EP2072803B1 - Vorrichtung zur Zündung eines Brennstoff/Luftgemischs im Brennraum einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur Zündung eines Brennstoff/Luftgemischs im Brennraum einer Brennkraftmaschine Download PDF

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EP2072803B1
EP2072803B1 EP08021525.4A EP08021525A EP2072803B1 EP 2072803 B1 EP2072803 B1 EP 2072803B1 EP 08021525 A EP08021525 A EP 08021525A EP 2072803 B1 EP2072803 B1 EP 2072803B1
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EP
European Patent Office
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combustion chamber
prechamber
laser light
set forth
fluid
Prior art date
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EP2072803A3 (de
EP2072803A2 (de
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Friedrich Gruber
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Innio Jenbacher GmbH and Co OG
Original Assignee
Innio Jenbacher GmbH and Co OG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P13/00Sparking plugs structurally combined with other parts of internal-combustion engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M57/00Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/06Fuel-injectors combined or associated with other devices the devices being sparking plugs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P23/00Other ignition
    • F02P23/04Other physical ignition means, e.g. using laser rays

Definitions

  • the invention relates to a device for igniting a fuel / air mixture in the combustion chamber of an internal combustion engine, the combustion chamber having at least one inlet valve and at least one outlet valve, furthermore a laser light generating device for emitting laser light and a combustion chamber window for coupling the laser light into a combustion chamber of the internal combustion engine are provided .
  • the invention further relates to a method for operating an internal combustion engine, in particular a gas engine, using a laser light generating device which introduces laser light into a combustion chamber of the internal combustion engine, the laser light generating device having a combustion chamber window via which the laser light is introduced into the combustion chamber.
  • the invention relates to an internal combustion engine with a device of the aforementioned type.
  • Laser ignition is an ignition system in development for petrol-powered internal combustion engines, which is based on the principle that an intense laser pulse in the combustion chamber of the internal combustion engine is concentrated on one focal point, due to the extremely high field strengths of the laser light beam occurring in the focal point or focus the gas is ionized and subsequently heated to plasma temperatures (several 1000 degrees Kelvin).
  • plasma temperatures hundreds of degrees Kelvin.
  • a preferred concept is that via a pump light source (for example a semiconductor laser) the ignition laser, which generates the ignition pulse, via an optical fiber pumped longitudinally until the activation energy reaches a level required for the ignition laser pulse to break through and break through.
  • the beam from the pulse laser is introduced into the combustion chamber via suitable optics, which consist of a focusing device and a transition window (combustion chamber window).
  • suitable optics consist of a focusing device and a transition window (combustion chamber window).
  • the coupling optics of the laser pulse into the combustion chamber of the engine consists of a suitable lens system and the so-called combustion chamber window, which represents the last optical element before the beam enters the combustion chamber.
  • the advantage of laser ignition over conventional spark ignition is, among other things, that the ignition spark can be placed freely in the depth of the combustion chamber, where there are optimal ignition conditions.
  • combustion is initiated in the conventional spark ignition in the immediate vicinity of the combustion chamber wall, the flat electrodes which limit the ignition spark hindering the formation of the flame core.
  • the energy of the laser spark can be greatly increased by increasing the power of the laser system without resulting in increased wear, as is the case with spark ignition with regard to electrode wear.
  • laser ignition Another advantage of laser ignition is that as the engine power increases, the minimum pulse energy required (this is the energy of plasma sparking that is minimally required to ignite the fuel-air mixture).
  • conventional spark ignition systems are increasingly reaching their system limits when it comes to future engine performance.
  • gas engines which in the present case represent a preferred area of application, continuous use of both the engine and the ignition device with long running times must be possible in order to keep down times as short as possible, for example for replacing ignition devices.
  • Ignition devices known from the prior art are known from the JP 9 250438 A , of the DE 10 2006 018 973 A1 , of the US 4,852,529 A , of the EP 1 329 631 A2 , of the JP 8 165978 A , of the EP 1 143 126 A2 , of the JP 2006 329116 A , of the DE 3736417 A1 , of the WO 2009/040177 A1 , of the DE 10 2005 043 963 A1 and the EP 1 820 948 A1 forth.
  • One of the main problems in the implementation and serial implementation of laser ignition is ensuring or maintaining the optical properties of the combustion chamber window over the life of the internal combustion engine.
  • high thermo-chemical loads and the deposition of solid residues from the combustion can lead to clouding of the surface, as a result of which the jet is weakened, i.e. is partially absorbed as well as scattered, which either leads to a considerable reduction in the energy of the plasma spark or to the absence of the plasma spark.
  • the object of the present invention is therefore to provide a device of the type mentioned at the beginning and a method of the type mentioned at the beginning, by means of which the disadvantages of the prior art are reduced.
  • deposits in the combustion chamber window area should be reduced.
  • a device for igniting a fuel / air mixture in the combustion chamber of an internal combustion engine having at least one inlet valve and at least one outlet valve, furthermore a laser light generating device for emitting laser light and a combustion chamber window for coupling the laser light into a combustion chamber of the internal combustion engine are provided , characterized by at least one fluid supply device separate from the inlet valve (s) with which a fluid at least on areas of the surface of the combustion chamber window or between combustion chamber window and The focal point of the laser light can be flowed, a prechamber being arranged at least in regions between the combustion chamber window and the focal point of the laser light, the prechamber expanding from the combustion chamber window toward the combustion chamber in the manner of a truncated pyramid, the smaller boundary surface of the truncated pyramid being oriented toward the combustion chamber window.
  • a method for operating an internal combustion engine in particular a gas engine, is provided using such a device, a fluid separate from the fuel being directed to the combustion chamber window or between the combustion chamber window and the focal point of the laser light during operation of the internal combustion engine.
  • a device With a device according to the invention, it is possible to allow a fluid to flow continuously onto the combustion chamber window, specifically to the combustion chamber window boundary surface, or to flow between the focal point and the combustion chamber window, so that deposits are formed which result from the combustion of the fuel / air mixture. cannot deposit on the combustion chamber window.
  • the combustion chamber window is kept free of deposits on the combustion chamber side and the laser can be operated at a lower power since there is no interference absorption by deposits on the combustion chamber window. It is also not necessary to operate the laser with a power that removes deposits from the combustion chamber window or burns them freely. Overall, this measure greatly increases the life of the entire device.
  • the method according to the invention makes it possible for the fluid to flow onto the combustion chamber window (specifically onto the combustion chamber window boundary surface) or the region between the combustion chamber window and the focal point of the laser light. It is advantageously provided that the fluid has no or only minimal interactions with the laser light, so that in the preferred case the fluid is a gas, particularly preferably air or an inert gas.
  • inert gas it is sufficient as an inert gas if the interaction with the laser light does not lead to a chemical reaction.
  • the interaction leads to an ignition, so that such a fluid would be unsuitable, while air, which is caused in the conventional sense the high oxygen content cannot be regarded as an inert gas, in the present case it can be an inert gas, since air is usually not reacted with laser light alone, or only to a small, non-disturbing extent. Overall, this depends on the laser light side, for example on the light intensities, wavelengths and pulse durations, so that the average person skilled in the art is able to select a suitable fluid. Examples of possible inert gases are CO 2 , nitrogen, noble gas or mixtures thereof. Low light absorption by the fluid can be accepted.
  • a prechamber is arranged at least in regions between the combustion chamber window and the focal point of the laser light, the prechamber expanding from the combustion chamber window in the direction of the combustion chamber in the manner of a truncated pyramid, the smaller boundary surface of the truncated pyramid being oriented toward the combustion chamber window.
  • the focal point and thus also the plasma spark can be moved further inwards without disadvantages for the flame propagation, i.e. be moved into the antechamber.
  • the advantage of this arrangement is particularly evident in the case of laser concepts, where multiple, spatially separated plasma sparks or focal points are generated via one and the same coupling optics.
  • the fluid - preferably gas - flows in at a pressure which is above the boost pressure or the filling pressure of the combustion chamber.
  • the overpressure is at least 1 bar above the boost pressure.
  • the fluid supply device has at least one fluid outlet opening. This makes it possible to direct the flow of the fluid into the desired areas through one or more targeted fluid outlet opening (s).
  • the fluid supply device has a valve for fluid metering.
  • the amount of fluid can be optimally dosed by means of a valve.
  • the valve is designed as a check valve, a backflow of gases from the combustion chamber is prevented.
  • the valve is designed as a metering valve, the amount and pressure of the fluid can be optimally regulated.
  • the prechamber is arranged between the combustion chamber window and the focal point of the laser light, as a result of which the area through which gas fluid flows is clearly defined. It has been shown that such an antechamber reduces the amount of fluid required; if necessary, the fluid supply can also be temporarily interrupted during operation. This measure allows the area into which the fluid flows between the combustion chamber window and the focal point to be spatially optimally regulated. In addition, the gas flow from the combustion chamber to the combustion chamber window is reduced due to the spatial limitation.
  • the device has a further prechamber which encloses the first prechamber at least in regions.
  • the second prechamber serves to better shield the first prechamber from gas flow from the combustion chamber and to reduce turbulent flow.
  • a fluid can be introduced into the second antechamber.
  • the fluid which can be introduced into the second prechamber is an air / fuel mixture which preferably has a lower lambda A (ratio of air to fuel) than the lambda A in the combustion chamber .
  • the second pre-chamber area with a higher fuel content can thus be used for pre-ignition, which then initiates the actual ignition of the lean mixture in the combustion chamber. It can be provided that the focal point of the laser light is arranged in the edge area or in the central area of the second antechamber.
  • the proposed solution according to the invention is based in particular on the combustion chamber window not being directly exposed to the combustion gases, but rather through a fluid cushion - in the simplest case an air cushion - from the combustion gases is separated.
  • the laser beam can be guided through, for example, cylindrical prechamber flushed with fluid (eg air).
  • fluid eg air
  • the focal point of the beam path is in front of or in the transition area of the antechamber to the main combustion chamber or already directly in the main combustion chamber.
  • the prechamber can be flushed with fluids such as (compressed) air or with another suitable inert gas during the cylinder's gas exchange phase. Accordingly, it is advantageous if the supply pressure of the purge gas is significantly higher than the boost pressure or filling pressure of the engine (for example> 1 bar above boost pressure).
  • Fig. 1 is a roughly schematic overview of a cylinder 30 of an internal combustion engine is given, which has a piston 31 in a construction known per se.
  • the piston compresses fuel admitted into the combustion chamber 11 of the cylinder 30 via the inlet 36 and the inlet valve 34
  • Laser light generating device 1 generates an ignitable laser beam which generates an ignition spark at focal point 4.
  • the laser light generating device 1 is pumped by a pump light source 32 and via a light guide 33 until a corresponding laser pulse for igniting the fuel / air mixture is emitted into the combustion chamber 11. After the ignition of the fuel / air mixture, the burned gas is discharged from the combustion chamber 11 via the fuel outlet 37 and the outlet valve 35.
  • Fig. 2 is a cross section through the front portion of an embodiment of a device outlined, where a laser light generating device (laser spark plug) 1 is inserted into a prechamber sleeve 2, preferably screwed.
  • the laser light generating device 1 is designed as is known per se, so that the known parts are only briefly discussed at this point.
  • the resonator 21, which is fed by a pump light source, not shown, has (in FIG Fig. 2 shown below) on a coupling-out mirror 23, via which the laser light 8 (shown in the form of external boundary beams) is coupled out to the focusing device 22 from the resonator 21.
  • the focusing device 22 (indicated here in simplified form via the optical axis) can be a lens or a lens system and focuses the laser light 8 on the focal point 4, which here coincides with the ignition point at which the plasma spark is formed.
  • a prechamber sleeve 2 surrounds the laser spark plug 1 except for the beam path 8 of the laser light pulse.
  • the cylinder head of the internal combustion engine instead of a separate prechamber sleeve 2, it is also conceivable to design the cylinder head of the internal combustion engine as a prechamber at the point of laser light entry.
  • the free cross-section in the beam path of the laser light 8 is the prechamber 5 narrowing here in the direction of the combustion chamber 11.
  • the prechamber 5 is here a kind of truncated pyramid, the focal point 4 being just outside the prechamber 5 here.
  • the pre-chamber 5 also extends approximately between the pre-chamber sleeve 2 and the laser light generating device 1 to the fluid supply device 6.
  • a side channel 24 is formed in this way.
  • the fluid e.g. compressed air
  • a supply bore 6 from the top right to the bottom left in the drawing.
  • a valve 7 for example a check valve (shown here) or a clocked solenoid valve in the feed bore, backflow during the compression and working cycle is prevented.
  • the fluid flow takes place along the channel 24 or the gap between the laser light generating device 1 and the prechamber sleeve in such a way that a fluid flow can flow in between the combustion chamber-side interface 3a of the combustion chamber window 3 and the focal point 4.
  • the plasma spark is formed, here in the exemplary embodiment it is shown outside the conical prechamber 5, but in principle the plasma spark could also be ignited within the cone, since the prechamber 5 in the front area, in particular in the combustion chamber area, depending on the pressure from the Compression stroke of the piston - is partially filled with fuel / air mixture.
  • the advantage of positioning the plasma spark outside the pre-chamber 5 in connection with the special shape of the pre-chamber 5 is that high-energy radicals, which are generated by the laser pulse in the plasma, by the flow components of the cylinder charge (e.g. swirl and / or squish flow) the prechamber 5 drift away and thus can no longer reach the combustion chamber window 3.
  • high-energy radicals which are generated by the laser pulse in the plasma
  • the flow components of the cylinder charge e.g. swirl and / or squish flow
  • Fig. 3 is a modification of the variant of the Fig. 2 shown, wherein the shape of the prechamber 5 is rotated by 180 °. Because the components of the 2 to 5 are largely identical, is already based on the Fig. 1 explained features not discussed in detail but on Fig. 2 referred.
  • the antechamber 5 from the inside ie starting from the combustion chamber window 3 in the direction of the main combustion chamber
  • a truncated pyramid in the opposite direction ie that the small boundary surface of the truncated pyramid is oriented towards the combustion chamber window 3.
  • the focal point 4 and thus also the plasma spark could be further inward without disadvantages for the flame propagation, i.e. be moved into the antechamber 5.
  • the advantage of this arrangement is particularly evident in the case of laser concepts, where a plurality of spatially separated plasma sparks or focal points 4 are generated via one and the same coupling optics 22.
  • FIG. 4 An embodiment with two antechambers 5, 9 is shown.
  • the inner chamber 5 corresponds to the prechamber 5 of the variants of Fig. 2 or 3. This essentially shields the combustion chamber window 3 or the combustion chamber-side interface 3a of the combustion chamber window 3 from the flame front or the combustion gases by the fluid flushing on the inner prechamber 5.
  • the outer chamber 9 is used to optimize the ignition of the mixture and the flame progress, a prechamber effect being achieved in this part by defined conditions with regard to the temperature and the flow conditions.
  • the plasma spark can be placed in an optimal position (inside, at the opening or outside of the inner or outer antechamber).
  • Fig. 5 finally a more elaborate variant is shown. being next to the antechamber 5 again - as in the variant of Fig. 4 - A second, outer pre-chamber 9 is provided.
  • the inner prechamber 5 is flushed with fluid to protect the combustion chamber window 5, the outer prechamber 9 is used to optimize the ignition of the mixture, which, in contrast to variant 3, is flushed here with fuel or fuel / air mixture 10 in order to enrich the combustion chamber part.
  • Flushed prechambers 9 are preferably used in large-volume gas lean-burn engines because of the ideal ignition conditions in these prechambers 9 as well as the intense ignition beam (ignition torch) which is introduced into the main combustion chamber 11 after the prechamber volume has ignited, very lean mixtures with high ignition reliability and with relatively high energy conversion rates can be burned.
  • ignition torch intense ignition beam
  • the advantage of arranging the Fig. 5 lies in the fact that the fuel / air mixture can be ignited in an almost stoichiometric mixture at the focal point 4 by means of the plasma spark.
  • a stoichiometric mixture only requires a fraction (eg 10%) of the minimum pulse energy required to ignite the mixture.
  • pulse energies of less than 1 mJ could be used here, which not only enables very inexpensive laser systems, but also means that a "laser coating effect" could no longer occur. (Laser coating effect is called the increased contamination of the combustion chamber surface on the combustion chamber side due to the action of laser light above a certain threshold intensity and below the free burning intensity).
  • the focal point or the plasma spark is ignited in a region of the prechamber where the fuel-air mixture has an almost stoichiometric combustion air ratio.
  • the fluid is supplied via fluid supply devices 6 and 25, respectively. These are connected to fluid sources (not shown).
  • the fluid supply device 6 is separate from the inlet valves or outlet valves.
  • the intake valves in the conventional sense, particularly for the fuel, are located elsewhere in the combustion chamber. The fuel is advantageously introduced to the focal point 4 or into the combustion chamber 11, but not to the combustion chamber window 3.
  • the laser pulse has an energy of 0.5-1.5 mJ.
  • the laser ignition system can thus be designed for these pulse energies.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zündung eines Brennstoff/Luftgemischs im Brennraum einer Brennkraftmaschine, wobei der Brennraum mindestens ein Einlassventil und mindestens ein Auslassventil aufweist, wobei weiters eine Laserlichterzeugungseinrichtung zur Abgabe von Laserlicht und ein Brennraumfenster zum Einkoppeln des Laserlichts in einen Brennraum der Brennkraftmaschine vorgesehen sind. Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere Gasmotor, unter Verwendung einer Laserlichterzeugungseinrichtung, welche Laserlicht in einen Brennraum der Brennkraftmaschine einbringt, wobei die Laserlichterzeugungseinrichtung ein Brennraumfenster aufweist, über welches das Laserlicht in den Brennraum eingebracht wird. Schließlich betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung der vorgenannten Art.
  • Die Laserzündung ist ein, sich in Entwicklung befindliches Zündsystem für ottomotorisch betriebene Brennkraftmaschinen, das auf dem Prinzip beruht, dass ein intensiver Laserimpuls im Brennraum der Brennkraftmaschine auf einen Brennpunkt konzentriert wird, wobei durch die im Brennpunkt bzw. Fokus auftretenden, extrem hohen Feldstärken des Laserlichtstrahles das Gas ionisiert und in der Folge auf Plasmatemperaturen (mehrere 1000 Grad Kelvin) aufgeheizt wird. Durch die Fokusierung des Laserlichtstrahls auf den Brennpunkt wird (werden) dort der (die) Zündfunke(n) generiert. Der dabei entstehende Plasmafunke entzündet in ähnlicher Weise wie bei der konventionellen Funkenzündung, bei welcher der Funke durch elektrischen Überschlag zwischen zwei Elektroden erzeugt wird, das Treibstoff / LuftGemisch.
  • Zur Erzeugung des Laserlichtimpulses gibt es unterschiedliche Konzepte. Ein bevorzugtes Konzept besteht darin, dass über eine Pumplichtquelle (z.B. einem Halbleiterlaser) der Zündlaser, der den Zündimpuls erzeugt, über eine optische Faser longitudinal gepumpt, bis die Aktivierungsenergie ein Niveau erreicht, das für das Anschwingen und den Durchbruch des Zündlaserpulses erforderlich ist. Der Strahl des Pulslasers wird über eine geeignete Optik, die aus einer Fokussiereinrichtung und einem Übertrittsfenster (Brennraumfenster) besteht, in den Brennraum eingeleitet. Die Einkoppeloptik des Laserpulses in den Brennraum des Motors besteht aus einem geeigneten Linsensystem sowie dem sogenannten Brennraumfenster, das das letzte optische Element vor dem Strahleintritt in den Brennraum darstellt.
  • Der Vorteil der Laserzündung gegenüber der herkömmlichen Funkenzündung besteht unter Anderem darin, dass der Zündfunke frei in der Tiefe des Brennraumes gelegt werden kann, wo optimale Entflammungsbedingungen bestehen. Im Gegensatz dazu erfolgt die Verbrennungseinleitung bei der konventionellen Funkenzündung in unmittelbarer Brennraumwandnähe, wobei die flächigen, den Zündfunken begrenzenden Elektroden die Flammkernbildung behindern. Die Energie des Laserfunkens kann durch Anhebung der Leistung der Lasersystems stark gesteigert werden, ohne dass sich dadurch ein erhöhter Verschleiß ergibt, wie es bei der Funkenzündung im Hinblick auf den Elektrodenverschleiß gegeben ist.
  • Ein weiterer Vorteil der Laserzündung ist, dass mit zunehmender Motorleistung die erforderliche Mindestpulsenergie (das ist jene Energie des Plasmafunkens, die zur Entflammung des Treibstoff-Luftgemisches minimal erforderlich ist) abnimmt. Demgegenüber stoßen die konventionellen Funkenzündsysteme bei den in Zukunft geplanten Motorleistungen zusehends an deren Systemgrenzen. Insbesondere bei stationären Großmotoren, vorzugsweise Gasmotoren, die im vorliegenden Fall ein bevorzugtes Einsatzgebiet darstellen, muss ein Dauereinsatz sowohl von Motor als auch von Zündeinrichtung mit langen Laufzeiten ermöglicht sein, um Standzeiten beispielsweise zum Austausch von Zündeinrichtungen möglichst kurz zu halten.
  • Aus dem Stand der Technik bekannte Zündeinrichtungen gehen aus der JP 9 250438 A , der DE 10 2006 018 973 A1 , der US 4,852,529 A , der EP 1 329 631 A2 , der JP 8 165978 A , der EP 1 143 126 A2 , der JP 2006 329116 A , der DE 3736417 A1 , der WO 2009/040177 A1 , der DE 10 2005 043 963 A1 und der EP 1 820 948 A1 hervor.
  • Zu den Hauptproblemen bei der Realisierung und serienmäßigen Umsetzung der Laserzündung zählt unter anderem die Gewährleistung bzw. Beibehaltung der optischen Eigenschaften des Brennraumfensters über die Laufzeit der Brennkraftmaschine. Speziell bei der brennraumseitigen Grenzfläche des Brennraumfensters können hohe thermo-chemische Belastungen und die Ablagerung fester Rückstände aus der Verbrennung zur Trübung der Oberfläche führen, wodurch sowohl der Strahl geschwächt, d.h. teilweise absorbiert als auch gestreut wird, was entweder zu einer erheblichen Reduktion der Energie des Plasmafunkens oder aber auch zum Ausbleiben des Plasmafunkens führt.
  • Diesem Problem begegnet man üblicherweise damit, dass durch hohe Pulsenergien zum Einen Reserven für laufzeitbedingte Abschwächungen und Verluste geschaffen werden, und zum Anderen durch die hohen Pulsleistungen ein Freibrenneffekt der Fensteroberfläche erzielt wird. Der Nachteil dieser Vorgangsweise besteht in den erheblichen Mehrkosten für die erforderliche hohe Laserleistung und in der hohen spezifischen Belastung der Oberfläche, an der das Freibrennen erfolgt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung sowie ein Verfahren der eingangs genannten Gattung bereitzustellen, mit denen die Nachteile des Standes der Technik verringert sind. Insbesondere sollen Ablagerungen im brennraumseitigen Bereich des Brennraumfensters verringert werden.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren gemäß Anspruch 6 gelöst.
  • Vorgesehen ist also eine Vorrichtung zur Zündung eines Treibstoff/Luftgemischs im Brennraum einer Brennkraftmaschine, wobei der Brennraum mindestens ein Einlassventil und mindestens ein Auslassventil aufweist, wobei weiters eine Laserlichterzeugungseinrichtung zur Abgabe von Laserlicht und ein Brennraumfenster zum Einkoppeln des Laserlichts in einen Brennraum der Brennkraftmaschine vorgesehen sind, gekennzeichnet durch zumindest eine von dem bzw. den Einlassventil(en) gesonderte Fluidzufuhreinrichtung mit der ein Fluid zumindest auf Bereiche der Oberfläche des Brennraumfensters oder zwischen Brennraumfenster und Brennpunkt des Laserlichtes strömbar ist, wobei eine Vorkammer zumindest bereichsweise zwischen Brennraumfenster und Brennpunkt des Laserlichtes angeordnet ist, wobei sich die Vorkammer vom Brennraumfester ausgehend in Richtung des Brennraumes pyramidenstumpfartig aufweitet, wobei die kleinere Begrenzungsfläche des Pyramidenstumpfs zum Brennraumfenster orientiert ist. Daneben ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere Gasmotor, vorgesehen, unter Verwendung einer solchen Vorrichtung, wobei im Betrieb der Brennkraftmaschine ein vom Treibstoff gesondertes Fluid auf das Brennraumfenster oder zwischen Brennraumfenster und Brennpunkt des Laserlichtes geleitet wird.
  • Mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, ein Fluid ständig auf das Brennraumfenster und zwar an die brennraumseitige Grenzfläche des Brennraumfensters strömen zu lassen bzw. zwischen Brennpunkt und Brennraumfenster strömen zu lassen, sodass sich Ablagerungen, die sich durch die Verbrennung des Treibstoff/Luftgemisches bilden, nicht am Brennraumfenster ablagern können. Dadurch wird das Brennraumfenster brennraumseitig von Ablagerungen freigehalten und der Laser kann mit geringerer Leistung betrieben werden, da es keine Störabsorption durch Ablagerungen am Brennraumfenster gibt. Auch ist es nicht notwendig, den Laser mit einer Leistung zu betreiben, der Ablagerungen am Brennraumfenster wieder abträgt bzw. freibrennt. Insgesamt erhöht diese Maßnahme die Lebensdauer der gesamten Vorrichtung in hohem Grad.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, das Fluid auf das Brennraumfenster (und zwar auf die brennraumseitige Grenzfläche des Brennraumfensters) bzw. den Bereich zwischen Brennraumfenster und Brennpunkt des Laserlichtes strömen zu lassen. Günstigerweise ist vorgesehen, dass das Fluid mit dem Laserlicht keine oder nur minimale Wechselwirkungen eingeht, sodass das Fluid im bevorzugten Fall ein Gas, besonders bevorzugt Luft oder ein Inertgas ist.
  • Als Inertgas ist im vorliegenden Fall ausreichend, wenn die Wechselwirkung mit dem Laserlicht zu keiner chemischen Reaktion führt. Bei einem Treibstoff/Luftgemisch im richtigen Mischungsverhältnis führt die Wechselwirkung zu einer Zündung, sodass ein solches Fluid ungeeignet wäre, während Luft, die im herkömmlichen Sinne aufgrund des hohen Sauerstoffgehaltes nicht als Inertgas angesehen werden kann, im gegenständlichen Fall durchaus ein Inertgas sein kann, da Luft im Regelfall mit Laserlicht alleine nicht zur Reaktion gebracht wird, bzw. nur in einem geringen, nicht störenden Ausmaß. Insgesamt hängt dies laserlichtseitig z.B. von den Lichtintensitäten, Wellenlängen und Pulsdauern ab, sodass der Durchschnittsfachmann in der Lage ist, ein geeignetes Fluid auszuwählen. Als Inertgas kämen beispielsweise CO2, Stickstofff, Edelgas oder Mischungen daraus in Frage. Geringe Lichtabsorption durch das Fluid kann in Kauf genommen werden.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Vorkammer zumindest bereichsweise zwischen Brennraumfenster und Brennpunkt des Laserlichtes angeordnet ist, wobei sich die Vorkammer vom Brennraumfester ausgehend in Richtung des Brennraumes pyramidenstumpfartig aufweitet, wobei die kleinere Begrenzungsfläche des Pyramidenstumpfs zum Brennraumfenster orientiert ist. Bei einer solchen Ausführungsform kann der Brennpunkt und damit auch der Plasmafunke ohne Nachteile für die Flammausbreitung weiter nach innen, d.h. in die Vorkammer hinein verlegt werden. Der Vorteil dieser Anordnung kommt insbesondere bei Laserkonzepten zum Tragen, wo mehrere, räumlich getrennte Plasmafunken bzw. Brennpunkte über ein und dieselbe Einkoppeloptik erzeugt werden.
  • Aufgrund der im Brennraum hohen Drücke ist bevorzugt vorgesehen, dass das Fluid - vorzugsweise Gas - mit einem Druck, der über dem Ladedruck bzw. dem Fülldruck des Brennraums liegt, eingeströmt wird. Im Idealfall liegt der Überdruck zumindest 1 bar über dem Ladedruck. Durch eine solche Wahl des Druckes kann den hohen Drücken im Brennraum entgegengewirkt werden, sodass die Diffusion der Verbrennungsrückstände hin zum Brennraumfenster in hohem Maße verringert werden. Folglich ist eine Druckerzeugungsvorrichtung zur Druckerhöhung des Fluids vorteilhaft.
  • Günstigerweise ist vorgesehen, dass die Fluidzufuhreinrichtung zumindest eine Fluidaustrittsöffnung aufweist. Dadurch ist es möglich, durch eine oder mehrere gezielte Fluidaustrittsöffnung(en) die Strömung des Fluids in die gewünschten Bereiche zu leiten.
  • Weiters kann vorgesehen sein, dass die Fluidzufuhreinrichtung ein Ventil zur Fluiddosierung aufweist. Mittels eines Ventils lässt sich die Menge an Fluid optimal dosieren. Im Falle, dass das Ventil als Rückschlagventil ausgebildet ist, ist ein Rückstrom von Gasen aus dem Brennraum unterbunden. Im Falle, dass das Ventil als Dosierventil ausgebildet ist, ist die Menge und der Druck des Fluids optimal regulierbar.
  • Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Vorkammer zwischen Brennraumfenster und Brennpunkt des Laserlichtes angeordnet ist, wodurch der Bereich, der durch Gasfluid durchströmt wird, klar definiert ist. Es hat sich gezeigt, dass eine solche Vorkammer die benötigte Fluidmenge reduziert, gegebenenfalls kann die Fluidzufuhr im Betrieb auch zeitweise unterbrochen werden. Durch diese Maßnahme lässt sich der Bereich, in den das Fluid zwischen Brennraumfenster und Brennpunkt geströmt wird, räumlich optimal regulieren. Außerdem ist der Gasstrom aus dem Brennraum hin zum Brennraumfenster aufgrund der räumlichen Begrenzung verringert.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine weitere Vorkammer aufweist, welche die erste Vorkammer zumindest bereichsweise umschließt. Hierbei lassen sich wiederum zwei vorteilhafte Varianten unterscheiden. Im ersten Fall dient die zweite Vorkammer dazu, die erste Vorkammer vor Gasstrom aus dem Brennraum noch besser abzuschirmen und turbulente Strömung zu verringern. Im zweiten Fall kann vorgesehen sein, dass in die zweite Vorkammer ein Fluid einbringbar ist. In diesem Fall kann in einer weiteren Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass das Fluid, welches in die zweite Vorkammer einbringbar ist, ein Luft/Treibstoffgemisch ist, welches bevorzugt ein niedrigeres Lambda A (Verhältnis von Luft zu Treibstoff) aufweist, als das Lambda A im Brennraum. So kann der zweite Vorkammerbereich mit höherem Treibstoffgehalt zur Vorzündung benützt werden, der anschließend die eigentliche Zündung des mageren Gemisches im Brennraum initiiert. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Brennpunkt des Laserlichtes im Randbereich oder im Zentralbereich der zweiten Vorkammer angeordnet ist.
  • Der erfindungsgemäße Lösungsvorschlag beruht insbesondere darauf, dass das Brennraumfenster nicht direkt den Verbrennungsgasen ausgesetzt wird, sondern durch einen Fluidpolster - im einfachsten Fall ein Luftpolster - von den Verbrennungsgasen getrennt ist. Dabei kann der Laserstrahl nach Durchtritt durch das Brennraumfenster durch eine beispielsweise zylindrische, mit Fluid (z.B. Luft) gespülte Vorkammer geleitet werden. Der Brennpunkt des Strahlenganges ist vor oder im Übertrittsbereich der Vorkammer zum Hauptbrennraum oder bereits direkt im Hauptbrennraum. Die Vorkammer kann während der Ladungswechselphase des Zylinders mit Fluiden, wie (Press-)Luft oder mit einem anderen geeigneten Inertgas gespült werden. Demgemäß ist es günstig, wenn der Versorgungsdruck des Spülgases deutlich über dem Ladedruck bzw. Fülldruck des Motors liegt (z.B. > 1 bar über Ladedruck).
  • Durch diese Maßnahme wird zum einen das Brennraumfenster zwischen den Arbeitstakten freigeblasen und gekühlt, zum anderen wird durch Vorlage eines Luftpolsters das Brennraumfenster vor der Einwirkung der Flamme bzw. den heißen Verbrennungsgasen geschützt. Die Verbrennungsrückstände können sich damit nicht mehr oder nur noch in sehr geringem Ausmaß an der Oberfläche des Fensters ablagern.
  • Weitere Vorteile und Details der ergeben sich aus den Figuren und der Figurenbeschreibungen. Es zeigen im Querschnitt
  • Fig. 1
    eine Übersicht über einen Zylinder einer Brennkraftmaschine mit Laserlichterzeugungsvorrichtung,
    Fig. 2
    ein vom Erfindungsgegenstand abweichendes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung mit einfacher Vorkammer,
    Fig. 3
    ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung mit einfacher Vorkammer,
    Fig.4
    ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung mit zwei Vorkammern und
    Fig. 5
    ein zweites Ausführungsbeispiel mit zwei Vorkammern, wobei die zweite Vorkammer zur Zündung des Luft/Treibstoffgemisches im Brennraum vorgezündet wird.
  • In Fig. 1 ist ein grob schematischer Überblick über einen Zylinder 30 einer Brennkraftmaschine gegeben, der einen Kolben 31 in an sich bekannter Bauart aufweist. Der Kolben verdichtet über den Einlass 36 und das Einlassventil 34 eingelassenen Treibstoff in der Brennkammer 11 des Zylinders 30. Eine Laserlichterzeugungsvorrichtung 1 erzeugt einen zündfähigen Laserstrahl, der am Brennpunkt 4 einen Zündfunken erzeugt.
  • Die Laserlichterzeugungsvorrichtung 1 wird von einer Pumplichtquelle 32 und über einen Lichtleiter 33 gepumpt bis ein entsprechender Laserpuls zum Zünden des Treibstoff/Luftgemisches in den Brennraum 11 abgegeben wird. Nach der Zündung des Treibstoff/Luftgemisches wird das verbrannte Gas über den Treibstoffauslass 37 und das Auslassventil 35 aus der Brennkammer 11 ausgeschieden.
  • In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch den vorderen Abschnitt eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung skizziert, wo eine Laserlichterzeugungsvorrichtung (Laserzündkerze) 1 in eine Vorkammerhülse 2 eingesetzt, vorzugsweise eingeschraubt ist. Die Laserlichterzeugungsvorrichtung 1 ist wie an sich bekannt ausgeführt, sodass an dieser Stelle nur kurz auf die bekannten Teile eingegangen wird.
  • Der von einer nicht gezeigten Pumplichtquelle gespeiste Resonator 21 weist (in der Fig. 2 unten dargestellt) einen Auskoppelspiegel 23 auf, über welchen das Laserlicht 8 (dargestellt in Form von äußeren Begrenzungsstrahlen) zur Fokussiervorrichtung 22 aus dem Resonator 21 ausgekoppelt wird.
  • Die Fokussiervorrichtung 22 (hier vereinfacht über die optische Achse angedeutet) kann eine Linse oder ein Linsensystem sein und fokussiert das Laserlicht 8 auf den Brennpunkt 4, der hier mit dem Zündpunkt, an dem sich der Plasmafunke bildet, zusammenfällt.
  • Eine Vorkammerhülse 2 umschließt die Laserzündkerze 1 bis auf den Strahlengang 8 des Laserlichtpulses. Anstatt einer separaten Vorkammerhülse 2 ist auch denkbar, den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine an der Stelle des Laserlichteintrittes als Vorkammer auszubilden. Der freie Querschnitt im Strahlengang des Laserlichtes 8 ist die hier sich in Richtung Brennraum 11 verengende Vorkammer 5. Die Vorkammer 5 ist hier also eine Art Pyramidenstumpf, wobei der Brennpunkt 4 hier knapp außerhalb der Vorkammer 5 liegt. Die Vorkammer 5 erstreckt sich im vorliegenden Fall auch zwischen Vorkammerhülse 2 und Laserlichterzeugungsvorrichtung 1 etwa spaltförmig bis zur Fluidzufuhreinrichtung 6. Es bildet sich so ein seitlicher Kanal 24.
  • Das Fluid (z.B. Pressluft) wird über eine Zufuhrbohrung 6 (in der Zeichnung von seitlich rechts oben nach links unten) in die Vorkammer 5 eingeleitet. Durch Vorsehen eines Ventils 7, beispielsweise eines Rückschlagventils (hier gezeigt) oder eines getakteten Magnetventils in der Zufuhrbohrung wird ein Rückströmen während des Verdichtungs- und Arbeitstaktes unterbunden. Der Fluidstrom erfolgt im Ausführungsbeispiel entlang des Kanals 24 bzw. dem Spalt zwischen Laserlichterzeugungsvorrichtung 1 und der Vorkammerhülse und zwar in der Art, dass ein Fluidstrom zwischen brennraumseitige Grenzfläche 3a des Brennraumfensters 3 und Brennpunkt 4 einströmbar ist.
  • Im Brennpunkt 4 bildet sich der Plasmafunke, hier im Ausführungsbeispiel ist dieser außerhalb der konusförmigen Vorkammer 5 eingezeichnet, prinzipiell könnte der Plasmafunke aber auch innerhalb des Konus gezündet werden, da die Vorkammer 5 im vorderen Bereich, insbesondere im brennraumseitigen Bereich - abhängig vom Druck durch den Verdichtungshub des Kolbens - mit Treibstoff/Luftgemisch bereichsweise gefüllt ist.
  • Der Vorteil der Positionierung des Plasmafunkens außerhalb der Vorkammer 5 in Verbindung mit der speziellen Formgebung der Vorkammer 5 besteht darin, dass hochenergetische Radikale, die durch den Laserimpuls im Plasma erzeugt werden, durch die Strömungskomponenten der Zylinderladung (z.B. Drall- und/oder Quetschflächenströmung) von der Vorkammer 5 wegdriften und damit das Brennraumfenster 3 nicht mehr erreichen können.
  • In Fig. 3 ist eine Modifikation der Variante der Fig. 2 dargestellt, wobei die Form der Vorkammer 5 um 180° gedreht ist. Da die Komponenten der Fig. 2 bis 5 weitestgehend identisch sind, wird auf bereits anhand der Fig. 1 erläuterte Merkmale nicht näher eingegangen sonder auf Fig. 2 verwiesen. Im Beispiel der Fig. 3 weitet sich - erfindungsgemäß - die Vorkammer 5 von innen (d.h. vom Brennraumfenster 3 ausgehend in Richtung Hauptbrennraum) auf, stellt also einen pyramidenstumpf in umgekehrter Richtung dar, d.h., dass die kleiner Begrenzungsfläche des Pyramidenstumpfes zum Brennraumfenster 3 orientiert ist.
  • In dieser Ausführung könnte der Brennpunkt 4 und damit auch der Plasmafunke ohne Nachteile für die Flammausbreitung weiter nach innen, d.h. in die Vorkammer 5 hinein verlegt werden. Der Vorteil dieser Anordnung kommt insbesondere bei Laserkonzepten zum Tragen, wo mehrere, räumlich getrennte Plasmafunken bzw. Brennpunkte 4 über ein und dieselbe Einkoppeloptik 22 erzeugt werden.
  • In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel mit zwei Vorkammern 5, 9 dargestellt. Die innere Kammer 5 entspricht der Vorkammer 5 der Varianten der Fig. 2 bzw. 3. Diese schirmt im Wesentlichen das Brennraumfenster 3 bzw. die brennraumseitige Grenzfläche 3a des Brennraumfensters 3 von der Flammenfront bzw. den Verbrennungsgasen ab, indem die Fluidspülung an der inneren Vorkammer 5 ansetzt.
  • Die äußere Kammer 9 dient der Optimierung der Gemischentflammung und des Flammenfortschrittes, wobei durch definierte Bedingungen in Bezug auf die Temperatur und die Strömungsverhältnisse in diesem Teil ein Vorkammereffekt erzielt wird. Der Plasmafunke kann gezielt auf eine optimale Position gelegt werden (innerhalb, an der Öffnung oder Außerhalb der inneren oder äußeren Vorkammer).
  • In Fig. 5 ist schließlich eine aufwendigere Variante gezeigt. wobei neben der Vorkammer 5 wieder - wie bei Variante der Fig. 4 - eine zweite, äußere Vorkammer 9 vorgesehen ist. Die innere Vorkammer 5 wird zum Schutz des Brennraumfensters 5 mit Fluid gespült, die äußere Vorkammer 9 dient zur Optimierung der Gemischentflammung, die zum Unterschied zu Variante 3 hier mit Treibstoff bzw. Treibstoff/Luftgemisch 10 gespült wird, um eine Auffettung dieses Brennraumteiles zu erreichen.
  • Die Fluidzufuhr an der äußeren Vorkammer 9 erfolgt über einen gesonderten Einlass 25. Die Bezeichnung Spülung bei der äußeren Vorkammer 9 muss nicht bedeuten, dass das gesamte Kammervolumen mit Treibstoff, Treibstoff/Luftgemisch bzw. Treibstoff-Inertgas-Gemisch geflutet bzw. gespült wird, sondern es kann auch ein kleineres Volumen der äußeren Vorkammer 9 damit ausgefüllt werden.
  • Gespülte Vorkammern 9 werden bevorzugt bei großvolumigen Gas-Magermotoren eingesetzt, da durch die idealen Entflammungsbedingungen in diesen Vorkammern 9 sowie durch den intensiven Zündstrahl (Zündfackel), der nach Entflammung des Vorkammervolumens in den Hauptbrennraum 11 eingeleitet wird, sehr magere Gemische mit hoher Zündsicherheit und mit relativ hohen Energieumsatzraten verbrannt werden können.
  • Denkbar wäre es aber auch die äußere Brennkammer 9 mit dem Fluid so zu spülen, dass ein Strom des Fluids zwischen Brennraumfenster 3 und Brennpunkt 4 zustande kommt. In diesem Fall müsste der Brennpunkt 4 entsprechend weiter in den Brennraum 11 verlagert werden.
  • Der Vorteil der Anordnung der Fig. 5 liegt darin, dass im Brennpunkt 4 mittels des Plasmafunken das Treibstoff/Luftgemisch in einem nahezu stöchiometrischen Gemisch gezündet werden kann. Gegenüber sehr mageren Gemischen (beispielsweise Lambda A bei = 1.7) ist bei einem stöchiometrischen Gemisch nur ein Bruchteil (z.B. 10 %) der minimalen, zur Gemischentflammung erforderlichen Pulsernergie notwendig. Beispielsweise könnte hier mit Pulsenergien von weniger als 1 mJ gearbeitet werden, was nicht nur sehr kostengünstige Lasersysteme ermöglicht, sondern wodurch auch kein "Laserbeschichtungseffekt" mehr auftreten könnte. (Laserbeschichtungseffekt wird die verstärkte Verschmutzung der brennraumseitigen Oberfläche des Brennraumfensters durch die Einwirkung von Laserlicht oberhalb einer bestimmten Schwellintensität und unterhalb der Freibrennintensität genannt).
  • Bei der Ausführungsvariante gemäß Fig. 5 kann vorgesehen sein, dass der Brennpunkt bzw. der Plasmafunke in einem Bereich der Vorkammer gezündet wird, wo das Treibstoff-Luftgemisch ein nahezu stöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis aufweist.
  • Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen erfolgt die Fluidzufuhr über Fluidzufuhreinrichtungen 6 bzw. 25. Diese sind mit Fluidquellen verbunden (nicht gezeigt). Die Fluidzufuhreinrichtung 6 ist von den Einlassventilen bzw. Auslassventilen gesondert. Die Einlassventile im herkömmlichen Sinn insbesondere für den Treibstoff, sind an anderer Stelle im Brennraum angeordnet. Der Treibstoff wird günstigerweise zum Brennpunkt 4 oder in den Brennraum 11 eingeleitet, nicht aber an das Brennraumfenster 3.
  • Für alle Ausführungsbeispiele kann vorgesehen sein, dass der Laserpuls eine Energie von 0,5 - 1,5 mJ aufweist. Somit kann das Laserzündsystem für diese Pulsenergien ausgelegt sein.

Claims (13)

  1. Vorrichtung (10) zur Zündung eines Treibstoff/Luftgemischs im Brennraum (11) einer Brennkraftmaschine, wobei der Brennraum (11) mindestens ein Einlassventil (34) und mindestens ein Auslassventil (35) aufweist, wobei weiters eine Laserlichterzeugungseinrichtung (1) zur Abgabe von Laserlicht und ein Brennraumfenster (3) zum Einkoppeln des Laserlichts in einen Brennraum (11) der Brennkraftmaschine vorgesehen sind, mit zumindest einer von dem bzw. den Einlassventil(en) (34) gesonderten Fluidzufuhreinrichtung (6), mit der ein Fluid zumindest auf Bereiche der Oberfläche des Brennraumfensters (3) oder zwischen Brennraumfenster (3) und Brennpunkt (4) des Laserlichtes strömbar ist, wobei eine Vorkammer (5) zumindest bereichsweise zwischen Brennraumfenster (3) und Brennpunkt (4) des Laserlichtes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vorkammer (5) vom Brennraumfester (3) ausgehend in Richtung des Brennraumes (11) pyramidenstumpfartig aufweitet, wobei die kleinere Begrenzungsfläche des Pyramidenstumpfs zum Brennraumfenster (3) orientiert ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (5) zwischen Brennraumfenster (3) und Brennpunkt (4) des Laserlichtes angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine weitere Vorkammer (9), welche die erste Vorkammer (5) zumindest bereichsweise umschließt.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die zweite Vorkammer (9) ein Fluid einbringbar ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid, welches in die zweite Vorkammer (9) einbringbar ist, ein Luft / Treibstoffgemisch ist.
  6. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere Gasmotor, unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei im Betrieb der Brennkraftmaschine ein vom Treibstoff gesondertes Fluid auf das Brennraumfenster (3) oder zwischen Brennraumfenster (3) und Brennpunkt des Laserlichtes geleitet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid Luft ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid ein Gas, vorzugsweise ein Inertgas ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid unter erhöhtem Druck steht.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9 unter Verwendung einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in die zweite Vorkammer (9) ein Luft/Treibstoffgemisch mit einem λ2 unterschiedlich dem λ1 im Brennraum (11) eingebracht wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis Luft / Treibstoff λ2 in der Vorkammer (9) niedriger ist, als das Verhältnis Luft / Treibstoff λ1 im Brennraum (11).
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Luft / Treibstoffgemisch in der Vorkammer (9) durch das Laserlicht vorgezündet wird, welches dann das Luft/Treibstoffgemisch im Brennraum (4) zündet.
  13. Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
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