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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Laserzündeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die
DE 10 2008 004 919 A1 beschreibt eine Laserzündung mit einem variablem Zündpunkt. Dabei können je nach einer Kolbenposition ein oder mehrere Zündpunkte an unterschiedlichen Orten pro Arbeitstakt erzeugt werden, wobei je Laserimpuls immer genau ein Zündpunkt erzeugt wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch eine Laserzündeinrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Laserzündeinrichtung umfasst eine Laserzündkerze und ein nachgeordnetes optisches System, wobei die Laserzündkerze beispielsweise einen Festkörperlaser umfasst. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die von der Laserzündeinrichtung in ein Kraftstoff-Luft-Gemisch eingestrahlte und auf einen Fokuspunkt gebündelte Energie eines Laserimpulses (Laserstrahlung) nicht vollständig in dem dort entstehenden Plasma absorbiert wird oder absorbiert werden kann. Ein über den Fokuspunkt (erster Fokuspunkt) hinausgehender Anteil der Laserstrahlung weitet sich aufgrund des Strahlenverlaufs auf, so dass sich seine Energie in einem in Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung hinter dem ersten Fokuspunkt liegenden Raumbereich wieder räumlich verteilt und seine Energiedichte abnimmt. Daher ist erfindungsgemäß das optische System dazu ausgebildet, den über den ersten Fokuspunkt hinausgehenden Anteil der Laserstrahlung auf einen zweiten Fokuspunkt zu bündeln.
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Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass die Wirkung der Laserzündkerze zur Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemischs verbessert wird, indem mit einem geringen zusätzlichen Aufwand zwei Fokuspunkte als Zündpunkte gebildet werden, wobei die Energie des Laserstrahlung besonders gut ausgenutzt wird. Mit dem erfindungsgemäßen System sind demnach unter Verwendung eines einzigen Laserzündimpulses vorteilhaft gleichzeitig mindestens zwei Zündplasmen erzeugbar. Dabei sind Toleranzen des optischen Systems oder eines Brennraums vergleichsweise unkritisch.
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Es versteht sich, dass die Erfindung für verschiedenartige Brennkraftmaschinen angewendet werden kann, welche zum Betrieb eine Zündung benötigen, also beispielsweise für Ottomotoren in stationären oder mobilen Einrichtungen, wie etwa in Kraftfahrzeugen.
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Weiterhin sieht die Erfindung vor, dass der erste und der zweite Fokuspunkt in etwa auf einer optischen Achse der Laserzündkerze angeordnet sind, und dass ein Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Fokuspunkt zwischen kleiner etwa 1 mm, Millimeter, und größer etwa 150 mm beträgt. Dadurch ist es möglich, die beiden Fokuspunkte im Wesentlichen zentral in dem zu zündenden Kraftstoff-Luft-Gemisch anzuordnen, so dass die Zündung entsprechend schnell ablaufen kann. Mittels einer geeigneten Ausgestaltung des optischen Systems können dabei die Fokuspunkte in einem weiten Bereich längs der optischen Achse verschoben und somit an eine Geometrie eines Brennraums angepasst werden. Außerdem ist es möglich, die beiden Fokuspunkte so einander anzunähern, dass sie in etwa deckungsgleich sind, wodurch sich eine besonders hohe Energiedichte ergibt. Auf diese Weise kann die Lage der Fokuspunkte vorteilhaft an eine jeweilige Bauart oder Betriebssituation einer Brennkraftmaschine angepasst werden.
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Eine Ausgestaltung der Lasereinrichtung sieht vor, dass das optische System dazu ausgebildet ist, die Laserstrahlung auf einen ersten Fokuspunkt zu bündeln, der in einer Vorkammer der Laserzündkerze liegt, und dazu, den über den ersten Fokuspunkt hinausgehenden Anteil des Laserstrahlung auf einen zweiten Fokuspunkt zu bündeln, der in der Vorkammer und/oder außerhalb der Vorkammer liegt. Damit kann die erfindungsgemäße Lasereinrichtung nicht nur zur unmittelbaren Zündung eines in einem Brennraum eines Zylinders vorhandenen Kraftstoff-Luft-Gemischs verwendet werden, sondern sie ist ebenso vorteilhaft für Brennkraftmaschinen geeignet, welche das Kraftstoff-Luft-Gemisch zunächst mit Hilfe einer Vorkammer zünden. Dabei können beide Fokuspunkte so angeordnet sein, dass sie innerhalb der Vorkammer liegen, oder es kann alternativ das optische System sowie die Bauart der Vorkammer derart ausgebildet sein, dass mindestens ein zweiter Fokuspunkt außerhalb der Vorkammer liegt. Die Lasereinrichtung kann damit auf besonders vielfältige Weise das Kraftstoff-Luft-Gemisch zünden.
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Ergänzend wird vorgeschlagen, dass das optische System mindestens einen Fokussierspiegel aufweist, der dazu ausgebildet ist, die Laserstrahlung auf den ersten Fokuspunkt zu bündeln und/oder dazu, den über den ersten Fokuspunkt hinausgehenden Anteil der Laserstrahlung auf den zweiten Fokuspunkt zu bündeln. Der Fokussierspiegel ist ein einfaches und zugleich robustes optisches Element, um die Laserstrahlung erfindungsgemäß zu bündeln. Insbesondere zur Erzeugung des zweiten Fokuspunktes kann der Fokussierspiegel vorteilhaft verwendet werden. Damit kann die Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemischs besonders gut erfolgen und es können zugleich Kosten gespart werden.
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Eine Ausgestaltung der Lasereinrichtung sieht vor, dass der Fokussierspiegel im Bereich eines Kolbens der Brennkraftmaschine angeordnet ist und/oder im Bereich einer Brennraumwand und/oder im Bereich einer Innenoberfläche einer Vorkammerwand der Vorkammer. Beispielsweise kann der Fokussierspiegel an einem Kolbenboden in etwa auf der optischen Achse der Laserzündkerze angeordnet sein. Dabei reflektiert er den über den ersten Fokuspunkt hinausgehenden Anteil der Laserstrahlung und bündelt ihn zugleich auf den zweiten Fokuspunkt. Dieser zweite Fokuspunkt hat aufgrund der Anordungung des Fokussierspiegels in dem Kolbenboden vorteilhaft stets denselben Abstand vom Kolbenboden, unabhängig von einem Zündzeitpunkt oder sonstigen Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine. Ebenso ist es möglich, den Fokussierspiegel im Bereich der Brennraumwand anzuordnen, wobei er in vergleichbarer Weise die Laserstrahlung reflektiert und bündelt. Besonders günstig ist es, wenn der Fokussierspiegel an der Innenoberfläche der Vorkammerwand angeordnet ist, weil die Vorkammerwand häufig eine für einen Fokussierspiegel geeignete Grundgeometrie bereits aufweist.
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Ergänzend kann vorgesehen sein, dass der Fokussierspiegel eine als Hohlspiegel ausgebildete polierte Ausnehmung des Kolbenbodens und/oder der Brennraumwand und/oder der Vorkammerwand ist. Damit kann der Fokussierspiegel in den Kolbenboden, die Brennraumwand oder die Vorkammerwand integriert werden und stellt somit kein diskretes Element dar, das gesondert z. B. bezüglich des Strahlengangs auszurichten ist. Dadurch werden Kosten gespart und die Robustheit der Lasereinrichtung wird insgesamt verbessert.
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Einer weiteren Ausführungsform zufolge kann das optische System auch Fokussiermittel aufweisen, die teiltransmittierend ausgebildet sind für die Laserstrahlung. Solche Fokussiermittel können bei einer Anordnung in einer Vorkammerwand – analog zu einem Fokussierspiegel – einerseits einen zweiten Fokuspunkt in der Vorkammer realisieren, indem sie den nicht durch sie transmittierten Teil der bereits über den ersten, ebenfalls in der Vorkammer liegenden, Fokuspunkt hinausgehenden Teil der Laserstrahlung auf den zweiten Fokuspunkt in der Vorkammer bündeln. Der durch die Fokussiermittel hindurchtretende weitere Teil der Laserstrahlung kann bei geeigneter Formgebung einer den Hauptbrennraum begrenzenden Außenkontur der Fokussiermittel vorteilhaft auf einen dritten Fokuspunkt gebündelt werden, der außerhalb der Vorkammer, d. h. in einem Hauptbrennraum angeordnet ist.
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Eine weitere Ausgestaltung der Lasereinrichtung sieht vor, dass das optische System dazu ausgebildet ist, einen Abstand zwischen dem ersten und/oder dem zweiten Fokuspunkt und dem Kolbenboden unabhängig von einem Zündzeitpunkt konstant zu halten. Für in den Kolbenboden integrierte Fokussierspiegel ist der Abstand zu dem zweiten Fokuspunkt – ausgehend von einer konstanten Brennweite des Fokussierspiegels – stets konstant.
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Der Zündzeitpunkt kann vorteilhaft abhängig von aktuellen Erfordernissen der Brennkraftmaschine in bestimmten Grenzen verändert werden. Dazu wird der Fokussierspiegel entsprechend dimensioniert und/oder das optische System bezüglich des Strahlenverlaufs des Laserstrahlung angepasst, wie weiter unten näher erläutert werden wird.
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Besonders günstig ist es, wenn ein Krümmungsradius des Fokussierspiegels größer gleich etwa 10 mm, Millimeter, und kleiner gleich etwa 50 mm beträgt. Damit werden eine besonders geeignete Geometrie und daraus folgenden toleranten optischen Eigenschaften des Fokussierspiegels angegeben, womit ein zweiter Fokuspunkt weit gehend unabhängig von einer axialen Position des Kolbens mit einer genügenden Energiedichte erzeugt werden kann. Dies ist besonders günstig, wenn Zündungen bei unterschiedlichen vertikalen Kolbenpositionen erfolgen sollen, beispielsweise bei unterschiedlichen Drehzahlen der Brennkraftmaschine.
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Bei einer Anordnung des Fokussierspiegels innerhalb der Vorkammer ist es vorteilhaft, wenn ein Krümmungsradius des Fokussierspiegels kleiner gleich etwa 15 mm beträgt. Damit wird entsprechend der im Verhältnis zu dem Brennraum geringeren Größe der Vorkammer Rechnung getragen, um eine genügende Bündelung der Strahlung auf den ersten und/oder zweiten Fokuspunkt zu erreichen.
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Eine weitere Ausgestaltung der Lasereinrichtung sieht vor, dass das optische System dazu ausgebildet ist, die Laserstrahlung derart auf die Fokuspunkte zu bündeln, dass die in ein im Bereich der Fokuspunkte erzeugtes Plasma deponierte Energie für beide Fokuspunkte unterschiedlich ist. Das Verhältnis der deponierten Energien und ebenso der über den ersten Fokuspunkt hinausgehende Anteil der Laserstrahlung können durch die Parameter bzw. Elemente des optischen Systems in weiten Grenzen eingestellt werden. Damit kann der Zündvorgang besonders gut an eine Geometrie oder an Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine angepasst werden wobei die Anpassung statisch und/oder dynamisch vorgenommen werden kann. Die Einstellung der beiden Fokuspunkte kann beispielsweise mit dem Ziel erfolgen, einen besonders schnellen Durchbrand des Kraftstoff-Luft-Gemischs in der Vorkammer bzw. im Brennraum zu erreichen. Damit kann vorteilhaft der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine verbessert und Klopfgeräusche vermindert werden.
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Ferner sieht die Erfindung vor, dass das optische System verstellbare Mittel zur Beeinflussung von in der Laserzündkerze geführter Laserstrahlung und/oder Fokussiermittel mit verstellbarer Brennweite aufweist. Damit kann die Lasereinrichtung sehr flexibel ausgelegt werden, um auch während des Betriebs der Brennkraftmaschine Einfluss auf den Ort und die Bündelung der beiden Fokuspunkte zu nehmen, indem die erzeugte Laserstrahlung unterschiedlich beeinflusst, z. B., aufgeweitet und/oder fokussiert wird.
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Ergänzend wird vorgeschlagen, dass das optische System eine im Wesentlichen als sphärische Linse ausgebildete Fokussierlinse aufweist. Es wird berücksichtigt, dass der erste Fokuspunkt damit gegebenenfalls zwar etwas weniger stark gebündelt wird als bei der Verwendung einer asphärischen Linse, wobei der über den ersten Fokuspunkt hinausgehende Anteil des Laserstrahlung jedoch keine Verlustenergie darstellt, sondern erfindungsgemäß auf den zweiten Fokuspunkt gebündelt werden kann. Dazu kann es erforderlich sein, die Geometrie des Fokussierspiegels entsprechend anzupassen. Durch die Verwendung einer sphärischen Linse können Herstellkosten der Lasereinrichtung verringert werden.
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Weiterhin sieht die Erfindung vor, dass ein Abstand der Mittel zur Beeinflussung, insbesondere Aufweitung, von in der Laserzündkerze geführter Laserstrahlung zu den Fokussiermitteln verändert werden kann. Wird die Aufweitung z. B. durch Verminderung des betreffenden Abstands beispielsweise verringert, so wird weniger Energie in dem Plasma des ersten Fokuspunktes und entsprechend mehr Energie in dem Plasma des zweiten Fokuspunktes deponiert. Somit kann die Wirkung der Laserzündeinrichtung vorteilhaft an jeweilige Erfordernisse angepasst werden.
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Des weiteren ist vorgesehen, dass das optische System Linsen mit veränderbarer Geometrie, insbesondere Krümmungsradius, aufweist. Beispielsweise können so genannte ”Liquid Lens” oder Membran-Linsen verwendet werden. Damit kann die Fokussierung und gegebenenfalls die Aufweitung der Laserstrahlung sehr flexibel an die aktuelle Betriebssituation der Brennkraftmaschine angepasst werden, beispielsweise, um auch bei veränderten Drehzahlen oder einer Veränderung des Zündzeitpunktes eine genügende Bündelung der Laserstrahlung an den Fokuspunkten sicherzustellen.
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Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer Laserzündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 15 angegeben.
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Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in den nachfolgenden Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
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Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine Schnittansicht eines Brennraums einer Brennkraftmaschine mit einer Laserzündeinrichtung und zwei Fokuspunkten der Laserstrahlung; und
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2 eine Schnittansicht einer Laserzündkerze mit einer Vorkammer und zwei Fokuspunkten der Laserstrahlung.
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Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt eine Schnittansicht eines Teils eines Zylinders 10 einer Brennkraftmaschine. Dargestellt ist ein Zylindergehäuse 12, in dem ein Kolben 14 in 1 vertikal bewegbar angeordnet und mit der Pleuelstange 16 verbunden ist. Der Kolben 14 begrenzt zusammen mit dem Zylindergehäuse 12 einen Brennraum 18. Im oberen Bereich der Zeichnung nach 1 ist eine nur teilweise dargestellte Laserzündeinrichtung 20 mit einer Laserzündkerze 22 angeordnet, welche eine optische Achse 24 aufweist, die vorliegend in etwa einer Längsachse des Zylinders 10 entspricht.
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Weiterhin ist ein der Laserzündkerze 22 optisch nachgeordnetes optisches System 26 in der 1 ebenfalls nur teilweise dargestellt, welches unter anderem eine Fokussierlinse 28, die zugleich die Funktion eines Brennraumfensters erfüllt, und einen Fokussierspiegel 29 umfasst. Teile des optischen Systems 26, wie vorliegend z. B. die Fokussierlinse 28, können auch in ein Gehäuse der Laserzündkerze 22 integriert sein. Der Fokussierspiegel 29 ist vorliegend als Hohlspiegel, speziell als polierte Ausnehmung 31a eines Kolbenbodens 31 des Kolbens 14, ausgebildet. Ein Einlassventil 30 und ein Auslassventil 32 im in der Zeichnung gemäß 1 oberen Bereich des Zylinders 10 sind ebenfalls nur teilweise dargestellt. Die Fokussierlinse 28 ist vorliegend als sphärische Linse ausgebildet.
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Dargestellt ist in der 1 ein Zündzeitpunkt, in dem ein in dem Brennraum 18 befindliches Kraftstoff-Luft-Gemisch entzündet wird, um einen Arbeitstakt des Zylinders 10 auszuführen. In der Laserzündkerze 22 wird lokal oder an einem entfernten Ort erzeugte Laserstrahlung 34, insbesondere ein Laserzündimpuls, der längs der optischen Achse 24 in der Zeichnung von oben nach unten geführt wird, von der Fokussierlinse 28 auf einen ersten Fokuspunkt 36 gebündelt. Pfeile 38 kennzeichnen einen (äußeren) Verlauf der Laserstrahlung 34, wie er sich in dem Brennraum 18 durch die Bündelung der Fokussierlinse 28 und die anschließende Spiegelung am Fokussierspiegel 29 ergibt.
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Man erkennt, wie die Laserstrahlung 34 nach dem Durchlaufen des ersten Fokuspunkts 36 durch den Fokussierspiegel 29 auf einen zweiten Fokuspunkt 40 gebündelt wird. Dies erfolgt dadurch, dass die Laserstrahlung 34 beim Durchgang durch den ersten Fokuspunkt 36 nicht ihre gesamte Energie an das Kraftstoff-Luft-Gemisch bzw. an ein am Ort des Fokuspunktes 36 entstehendes Plasma abgibt. Somit ergibt sich ein über den ersten Fokuspunkt 36 hinausgehender Anteil 37 der Laserstrahlung 34, welcher wie ersichtlich nach dem Passieren des ersten Fokuspunkts 36 divergiert und nach Spiegelung und Bündelung durch den Fokussierspiegel 29 genügend Energie bzw. eine genügende Energiedichte aufweist, um das in dem zweiten Fokuspunkt 40 vorhandene Kraftstoff-Luft-Gemisch ebenfalls zu entzünden. Auf diese Weise kann das in dem gesamten Brennraum 18 befindliche Kraftstoff-Luft-Gemisch besonders gut und sicher, nämlich durch zwei nahezu gleichzeitig in den beiden Fokuspunkten 36, 40 entstehende Zündplasmen, entzündet werden, so dass ein vorteilhafter schneller Durchbrand erfolgen kann.
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Ein in der 1 der Übersichtlichkeit halber nicht bezeichneter Krümmungsradius des Fokussierspiegels 29 beträgt einer vorteilhaften Ausführungsform zufolge in etwa 15 Millimeter (mm), und ein Abstand des ersten Fokuspunktes 36 von dem zweiten Fokuspunkt 40 längs der optischen Achse 24 beträgt in etwa 12 mm. Vorliegend ist die Konfiguration des Strahlengangs der Laserstrahlung 34 und der die Fokussierung bestimmenden mechanischen Elemente – insbesondere des Fokussierspiegels 29 – so gestaltet, dass der zweite Fokuspunkt 40 einen konstanten Abstand zu dem Kolbenboden 31 aufweist, definiert durch die Brennweite des Fokussierspiegels 29.
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Der Fokussierspiegel 29 kann einer anderen Ausführungsform zufolge auch z. B. im Bereich einer Brennraumwand des Brennraums 18 angeordnet sein, wobei die Strahlrichtung der Laserstrahlung 34 entsprechend zu wählen ist, um sicherzustellen, dass nach einem ersten Fokuspunkt 36 divergierende Laserstrahlung auf den Fokussierspiegel trifft. Die Vorsehung eines Fokussierspiegels 29 mit mehreren Reflektorflächenabschnitten, welche jeweils unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen, ist ebenfalls denkbar, um anstelle eines einzigen „zweiten Fokuspunkts” 40 die Fokussierung des Teils 37 der Laserstrahlung auf mehrere weitere Fokuspunkte zu ermöglichen.
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2 zeigt eine Schnittansicht eines Teils einer Laserzündeinrichtung 20, welche vorliegend eine Laserzündkerze 22 und eine daran angeordnete Vorkammer 42 umfasst. Die Vorkammer 42 umfasst eine Vorkammerwand 45 mit einer Innenoberfläche 47. In der Zeichnung sind zwei Überströmkanäle 43 der Vorkammer 42 und zwei daraus austretende Zündfackeln 49 sichtbar. Die Laserzündkerze 22 umfasst (in der Zeichnung gemäß 2 von links nach rechts) einen zur lokalen Erzeugung von Laserstrahlung vorgesehenen Festkörperlaser 44, eine Aufweitungslinse 46, eine Fokussierlinse 28 und ein Brennraumfenster 48, welche innerhalb eines Gehäuses 50 angeordnet sind. Insoweit ist wiederum ein Teil 28 des optischen Systems 26 in die Laserzündkerze 22 integriert.
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Die Aufweitungslinse 46 kann vorteilhaft auch verstellbar ausgebildet sein, um eine flexible Formung des Strahlquerschnitts der durch sie hindurchtretenden Laserstrahlung zu ermöglichen. Verstellbarkeit kann zum einen eine axiale Verschieblichkeit (rechts, links in 2) des Elements 46 oder auch eine Änderung der Geometrie bzw. Brennweite usw. der Aufweitungslinse 46 oder eine Kombination hieraus umfassen. Eine Brennraumwand 52 stellt eine Begrenzung des Brennraums 18 dar. Der Fokussierspiegel 29 ist als ein Hohlspiegel auf einem polierten Abschnitt der Innenoberfläche 47 der Vorkammer 42 ausgebildet. Pfeile 38 kennzeichnen einen (äußeren) Verlauf der Laserstrahlung 34, wie er sich in der Laserzündkerze 22 und einem Innenraum 53 der Vorkammer 42 durch die Bündelung der Fokussierlinse 28 und die Spiegelung am Fokussierspiegel 29 ergibt. Ein in der 2 nicht bezeichneter Radius des Fokussierspiegels 29 beträgt in etwa 10 mm.
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Aus einem eingestrahlten Pumplicht 54 wird in dem Festkörperlaser 44 die Laserstrahlung 34 (Laserimpuls) erzeugt, die aus dem Festkörperlaser 44 näherungsweise im wesentlichen parallel austritt. In der Aufweitungslinse 46 wird die Laserstrahlung 34 aufgeweitet und in der in Strahlrichtung folgenden Fokussierlinse 28 gebündelt, so dass nach Durchlaufen des Brennraumfensters 48 die Laserstrahlung 34 auf den ersten Fokuspunkt 36 trifft.
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Ähnlich zu der 1 ist auch bei der Ausführungsform gemäß der 2 zu erkennen, wie durch die Spiegelung der Laserstrahlung 34 am Fokussierspiegel 29 zusätzlich ein zweiter Fokuspunkt 40 erzeugt wird, indem die Laserstrahlung 34 beim Durchgang durch den ersten Fokuspunkt 36 nicht ihre gesamte Energie an das Kraftstoff-Luft-Gemisch bzw. an ein am Ort des Fokuspunktes 36 entstehendes Plasma abgibt. Die erfindungsgemäße Verwendung von zwei Fokuspunkten ist für eine schnelle Zündung insbesondere vorteilhaft, wenn die Vorkammer nicht oder nicht ausreichend gespült wird.
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Das in der 2 dargestellte optische System 26, insbesondere die Aufweitungslinse 46, die Fokussierlinse 28 und der Fokussierspiegel 29, beeinflussen die Ausbildung der beiden Fokuspunkte 36 und 40 wesentlich. Daraus ergibt sich sowohl die örtliche Lage der beiden Fokuspunkte 36 und 40 als auch der Grad der dort erreichten Bündelung der Laserstrahlung 34. Daraus wiederum bestimmt sich auch die Energiedichte in den beiden Fokuspunkten.
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Nach allgemein bekannten Methoden können die Elemente des optischen Systems 26 beispielsweise auch so dimensioniert werden, dass die in ein im Bereich der Fokuspunkte 36 und 40 vorhandenes Plasma deponierte Energie bzw. die Energiedichte unterschiedlich ist. Damit kann beispielsweise am zweiten Fokuspunkt 40 eine stärkere oder schnellere Zündung erfolgen, als am ersten Fokuspunkt 36. Damit ergibt sich vorteilhaft eine Vielzahl von Möglichkeiten, um die Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemischs zu optimieren.
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Des weiteren ist es möglich, die Elemente des optischen Systems 26 im Betrieb der Brennkraftmaschine dynamisch anzupassen, um den Strahlenverlauf der Laserstrahlung 34 bezüglich einer jeweils erforderlichen örtlichen Lage und/oder Energiedichte der beiden Fokuspunkte 36 und 40 zu verändern. Beispielsweise können Mittel vorgesehen sein, um den Abstand zwischen der Aufweitungslinse 46 und der Fokussierlinse 28 zu verändern. Ebenso können die Aufweitungslinse 46 und/oder die Fokussierlinse 28 mit einem veränderbaren Krümmungsradius ausgeführt sein, so dass sich die Eigenschaften des optischen Systems 26 gezielt verändern lassen. Beispielsweise können dafür so genannte ”Liquid Lens” oder Membran-Linsen zur Anwendung kommen. Dies ist in der Zeichnung jedoch nicht mit dargestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008004919 A1 [0002]
