DE10145944A1

DE10145944A1 - Zündkerze mit integrierter Laserzündung

Info

Publication number: DE10145944A1
Application number: DE2001145944
Authority: DE
Inventors: Ruediger Ufermann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2003-04-03

Abstract

Die Anordnung zeigt eine Standard-Zündkerze mit zusätzlich integriertem Laserzündsystem. Erfindungsgemäß wird hierzu die Innenleiteranordnung hohl ausgeführt, so dass im Anschlussbolzen (8) und in der Mittelelektrode (13) die optischen Leiter (10, 3) eingebracht sind, die aus demselben optisch und elektrisch leitfähigem Material bestehen wie das Kontaktplanat (12) selbst. Vorzugsweise wird hierzu eine Glasschmelze eingesetzt. Der optische Leiter (3) kann endständig fokussierend ausgebildet sein, so dass im Zündpunkt (17) die notwendige Zündenergie zur Verfügung steht. Durch das Kopplungselement (20) wird der optische Leiter (22) an den optischen Leiter (10) angekoppelt. Die optischen Leiter können auch in Form der Lichtleittechnik zur messwerttechnischen Auswertung von Verbrennungsanalysen dienen. DOLLAR A Durch diese Anordnung kann eine Standard-Zündkerze mit relativ geringem Aufwand so optimiert werden, dass sie modernen Anforderungen zur Zündung von Brennstoffgemisch - insbesondere auch bei Schichtladungen über einen weiten Drehzahlbereich - mit vorzugsweiser strahlgeführter innerer aber auch äußerer Gemischbildung entspricht, wobei insbesondere auch exakt gesteuerte Mehrfachzündungen möglich sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für eine Zündkerze mit integrierter Laserzündung zum Zünden des in den Brennraum einer Brennkraftmaschine in Form einer äußeren oder inneren Gemischbildung eingebrachten bzw. eingespritzten Kraftstoffs nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
Insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit innerer Gemischbildung werden Zündkerzen benötigt, die vorzugsweise strahlgeführt abgespritzte Kraftstoffe in Form einer sicheren Doppelzündung bei gleichzeitig optimaler Brennraumgeometrie zünden können.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine kleinbauende, mechanisch einfache und funktionssichere Zündkerze mit möglichst hoher Standzeit zur sicheren Zündung bei einer Brennstoff-Direkt-Einspritzung mit integriertem, optischem Zündsystem unter Einsatz einer Anordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen.

Erfindungsgemäß unterscheidet sich die Anordnung der Eingangs genannten Art vorrangig von anderen Technologien dadurch, dass eine Standardzündkerze unter Beibehaltung ihrer elektrischen Zündfunktion dahingehend modifiziert wird, dass in die nun hohl ausgeführte Innenleiteranordnung der Zündkerze ein optischer Leiter integriert wird, an dessen oberes Ende über eine Kopplungselement der axial im Zündkabel verlaufende Laser eingekoppelt werden kann, der dann im Endbereich der Mittelelektrode ausgekoppelt wird und fokussiert auf einen optimalen Zündpunkt im Brennraum seine Zündenergie freisetzt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die von diesem Anspruch abhängigen Ansprüche gekennzeichnet.

In folgendem wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit zwei Zeichnungen beschrieben.
Dabei zeigt:
Fig. 1 eine vereinfachte Schnittzeichnung in Vorderansicht, wobei die Innenleiteranordnung in Form des Anschlussbolzens (8) und der Mittelelektrode (13) mit den Bohrungen (11, 14) versehen sind, deren Wandungen jeweils kraft- oder formschlüssig bzw. chemisch-physikalisch mit den optischen Leitern (10, 3) verbunden sind, die das aus demselben oder unterschiedlichen Material bestehende und optisch und elektrisch leitende Kontaktplanat (12) in Form einer optischen Kopplung berühren bzw. auch homogen ausgeführt sein können. Der optische Leiter (3) kann an der Laseraustrittsstelle (16) optisch so ausgearbeitet sein, dass eine Fokussierung des Lasers (1) im Zündpunkt (17) erfolgt. Weiter kann in diesem Bereich auch ein unverlierbares, endständiges und optisch fokussierendes Element integriert sein, welches im Zündpunkt (17) die notwendige Zündenergie zur Verfügung stellt. Die Einkopplung des Lasers (1) erfolgt über das Kopplungselement (20), wobei das Zündkerzenkabel (21) hierzu den axial geführten, optischen Leiter (22) aufweist. Die elektrische Verbindung wird standardmäßig durch den elektrischen Hohlleiter (23) sichergestellt. Durch diese Anordnung kann eine Standard-Zündkerze mit relativ geringem Aufwand so optimiert werden, dass sie modernen Anforderungen zur Zündung von Brennstoffgemischen, insbesondere auch bei Schichtladungen über einen weiten Drehzahlbereich, mittels innerer aber auch äußerer Gemischbildung und mit Mehrfachzündung bei gleichzeitig optimaler Brennraumgeometrie geeignet ist.
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform, bei der der Anschlussbolzen (8) die Anschlussbolzenmuffe (30) aufweist, in die die Mittelelektrode (13) ein Stück weit hineinragt und durch das Ringkontaktplanat (31) kraft- oder formschlüssig verbunden wird, wobei der optische Leiter (32) nun einstückig durchgehend ausgeführt werden kann und nur noch elektrisch leitend aber nicht mehr optisch leitend sein muss. Bezugszeichenliste 1 Laser
2 Masseelektrode
3 optischer Leiter
4 Einschraubgewinde
5 Kerzengehäuse
6 Sechskantmutter
7 Kerzenisolator
8 Anschlussbolzen
9 Anschlussgewinde
10 optischer Leiter
11 Bohrung
12 Kontaktplanat
13 Mittelelektrode
14 Bohrung
15 Masseelektrode
16 Laseraustrittsstelle
17 Zündpunkt
18 Zündkerze
19 Zündkerze
20 Kopplungselement
21 Zündkerzenkabel
22 optischer Leiter
23 elektrischer Hohlleiter
24 Kopplungselementgewinde
25 Fixierzylinder
30 Anschlussbolzenmuffe
31 Ringkontaktplanat
32 optischer Leiter

Claims

1. Zündkerze mit einem rohrförmigen, metallischen Kerzengehäuse mit einem darin eingebrachten Kerzenisolator, in welchem eine axialkonzentrisch platzierte, stabförmige Innenleiteranordnung verläuft, die einen Anschlussbolzen über ein Kontaktplanat mit einer Mittelelektrode elektrisch verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbolzen (8) und die Mittelelektrode (13) die Bohrungen (11, 14) aufweisen, die jeweils einen unverlierbar darin eingebrachten, optischen Leiter (10, 3) aufweisen, wobei das Kontaktplanat (12) elektrisch und optisch leitend ist und aus demselben, homogen damit verbundenen Material besteht wie der optische Leiter (3, 10) bzw. aus einem anderen, optisch transparenten Material besteht und mit dem optischen Leiter (3, 10) optisch gekoppelt bzw. auch chemisch-physikalisch und homogen damit verbunden ist und dass der Laser (1) aus der fokussierenden oder nicht fokussierenden Laseraustrittsstelle (16) des optischen Leiters (3) austritt und im Zündpunkt (17) seine Zündenergie bereitstellt, wobei der Laser (1) über das Kopplungselement (20) und das Kopplungselementgewinde (24) unverlierbar so auf das Anschlussgewinde (9) gedreht oder gesteckt werden kann, dass der axial im Zündkerzenkabel (21) verlaufende, optische Leiter (22) optisch an den optischen Leiter (10) gekoppelt wird.

2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Leiter (3, 10) als mechanische Einheit von der Einkopplungsstelle bis zur Auskopplungsstelle geführt wird und dass das Kontaktplanat (12) ihn dabei kraft- oder formschlüssig umschließt bzw. chemisch-physikalisch gebunden umgibt.

3. Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laseraustrittsstelle (16) des optischen Leiters (3) plan mit der Mittelelektrode (13) abschließt bzw. dass im Bereich der Laseraustrittsstelle (16) der Mittelelektrode (13) eine optische Einheit unverlierbar platziert ist oder dass der optischer Leiter (3) vom brennraumseitigen Endbereich der Mittelelektrode (13) beabstandet ist.

4. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Anschlussbolzenmuffe (30) hineinragende Stück der Mittelelektrode (13) durch das Ringkontaktplanat (31) beide Elemente kraft- oder formschlüssig miteinander verbunden wird, wobei der elektrisch nicht leitende, optische Leiter (32) durchgehend einstückig ausgeführt werden kann.

5. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass über die optischen Leiter (3, 10,22) Verbrennungsanalysen und weitere Meßwerterfassungen durchgeführt werden können.