DE102007045180A1 - Internal combustion engine with laser-induced spark ignition - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Brennkraftmaschine vorgeschlagen, die besonders geeignet für den Betrieb mit einer laserinduzierten Fremdzündung ist.An internal combustion engine is proposed, which is particularly suitable for operation with a laser-induced spark ignition.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Fremdzündung, wobei die Zündung durch einen Zündlaser ausgelöst wird. Bei diesen sogenannten Laserzündungen wird die seit Jahrzehnten bekannte und bewährte Zündkerze durch einen Zündlaser ersetzt. Der Zündlaser weist ein Brennraumfenster auf, welches transmissiv für die von dem Zündlaser emittierten Laserimpulse ist. Gleichzeitig muss das Brennraumfenster den im Brennraum herrschenden hohen Drücke und Temperaturen über die gesamte Lebensdauer der Brennkraftmaschine widerstehen, ohne dass die optischen Eigenschaften des Brennraumfensters nachteilig beeinflusst werden. Dabei können an der dem Brennraum zugewandten Oberfläche des Brennraumfensters Oberflächentemperaturen von über 600°C und Drücke von über 250 bar während des Arbeitstakts der Brennkraftmaschine auftreten. Außerdem können aggressive Bestandteile der Brenngase das Brennraumfernster schädigen und Ablagerungen auf dem Brennraumfenster dessen Transmissivität reduzieren.The The invention relates to an internal combustion engine with spark ignition, wherein the ignition through a ignition laser triggered becomes. In these so-called laser ignition is the decades well-known and proven spark plug through a ignition laser replaced. The ignition laser has a combustion chamber window which is transmissive to that of the ignition laser emitted laser pulses. At the same time, the combustion chamber window must the prevailing in the combustion chamber high pressures and temperatures over the withstand the entire life of the internal combustion engine without the optical properties of the combustion chamber window adversely affected become. It can on the combustion chamber facing surface of the combustion chamber window surface temperatures from above 600 ° C and pressures from above 250 bar during the operating cycle of the internal combustion engine occur. Besides, aggressive Ingredients of fuel gases damage the combustion chamber fernster and Deposits on the combustion chamber window reduce its transmissivity.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, die für den Einsatz einer laserinduzierten Fremdzündung besonders geeignet ist.Of the The invention is based on the object to provide an internal combustion engine, the for the use of a laser-induced spark ignition is particularly suitable.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Brennkraftmaschine mit laserinduzierter Fremdzündung umfassend eine Zylinderwand, einen Zylinderkopf und einen Zündlaser, wobei die Zylinderwand und der Zylinderkopf einen Brennraum begrenzen und wobei ein Zündpunkt des Zündlasers innerhalb des Brennraums liegt, dadurch gelöst dass in der Zylinderwand oder dem Zylinderkopf eine Nebenkammer ausgebildet ist und dass die Nebenkammer mindestens zeitweise mit dem Brennraum verbunden ist, und dass der Zündlaser die Nebenkammer begrenzt.These Task is according to the invention in a Internal combustion engine with laser-induced spark ignition comprising a cylinder wall, a cylinder head and an ignition laser, wherein the cylinder wall and the cylinder head define a combustion chamber and being an ignition point of the ignition laser within the combustion chamber, thereby solved that in the cylinder wall or the cylinder head, an auxiliary chamber is formed and that the secondary chamber is at least temporarily connected to the combustion chamber, and that the ignition laser the secondary chamber is limited.
Dadurch dass bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine eine Nebenkammer vorgesehen ist, wobei zwischen dem Brennraum und der Nebenkammer eine Öffnung vorhanden ist, und wobei der Zündlaser in die Nebenkammer hineinragt beziehungsweise die Nebenkammer begrenzt, wird der Zündlaser nicht unmittelbar mit den im Brennraum herrschenden Drücken und Temperaturen beaufschlagt. Dadurch kann das Brennraumfenster des Zündlasers vollständig entfallen. Wenn der Zündlaser ein Brennraumfensters aufweist, wird dies bei der erfindungsgemäßem Brennkraftmaschine nur mit vergleichsweise geringen Temperaturen und nicht mir aggressiven Gasen und Ablagerungen beaufschlagt. Somit wird bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine die Abdichtung des Zündlasers gegenüber den im Brennraum herrschenden Bedingungen wesentlich vereinfacht, bzw. erst ermöglicht. Außerdem muss – wegen des vergrößerten Abstandes zwischen Brennraumfenster und Zündpunkt – der Laserimpuls innerhalb des Zündlasers weniger stark abgelenkt werden.Thereby that in the internal combustion engine according to the invention an auxiliary chamber is provided, wherein between the combustion chamber and the secondary chamber an opening is present, and wherein the ignition laser projects into the secondary chamber or limits the secondary chamber, becomes the ignition laser not directly with the pressure prevailing in the combustion chamber and Temperatures applied. This allows the combustion chamber window of the ignition laser Completely omitted. When the ignition is on Combustor window, this is in the inventive internal combustion engine only with comparatively low temperatures and not me aggressive Gases and deposits. Thus, in the internal combustion engine according to the invention the sealing of the ignition laser compared to the considerably simplified in the combustion chamber conditions, or only possible. In addition, because - of the increased distance between combustion chamber window and ignition point - the laser pulse inside the ignition laser less distracted.
Um das Eindringen von Brenngasen aus dem Brennraum zu unterbinden und – falls der Zündlaser ein Brennraumfenster aufweist – auch die Ablagerung von festen Partikeln aus dem Brenngas an dem Brennraumfenster zu unterbinden, ist in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass mindestens eine Einblasleitung in die Nebenkammer mündet. Durch diese Einblasleitung kann Luft in die Nebenkammer eingeblasen werden, so dass sich vor dem Zündlaser ein "Luftpolster" ohne Kraftstoff ausbildet, so dass keine Brenngase in den Zündlaser eindringen können und festen Partikel des Abgases an dem Brennraumfenster niederschlagen können. Hierdurch wird eine Schädigung des Zündlasers und ein Zusetzen des Brennraumfensters vermieden.Around to prevent the penetration of fuel gases from the combustion chamber and - if the ignition laser has a combustion chamber window - too the deposition of solid particles from the fuel gas to the combustion chamber window to prevent is in a further advantageous embodiment of Invention provided that at least one injection line into the Secondary chamber opens. Through this injection line, air can be blown into the secondary chamber be, so that is in front of the ignition an "air cushion" without fuel forms so that no fuel gases can penetrate into the ignition and precipitate solid particles of the exhaust gas to the combustion chamber window can. This causes damage of the ignition laser and clogging the combustion chamber window avoided.
Alternativ ist es möglich, auch mehrere Einblasleitungen vorzusehen. Es ist jedoch darauf zu achten, dass die Menge der eingeblasenen Luft möglichst gering ist, da sonst die Steuerungsmöglichkeit des Kraftstoff-Luft-Gemisches im Brennraum eingeschränkt wird. Aus diesem Grund ist die Öffnung zwischen Brennraum und Nebenkammer so klein wie möglich zu wählen.alternative Is it possible, to provide several injection lines. However, it is important to that the amount of injected air is as low as possible, otherwise the control of the Fuel-air mixture is limited in the combustion chamber. For this reason is the opening between combustion chamber and secondary chamber as small as possible too choose.
Um die Menge der eingeblasenen Luft betmöglich steuern zu können, kann in der Einblasleitung ein erstes Steuerventil vorgesehen sein. Dies bedeutet, dass Luft nur dann eingeblasen wird, wenn die Gefahr von Ablagerungen aus dem im Brennraum befindlichen Abgasen besteht. So ist es beispielsweise denkbar, während des Kompressionstakts und/oder der Verbrennung Luft in die Nebenkammer einzublasen, so dass sich ein Luftpolster ausbildet und anschließend die Zufuhr von Einblasluft zu unterbrechen.Around The amount of injected air betmöglich control, can be provided in the injection line, a first control valve. This means, that air is only blown in when the risk of deposits consists of the exhaust gases located in the combustion chamber. That's the way it is, for example conceivable while the compression stroke and / or the combustion of blowing air into the auxiliary chamber, so that an air cushion is formed and then the Supply of injection air to interrupt.
Zusätzlich ist es auch möglich, zwischen Nebenkammer und Brennraum ein zweites Steuerventil vorzusehen. Dadurch ist es möglich, die Öffnung zwischen Brennraum und Nebenkammer zeitweise zu verschließen, so dass insbesondere während des Arbeitstaktes und/oder während des Ausschubtaktes die Gefahr, dass sich Partikel aus dem Abgas auf dem Brennraumfenster niederschlagen, weiter reduziert wird. Außerdem wird ein unnötiges Einströmen von Luft aus der Nebenkammer in den Brennraum vermieden.In addition is it also possible to provide a second control valve between the auxiliary chamber and the combustion chamber. This makes it possible the opening between the combustion chamber and secondary chamber to close temporarily, so that in particular during of the working cycle and / or during the Ausschubtaktes the risk that particles from the exhaust gas reflected on the combustion chamber window, is further reduced. Furthermore becomes an unnecessary one Inflow of Air from the secondary chamber into the combustion chamber avoided.
Erstes und/oder zweites Steuerventil können als Schieberventil oder als Kolbenventil ausgebildet werden.First and / or second control valve can be designed as a slide valve or as a piston valve.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.Further Advantages and advantageous embodiments of the invention are the subsequent drawing, the description and the claims can be removed. All features disclosed in the drawings, the description and the claims can be essential to the invention both individually and in any combination.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Eine
Brennkraftmaschine trägt
in
In
den Brennraum
Wie
aus
Der
Zündlaser
In
Alternativ
kann die Nebenkammer
Durch
die erfindungsgemäße Anordnung des
Zündlasers
Eine
weitere erhebliche Reduktion der mechanischen und thermischen Belastung
des Brennraumfensters
Um
das Einblasen vom Luft durch die Einblasleitung
In
Alternativ
ist es auch möglich,
das zweite Steuerventil
In
Claims (10)
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