CN102947580B - 用于内燃机的激光感生的火花点火装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机（10）的激光火花塞，所述激光火花塞包括至少一个用于导引、成形和/或产生激光射束（24）的机构（26），此外所述激光火花塞包括燃烧室窗口（58）以及壳体（38），其特征在于，所述壳体（38）在所述燃烧室窗口（58）的与所述机构（26）对置的侧面上、尤其在所述壳体（38）的燃烧室侧的端部（381）上具有用于使通过所述机构（26）导引、成形和/或产生的激光射束（24）穿透到燃烧室（14）中的孔口（74），其中所述孔口（74）的长度（L）为4mm或更大、尤其为6mm或更大。

Description

用于内燃机的激光感生的火花点火装置

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的激光火花塞。

背景技术

例如由文献WO 2005/066488 A1公开了一种用于为内燃机点火的装置，所述装置包括点火激光器。所述点火激光器在其燃烧室侧的端部上具有燃烧室窗口，所述燃烧室窗口对于由所述点火激光器射束的激光脉冲来说能够被透射。同时所述燃烧室窗口必须经得住在所述燃烧室中存在的较高的压力和温度，并且所述点火激光器的内部必须相对于所述燃烧室密封。在此尤其在所述燃烧室窗口的朝向燃烧室的表面上可能出现较高的表面温度和压力以及例如油灰沉积物、颗粒等形式的脏物。

对于已知的装置来说被视为不利的是，废气的特定的组成部分、例如像油灰或炭黑会危及所述燃烧室窗口，例如方法是这样的组成部分会沉积在所述燃烧室窗口上并且其性能、尤其是用于激光射束的透射性能变差。

发明内容

相反，本发明具有将激光火花塞的运行设计得更加可靠的优点，尤其按本发明采取措施，用于降低所述燃烧室窗口上的沉积物。为此目的，按本发明规定，用于内燃机的激光火花塞包括至少一个用于导引、成形和/或用于产生激光射束的机构以及一个燃烧室窗口和一个壳体，其中所述壳体在所述燃烧室窗口的与所述机构对置的侧面上、尤其在所述壳体的燃烧室侧的端部上具有用于使通过所述机构导引、成形和/或产生的激光射束穿透到燃烧室中的孔口。所述孔口影响着相应的条件，所述燃烧室窗口处于在所述相应的条件之下，从而减少所述燃烧室窗口上的沉积物的形成并且在总体上改进所述激光火花塞的可靠性。

所述用于导引、成形和/或用于产生激光射束的机构一方面可以是固体激光器、例如是例如整体地构造的、被动Q开关的固体激光器。所述激光火花塞可以包括用于对固体激光器、尤其半导体激光器进行光学激励的装置。替代地，可以在与所述激光火花塞隔开的情况下布置用于对固体激光器进行光学激励的装置。在这种情况下，所述用于导引、成形和/或用于产生激光射束的机构可以是光学的窗口或者光纤，通过所述光学的窗口或者光纤，用于对固体激光器进行光学激励的射束可以进入到所述激光火花塞中。也可以在与所述激光火花塞隔开的情况下来布置一个或者多个固体激光器、尤其是Q开关的或者模式耦合的（modengekoppelt）固体激光器。在这种情况下，可以将其射束例如在光纤中输送给所述激光火花塞，其中所述激光火花塞本身不包括激光活性的元件，而仅仅包括导引射束的和/或使射束成形的机构尤其透镜和/或反射镜。

通过所述壳体，尤其保证可以将所述激光火花塞安装到内燃机上。为此目的，可以设置本身已知的固定机构，例如被所述壳体所包括的螺纹和/或被所述壳体所包括的密封面和/或接触面，所述固定机构可以与其它的夹紧机构、例如与夹板相互作用。此外所述壳体尤其应该承担以机械的方式固定所述至少一个用于导引、成形和/或用于产生激光射束的机构以及所述燃烧室窗口的任务。

所述燃烧室窗口是透明的、由至少一个持久耐热并且耐辐射的固体、例如玻璃或者例如是蓝宝石（Saphir）的晶体构成的组件。在此尤其是涉及所提到的类型的、沿射束方向处于最后的被所述激光火花塞所包括的组件，从而所述燃烧室窗口的朝向燃烧室的表面与所述燃烧室相通。

为了在很大程度上降低通过在燃烧室中存在的条件（高温、高压、高流速）和介质（颗粒、油灰等）给所述燃烧室窗口的暴露在燃烧室下的侧面造成的污染和/或损坏，按本发明规定，所述壳体在其与所述燃烧室窗口的用于导引、成形和/或用于产生激光射束的机构对置的侧面上、也就是尤其在所述燃烧室窗口的朝向燃烧室的侧面上具有孔口。所述燃烧室窗口由此尤其布置在所述用于导引、成形和/或用于产生激光射束的机构与所述孔口之间。优选所述孔口形成所述壳体的燃烧室侧的端部区段。尤其可以将所述孔口与所述激光火花塞的壳体构造成一体的和/或由与所述壳体相同的材料来构造所述孔口。替代地，所述孔口构造为单独的构件，并且将其固定、例如焊接或者旋紧在所述壳体的另一个部件上。可选地，在所述孔口的燃烧室侧上布置了其它被所述激光火花塞所包括的标准组件、例如经过扫气的和/或未经过扫气的预燃室。

所述孔口尤其是具有一条通道、尤其正好一条通道的构成物（Gebilde）。所述燃烧室窗口的朝向燃烧室的侧面尤其仅仅通过所述孔口的一条通道与所述燃烧室相通和/或与所述激光火花塞的前置于所述孔口的预燃室相通。所述通道在相对于射束方向的径向方向上由所述孔口的内轮廓的限定。此外，所述通道设置用于使通过所述机构导引、成形和/或产生的激光射束穿透到内燃机的燃烧室中、穿透到所述燃烧室的预燃室中和/或穿透到所述激光火花塞的前置于所述孔口的预燃室中。

本发明的构思是，通过设置孔口、例如通过合适地构造这样一种孔口可以保护所述燃烧室窗口，尤其保护所述燃烧室窗口以防止受到在燃烧室中存在的条件的影响，尤其是防止受到高温、高流速以及例如像油灰等的介质的影响。

通过按本发明设置的孔口，一方面降低在所述燃烧室窗口上沉淀的以颗粒、油灰等形式出现的脏物的量。另一方面减少脉冲，在此例如所述颗粒以所述脉冲冲击到所述燃烧室窗口的表面上。这两种效果相应地使得所述燃烧室窗口上的沉积物明显地减少，并且较少的沉积物不太牢固地附着在所述燃烧室窗口上。因此，所述按本发明的激光点火装置更加可靠。所述孔口的另一个作用是，所述燃烧室窗口的温度得到了降低。通过降低了的温度，避免所述沉积物的化学反应或者说所述燃烧室窗口与沉积物之间的化学反应，例如避免沉积物的燃烧进而避免所述燃烧室窗口的持续的受损。剩下的沉积物由此不太牢固地附着在所述燃烧室窗口上并且可以容易地清除。加载在所述燃烧室窗口上的压力的减小或者说在那里产生的压力变化率的减小可以通过按本发明的孔口来引起，从中同样能够获得可靠性的提高。

按本发明规定，有针对性地选择所述孔口的长度。所述孔口的长度在此尤其是指所述孔口的沿射束方向的通路的长度。替代地也可以以所述激光火花塞的纵轴线或者垂直于所述燃烧室窗口的朝向燃烧室的表面的方向为基础。此外，在所述孔口的朝向燃烧室的开口（也称为：出口）与背离燃烧室的开口（也称为：入口）之间测量所述通路的长度。对于具有不规则成形的开口的孔口或者说通道来说，关于其位置尤其根据这一点来安排，即主要是否有作为通道来考虑的区段的侧向的蔽护。对于长度为4mm或更大的孔口来说，尤其避免通过流动转向并且通过燃烧室窗口的温度的降低而在燃烧室窗口上形成沉积物。用最小长度为6mm、8mm、10mm或12mm的孔口可以获得特别好的结果。作为用于所述孔口的长度的上极限，考虑使用25mm、20mm或者15mm。还更长的孔口可能过度地提高了长度进而过度地提高了对于激光火花塞的安装来说必要的空间。所述孔口的长度的按本发明的选择、尤其是所提到的最小长度和/或上极限的设置可以考虑用于本发明的所有的实施方式及实施例，也可以考虑尤其可选地用在没有明确注明的地方。

在本发明的其它有利的设计方案中，作为所述孔口的长度的有针对性的选择的补充方案或者替代方案来规定，对于用于内燃机的包括至少一个用于导引、成形和/或用于产生激光射束的机构并且此外包括一个燃烧室窗口和一个壳体的激光火花塞来说，其中所述壳体在所述燃烧室窗口的与所述机构对置的侧面上尤其在所述壳体的燃烧室侧的端部上具有一个用于使通过所述机构来导引、成形和/或产生的激光射束穿透到燃烧室中的孔口，有针对性地如此选择所述孔口尤其所述孔口的材料，使得其具有较高的导热能力。

优选所述孔口的材料也应该具有例如像通过高合金的钢能够实现的那样的较高的耐磨性、尤其是较高的耐热性。

整个孔口的材料在此可以与整个壳体的材料相统一并且具有较高的导热能力。但是也可以仅仅由具有较高的导热能力的材料来构造整个孔口，而所述壳体的其它组成部分则具有不同的、尤其较小的导热能力。也可以由具有较高的导热能力的材料来仅仅构造所述孔口的部分，例如所述孔口的关于质量和/或体积主要的部分和/或所述孔口的处于里面的、仿佛构造为“灵魂”的部分，而所述孔口的其它部分则具有不同的、尤其较小的导热能力。利用这样的结构能够有利地同时以较高的耐磨性来实现所期望的导热性的调节。

已经避免尤其通过所述燃烧室窗口的温度降低而在所述燃烧室窗口上形成沉积物，如果所述孔口具有一种具有60W/（m*k）或更大的导热能力的材料尤其完全或者部分地由这样的材料制成。利用具有一种具有80W/（m*k）或者更大或者120W/（m*k）的导热能力的材料尤其由这样的材料制成的孔口可以实现特别好的结果。特别地，所述尤其是铜的孔口的处于里面的、仿佛构造为“灵魂”的部分考虑使用黄铜和镍和铜以及由黄铜与镍构成的合金以及铜合金。

另一个用于降低所述燃烧室窗口的温度的措施是，对于用于内燃机的包括至少一个用于导引、成形和/或用于产生激光射束的机构并且此外包括燃烧室窗口和壳体的激光火花塞来说，其中所述壳体在所述燃烧室窗口的与所述机构对置的侧面上、尤其在所述壳体的燃烧室侧的端部上具有一个用于使通过所述机构导引、成形和/或产生的激光射束穿透到燃烧室中的孔口，在所述孔口的内部设置了至少一条冷却通道。尤其设置所述冷却通道以使例如冷却液的冷却介质穿流。设置多条冷却通道和/或设置1mm²或更大和/或5mm²或更小的冷却通道直径是优选的。这样的冷却通道本身已经适合于降低所述燃烧室窗口的温度。在与具有带有较高的导热能力的材料的孔口的共同作用中，可以将来自所述孔口的热量特别好地输送给所述冷却通道进而将热量从所述孔口上排走。

不仅所述孔口的长度的有针对性的选择而且所述有针对性的材料选择和/或冷却通道的设置都单独地但是尤其在共同作用中适合于引起所述燃烧室窗口的温度的降低，其中尤其所说明的涉及所述孔口的长度的特征与所说明的涉及所述孔口的导热性的特征的组合在避免所述燃烧室窗口上的沉积物的方面并且尤其在所述激光火花塞的可靠性方面是有利的。布置在所述燃烧室窗口的区域中的密封部位的温度的降低也改进了所述激光火花塞的可靠性。

在本发明的其它有利的设计方案中，作为所述孔口的长度的有针对性的选择的补充方案或者替代方案并且作为所述孔口的较高的导热能力的设置的补充方案或者替代方案规定，对于用于内燃机的包括至少一个用于导引、成形和/或用于产生激光射束的机构并且此外包括燃烧室窗口和壳体的激光火花塞来说，其中所述壳体在所述燃烧室窗口的与所述机构对置的侧面上、尤其在所述壳体的燃烧室侧的端部上具有用于使通过所述机构来导引、成形和/或产生的激光射束穿透到燃烧室中的孔口，以在燃烧室侧前置于所述燃烧室窗口设置了一条与所述孔口的内部相通的缝隙，该缝隙的高度有针对性地选择得较小。

缝隙在此尤其是指一个空间区域，该空间区域轴向地在两侧尤其在各一侧由所述燃烧室窗口和所述孔口限定并且在径向在外侧尤其由所述壳体限定，并且通过所述壳体的径向的内侧面与所述孔口的内部相通。在特殊的设计方案中，所述缝隙由此构造在所述孔口与所述燃烧室窗口之间。所述缝隙的高度尤其是指在轴向上对所述缝隙进行限定的表面的间距。对于不规则的几何形状来说应该根据这一点来安排，即主要是否产生所述缝隙的轴向的限定。

本发明的这种设计方案一方面以这样的认识为基础，即渗入到按本发明构造的缝隙中的热气体、尤其燃烧着的气体的温度显著降低。因此出现所谓的骤冷效应，随着所述骤冷效应燃烧着的气体熄灭并且在所述缝隙的内部形成炭黑。本发明的这种设计方案另一方面以这样的认识为基础，即如此形成的炭黑也堆积在所述燃烧室窗口朝向燃烧室的侧面上，但是可以通过具有通常在所述燃烧室窗口的区域中出现的强度的激光射束来可靠地消融（ablatieren），从而大体上在所述缝隙中出现的形成炭黑的现象中仅仅产生适度的对所述燃烧室窗口的透明性的消极的影响。

事实令人惊讶地表明，通过所述燃烧室窗口的朝向燃烧室的侧面上的炭黑的连续的堆积和消融可以引起这一点，即可以避免或者显著减少所述燃烧室窗口的朝向燃烧室的侧面的通过其它的材料尤其通过其它的燃烧产物例如油灰引起的污染。这个事实应该具有特殊的意义，因为这种物质、尤其是油灰通过具有通常在所述燃烧室窗口的区域中出现的强度的激光射束不能够或者只能够部分地或者以较高的耗费来才能够可靠地消融。

对于最多为1mm、最多为0.5mm、最多为0.3mm或者最多为0.1mm的缝隙高度来说大体上避免所述燃烧室窗口上的沉积物。作为用于所述缝隙的高度的下极限，考虑0.05mm和0.08mm。在太浅的缝隙中，不会形成足够的炭黑（Russ）。此外有利的是，所述缝隙直接前置于所述燃烧室窗口和/或将所述缝隙的基面选择为环形或者镰刀形。

所述缝隙的基面的面积（以下称为“缝隙横截面”）优选选择得足够大，从而使得渗入的气体的量对于适合的炭黑形成来说是足够的。此外更为有利的是，在燃烧室侧前置于所述缝隙的区域在所述孔口的内部具有所述孔口的入口横截面，并且所述缝隙横截面至少为所述入口横截面的10%、至少为所述入口横截面的30%、或者至少为所述入口横截面的50%、或者至少为所述入口横截面的双倍大小、或者至少为所述入口横截面的四倍大小。作为上极限，考虑是所述入口横截面的25倍大小的、尤其所述入口横截面的10倍大小的缝隙横截面，因为所述激光火花塞否则会变得过度地大。

不仅所述孔口的长度的有针对性的选择、所述有针对性的材料选择和/或所述冷却通道的设置而且上面所描述的类型的缝隙的按本发明的设置都单独地已经适合于引起布置在所述燃烧室窗口前面的空间中的温度的降低。但是，通过所述缝隙与较长的和/或良好地导热的孔口之间的共同作用尤其有效地在这个空间中进行冷却进而引起骤冷效应以及形成炭黑，在进行所述共同作用时被所述缝隙围住的空间通过与所述具有较低的温度的燃烧室窗口的相互作用得到特别有效的冷却。

上面所描述的炭黑形成、堆积和消融的作用尤其在内燃机中使用激光火花塞时是有利的，其中所述内燃机的润滑使用添加了添加剂的油、尤其是以很高份额添加了添加剂的油，因为尤其在这样的油燃烧时会产生以其它的方式很难除去的油灰。另一方面也可以想到，对用在内燃机中的激光火花塞进行优化，其中所述内燃机的润滑使用未添加添加剂的油、也就是无灰的油，方法是完全或者在很大程度上放弃而后没有必要的炭黑形成。在这个意义上，对于用于内燃机的、包括至少一个用于导引、成形和/或用于产生激光射束的机构并且此外包括燃烧室窗口和壳体的激光火花塞来说，其中所述壳体在所述燃烧室窗口的与所述机构对置的侧面上尤其在所述壳体的燃烧室侧的端部上具有用于使通过所述机构来导引、成形和/或产生的激光射束穿透到燃烧室中的孔口，以在燃烧室侧前置于所述燃烧室窗口设置了一条与所述孔口的内部相通的缝隙，应该有针对性地如此选择所述缝隙的高度，从而完全或者至少在很大程度上避免炭黑形成。为此有利的是，将所述缝隙的高度选择得不小于0.3mm、尤其不小于1mm。可以特别可靠地避免炭黑形成，如果所述缝隙还更高一点，例如至少为2mm高或者至少为3mm高。与所述孔口的入口横截面相比较小的缝隙横截面的设置也是有利的，尤其有利的是，所述缝隙横截面为所述孔口的入口横截面的最多100%、尤其最多40%、优选最多20%。

在本发明的其它有利的设计方案中，作为所述孔口的长度的有针对性的选择的补充方案或者替代方案、并且作为所述孔口的较高的导热能力的设置的补充方案或者替代方案、并且作为在燃烧室侧前置于所述燃烧室窗口的与所述孔口的内部相通的其高度有针对性地选择得较小的缝隙的设置的补充方案或者替代方案规定，对于用于内燃机的包括至少一个用于导引、成形和/或用于产生激光射束的机构并且此外包括燃烧室窗口和壳体的激光火花塞来说，其中所述壳体在所述燃烧室窗口的与所述机构对置的侧面上、尤其在所述壳体的燃烧室侧的端部上具有用于使通过所述机构来导引、成形和/或产生的激光射束穿透到燃烧室中的孔口，所述孔口在其背离所述燃烧室窗口的侧面上具有较小的开口横截面（也称为：“出口横截面”）。

所述孔口的出口横截面尤其是所述孔口的通道的敞开的燃烧室侧的横截面。对于具有不规则成形的出口的通道来说，关于所述出口横截面尤其应该根据这一点来安排，即主要是否产生作为通道来考虑的区段的侧向的蔽护（Abschirmung）。

从所述孔口的较小的出口横截面中产生有利的效果，即所述燃烧室窗口获得在燃烧室中存在的条件的蔽护，尤其防止受到高温、快速的压力波动、较高的流速和/或油灰、炭黑及类似物质的影响。由此可以避免所述燃烧室窗口上的沉积物并且提高所述激光火花塞的可靠性。在此出现这种作用，如果所述出口横截面为78mm²或更小、尤其为19 mm²或更小。用7 mm²或更小、尤其2 mm²或更小的出口横截面可以获得特别好的结果。作为下极限，考虑0.05 mm²、0.4 mm²或者1 mm²。通过还更小的出口直径，有时候不再足够可靠地得到保证激光射束从所述孔口中穿过。

所述孔口的长度的有针对性的选择、所述有针对性的材料选择和/或冷却通道的设置相应单独地或者在彼此的组合中已经适合于降低所述燃烧室窗口的温度，从而减少所述燃烧室窗口上的脏物的“燃烧”进而提高了所述激光火花塞的可靠性。通过在燃烧室侧前置于所述燃烧室窗口的缝隙的设置能够以上面所描述的方式和方法来获得类似的效果。如果将这些措施与所述孔口的较小的出口横截面的设置组合起来，那就在总体上出现这样的效果，即一方面很少的颗粒到达所述燃烧室窗口处，另一方面不过所述燃烧室窗口相对于通过这些残留的颗粒引起的污染更具有抵抗力。所述激光火花塞的可靠性可以通过这种方式得到显著提高。

作为所述孔口的长度的有针对性的选择的补充方案或者替代方案、并且作为所述孔口的较高的导热能力的设置的补充方案或者替代方案、并且作为在燃烧室侧前置于所述燃烧室窗口的与所述孔口的内部相通的其高度有针对性地选择得较小的缝隙的设置的补充方案或者替代方案、并且作为所述孔口的较小的出口横截面的设置的补充方案或者替代方案，有利的实施方式规定，用于内燃机的激光火花塞包括至少一个用于导引、成形和/或用于产生激光射束的机构以及燃烧室窗口和壳体，其中所述壳体在所述燃烧室窗口的与所述机构对置的侧面上、尤其在所述壳体的燃烧室侧的端部上具有用于使通过所述机构导引、成形和/或产生的激光射束穿透到燃烧室中的孔口尤其圆柱形的孔口，其中所述孔口的长度为L并且所述孔口的出口横截面为Q_BA，其中1＜L/（4Q_BA/π）^1/2≤10。

通过这种有针对性地使所述孔口的长度与所述孔口的开口横截面或者说开口直径相协调的方法，来始终保证，避免通过在内燃机的燃烧室中存在的有害的条件的影响给所述燃烧室窗口造成过度的负荷。在这里重要的是，考虑所述孔口的长度和所述孔口的开口横截面的在1＜L/（4Q_BA/π）^1/2≤10这个条件的范围内的总效果。这以这样的认识为基础，即较短的孔口也可以具有按本发明的优点，前提是这些孔口的开口横截面在所定义的尺寸内较小。另一方面具有较大的开口横截面的孔口还可以具有足够的蔽护的作用，前提是，所述孔口具有较大的长度。尤其出现所说明的技术上的效果，如果2≤L/（4Q_BA/π）^1/2和/或L/（4Q_BA/π）^1/2≤7、尤其是L/（4Q_BA/π）^1/2≤6。在所述孔口的圆形的出口横截面的特殊情况中，参量L/（4Q_BA/π）^1/2代表着所述孔口的出口直径。

在本发明的有利的设计方案中，作为所述孔口的长度的有针对性的选择的补充方案或者替代方案、并且作为所述孔口的较高的导热能力的设置的补充方案或者替代方案、并且作为在燃烧室侧前置于所述燃烧室窗口的与所述孔口的内部相通的其高度有针对性地选择得较小的缝隙的设置的补充方案或者替代方案、并且作为所述孔口的较小的出口横截面的设置的补充方案或者替代方案来规定，对于用于内燃机的包括至少一个用于导引、成形和/或用于产生激光射束的机构并且此外包括燃烧室窗口和壳体的激光火花塞来说，其中所述壳体在所述燃烧室窗口的与所述机构对置的侧面上尤其在所述壳体的燃烧室侧的端部上具有用于使通过所述机构导引、成形和/或产生的激光射束穿透到燃烧室中的孔口尤其圆柱形的孔口，所述孔口的内轮廓在不仅与所述孔口的朝向燃烧室的端部隔开而且与所述孔口的背离燃烧室的端部隔开的区域中具有至少一条棱边，尤其是多条棱边。

所述孔口的内轮廓的棱边在此尤其是指几何学上的元素、尤其是线条，在该线条上所述孔口的内轮廓的若干面状的区域以不等于零的角度彼此相交会。作为所述孔口的内轮廓的不仅与所述孔口的朝向燃烧室的端部隔开而且与所述孔口的背离燃烧室的端部隔开的区域，是指所述孔口的内轮廓的中心的区域，尤其是指关于所述孔口的纵向伸长处于中心的区域。一个区域关于所述孔口的纵向伸长尤其处于中心，当其布置在所述孔口的前五分之一与后五分之一之间、尤其布置在所述孔口的前四分之一与后四分之一之间、或者布置在所述孔口的中间的三分之一时。在一个区域中具有棱边的内轮廓是指，所述棱边的至少一些部分布置在这个区域中，其中也可能的是，所述棱边布置在这个区域内不过也额外地布置在这个区域之外。作为有利的特殊情况，始终可以规定，所述棱边完全处于这个区域内。

所描述的类型的棱边的技术上的效果在于，其代表着气体流入到所述孔口中的气流或者所述孔口的气流的干扰的出发点。尤其从所述棱边出发会出现流入到所述孔口中的气体或者在所述孔口中流动的气体的涡流。由于所述干扰，尤其由于所述涡流，流入到所述孔口中的气体与所述孔口的内轮廓的相互作用得到提高，并且由于这种提高了的相互作用也提高了包含在气体中的颗粒在所述孔口的内部并且尤其在所述棱边上沉积并且不会一直推进到所述燃烧室窗口这种倾向。通过这种方式，所述棱边应该仿佛具有颗粒捕集器的作用。由此减少所述燃烧室窗口上的沉积物并且提高所述激光火花塞的可靠性。

虽然所描述的作用已经通过一条唯一的所述类型的棱边的设置来产生，但是特别有利的改进方案规定了设置多条这样的棱边。多条棱边是两条或者更多条棱边尤其两条以上的棱边。特别有效的是一条棱边或者多条棱边的布置，如果其至少沿着所述棱边和/或所述燃烧室窗口的一些部分未加遮盖地与所述燃烧室窗口对置，也就是所述孔口的一些部分没有布置在所述棱边的一些部分与所述燃烧室窗口的一些部分之间。在这种情况下，所述棱边尤其适合于将干扰或者说涡流插入到渗入到所述孔口中的气流或者所述孔口的气流中的主要对准所述燃烧室窗口的部分中。

所述棱边或者说多条棱边的特别有利的布置如此进行，从而通过所述棱边的布置或者说通过多条棱边的布置而出现梯级的构成和/或所述孔口的内轮廓至少局部地朝其朝向燃烧室的端部的方向阶梯状地变细。在这种情况下，可以设置尤其至少两个尤其至少三个优选至少四个梯级。可以额外地至少设置一个另外的梯级尤其大量另外的梯级，在所述梯级上所述孔口朝其背离燃烧室的端部的方向变细。所述内轮廓的梯级在此尤其是指所述内轮廓的至少三个部分表面的布置，其中所述部分表面之一沿所述内轮廓的纵向方向布置在所述其它两个的部分表面之间并且其中所述一个部分表面的径向的倾斜度关于所有三个部分表面的径向的倾斜度是极端的倾斜度。所述部分表面在此尤其可以具有环形的外形，但是原则上也可以使用其它的几何形状。

在一种在加工技术上有利的变型方案中，所述梯级几乎构造为直角（88°－92°）、尤其为直角，也就是说尤其所述两个部分表面平行于所述激光火花塞的纵轴线伸展，而所述一个部分表面则垂直于所述激光火花塞的纵轴线定向。尤其可以设置多个这样的梯级例如三个以上或者七个以上的这样的梯级。可以设想由连续地或者部分地以钝角或者连续地或者部分地以锐角但是在此优选不是以小于25°的角度彼此相交会的表面构成的梯级并且以相应不同的类型构成的这样的梯级也是有利的。原则上在孔口中可以使用所提到的类型的梯级的组合。

不仅所述孔口的较小的出口横截面的设置而且至少一个棱边的在不仅与所述孔口的朝向燃烧室的端部隔开而且与所述孔口的背离燃烧室的端部隔开的区域中的设置相应地本身能够减少在所述燃烧室窗口上碰撞的颗粒的数目。如果将这两个措施彼此组合起来，则获得协同的效应，即通过所述孔口的较小的出口横截面在空间上集中地进入到所述孔口中的流动通过合适的棱边可以特别有针对性地受到干扰、尤其是形成涡流。在此，有利的尤其是78mm²或更小、尤其19mm²或者更小、优选7mm²或者更小、尤其优选2mm²或者更小的出口横截面，其中这些出口直径可以相应有利地与所述孔口的阶梯状的内轮廓相组合、尤其可以与所述具有大量的梯级尤其直角的梯级尤其相应的梯级的孔口的阶梯状的内轮廓相组合，在所述相应的梯级上所述孔口的横截面相应地沿从所述孔口的内轮廓的朝向燃烧室的端部朝所述孔口的内轮廓的背离燃烧室的端部的方向增加至少10%、尤其增加至少35%。

所述孔口的长度的有针对性的选择、所述有针对性的材料选择和/或冷却通道的设置相应本身单独地或者在彼此的组合中已经适合于降低所述燃烧室窗口的温度，从而降低燃烧室窗口上的颗粒的“燃烧”、减少沉积物进而提高了所述激光火花塞的可靠性。通过在燃烧室侧布置在所述燃燃烧室窗口前面的缝隙的设置，可以获得类似的效果。如果将这些措施与在不仅与所述孔口的朝向燃烧室的端部隔开而且与所述孔口的背离燃烧室的端部隔开的区域的设置至少一个棱边的做法相组合，那就在总体上出现这样的效果，即一方面更少的颗粒到达所述燃烧室窗口处，但是另一方面所述燃烧室窗口相对于通过这些较少的颗粒引起的污染也更加具有抵抗力。所述激光火花塞的可靠性可以通过这种方式得到显著提高。

在本发明的有利的设计方案中，作为所述孔口的长度的有针对性的选择的补充方案或者替代方案、并且作为所述孔口的较高的导热能力的设置的补充方案或者替代方案、并且作为在燃烧室侧布置在所述燃烧室窗口前面的与所述孔口的内部相通的其高度有针对性地选择得较小的缝隙的设置的补充方案或者替代方案、并且作为所述孔口的较小的出口横截面的设置的补充方案或者替代方案、并且作为所描述的类型的棱边的设置的补充方案或者替代方案来规定，对于用于内燃机的包括至少一个用于导引、成形和/或用于产生激光射束的机构并且此外包括燃烧室窗口和壳体的激光火花塞来说，其中所述壳体在所述燃烧室窗口的与所述机构对置的侧面上尤其在所述壳体的燃烧室侧的端部上具有用于使通过所述机构导引、成形和/或产生的激光射束穿透到燃烧室中的孔口，其中所述孔口具有一个朝向燃烧室的端部和一个背离燃烧室的端部，所述孔口的内轮廓在不仅与所述孔口的朝向燃烧室的端部隔开而且与所述孔口的背离燃烧室的端部隔开的区域中具有极端的横截面。

孔口的内轮廓的极端的横截面尤其是指一种横截面，该横截面关于其面积并且关于所述激光火花塞的纵向方向代表着局部的最大值，也就是说尤其朝两个纵向方向变小，或者代表着局部的最小值，也就是说尤其朝两个纵向方向变大。所述孔口的在不仅与所述孔口的朝向燃烧室的端部隔开而且与所述孔口的背离燃烧室的端部隔开的区域中的极端的横截面尤其可以表现在这个方面，即存在着所述孔口的比所述孔口的入口横截面大并且比所述孔口的出口横截面大的横截面，或者存在着所述孔口的比所述孔口的入口横截面小并且比所述孔口的出口横截面小的横截面。所述极端的横截面尤其是相应的横截面，该横截面处于一个平面中，这个平面平行于所述孔口的出口横截面所在的平面和/或该横截面处于一个平面中，这个平面平行于所述孔口的入口横截面所在的平面和/或平行于所述燃烧室窗口的朝向燃烧室的表面所在的平面和/或垂直于所述激光火花塞的纵轴线定向。

所述孔口的内轮廓在不仅与所述孔口的朝向燃烧室的端部隔开而且与所述孔口的背离燃烧室的端部隔开的区域中具有极端的横截面，这个措施的技术上的效果在于，所述具有极端的横截面的区域代表着用于进入到所述孔口中的气体的气流的干扰或者所述孔口中的气流的干扰。尤其可以从所述具有极端的横截面的区域出发出现流入到所述孔口中的废气的涡流或者所述孔口中的气流的涡流。由于所述干扰尤其由于所述涡流，所述流入到孔口中的废气与所述孔口的内轮廓的相互作用得到了提高并且由于这种提高了的相互作用，包含在废气中的颗粒在所述孔口的内部沉积并且不会一直推进到所述燃烧室窗口这种倾向性也得到了提高。通过这种方式，所述具有极端的横截面的区域仿佛应该具有颗粒捕集器的作用。

虽然所描述的作用已经通过一个不仅与所述孔口的朝向燃烧室的端部隔开而且与所述孔口的背离燃烧室的端部隔开并且具有极端的横截面的区域本身来产生，但是一些改进方案规定，所述孔口在其朝向燃烧室的端部上具有入口横截面并且在其朝向燃烧室的端部上具有出口横截面并且所述极端的横截面或者比所述入口横截面至少小10%、尤其小至少20%、优选至少小30%，并且比所述出口横截面至少小10%、尤其至少小20%、优选至少小30%；或者比所述入口横截面至少大10%、尤其至少大20%、优选至少大30%，并且比所述出口横截面至少大10%、尤其至少大20%、优选至少大30%。所述孔口的内轮廓的一种有利的形状规定，所述孔口的内轮廓具有两个区段，所述两个区段相应地具有截锥体状的形状、尤其相应地具有笔直的圆截锥体的形状，其中这两个区段优选直接相邻，也就是说相应地以其较大的或者相应地以其较小的端面彼此邻接进而仿佛形成一个双截锥体。在所述截锥体彼此邻接的位置上，由此构成一条棱边，该棱边或者沿着所述孔口的内轮廓的缩颈或者沿着其凸起伸展。

除了所述孔口的尤其设置了环绕的几何的特征例如缩颈和/或凸起的旋转对称的内轮廓之外，原则上可能的并且有利的是，对于用于内燃机的包括至少一个用于导引、成形和/或用于产生激光射束的机构并且此外包括燃烧室窗口和壳体的激光火花塞来说，其中所述壳体在所述燃烧室窗口的与所述机构对置的侧面上尤其在所述壳体的燃烧室侧的端部上具有用于使通过所述机构导引、成形和/或产生的激光射束穿透到燃烧室中的孔口，有别于所述孔口的内轮廓的旋转对称的形状。这样的非对称性具有这样的作用，即出现流入到所述孔口中的废气与所述孔口的内轮廓之间的提高了的相互作用，并且由于这种提高了的相互作用包含在所述废气中的颗粒在所述孔口的内部沉积并且不会一直推进到所述燃烧室窗口的倾向性也得到了提高。所述燃烧室窗口上的沉积物由此减少并且所述激光火花塞的可靠性得到了提高。具有非旋转对称的形状的特殊的内轮廓具有至少一个凹部、尤其是多个凹部，所述凹部尤其不仅与所述孔口的朝向燃烧室的端部隔开而且与所述孔口的背离燃烧室的端部隔开。尤其不仅与所述孔口的朝向燃烧室的端部隔开而且与所述孔口的背离燃烧室的端部隔开的凸起尤其大量的凸起是有利的，因为所述凹部和/或凸起代表着用于流入所述孔口中的废气的气流的干扰。尤其从所述凹部和/或凸起出发会出现流入到所述孔口中的气体的涡流。所述凹部和/或凸起特别有利地处于所述孔口的不仅与所述孔口的朝向燃烧室的端部隔开而且与所述孔口的背离燃烧室的端部隔开并且具有极端的横截面的区域中。原则上也可以设想所述孔口的其它内轮廓尤其这样的关于气流得到优化的例如不是尖棱地而是倒圆地和/或完全或者部分地构造为拉瓦儿喷嘴（Lavaldüse）的内轮廓的设置。

在所述孔口的内轮廓的不仅与所述孔口的朝向燃烧室的端部隔开而且与所述孔口的背离燃烧室的端部隔开的区域中，不仅一条或者多条棱边的设置而且极端的横截面和/或凹部或者凸起的设置如上面所描述的一样已经相应地本身如此起作用，从而产生进入到所述孔口中的气体的流入的干扰并且尤其出现流入到所述孔口中的气体的涡流。这种技术上的效果以增加的程度出现在具有所提到的特征中的多个特征的孔口上。

所述孔口的长度的有针对性的选择、所述有针对性的材料选择和/或冷却通道的设置相应本身单独地或者在彼此的组合中已经适合于降低所述燃烧室窗口的温度，从而减少所述燃烧室窗口上的沉积物进而提高了所述激光火花塞的可靠性。通过上面所描述的类型的在燃烧室侧布置在所述燃烧室窗口前面的缝隙的设置，如上面所描述的一样可以本身单独地并且尤其在组合中实现类似的效果。如果这些措施与在一个不仅与所述孔口的朝向燃烧室的端部隔开而且与所述孔口的背离燃烧室的端部隔开的区域中设置极端的横截面的做法相组合，那就在总体上出现这样的效果，即很少的颗粒到达所述燃烧室窗口处，不过另一方面所述燃烧室窗口相对于通过这些残留的颗粒引起的污染更加具有抵抗力。所述激光火花塞的使用寿命可以通过这种方式显著得到提高。

在本发明的其它有利的设计方案中规定，作为所述孔口的长度的有针对性的选择的补充方案或者替代方案、并且作为所述孔口的较高的导热能力的设置的补充方案或者替代方案、并且作为在燃烧室侧布置在所述燃烧室窗口前面的与所述孔口的内部相通的其高度有针对性地选择得较小的缝隙的设置的补充方案或者替代方案、并且作为所述孔口的较小的出口横截面的设置的补充方案或者替代方案、并且作为相应所描述的类型的棱边和/或极端的横截面的设置的补充方案或者替代方案，对于用于内燃机的包括至少一个用于导引、成形和/或用于产生激光射束的机构并且此外包括燃烧室窗口和壳体的激光火花塞来说，其中所述壳体在所述燃烧室窗口的与所述机构对置的侧面上尤其在所述壳体的燃烧室侧的端部上具有用于使通过所述机构导引、成形和/或产生的激光射束穿透到燃烧室中的孔口，所述激光火花塞具有至少一个用于确定从所述孔口中穿过的激光射束的射束形状的聚焦机构并且孔口与激光射束之间的至少沿着所述孔口的内轮廓的主要的部分的间距不超过最高间距。

所述至少一个聚焦机构可以是聚焦镜头，例如是一个透镜或者多个透镜和/或是一面或者多面反射镜，尤其是一面或者多面分别具有弯曲的表面的反射镜。作为补充方案或者替代方案，也可以将所述燃烧室窗口和/或所述用于导引、成形和/或产生激光射束的机构构造为聚焦的机构。通过所述至少一个聚焦机构的设置，原则上确定了从所述孔口中穿过的激光射束的射束形状。对于相应的激光火花塞来说所述从孔口中穿过的激光射束的射束形状取决于所述激光火花塞的其它工作参数例如电流或者温度，对于这样的激光火花塞来说作为通过所述聚焦机构确定的射束形状是指通过所述激光火花塞提供的射束形状，如果所述工作参数具有一个为所述激光火花塞的运行而设置的数值。所述激光射束的射束形状、尤其是射束位置、射束尺寸以及射束与孔口之间的间距按照和/或在标准DIN EN ISO11145的背景下理解。

孔口与激光射束之间的至少沿着所述孔口的内轮廓的主要的部分的间距不超过最高间距这种设置一方面基于这样的认识，即为了实现蔽护所述燃烧室窗口的作用并且为了减少所述燃烧室窗口上的沿着所述孔口的内轮廓的主要的部分尤其沿着所述孔口的整个内轮廓的沉积物而有益的是，所述孔口的通道设计得尽可能地狭窄。另一方面有悖于这种要求的是，通过所述用于导引、成形和/或用于产生激光射束的机构来得到导引、成形和/或产生的激光射束的尽可能大的份额应该从所述孔口中穿过，也就是说所述孔口不得太狭窄，尤其因为也要考虑到加工技术上的公差。

在此已经产生这两种要求之间的良好的折衷方案，如果沿着所述孔口的内轮廓的主要的部分在孔口与激光射束之间虽然有间距，但是该间距不超过4mm的最高间距。更好的折衷方案规定，沿着所述孔口的内轮廓的主要部分的最高间距为2mm、尤其为1mm、优选为0.55mm，和/或不低于沿着所述孔口的内轮廓的主要部分的最小间距，其中这个最小间距有利地为0.1mm、0.25mm或者0.45mm。所述孔口的内轮廓的主要部分可以包括所述内轮廓的表面的70%或更多、所述内轮廓的表面的90%或更多或者甚至整个内轮廓。

已经找到所提到的要求之间的良好的折衷方案，这一点替代地也可以取代通过几何上的与所述孔口和/或与所述激光射束有关的尺寸而表现在从所述孔口中穿过的激光射束的份额方面。因此有利的是，当这个份额在50%与100%之间、尤其在70%与95%之间、优选在85%与93%之间时，其中剩余的份额尤其被所述孔口吸收和/或扩散地散射。剩余的份额尤其不再供所述激光射束的聚焦之用。

不仅通过以所描述的方式来设置最小间距和/或最高间距这种措施而且通过上面所描述的其它措施、尤其所述孔口的较小的出口横截面的设置，而且通过所述孔口的出口横截面与长度之间的所描述的比例的设置和/或通过所述孔口的内轮廓的相对于激光射束的调整，可以相应地本身已经针对在燃烧室中存在的条件实现对所述燃烧室窗口的良好的蔽护。通过这些措施的共同作用，还可以再次显著提高所述的蔽护作用。总之，就这样可以特别有效地减少所述燃烧室窗口上的沉积物并且显著提高所述激光火花塞的可靠性。

以所描述的方式设置最小间距和/或最大间距这个措施与用上面或下面所描述的其它引起所述燃烧室窗口温度的降低和/或所述燃烧室窗口的暴露在颗粒下面的程度的降低的措施尤其以所描述的方式方法实施的孔口的长度的有针对性的选择、有针对性的材料选择和/或冷却通道的设置增强相互的作用，从而在总体上显著提高所述激光火花塞的可靠性。

在本发明的有利的设计方案中规定，作为所述孔口的长度的有针对性的选择的补充方案或者替代方案、并且作为所述孔口的较高的导热能力的设置的补充方案或者替代方案、并且作为在燃烧室侧布置在所述燃烧室窗口前面的与所述孔口的内部相通的其高度有针对性地选择得较小的缝隙的设置的补充方案或者替代方案、并且作为所述孔口的较小的出口横截面的设置的补充方案或者替代方案、并且作为相应所描述的类型的棱边的设置的补充方案或者替代方案，对于用于内燃机的包括至少一个用于导引、成形和/或用于产生激光射束的机构并且此外包括燃烧室窗口和壳体的激光火花塞来说，其中所述壳体在所述燃烧室窗口的与所述机构对置的侧面上尤其在所述壳体的燃烧室侧的端部上具有用于使通过所述机构导引、成形和/或产生的激光射束穿透到燃烧室中的孔口，其中所述孔口的内轮廓具有截锥体的侧面的形状，其中所述截锥体具有张角，其中设置了用于确定从所述孔口中穿过的激光射束的射束发散角ψ的聚焦机构，其中0≤-ψ≤30°，尤其0＜-ψ＜30°。

所述激光射束的射束形状尤其是射束发散角、射束位置、射束尺寸以及射束与孔口之间的间距按照和/或在标准DIN EN ISO 11145的背景下理解。关于所述聚焦机构的结构和作用，适用前面所作解释。

通过0≤-ψ≤30°尤其0＜-ψ＜30°这样的特征，产生以下技术上的效果，即所述孔口的出口横截面较窄，从而仅仅很少的颗粒会进入到所述孔口的内部，但是所述孔口在其朝向所述燃烧室窗口的部分中比较剧烈地扩径，由此所述孔口的内轮廓的面状的范围较大。相反，所述燃烧室窗口的被激光射束从中穿过的表面由于更小的射束发散角ψ而较小。出于这些表面关系，在总体上产生这一点，即从一开始很少的渗入到所述孔口中的颗粒中的多数颗粒沉积在所述孔口上并且不是沉积在所述燃烧室窗口上。所述燃烧室窗口的沉积物由此得到减少并且所述激光火花塞的可靠性得到了提高。

尤其有利地出现这种有利的效果，如果所述孔口的内轮廓具有笔直的圆截锥体的侧面的形状，其中所述笔直的圆截锥体具有张角，其中0≤-ψ≤30°尤其0＜-ψ＜30°。此外优选的是，所述张角为90°或者更小、尤其为70°或更小，优选为60°或更小，和/或所述张角为3°或更大、尤其为10°或更大，和/或5°≤-ψ、尤其13°≤-ψ和/或-ψ≤20°、尤其-ψ≤15°。

不仅以所描述的方式实施的-ψ的选择而且通过上面所描述的其它措施尤其所述孔口的较小的出口横截面的设置而且通过所述孔口的出口横截面与长度之间的所描述的比例的设置和/或通过所述孔口的内轮廓的相对于激光射束的调整，可以相应地本身已经针对在燃烧室中存在的条件实现对所述燃烧室窗口的良好的蔽护。通过这些措施的共同作用，还可以再次显著提高所述蔽护的作用，从而在总体上显著减少沉积物并且显著提高所述激光火花塞的可靠性。

以所描述的方式来适当地选择-ψ这个措施也与上面或下面所描述的其它引起所述燃烧室窗口温度的降低和/或所述燃烧室窗口的暴露在颗粒下面的程度的降低的措施，尤其以所描述的方式和方法实施的孔口的长度的有针对性的选择、有针对性的材料选择和/或冷却通道和/或缝隙的设置增强相互的作用，从而在总体上显著减少沉积物并且显著提高所述激光火花塞的可靠性。

本发明的其它有利的实施方式、尤其是前面所解释的实施方式的改进方案涉及用于在前置于所述孔口的区域中和/或在所述孔口的区域中和/或在所述孔口的出口的区域中和/或在所述孔口中导引流动的措施。这些措施一方面可能涉及为所述激光火花塞所包括的、尤其布置在所述壳体的燃烧室侧的端部上的预燃室，在此尤其能够实现所述预燃室的内室与将所述预燃室包围的燃烧室之间的流体连接的至少一条溢流通道的有针对性的布置。另一方面也可以例如通过燃烧室的形状的设计或者内燃机的属于所述燃烧室的活塞或者其它的组件的设计，在没有被所述激光火花塞所包括的装置中设置用于在所提到的区域中影响流动的措施。

特别有利的是，作为前面所解释的措施的补充方案或者替代方案，对于用于内燃机的包括至少一个用于导引、成形和/或用于产生激光射束的机构并且此外包括燃烧室窗口和壳体的激光火花塞来说，其中所述壳体在所述燃烧室窗口的与所述机构对置的侧面上具有用于使通过所述机构导引、成形和/或产生的激光射束穿透到布置在所述壳体的燃烧室侧的端部上的预燃室中的孔口，其中设置了至少一条能够在所述预燃室的内室与将所述预燃室包围的燃烧室之间实现流体连接的溢流通道，如此布置并且构造了所述至少一条溢流通道，从而在流体通过所述溢流通道流入到所述预燃室的内室中时产生所期望的流体流。

为此目的可以规定，所述至少一条溢流通道具有相应的横截面，该横截面不大于、尤其小于所述孔口的出口横截面，和/或不大于尤其小于所述孔口的最小横截面。作为补充方案或者替代方案可以规定，所述至少一条溢流通道具有相应的横截面Q_Ü，该横截面Q_Ü不大于、尤其小于最高横截面，其中所述最高横截面可以为10mm²、6mm²、4mm²、2mm²或者1mm²。通过这些较小的横截面，流入到所述预燃室中的流体的方向可以特别有针对性地受到影响。此外，作为有针对性地影响流入到所述预燃室中的流体这种做法的补充方案或者替代方案，有益的是，尤其按照L_Ü>（Q_Ü/π）^1/2、L_Ü>（16*Q_Ü/π）^1/2 或者按照L_Ü>（36*Q_Ü/π）^1/2所述至少一条溢流通道的长度L_Ü与所述至少一条溢流通道的横截面Q_Ü相比比较高。通过尤其以下面所解释的方式之一来有针对性地影响流入到所述预燃室中的流体这种做法，减少所述燃烧室窗口上的沉积物进而改进所述激光火花塞的可靠性。

在此，所述孔口尤其可以理解为所述激光火花塞的处于预燃室与燃烧室窗口之间的圆柱形的或者朝燃烧室的方向变细的区域，而所述预燃室则尤其可以理解为所述激光火花塞的布置在所述孔口的燃烧室侧上的区域，该区域尤其至少部分地具有一个相对于整个孔口或者所述孔口的出口扩大的横截面。

特别有利的是，对于用于内燃机的包括至少一个用于导引、成形和/或用于产生激光射束的机构并且此外包括燃烧室窗口和壳体的激光火花塞来说，其中所述壳体在所述燃烧室窗口的与所述机构对置的侧面上具有用于使通过所述机构导引、成形和/或产生的激光射束穿透到布置在所述壳体的燃烧室侧的端部上的预燃室中的孔口，其中设置了至少一条能够在所述预燃室的内室与将所述预燃室包围的燃烧室之间实现流体连接的溢流通道，如此布置并且构造了所述至少一条溢流通道，从而在流体通过所述溢流通道流入到所述预燃室的内室中时产生流体流，所述流体流以尤其相对于所述激光火花塞的纵轴线测量的有限的最小角进入所述孔口的内部。

在流体通过所述溢流通道流入到所述预燃室的内室中时产生流体流，所述流体流以尤其相对于所述激光火花塞的纵轴线测量的有限的最小角ε进入所述孔口的内部，从中一方面产生这样的效果，也就是使流入的流体转向到所述孔口的内轮廓并且包含在流体中的颗粒在那里沉积下来。到达所述燃烧室窗口的颗粒的数目由此可以降低，所述燃烧室窗口上的沉积物得到减少并且所述激光火花塞的可靠性得到了提高。

已经出现所描述的效果，如果所述相应地尤其相对于所述激光火花塞的纵轴线测量的最小角ε为45°，还更为有利的最小角ε为60°或者75°或者85°。替代地，所述最小角的测量也可以始终相对于所述孔口的入射面上的垂线和/或相对于所述燃烧室窗口的朝向燃烧室的表面上的垂线来测量。为了获得这种流动，优选规定，如此布置所述至少一条溢流通道，使得其纵轴线沿径向的方向与所述激光火花塞的纵轴线围成一个小于大约25°、优选小于大约10°的角度。替代地或者补充方案可以规定，设置了多条溢流通道。作为补充方案或者替代方案可以规定，设置了另外的机构，通过所述另外的机构能够将扫气吹入到所述预燃室中，并且尤其如此布置并且能够如此运行这些机构，从而结合通过溢流孔流入的流体产生合成的总流动，所述总流动以上面所解释的最小角进入到所述孔口的内部或者至少在很大程度上平行于所述孔口的出口。始终优选所述预燃室内部的流动构造为滚流。

所述最小角ε的设置的上面所解释的作用对于给定的最小角ε来说以协同的方式与特别长的孔口和/或与特别细长的孔口尤其具有很小的出口横截面Q_BA的孔口共同作用，所述流体流通过所述出口横截面进入到所述孔口的内部，因为在这样的改进方案中所述流体流在特别靠近所述孔口的内轮廓的燃烧室侧的端部的地方碰到所述孔口的内轮廓并且颗粒优选在那里沉积在所述孔口的内轮廓上。优选的是，所述流体流在所述孔口的内轮廓的朝向燃烧室的那一半中碰到所述孔口的内轮廓。还更加有利的是，所述流体流在朝向燃烧室的端部区段中冲击到所述孔口的内轮廓上，所述端部区段的沿所述内轮廓的纵向方向的长度占所述孔口的内轮廓的总长的1/n，其中可以n=3或者n=4或者n=5。类似的实情也可以通过以下方式来表达，即所述最小角ε、所述孔口的长度L、所述比率n以及所述孔口的出口横截面Q_BA满足以下条件：

n*tanε=L/（QA/π）^1/2；n=2…5。

以所描述的方式来设置最小角这个措施也与上面或者下面所描述的引起燃烧室窗口温度的降低和/或燃烧室窗口的暴露在颗粒下面的程度的减小的措施尤其以所描述的方式和方法实施的孔口的长度的有针对性的选择、有针对性的材料选择和/或冷却通道和/或缝隙的设置增强相互的作用，从而在总体上显著减少沉积物并且提高所述激光火花塞的可靠性。

特别有利的是，对于用于内燃机的包括至少一个用于导引、成形和/或用于产生激光射束的机构并且此外包括燃烧室窗口和壳体的激光火花塞来说，其中所述壳体在所述燃烧室窗口的与所述机构对置的侧面上尤其在所述壳体的燃烧室侧的端部上具有用于使通过所述机构导引、成形和/或产生的激光射束穿透到布置在所述壳体的燃烧室侧的端部上的预燃室中的孔口，其中设置了至少一条能够在所述预燃室的内室与将所述预燃室包围的燃烧室之间实现流体连接的溢流通道，如此布置并且构造了所述至少一条溢流通道，从而在流体通过所述溢流通道流入到所述预燃室的内室中时产生流体流，所述流体流在所述孔口的区域中具有至少一个涡流，该涡流围绕着涡流轴线旋转，所述涡流轴线具有一个沿所述激光火花塞的纵轴线的方向的分量。

所述孔口的区域在此尤其理解为前置于所述孔口的区域和/或所述孔口的出口的区域。区域尤其是指空间上的具有结构长度的范围，所述结构长度大约小于所述孔口的内轮廓的结构长度，例如是所述孔口的内轮廓的结构长度的一半大小或者是其四分之一大小，其中所述结构长度尤其可以通过所述孔口的长度、入口直径和/或出口直径来给定。

从所述溢流通道或者流动通道的这样的布置和构造中，首先得出这一点，即所述流体流在所述孔口的区域中具有一个沿垂直于所述激光火花塞的纵轴线LA的方向的分量。此外，由于所述涡流的原因局部地沿垂直于流动速度的方向产生流动偏转。因为通过流动输送的颗粒具有有限的惯性，因此所述颗粒仅仅有限制地跟随这种流动偏转并且尤其对于急剧的流动偏转来说易于冲击到所述孔口的内轮廓上或者说冲击到所述预燃室的侧壁上。总之得出这一结果，即减少了到达所述燃烧室窗口处的颗粒的量，从而减少了所述燃烧室窗口上的沉积物并且提高了所述激光火花塞的可靠性。

虽然在所述涡流轴线仅仅具有一个沿所述激光火花塞的纵轴线的方向的分量时就已经产生所描述的技术上的效果，但是优选的是，所述涡流轴线与所述激光火花塞的纵轴线围成一个最多45°、尤其最多20°、优选最多10°的角度或者与所述激光火花塞的纵轴线LA平行。在所述涡流轴线与所述激光火花塞的纵轴线LA平行的情况下，除了同轴的布置之外，尤其如果考虑涡流轴线与所述激光火花塞的纵轴线LA之间的间距至少为2mm、尤其至少为4mm，那么涡流轴线和所述激光火花塞的纵轴线LA的隔开的布置也是有利的。作为最高间距，考虑6mm和10mm。隔开的结果是，产生垂直于所述孔口的出口的剪切流并且颗粒冲击到所述孔口的内轮廓上。

所述溢流通道的所设置的结构尤其可以通过以下方式来产生，即其纵轴线沿切线的方向与所述激光火花塞的纵轴线围成一个大于大约10°优选大于大约25°的角度。

作为补充方案或者替代方案可以规定，设置了额外的机构，通过所述额外的机构能够将扫气用气体吹入到所述预燃室中，其中如此布置并且能够如此运行所述额外的机构，从而与通过溢流孔流入的流体一起产生合成的总流动，所述总流动如上面所解释的一样构成涡流。始终优选的是，所述预燃室内部的流动构造为旋流。

涡流的设置的上面所解释的作用对于给定的涡流来说以协同的方式与特别长的孔口和/或与具有特别细长的几何形状的孔口尤其具有很小的出口横截面Q_BA的孔口共同作用，所述流体流通过所述出口横截面进入到所述孔口的内部，因为在这样的改进方案中沿切线离心的颗粒尤其在靠近所述孔口的内轮廓的燃烧侧的端部上碰到所述孔口内轮廓。优选的是，沿切线离心的颗粒在所述孔口的内轮廓的朝向燃烧室侧的那一半上碰到所述孔口的内轮廓。还更为有利的是，所述沿切线离心的颗粒在朝向燃烧室的端部区段中冲击到所述孔口的内轮廓上，所述端部区段的沿所述内轮廓的长度占所述孔口的内轮廓的总长的1/n，其中可以n=3或者n=4或者n=5。

类似的事实情况也可以通过以下方式来表达，即所述涡流轴线与所述激光火花塞的纵轴线围成的最大角ν、所述孔口的长度L、所述比率n以及所述孔口的出口横截面Q_BA满足以下条件：

n*tanν=L/（QA/π）^1/2；n=2…5。

以所描述的方式和方法来布置并且构造溢流通道这个措施也与上面或者下面所描述的引起燃烧室窗口温度的降低和/或燃烧室窗口的受颗粒影响程度的减小的措施尤其以所描述的方式方法实施的孔口的长度的有针对性的选择、有针对性的材料选择和/或冷却通道和/或缝隙的设置增强相互的作用，从而在总体上显著减少沉积物并且提高所述激光火花塞的可靠性。

特别有利的是，对于用于内燃机的包括至少一个用于导引、成形和/或用于产生激光射束的机构并且此外包括燃烧室窗口和壳体的激光火花塞来说，其中所述壳体在所述燃烧室窗口的与所述机构对置的侧面上尤其在所述壳体的燃烧室侧的端部上具有用于使通过所述机构导引、成形和/或产生的激光射束穿透到燃烧室中的孔口，所述孔口在朝向燃烧室的侧面上具有至少一条外棱边，所述外棱边的轮廓相对于尖棱的外棱边向内偏移。

关于“尖棱边”这个概念，参照标准DIN ISO 13715：2000。尤其将外棱边理解为尖棱，如果其仅仅具有50μm或更小的去除量或者过渡区。

所述孔口的外棱边在此尤其可以限定所述孔口的内轮廓。不过，另一方面所述孔口的外棱边尤其也可以与所述孔口的内轮廓隔开，尤其可以代表着所述孔口和/或所述壳体的在其燃烧室侧的端部上的在径向上处于外面的边界。

所述外棱边的轮廓的向内的偏移的设置以这样的认识为基础，即激光火花塞在内燃机中运行时在燃烧室侧经受了在所述燃烧室内部存在的高温。另一方面，通过所述激光火花塞的在其背离燃烧室的侧面上的热耦合，进行热量的排出，从而限制了所述激光火花塞的温度的上升。已经发现，尤其从布置在燃烧室侧的尖锐的外棱边中在所述激光火花塞的区域中散热效果变差并且因而在这些区域中出现特别高的温度，所述特别高的温度可能在燃烧室中导致炽热引火（Glühzündung）进而导致内燃机的运行状况变差。通过所述外棱边的轮廓的向内的偏移，避免很高的升温的区域并且因此可以在燃烧室中避免炽热引火。

虽然在所述孔口在朝向燃烧室的侧面上具有至少一条外棱边的情况下就已经产生所描述的技术上的效果，其中所述外棱边的轮廓相对于尖锐的外棱边向内偏移，但是优选的是，所述外棱边通过大于0.075mm、尤其为0.1mm或者更大、优选为0.15mm或更大的去除量从尖锐的外棱边中产生。作为用于所述去除量的上极限，考虑5mm、2mm和0.5mm，因为太大的去除量可能对所述孔口的机械的稳定性产生不好的影响。

在优选的实施方式中规定，所述孔口的外棱边具有倒圆和/或倒棱。在这种情况下，此外优选的是，在倒圆的情况下倒圆半径为0.075mm或更大、尤其为0.15mm或更大，在倒棱的情况下倒棱的深度和/或宽度为0.075mm或更大、尤其为0.15mm或更大。在这种情况下，作为补充方案或者替代方案，优选的是，在倒圆的情况下倒圆半径为5mm或更小、尤其为2mm或更小、优选为0.5mm或更小，在倒棱的情况下倒棱的深度和/或宽度为5mm或更小尤其2mm或更小优选0.5mm或更小。处于20°与70°之间的范围内、尤其处于40°与50°之间的范围内的倒角是优选的。

所述外棱边的轮廓的向内的偏移的设置尤其孔口上的具有较大的长度的倒圆和/或倒棱的设置应该具有特殊的意义，因为这些孔口相对于燃烧室尤其经受辐射进而对于过分的升温来说特别容易受到影响。可以特别有效地避免这样的过分的升温，如果所述孔口至少在所述外棱边的区域中由一种具有较高的导热能力的材料尤其由黄铜、镍和/或铜或者这些材料中的至少两种材料的合金制成。

所述按本发明的激光点火装置的一种有利的改进方案规定，所述孔口构造为单独的构件并且固定在所述激光火花塞的壳体的另一个部件上、尤其是固定在凸肩上。优选的是，保证很好地将热量从所述孔口中导出，这可以通过以下方式来进行，即孔口与所述壳体的另一个部件之间的接合位置尤其借助于大面积的钎焊（至少10mm²、尤其至少20mm²）和/或在放弃熔焊连接的情况下例如通过挤压复合结构而设有良好的导热能力。替代地或者补充方案，所述孔口也可以利用螺纹与所述壳体的另一个部件旋紧在一起，其中优选的是，借助于细螺纹（螺距≤0.5mm、尤其≤0.3mm）来设置旋紧部。

原则上可以通过所述激光火花塞在所述孔口的内部产生点火火花。但是在燃烧室侧布置在所述孔口前面的区域中尤其在燃烧室中或者在预燃室中产生点火火花的做法更加有利，因为这样在发火（Entflammung）时可以避免骤冷损失（Quenchingverlust）。优选在这种情况下，在所述孔口的外部至少1mm处、优选至少2mm处产生点火火花。作为用于点火火花与所述孔口的出口表面之间的间距的上极限，作为补充方案或者替代方案考虑30mm、10mm和5mm，因为否则所述孔口的出口横截面必定选择得过大或者说激光射束的足够的聚焦会变得困难。尤其可以将通过所述激光火花塞产生或者成形的激光射束的焦点的位置视为点火火花的位置。

原则上，在本发明的范围内，作为燃烧室的特殊情况，也将固定在所述激光火花塞上的或者能够固定在所述激光火花塞上的预燃室一同包括在内，尤其将预燃室一同包括在内，所述预燃室的容积小于10cm³并且具有至少一条溢流通道，所述溢流通道的横截面小于5mm²。

附图说明

在附图中示出：

图1a是具有激光点火装置的内燃机的示意图；

图1b是图1所示的激光点火装置的示意图；并且

图2到21是根据本发明的激光火花塞的实施方式。

具体实施方式

内燃机在图1a中总体上用附图标记10表示。所述内燃机可以用于驱动未示出的机动车。该内燃机10包括多个汽缸，在这些汽缸中在图1中利用附图标记12来表示仅仅一个汽缸。所述汽缸12的燃烧室14被活塞16限定。燃料或者预先混合的燃料空气混合物通过喷射器18到达所述燃烧室14中，所述喷射器18连接到也称为轨的燃料蓄压器20上。

喷射到燃烧室14中的燃料22或者预先混合的燃料空气混合物借助于激光射束24点燃，所述激光射束从包括激光火花塞100的点火装置27射束到所述燃烧室14中。为此通过光传导装置28向所述激光火花塞100馈送光，所述光尤其可以是由光源30提供的泵浦光（Pumplicht）。也可以通过所述光源30来直接提供用于点火的光。所述光源30由控制设备32来控制，所述控制设备也对所述喷射器18进行触发。

如可以从图1b中看出的那样，所述光源30向多个用于不同的激光火花塞100的光传导装置28馈送光，所述激光火花塞分别配属于所述内燃机10的汽缸12。为此，所述光源30具有多个单个的、与脉冲电流供给装置36相连接的激光源340。通过存在多个单个的激光源340，将光、尤其是泵浦光似乎“静止地”分配到不同的激光火花塞100上，从而在所述光源30与所述激光火花塞100之间不需要光学的分配器或者类似装置。替代地，所述光源30也可以仅仅具有一个激光源340。尤其是为每个激光火花塞100分配正好一个光源30和/或正好一个激光源340。

所述激光火花塞100例如具有带有被动的Q开关（Güteschaltung）46的激光活性的固体44，所述Q开关46与耦合输入反射镜（Einkoppelspiegel）42及耦合输出反射镜（Auskoppelspiegel）48一起形成光学的谐振器。可选地可以设置其它光学组件、尤其是透镜，例如用于形成输送给激光火花塞100的射束或者用于使射束扩张。

在加载由光源30产生的光、尤其是泵浦光的情况下，所述激光火花塞100以已知的方式产生激光射束24，所述激光射束通过聚焦镜头52聚焦到位于所述燃烧室14（图1a）中的发火点ZP上。在所述激光火花塞100的壳体38中存在的组件通过燃烧室窗口58与所述燃烧室14隔开。

在图2到21a中显著放大地以部分纵剖面示出了图1b所示的细节X，也就是所述激光火花塞100的壳体38的朝向燃烧室14的端部381。从这个显著放大的图示中可以清楚地看出，所述燃烧室窗口58与所述壳体38密封地连接。所述壳体38与燃烧室窗口58之间的密封部可以以材料配合连接或者传力配合连接的形式构造在附图标记60所示的区域中。

所述壳体38可以如在这些实施例中那样构造为两部分的结构。它包括内套筒62和外套筒64。所述外套筒64在朝向所述燃烧室14（参见图1a）的端部上具有凸肩66。尤其在进行传力配合连接时，所述凸肩66用于将所述燃烧室窗口58压靠到所述内套筒62上进而提高连接部60的区域中的密封性。也可以使用例如密封圈、尤其是钢密封圈、优选涂覆铜的钢密封圈的密封机构，并且尤其关于观察窗材料与周围的材料之间的热膨胀补偿是有利的。

在该实施例中，在所述外套筒64上设置内螺纹，该内螺纹与所述内套筒62的相应的外螺纹共同作用。这种由内螺纹和外螺纹组成的螺纹连接部在其整体上利用附图标记68来表示。通过外套筒64和内套筒62的夹紧，在所述凸肩66与所述燃烧室窗口58之间产生另一个密封面72。

原则上，除了在这些实施例中所示出的密封形式之外也可以使用所述燃烧室窗口58的其它密封形式，其中例如像在文献DE 102009000540 A1中所描述的那样，在所述燃烧室窗口与周围的材料之间设置了材料配合连接的密封部。

在所述壳体38的内部，聚焦镜头52位于所述燃烧室窗口58的与燃烧室14对置的侧面上（参见图1a和1b），所述聚焦镜头将在所述激光火花塞100中产生的或者馈入到所述激光火花塞100中的激光射束24聚焦到所述发火点ZP上，所述发火点在该实施例中相当于所述聚集镜头52的焦点。在所述壳体38的燃烧室侧的端部381上设置有用于使激光射束24穿透到所述燃烧室14中的孔口74。

在图2中示出的激光火花塞100具有壳体38，该壳体的布置在所述燃烧室窗口58的燃烧室侧的区段构造为套筒状并且示出了根据本发明的孔口74。所述孔口74的内轮廓71例如具有圆柱壳的形状，所述圆柱壳的高度相当于所述孔口74的长度L。所述长度L在此例如从所述燃烧室窗口58出发沿所述激光火花塞的纵向方向来测量并且在该实施例中为13mm。所述孔口74的该长度L在没有明确表明其它长度的位置加以考虑，也在本发明的其它实施方式和实施例中加以考虑。

此外，在该实施例中规定，所述孔口74由一种具有60W/（m*k）或更大的导热能力或者甚至具有80W/（m*k）或更大的导热能力的材料制成，例如由黄铜、镍或铜或者一种具有这些材料中的至少一种材料的合金制成。为此目的，在该实施例中，整个壳体38由这种材料制成。替代地，也可以仅仅在所述壳体38的燃烧室侧的端部381的区域中设置这种材料。也可以仅仅在所述孔口的内部设置所述材料，所述孔口则被其它的、导热能力更小的材料包围，例如被高合金的钢包围。一种这样的变型方案在图3中示出，并且在所述孔口74的内部具有衬层80，该衬层例如由铜构成并且通过该衬层可以快速地将热量从所述孔口74的区域排出到所述壳体38的远远地背离所述燃烧室14的区域中。在另一种替代方案中，如在图4中示出的一样，代替所述衬层80而在所述孔口74的内部设置冷却通道81。通过这些冷却通道81，例如可以通过水或者其它的冷却介质的循环来将热量从所述孔口74的区域排出到所述壳体38的远远地背离所述燃烧室14的区域中。

在图5中示出了激光火花塞的一种实施例，该实施例与至此所描述的激光火花塞之间的区别在于，在燃烧室侧前置于所述燃烧室窗口58布置有缝隙82。该缝隙82在该实施例中轴向地在朝向所述燃烧室14的侧面上由所述孔口74限定、在背离所述燃烧室14的侧面上由所述燃烧室窗口58限定并且向外由所述孔口74的限定。所述缝隙82向内通过所述孔口74的内部与处于所述孔口74前面的区域、例如燃烧室14相通。所述缝隙82在该实施例中具有环的基面，该环具有15mm的外直径D_SA以及6mm的内直径D_SI，从而所述缝隙横截面Q_S为148mm²。所述缝隙横截面Q_S因此是入口横截面Q_BE的许多倍，所述入口横截面在所述孔口74的入口直径D_BE为6mm时为28mm²。所述缝隙82的高度H_S在该实施例中为0.15mm。

在另一种尤其对于激光火花塞来说重要的实施例中，设置所述激光火花塞以使用在内燃机中，其中所述内燃机的润滑利用添加较少添加剂的油或者说所述内燃机的润滑利用未添加添加剂的油，所述缝隙2的高度为2mm并且所述缝隙横截面Q_S仅仅为所述孔口74的入口横截面Q_BE的20%，也就是0.56mm²。

图6示出了激光火花塞100的另一种实施例，该实施例与上面所描述的实施例之间的区别在于，所述孔口74具有特别小的出口横截面Q_BA，该出口横截面Q_BA在该实施例中在所述孔口的出口直径D_BA为2mm时为3mm²。所述孔口74的长度L在该实施例中为12mm，因而对于商数L/（4Q_BA/π）^1/2得到数值6。

在图7到10中分别示出了激光火花塞的另一种实施例，这种实施例与上面所描述的实施例之间的区别在于，所述孔口74的内轮廓在不仅与所述孔口74的朝向燃烧室的端部隔开而且与所述孔口74的背离燃烧室的端部隔开的区域中具有至少一条棱边83、尤其是多条棱边83。在图7中示出的激光火花塞100具有孔口74，该孔口在中心的区域中具有两条棱边83、也就是一条内棱边和一条外棱边，这两条棱边一起形成构造为直角的梯级84。在图8中示出了激光火花塞100，该激光火花塞具有多条棱边83以及由所述棱边形成的直角的梯级84，其中梯级84的实际上所绘出的数目例如可以理解为代表着3个、7个或8个梯级，所述梯级尤其布置在所述孔口74的中心的区域中。也可以考虑非直角的梯级84。除了以上示出的、在其上所述孔口74朝着其朝向燃烧室14的端部的方向变细的梯级84之外，也可以考虑在其上所述孔口74朝着其背离燃烧室14的端部的方向变细的梯级84。在图9中示出了一种实施例，在该实施例中这样的梯级84前置地布置在燃烧室侧，在所述梯级上所述孔口74朝着其朝向燃烧室14的端部的方向变细。

图10示出了具有孔口74的激光火花塞100的另一种实施例，所述孔口的内轮廓71具有一条环绕的棱边83。

在图11到15中分别示出了具有孔口74的激光火花塞100的另一种实施例，该激光火花塞具有这样的特点，即所述孔口74的内轮廓71在不仅与所述孔口74的朝向燃烧室14的端部隔开而且与所述孔口74的背离燃烧室14的端部隔开的区域中具有极端的横截面Q_X。

在图11中示出的激光火花塞100具有孔口74，该孔口在中心的区域中具有尖棱的缩颈85。在所述缩颈85的区域中所述孔口的直径D_X以及由此横截面Q_X最小，也就是大约分别是所述孔口的入口横截面与出口横截面Q_BE、Q_BA的一半或者四分之一大小。在所述尖棱的缩颈85的上方和下方，所述孔口74的内轮廓71在该实施例中相应地具有笔直的圆截锥体壳的形状。替代地，也可以将缩颈85构造为倒圆的结构，参见图12。

在图13中示出的激光火花塞100具有孔口74，该孔口在中心的区域中具有尖棱的凸起（Ausbauchung）86。在所述凸起85的区域中所述孔口的直径D_X进而横截面Q_X最大，也就是大约分别是所述孔口的入口横截面与出口横截面Q_BE、Q_BA的双倍或者四倍大小。在所述尖棱的凸起86的上方和下方，所述孔口74的内轮廓71在该实施例中相应地具有笔直的圆截锥体壳的形状。替代地，也可以将凸起86构造为倒圆的结构，参见图14。图15示出了另一种变型方案，在该变型方案中所述孔口74具有退刀槽（Freistich）87。该退刀槽在该实施例中构造为内退刀槽并且构造为直角形并且具有所述孔口的最大的横截面Q_X，该最大的横截面大约是相应所述孔口的入口横截面与出口横截面Q_BE、Q_BA的双倍到四倍大小。

在图16到17中分别示出了具有孔口74的激光火花塞100的另一种实施例，该激光火花塞具有以下特点：所述孔口74在朝向燃烧室14的侧面上具有至少一条外棱边88，该外棱边的轮廓相对于尖棱的外棱边向内偏移。在图16中示出的激光火花塞100具有带有套筒状的基本形状的孔口74，其中所述套筒的、里面的处于燃烧室侧的棱边89具有倒圆91。倒圆半径在该实施例中为0.5mm。作为补充方案或者替代方案，所述套筒的、外面的处于燃烧室侧的棱边90的倒圆91例如可以具有0.5mm的倒圆半径。原则上也可以考虑较小的和/或更大的倒圆半径。在图17中示出的激光火花塞100具有带有套筒状的基本形状的孔口74，其中所述套筒的、里面的处于燃烧室侧的棱边89具有一个倒棱（Anfasung）92。所述倒棱92（长度和宽度）在该实施例中为0.5mm，倒角为45°。作为补充方案或者替代方案，所述套筒的、外面的处于燃烧室侧的棱边90的倒棱92例如可以具有分别为0.5mm的长度和宽度。原则上也可以考虑较小的和/或更大的倒棱92。当然，除了在图16和17中示出的外棱边88之外，也能够实现其它的外棱边88，其轮廓相对于尖棱的外棱边向内偏移，例如可以实现具有精确地或者近似地椭圆形的、抛物线形的或者双曲线形的形状或者具有不规则的形状的外棱边88。也可以设想倒棱92和倒圆91的组合。

在图18和19中分别示出了激光火花塞100的另一种实施例，所述激光火花塞具有孔口74，并且所述聚焦机构53尤其是具有用于确定从所述孔口74中穿过的激光射束24的射束形状的聚焦镜头52（参见图1B）。在这些实施例中提出的激光火花塞100具有以下特点：关于从所述孔口74中穿过的激光射束24的形状有利地选择了所述孔口74的形状。所述激光射束24的形状在这些附图中通过锥形的包络线99描绘出来，所述包络线几乎在发火点ZP中相交。与所述激光射束24的形状有关的说明在本发明的范围内按照或者在标准DIN EN ISO11145的背景下面来理解。

在图18中示出的激光火花塞100具有孔口74，该孔口沿着其整个内轮廓71相对于从其中心穿过的激光射束24具有大约0.5mm的间距A。此外，所示出的激光火花塞100具有这样的性能，即通过所述燃烧室窗口58透射的激光射束24的88%作为能够聚焦的激光射束24穿过所述孔口58，而其余的激光射束24则沿着所述孔口74的内轮廓71得到偏转或者吸收并且不供聚焦之用。

在图19中示出的激光火花塞100具有孔口74，该孔口的内轮廓71具有笔直的圆截锥体的外形，所述笔直的圆截锥体的张角为45°。从所述孔口中穿过的激光射束24在该实施例中如此聚焦，从而使得所述射束发散角ψ（远场发散）为30°。

在图20和21中分别示出了激光火花塞100的一种实施例，该激光火花塞具有用于使激光射束24穿透到布置在所述壳体38的燃烧室侧的端部上的预燃室110中的孔口74。在此，在所述预燃室110的内室111与所述燃烧室之间的流体连接设置了溢流通道120。

对于在图20中示出的实施例来说，所述溢流通道120的纵轴线KLA以关于所述激光火花塞100的纵轴线LA偏心偏置的方式来布置。溢流孔120的纵轴线KLA和所述激光火花塞100的纵轴线LA在该实施例中彼此平行，替代地它们也可以沿径向的方向和/或沿切线的方向相对于彼此成一定角度地布置。在流体F流入时，在所述预燃室110的内部如此构成涡流，从而使得流体流沿着所述孔口74的出口在很大程度上平行于所述孔口74的出口伸展。尽管如此，进入到所述孔口74内部的流体因此以角度ε进入到所述孔口74中，这个角度ε在相对于所述激光火花塞的纵轴线LA测量的情况下几乎为90°、尤其始终至少为75°。在所述孔口74的内部构成的流体流尤其代表着滚流（Tumble-Strömung）。在该实施例中，所述孔口的长度L为5mm并且所述孔口的出口直径D_AE为6mm。流体F以角度ε进入到所述孔口74的内部，由此通过所述角度ε、所述孔口的长度L及所述孔口的出口直径D_AE的共同作用在该实施例中得出这一点：所述流体流F不是直接碰到所述燃烧室窗口58，而是只有在所述孔口74的内轮廓71上转向之后才碰到所述燃烧室窗口58。

如此布置并且构造所述预燃室110的溢流通道120，从而在流体通过所述溢流通道120流入到所述预燃室110的内室111中时产生流体流F，该流体流F以尤其相对于所述激光火花塞的纵轴线测量的45°、60°或者75°的最小角ε进入到所述孔口74的内部，具有预燃室110的激光火花塞110的其它实施方式可以得到实现并且尤其规定，设置了多条溢流通道120。作为补充方案或者替代方案，也可以这样安排，即设置了额外的机构（未示出），通过所述额外的机构能够将扫气用气体（Spülgas）吹入到所述预燃室中。尤其规定，这些用于吹入扫气用气体的机构与所述溢流通道120以一定的方式共同作用，从而在总体上如此构成流体流，因而在流体通过溢流通道120流入到所述预燃室110的内室111中时产生流体流F，该流体流F以尤其相对于所述激光火花塞的纵轴线测量的45°、60°或者75°的最小角ε进入到所述孔口74的内部。

图21示出了激光火花塞100的另一种实施例，在a部分中作为沿着所述激光火花塞100的纵轴线LA的部分纵剖面、在b部分中以沿a部分中的方向B的俯视图、并且在c部分中以沿着图21的b部分中的线CC的剖面示出了所述激光火花塞100。该激光火花塞100为了所述预燃室110的内室111与所述燃烧室之间的流体连接而具有五条溢流通道120，这五条溢流通道以相对于彼此分别偏置72°的方式对称地布置。所述溢流孔120的纵轴线KLA不仅沿径向的方向倾斜而且沿切线的方向倾斜，使得所述溢流孔120的纵轴线KLA在所述激光火花塞的俯视图中（图21b）形成有规律的五角形。由于所述溢流孔120的布置和定向，在流体F流入到所述预燃室110中时形成涡流，该涡流的涡流轴线WB在所述预燃室110的内部并且在所述孔口74的区域中与所述激光火花塞100的纵轴线LA重合。在所述孔口74的区域中由流动情况造成：尤其较重的、沿切线的方向离开涡流的区域中的流的颗粒碰到所述孔口74的内轮廓71并且没有推进到所述燃烧室窗口58。

在所述孔口74的内部构成的流体流尤其代表着旋流（DrallStrömung）。在该实施例中所述孔口的长度L为5mm并且所述孔口的出口直径D_BE为6mm。所述涡流轴线WB以角度ν朝向所述激光火花塞的纵轴线LA倾斜（这里是0°），通过所述角度ν、所述孔口74的长度L以及所述孔口的出口直径D_AE的共同作用在该实施例中得出这一点：所提到的颗粒在其沿切线的方向离开流动时没有碰到所述燃烧室窗口58。对于tanν≤L/D_BE来说，这种效果尤其对于n*tanν≤L/D_BE（n=2，3，4）来说至少部分地产生。

此外可以设置额外的机构（未示出），通过所述额外的机构能够将扫气用气体吹入到所述预燃室110中。尤其规定，这些用于吹入扫气用气体的机构与一条溢流通道120或者多条溢流通道120以一定的方式共同作用，从而在总体上构成流体流，因而在流体通过所述溢流通道120流入到所述预燃室110的内室111中时产生流体流，该流体流具有围绕着涡流轴线WB旋转的涡流，所述涡流轴线WB则具有沿所述激光火花塞100的纵轴线LA的方向尤其与所述激光火花塞100的纵轴线LA平行或者同轴的分量。

虽然对于在图2到21中示出的孔口74来说一方面如描绘出的一样轴对称的形状是优选的，但是另一方面也可以有利地设置有别于轴对称的偏差。

本发明不局限于前面的和/或明确解释的和/或在附图中明确示出的实施方式和实施例，而是通过关于单个的实施方式和实施例所解释的特征的组合以对本领域技术人员来说能够加工的方式产生其它的实施方式和实施例。在这些组合中，尤其有一些组合很重要，前面已经明确地强调了这些组合的有利的效果。

尤其也有一些实施方式是有利的并且对本领域技术人员来说是能够加工的，这些实施方式基于来自以下特征组的两个或两个以上的特征组的、在前面已经公开的特征中的相应一个特征或者只要其没有彼此排除可以是多个特征的共同作用：所述孔口74的、前面作为有利的特征表明的长度L；所述孔口74的材料的、前面作为有利的特征表明的选择；在燃烧室侧前置于所述燃烧室窗口58的缝隙82的、前面作为有利的特征表明的设计方案；所述孔口74的、前面作为有利的特征表明的横截面；所述孔口74的长度L与横截面面积Q之间的、前面作为有利的特征表明的比例；所述孔口74的内轮廓71的、前面作为有利的特征表明的特征；尤其是所述孔口74的棱边83和所述孔口的极端的横截面、在从所述孔口74中穿过的激光射束24的形状方面与所述孔口74的形状的有利的设计有关的、前面作为有利的特征表明的特征；与所述孔口74的外棱边88的设计有关的、前面作为有利的特征表明的特征；与预燃室110、尤其是溢流通道120的设计有关的、前面作为有利的特征表明的特征。

Claims (23)

1.用于内燃机（10）的激光火花塞，所述激光火花塞包括至少一个用于导引、成形和/或产生激光射束（24）的机构（26），此外所述激光火花塞包括燃烧室窗口（58）以及壳体（38），其特征在于，所述壳体（38）在所述燃烧室窗口（58）的与所述机构（26）对置的侧面上上具有用于使通过所述机构（26）导引、成形和/或产生的激光射束（24）穿透到燃烧室（14）中的孔口（74），其中所述孔口（74）的长度（L）为4mm或更大；用于导引、成形和/或产生激光射束（24）的所述机构（26）是被动Q开关的固体激光器；带有被动Q开关的固体激光器的所述激光火花塞可通过所述壳体安装到内燃机上；所述壳体包括内套筒（62）和外套筒（64），其中，所述外套筒（64）在朝向所述燃烧室（14）的端部上具有凸肩（66），所述凸肩用于将所述燃烧室窗口（58）压靠到所述内套筒（62）上；所述孔口（74）的内轮廓（71）在所述孔口（74）的朝向所述燃烧室（14）的端部和所述孔口（74）的背离所述燃烧室（14）的端部的内部具有极端的横截面（Q_X）的最小值，所述孔口的长度为L并且所述孔口的出口横截面为Q_BA，其中2≤L/（4Q_BA/π）^1/2。

2.按权利要求1所述的激光火花塞，其特征在于，所述孔口（74）的长度（L）为8mm或更大。

3.按权利要求1所述的激光火花塞，其特征在于，所述孔口（74）的长度（L）为20mm或更小。

4.按权利要求1所述的激光火花塞，其特征在于，所述孔口（74）具有带有60W/（m*K）或更大的导热能力的材料。

5.按权利要求1所述的激光火花塞，其特征在于，所述孔口（74）具有至少一条冷却通道（81）。

6.按权利要求1所述的激光火花塞，其特征在于，在燃烧室侧前置于所述燃烧室窗口（58）设置了一条缝隙（82），所述缝隙的高度（H_S）为1mm或更小。

7.按权利要求1所述的激光火花塞，其特征在于，所述孔口（74）在其背离所述燃烧室窗口（58）的侧面上具有78mm²或更小的开口横截面（Q_BE）。

8.按权利要求1所述的激光火花塞，其特征在于，所述孔口（74）的内轮廓（71）在不仅与所述孔口（74）的朝向所述燃烧室（14）的端部隔开而且与所述孔口（74）的背离所述燃烧室（14）的端部隔开的区域中具有至少一条棱边（83）。

9.按权利要求1所述的激光火花塞，其特征在于，所述孔口（74）的内轮廓（71）在不仅与所述孔口（74）的朝向所述燃烧室（14）的端部隔开而且与所述孔口（74）的背离所述燃烧室（14）的端部隔开的区域中具有极端的横截面（Q_X）。

10.按权利要求1所述的激光火花塞，其特征在于，所述孔口（74）在朝向所述燃烧室（14）的侧面上具有至少一条外棱边（88），所述外棱边的轮廓相对于尖棱的外棱边向内偏移。

11.按权利要求1所述的激光火花塞，其特征在于，所述孔口（74）与激光射束（24）之间的、至少沿着所述孔口（74）的内轮廓（71）的主要部分的间距（A）不超过4mm。

12.按权利要求1所述的激光火花塞，其特征在于，所述孔口（74）的内轮廓（71）具有截锥体的侧面的形状，其中所述截锥体具有张角，并且其中从所述孔口（74）中穿过的激光射束（24）的射束发散角为ψ，其中0＜-ψ＜30°。

13.按权利要求1所述的激光火花塞，其特征在于，所述壳体（38）在所述燃烧室窗口（58）的与所述机构（26）对置的侧面上具有用于使通过所述机构（26）导引、成形和/或产生的激光射束（24）穿透到布置在所述壳体（38）的燃烧室侧的端部（381）上的预燃室（110）中的孔口（74），其中设置了至少一条能够在所述预燃室（110）的内室（111）与将所述预燃室（110）包围的燃烧室之间实现流体连接的溢流通道（120），其中如此布置并且构造了所述至少一条溢流通道（120），从而在流体通过所述溢流通道（120）流入到所述预燃室（110）的内室（111）中时产生流体流（F），所述流体流（F）以45°的最小角ε进入到所述孔口（74）的内部。

14.按权利要求1所述的激光火花塞，其特征在于，所述壳体（38）在所述燃烧室窗口（58）的与所述机构（26）对置的侧面上具有用于使通过所述机构（26）导引、成形和/或产生的激光射束（24）穿透到布置在所述壳体（38）的燃烧室侧的端部（381）上的预燃室（110）中的孔口（74），其中设置了至少一条能够在所述预燃室（110）的内室（111）与将所述预燃室（110）包围的燃烧室之间实现流体连接的溢流通道（120），其中如此布置并且构造了所述至少一条溢流通道（120），从而在流体通过所述溢流通道（120）流入到所述预燃室（110）的内室（111）中时产生流体流（F），所述流体流（F）在所述孔口（74）的区域中具有至少一个涡流，所述涡流围绕着涡流轴线（WB）旋转，所述涡流轴线（WB）则具有沿所述激光火花塞（100）的纵轴线（LA）的方向的分量。

15.按权利要求2所述的激光火花塞，其特征在于，所述孔口（74）的长度（L）为10mm或更大。

16.按权利要求2所述的激光火花塞，其特征在于，所述孔口（74）的长度（L）为12mm或更大。

17.按权利要求3所述的激光火花塞，其特征在于，所述孔口（74）的长度（L）为15mm或更小。

18.按权利要求4所述的激光火花塞，其特征在于，所述孔口（74）完全或者部分地由所述材料制成。

19.按权利要求5所述的激光火花塞，其特征在于，所述孔口（74）具有多条冷却通道（81）。

20.按权利要求6所述的激光火花塞，其特征在于，所述缝隙的高度（H_S）为0.5mm或更小。

21.按权利要求7所述的激光火花塞，其特征在于，所述开口横截面（Q_BE）为7mm²或更小。

22.按权利要求10所述的激光火花塞，其特征在于，所述外棱边的轮廓具有倒圆（91）或者倒棱（92）。

23.按权利要求13所述的激光火花塞，其特征在于，所述最小角ε是相对于所述激光火花塞的纵轴线测量的最小角ε。