃焼室外周部位でターゲットへの照射による混合ガスの着火燃焼が最初になされるので、該外周部位における着火燃焼を促進できて、該外周部位にて形成された着火火炎が未燃混合ガスを圧縮しながら燃焼室中央部位へと伝播することにより、該燃焼室の外周部位から中央部位に分布している混合ガスを均一に着火燃焼させることができる。
これにより、燃焼室内におけるガス温度勾配が小さくなって、前記特許文献１のような従来技術に比べて熱損失を低減でき、燃焼室内において均一な着火燃焼を実現でき、熱効率を向上できる。
【００３６】
また、前記シールガラスに、ミラーからのレーザ光の方向に直角でかつ該レーザ光を前記ターゲットの方向に偏向せしめるように形成された段差面を設けることにより、レーザ光集光装置からシールガラスに入光したレーザ光を、該レーザ光の方向と直角な段差面によりターゲットの方向に正確に偏向せしめることができて、該シールガラス通過時におけるレーザ光のエネルギー損失が低減され、レーザ光による着火性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る多点レーザ着火装置を備えたレーザ着火式ガスエンジンの全体構成図である。
【図２】（Ａ）は前記実施例におけるレーザ光集光装置近傍の拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ矢視図である。
【図３】図２におけるＺ部拡大図である。
【図４】ピストンの平面図（図１のＢ矢視図）である。
【符号の説明】
１  レーザ発信装置
２  レーザ光
３  第１ミラー
４  第１ミラー駆動装置
５  第２ミラー
６  第２ミラー駆動装置
７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）  光ファイバー
８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）  ターゲット
２０  レーザ制御装置
３１  シリンダヘッド
３１ａ  取付穴
３２  燃焼室
３３  ピストン
３３ａ  ピストン中心線
３４  シリンダライナ
３６  クランク軸
３８  タイミング円板
５１  回転数検出器
５２  負荷検出器
６０  レーザ光集光装置
６１  スリーブ
６２  集光レンズ
６３  ミラー
６４  シールガラス
６４ａ  段差面
６４ｃ  出光面
６５  光学系充填物
１００  コントローラ
【図１】
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【図２】
2005042580.tif 000004
【図３】
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【図４】
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