EP2732148A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer laserzündkerze - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer laserzündkerze

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Publication number
EP2732148A1
EP2732148A1 EP12723708.9A EP12723708A EP2732148A1 EP 2732148 A1 EP2732148 A1 EP 2732148A1 EP 12723708 A EP12723708 A EP 12723708A EP 2732148 A1 EP2732148 A1 EP 2732148A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spark plug
laser
laser spark
ignition pulse
measuring device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12723708.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Weinrotter
Pascal Woerner
Joerg Engelhardt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2732148A1 publication Critical patent/EP2732148A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P23/00—Other ignition
    • F02P23/04—Other physical ignition means, e.g. using laser rays
    • F02P23/045—Other physical ignition means, e.g. using laser rays using electromagnetic microwaves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P23/00—Other ignition
    • F02P23/04—Other physical ignition means, e.g. using laser rays

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a laser spark plug, wherein the laser spark plug is driven by means of a drive device to generate at least one laser ignition pulse.
  • the invention further relates to a corresponding device.
  • At least one characterizing the Laserzündimpuls size is determined by measurement, and that is closed from the at least one characterizing the Laserzündimpuls size to an operating state of the laser spark plug.
  • the laser spark plug can be driven, for example during a maintenance operation by the drive means to generate at least one laser ignition pulse, and there will be a
  • the invention advantageously allows the current operating state, in particular a state of wear, the laser spark plug or a
  • Component thereof (combustion chamber window) to close, whereby a statement about the actual remaining possible operating time of the laser spark plug or its combustion chamber window can be made.
  • a measuring device for detecting the at least one size is arranged in a beam path of the laser spark plug. For example, the measuring device after an expansion of
  • Laser spark plug from a target system such as an internal combustion engine of a motor vehicle or a stationary gas engine or the like, in the Beam path of the laser spark plug are introduced.
  • a target system such as an internal combustion engine of a motor vehicle or a stationary gas engine or the like
  • laser spark plug without prechamber or without outside of the combustion chamber window arranged further components such as diaphragm means for
  • the measuring device according to the invention directly in the beam path of
  • Laser spark plug can be arranged without having to further dismantle or open the laser spark plug, because the ignition plasma is generated in the open air outside the LK, so that the laser beam can be measured after the laser spark plug.
  • the prechamber may initially have the
  • Pre-chamber or the diaphragm means are removed before the measuring device according to the invention is introduced into the beam path of the laser spark plug.
  • Gas pressure and / or an atmospheric composition in the region of an ignition point of the laser spark plug, to which the laser ignition pulses are focused, is so affected that the laser ignition pulse is not already a
  • Plasma formation in the region of the ignition point causes. This can e.g. by the provision of low pressures or vacuum and difficult to ionize
  • the energy or intensity measurement is not distorted because the total energy of the laser ignition pulse for the measurement of Is available if no plasma is generated in the medium surrounding the ignition point.
  • the at least one variable characterizing the laser ignition pulse characterizes an optical power density. This may be an optical power density in a wavelength range of
  • Laser ignition pulse act In this case, according to the invention, a statement can be made directly about the intensity of the laser ignition pulse or a transmissivity of a housing of the
  • the at least one variable characterizing the laser ignition pulse may be an optical power density in a wavelength range of a plasma generated by means of the laser ignition pulse, so that in the context of the method according to the invention it is also possible to conclude a plasma formation effected by the laser spark plug to be tested.
  • the laser spark plug has an antechamber with at least one overflow channel, which allows a fluid connection between the antechamber and a space surrounding the antechamber, and that a
  • Optical fiber device in particular optical fiber, from the outside through the
  • Overflow channel is introduced into an interior of the antechamber to
  • Beam path of the laser spark plug in particular an intensity
  • Antechamber is permanently connected to the remaining laser spark plug on the housing of the laser spark plug.
  • an aperture means optionally arranged on the laser spark plug and / or Vorschmodul is separated from the laser spark plug to the the
  • the measuring device according to the invention can be introduced directly into the beam path of the laser spark plug.
  • At least one measuring device for detecting the at least one size can be detachably connected to the laser spark plug, in particular to a housing of the laser spark plug.
  • a measuring device for detecting the at least one characterizing the Laserzündimpuls size can be arranged in a housing which is designed so that it is mechanically connectable to the laser spark plug or with a pre-chamber module and / or an aperture module of the laser spark plug, in particular releasably connectable.
  • a detachable connection is for example a plug and / or a latch and / or a screw into consideration.
  • a detachable connection is for example a plug and / or a latch and / or a screw into consideration.
  • a detachable connection is for example a plug and / or a latch and / or a screw into consideration.
  • a detachable connection is for example a plug and / or a latch and / or a screw into consideration.
  • Measuring module for carrying out the method according to the invention be designed so that it has a housing which substantially corresponds to the shape of a prechamber module for the laser spark plug.
  • the measuring module - analogous to a conventional pre-chamber module - are screwed onto the laser spark plug, which is a particularly precise
  • At least one component of the laser spark plug in particular a
  • Combustor window is cleaned, preferably using a cleaning fluid, whereby advantageously an operability of the laser spark plug can be restored.
  • a cleaning fluid preferably using a cleaning fluid
  • Transmissionshunt the combustion chamber window can be increased again.
  • the cleaning of a further embodiment of the method according to the invention is very particularly advantageously carried out as a function of a previously determined operating state of the laser spark plug, in particular a current transmissivity of the combustion chamber window
  • Combustion window can be tuned.
  • a concentration of at least one active component, in particular acetic acid, and / or a contact time of one or the active ingredient component having cleaning fluid is selected.
  • the cleaning fluid is water (H 2 0) and has a volume fraction of about 10% to about 80% acetic acid, preferably about 15% to about 50% acetic acid (C 2 H 4 O 2).
  • acids or aqueous solutions of acids can be used as the active ingredient components.
  • those acids which can optionally dissolve combustion residues on the combustion chamber window, such as, for example, oil ash (calcium sulfate compounds (anhydride), calcium phosphate compounds).
  • a multi-stage purification process can also advantageously successively an admission of the components to be cleaned with different active ingredients or
  • Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • FIG. 1 is a simplified flowchart of an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a flowchart of a further embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows schematically a simplified block diagram of an apparatus for operating the laser spark plug according to a first embodiment
  • Figure 4 is a simplified block diagram showing a structure of the
  • FIG. 5 shows a simplified block diagram of a further application of the measuring device according to the invention
  • FIG. 6 shows a combustion chamber-facing end region of a laser spark plug with an antechamber into which an optical waveguide device of FIG
  • FIG. 7 shows a further embodiment of the measuring device according to the invention.
  • FIG. 8 further embodiments of the measuring device of the operating device according to the invention.
  • FIG. 10 shows schematically a block diagram for illustrating a
  • Figure 1 1 is a simplified block diagram of an inventive
  • Figure 12 is a simplified block diagram of another embodiment of the invention.
  • FIG. 3 schematically shows a simplified block diagram of a
  • Laser spark plug 100 and one of the laser spark plug 100 associated
  • the laser spark plug 100 has a housing 102 and arranged in an axial end region combustion chamber window 1 10, through which of the
  • Laser spark plug 100 provided laser radiation L can be emitted from the interior of the housing 102 in a space surrounding the axial end portion of the laser spark plug 100 space outside the housing 102.
  • the space surrounding the axial end region of the laser spark plug 100 for example, a combustion chamber of
  • the device 200 is equipped with a control device 210, which electrically energizes the laser spark plug 100 in a manner known per se and / or can optically control so that the laser spark plug 100 generates at least one laser ignition pulse L.
  • a control device 210 which electrically energizes the laser spark plug 100 in a manner known per se and / or can optically control so that the laser spark plug 100 generates at least one laser ignition pulse L.
  • Control connection is designated in Figure 3 by the reference numeral 210a.
  • the device 200 furthermore has at least one measuring device 220, which is designed to have at least one laser ignition pulse L
  • Measuring device 220 for example, have at least one opto-electrical sensor or other sensors or sensor devices that the detection of optical and / or electrical or
  • electromagnetic and / or acoustic and pressure signals e.g.
  • Measuring device 220 transmitted to the control device 210 for further evaluation. Alternatively to the transmission of measured signals from the
  • Measuring device 220 to the control device 210 may also be a direct transmission of the measured data from the measuring device 220 to a
  • Evaluation unit 230 take place, cf. the dashed arrow in Fig. 3, which is provided in the device 200 to evaluate the measurement data of the measuring device 220.
  • the device 200 can in a conventional manner at least one
  • Arithmetic unit such as a microcontroller and / or digital signal processor (DSP) or the like to measure signals
  • Laser ignition pulse L characterizing size correspond.
  • FIG. 1 shows a simplified block diagram of a first embodiment of an operating method according to the invention.
  • the laser spark plug 100 is controlled by means of the control device 210 (FIG. 3) in such a way that it generates at least one ignition pulse L.
  • step 310 (FIG. )
  • Laserzündimpulse L characterizing size measured by means of the measuring device 220 ( Figure 3) determined.
  • step 320 from the at least one variable characterizing the laser ignition pulse L on an operating condition of the laser spark plug 100, in particular a current transmission behavior of the combustion chamber window 1 10, closed.
  • the device 200 can also use the measurement data obtained, for example by comparing the current measurement data with a reference or new system, for a remaining service life of the
  • the method according to the invention advantageously allows a remaining operating period for the
  • the laser spark plug 100 is removed from its target system, for example an internal combustion engine of a motor vehicle or from a stationary gas engine, in order to be operated by the device 200 according to the invention for testing purposes.
  • its target system for example an internal combustion engine of a motor vehicle or from a stationary gas engine
  • FIG. 2 shows a simplified flowchart of a further embodiment of the method according to the invention.
  • This variant of the method comes into consideration in particular when verifying such laser spark plugs, which are provided with a prechamber module or another module which is arranged on the outside of the combustion chamber window 110 (FIG. 3) and therefore could affect a precise measurement using the device 200 according to the invention.
  • Pre-chamber module or a diaphragm means or other outside of the combustion chamber window 1 10 ( Figure 1) arranged device to a housing 102 of the laser spark plug 100 solved. Thereafter, in step 410, the device 200 according to the invention or at least the measuring device 220 is arranged in the beam path S (FIG. 3) of the laser spark plug 100, for example directly on the outside of the combustion chamber window 10.
  • Laser spark plug 100 in particular a remaining service life, closed, and in step 440, a cleaning of the laser spark plug 100, in particular an outer surface of the combustion chamber window 1 10 ( Figure 3), performed.
  • the cleaning 440 advantageously takes place as a function of the current operating state of the laser spark plug 100 previously determined in step 430. In this way, in particular, a current transmission loss of the
  • Combustion chamber windows 1 10 can be precisely assessed and parameters of
  • Cleaning process 440 can be adapted to the current state of wear of the laser spark plug 100, whereby a particularly efficient and at the same time the optical surface of the combustion chamber window 1 10 gentle cleaning is possible.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the device 200 according to the invention.
  • the measuring device 220 is integrated in a measuring module 222 which has a substantially cup-shaped housing shape and is detachably connectable with the laser spark plug 100 or its housing 102 (FIG. 3).
  • the measuring module 222 may have an internal thread with an external thread of the Laser spark plug 100 cooperates, via which the laser spark plug 100 is screwed in its normal operation in a cylinder head of an internal combustion engine.
  • the measuring device 220 can be arranged particularly precisely in the beam path S (FIG. 3) of the laser spark plug 100, for example at a defined distance from an ignition point ZP to which the laser spark plug 100 provided laser radiation L is bundled.
  • the evaluation of the information obtained by means of the measuring device 220 can be carried out analogously to the system described above with reference to FIG. 3 by a remotely located evaluation unit 230 of the device 200.
  • Evaluation unit 230 can be made, for example, by means of an electrical and / or optical cable. It is also conceivable to provide a wireless data connection between the measuring device 220 and the evaluation device 230, wherein optionally a pre-amplification and / or other conditioning of the detected measuring signal for the subsequent wireless data transmission is provided locally in the measuring module 222.
  • Measuring device 220 at a certain distance d to the ignition point ZP or an outer surface of the combustion chamber window 1 10 is arranged. If the distance d does not fall below a predefinable minimum value, it can be ensured that the measuring device 220, which may for example have optoelectronic sensors, is not too high
  • the measuring optics 224 can also effect a damping of the laser radiation L by a predeterminable amount.
  • Laser spark plug 100 which has a prechamber 1 12.
  • L characterizing size (s) has the
  • a light guide device 224 which as shown in Figure 6 by an overflow or overflow 1 12a of the prechamber 1 12, which establishes a fluid connection between the interior I of the prechamber 1 12 and the outer space R, in the prechamber 1 12th is introduced.
  • an end portion 224a of the light guide device 224 located in the interior I is arranged in the region of the ignition point ZP such that one for the
  • evaluation required amount of generated laser radiation L of the evaluation device 230 can be supplied.
  • the laser spark plug 100 has, in addition to the prechamber 1 12, further diaphragm means 14 which are arranged between the combustion chamber window 110 and the prechamber module 112.
  • the diaphragm means 1 14 serve to subregions of the outer surface of the
  • Laser spark plug 100 provided laser radiation L in the interior I enter the pre-chamber 1 12. It is understood that the
  • FIG. 7 shows a further variant of the invention in which a measuring module 222 for carrying out the measurement according to the invention is detachably connected to the laser spark plug 100.
  • the detachable connection is realized by a Screw connection in the area 222a of the measuring module 222, in which a
  • the measuring device 220 is therefore integrated into the measuring module 222 or the corresponding housing such that, when the measuring module 222 on the laser spark plug 100 is in the correct position, it lies approximately opposite the outlet opening of the overflow channel 112b, thus from the interior I of the pre-chamber 12 through the
  • Overflow channel 1 12b emerging radiation can be detected by the measuring device 220.
  • the measuring module 222 may also be provided with a light guide device 224 ', which extends approximately coaxially to a longitudinal axis of the measuring module 222 and thus in the attachment of the measuring module 222 to the laser spark plug 100 in turn in the overflow
  • FIG. 8 shows a further embodiment of the invention, in which
  • Minimal value lying gas pressure in the interior I contribute to the fact that a generated by the laser spark plug 100 Laserzündimpuls L does not already lead to a plasma formation in the region of the ignition point ZP. As a result, a particularly precise detection of those provided by the laser spark plug 100 Laser radiation possible. At the same time possible damage to the measuring device 220 by contact with generated plasma is avoided.
  • the device 240 may also be designed to the interior I with a predetermined gas, in particular inert gas,
  • the device 240 may flood the interior I of the measuring module 222 'for carrying out the measurement according to the invention with helium or another noble gas.
  • the device 240 may further comprise corresponding fluidic control means (valves, etc.) to enable the above-described inert gas atmosphere to be produced and / or to recycle the interior space I with ambient air.
  • corresponding fluidic control means valves, etc.
  • FIG. 9 shows a further embodiment of the invention, in which a measuring module 222 "connectable to the laser spark plug 100 has a total of four
  • the first measuring device 220a can be designed, for example, to detect an optical power density in a wavelength range of the laser ignition pulse L.
  • the second measuring device 220b is designed to have an optical power density in a wavelength range of one by means of the
  • the third measuring device 220c may be configured to detect an acoustic signal, whereby information about the formation or propagation of the plasma in the measuring volume between the combustion chamber window 110 and the housing of the measuring module 222 "can likewise be obtained.
  • a fourth measuring device 220d can be provided, for example, for detecting environmental parameters such as pressure, temperature, etc.
  • the evaluation of the data acquired by means of the measuring devices is again preferably effected via the evaluation unit 230.
  • FIG. 10 shows an arrangement according to the invention for cleaning the
  • Laser spark plug 100 in which a fluid container 502 is provided, which is filled with a cleaning fluid 500.
  • the cleaning fluid 500 may be, for example, an aqueous solution of acetic acid.
  • the laser spark plug 100 according to the invention is immersed only so far into the cleaning fluid 500 that not already has an electrical
  • Terminal portion 104 comes into contact with the cleaning fluid 500.
  • the cleaning process of the laser spark plug 100 or of the combustion chamber window 110 takes place as a function of the operating state of the laser spark plug 100 or of the combustion chamber window 1 10 previously obtained by means of the method according to FIG. 1 or FIG. 2, so that a targeted yet gentle
  • the action of the cleaning fluid can be further enhanced by applying ultrasound US to the container 502 or the cleaning fluid 500 therein.
  • pure water in particular distilled water, can also be used as cleaning fluid, preferably in conjunction with ultrasound US.
  • Active component of the cleaning fluid in this case acetic acid, and / or a contact time of the cleaning fluid in dependence of the previously metrologically determined operating state of the laser spark plug 100 and the combustion chamber window 1 10 selected.
  • the cleaning fluid 500 is water and has a volume fraction of about 10% to about 80% acetic acid, preferably about 15% to about 50%.
  • Other dilute acids are also useful, especially if they are capable of dissolving oil pockets such as calcium sulfate compounds (anhydride) and / or calcium phosphate compounds.
  • the metrologically determined transmission loss of the combustion chamber window 10 is between about 30% to about 50%
  • the cleaning fluid 500 is allowed to act on the outer surface of the combustion chamber window 110 for a maximum of about 30 minutes.
  • the cleaning process preferably takes place in such a way that no significant flow of the cleaning fluid 500 occurs in the region of the window surface.
  • a correspondingly lower exposure time of preferably about 0 minutes to about 15 minutes may be used.
  • An acetic acid content for the purifications described above is preferably about 30%.
  • the contact time of the cleaning fluid 502 can advantageously be reduced if the cleaning process is assisted by mechanical measures (flow, pressure cleaning, wiping the surface). Generally that can
  • pulse energy has a laser ignition pulse L.
  • a laser ignition process triggered by the control device 210 can be monitored as to whether or not an ignition plasma arises in the region of the ignition point ZP as a result of the laser ignition pulse L.
  • the measuring device 220 may be provided to evaluate a plasma stability.
  • a plurality of successive laser ignition pulses L is generated, and it is checked by means of the device 200, whether at each laser ignition pulse L also results in a plasma due to the laser ignition pulse L.
  • the measuring device 220 for example, have a photodiode whose spectral sensitivity is tuned to the spectrum
  • the plasma stability can also be checked directly on site, ie in the region of the ignition point, or also through an overflow channel 12a (FIG.
  • the device 200 according to the invention also makes it possible to measure a plasma intensity, so that the flame-retardant properties of the
  • Laser spark plug 100 and thus the achievable maximum power of an equipped with the laser spark plug 100 internal combustion engine can be closed.
  • the plasma intensity can be used to deduce a remaining service life of the laser spark plug 100.
  • the measurement of the plasma intensity can be done, for example, that the
  • Measuring device 220 is equipped with a photodiode and detects the intensity of a generated by the laser ignition pulses L plasma by measurement.
  • a downstream evaluation of the acquired data can be calibrated, for example, to a plasma intensity of a laser spark plug 100 in a new state. Then can be closed by the operating method of the invention in an already worn laser spark plug from a drop in intensity of the plasma on the wear.
  • Plasma caused pressure overshoot in a closed volume of space can draw conclusions about the ignition energy deposited in the ignition plasma.
  • a "plasma volume" can also be measured, which is preferably done using acoustic sensors.
  • the volume of the shockwave which emanates from an ignition plasma can be determined by means of a microphone, and this signal can alternatively or additionally be evaluated by the device 200 according to the invention in order to determine a current operating state to close a wear state of the laser spark plug 100.
  • a higher volume corresponds eg to a larger plasma energy.
  • All of the aforementioned measurements by means of the measuring device 220 can be carried out at ambient pressure or in general standard conditions
  • the results of the measurements obtained according to the invention are stored and / or stored in a database
  • the reference data may, for example, measured values of a new system, that is, a laser spark plug 100 with a
  • Combustion chamber window 1 10 with maximum transmission be.
  • an energy measurement of the laser ignition pulse by means of the measuring device 220 is advantageously possible, without this measurement being disturbed by the occurrence of a plasma.
  • the occurrence of a plasma can also be determined, for example by a measuring device having at least one photodiode.
  • the measuring device has a photodiode with maximum spectral sensitivity in the wavelength range of the maximum emission of
  • a filter device can be advantageously provided at the measuring device, which has a wavelength of the optical pumping radiation for the laser-active solid (808 nm at Nd: YAG) and a wavelength of
  • Laser ignition pulses L (1064 nm at Nd: YAG) are filtered out.
  • the filtering can be carried out, for example, by means of an optical filter which is optimized for maximum attenuation of the wavelength of 1064 nm, or else arranged downstream by means of a high-pass filter in one of the measuring devices 220
  • Figure 1 1 shows a simplified block diagram of a cleaning device according to the invention according to another embodiment, in which a
  • Cleaning fluid 500 accommodating housing 502 'detachably configured with the laser spark plug 100 is connected and thus for the cleaning according to the invention 440 ( Figure 2) can be temporarily attached to the laser spark plug 100.
  • Figure 2 By compared to a dip as shown in FIG. 10 smaller
  • Fluid volume according to Figure 1 1 is a particularly cost-effective cleaning possible.
  • a laser spark plug 100 in service with unit 502 'attached thereto (FIG. 11) can be arranged very flexibly in space.
  • housing unit 502 ' may also be associated with an ultrasound generator 504 which applies ultrasound US to fluid 500.
  • FIG 12 shows a simplified block diagram of another embodiment of the invention.
  • a combined measuring and cleaning module 600 for detachable connection to at least one laser spark plug 100 has, for example, a screw thread 602 for screwing in a laser spark plug 100.
  • the module 600 has means 610 which are designed to be predefinable
  • Atmospheric composition gas, inert gas or mixtures thereof, e.g., ambient air
  • the measuring device 620 has a functionality comparable to the components 220 already described above.
  • the means 610 may additionally be designed to accommodate the Interior of the module 600 to apply a cleaning fluid and / or ultrasound, so that in addition to the measurement of the laser ignition pulses advantageously also a cleaning of the laser spark plug 100 and its combustion chamber window can be performed without the need for additional equipment.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Laserzündkerze (100), bei dem die Laserzündkerze (100) mittels einer Ansteuereinrichtung (210) angesteuert wird, um mindestens einen Laserzündimpuls (L) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine den Laserzündimpuls (L) charakterisierende Größe messtechnisch ermittelt wird, und dass aus der mindestens einen den Laserzündimpuls (L) charakterisierenden Größe auf einen Betriebszustand der Laserzündkerze (100) geschlossen wird.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Laserzündkerze Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Laserzündkerze, bei dem die Laserzündkerze mittels einer Ansteuereinrichtung angesteuert wird, um mindestens einen Laserzündimpuls zu erzeugen.
Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Vorrichtung.
Herkömmliche Betriebsverfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art sehen üblicherweise eine Wartung der Laserzündkerze oder ihrer Komponenten in regelmäßigen Zeitintervallen vor, was den Nachteil bedingt, dass aufgrund von erheblichen Schwankungen bei der betriebsbedingten Abnutzung der
Laserzündkerze (insbesondere Beaufschlagung eines Brennraumfensters mit Verbrennungsprodukten wie Ölaschen) entweder sehr kurze Wartungsintervalle vorgesehen werden müssen, um rechtzeitig eine Verschlechterung der
Betriebseigenschaften der Laserzündkerze zu erkennen, oder in Kauf genommen werden muss, dass eine an sich nicht mehr betriebsfähige Laserzündkerze bis zu dem Ende eines laufenden Wartungsintervalls weiter betrieben wird.
Offenbarung der Erfindung
Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass präzise Informationen über einen Betriebszustand der Laserzündkerze, insbesondere des Brennraumfensters, erhalten werden können, um
gegebenenfalls die Wartungsintervalle für die Laserzündkerze an einen tatsächlichen Verschleiß anzupassen. Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens eine den Laserzündimpuls charakterisierende Größe messtechnisch ermittelt wird, und dass aus der mindestens einen den Laserzündimpuls charakterisierenden Größe auf einen Betriebszustand der Laserzündkerze geschlossen wird.
Erfindungsgemäß kann die Laserzündkerze beispielsweise während eines Wartungsvorgangs durch die Ansteuereinrichtung angesteuert werden, um mindestens einen Laserzündimpuls zu erzeugen, und es wird eine den
Laserzündimpuls charakterisierende Größe messtechnisch ermittelt, um auf den
Betriebszustand der Laserzündkerze, beispielsweise einen aktuellen
Transmissionsverlust des Brennraumfensters der Laserzündkerze, zu schließen. Beispielsweise kann die aktuell untersuchte Laserzündkerze mit einem
Neusystem verglichen werden, bei dem das Brennraumfenster erwartungsgemäß eine maximale Transmission aufweist.
Die Erfindung ermöglicht vorteilhaft, auf den aktuellen Betriebszustand, insbesondere einen Verschleißzustand, der Laserzündkerze oder einer
Komponente hiervon (Brennraumfenster) zu schließen, wodurch eine Aussage über die tatsächlich verbleibende mögliche Betriebsdauer der Laserzündkerze beziehungsweise ihres Brennraumfensters getroffen werden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass aus der mindestens einen den Laserzündimpuls charakterisierenden Größe auf einen Transmissionsverlust eines Brennraumfensters der Laserzündkerze und/oder eine verbleibende Standzeit der Laserzündkerze geschlossen wird. Diese erfindungsgemäß ermittelten Informationen können beispielsweise vorteilhaft zur Festlegung eines Zeitpunkts einer zukünftigen Wartung der Laserzündkerze verwendet werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Messeinrichtung zur Erfassung der mindestens einen Größe, vorzugsweise vorübergehend, in einem Strahlengang der Laserzündkerze angeordnet wird. Beispielsweise kann die Messeinrichtung nach einem Ausbau der
Laserzündkerze aus einem Zielsystem, beispielsweise einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs oder eines stationären Gasmotors oder dergleichen, in den Strahlengang der Laserzündkerze eingebracht werden. Bei einer Laserzündkerze ohne Vorkammer beziehungsweise ohne außenseitig des Brennraumfensters angeordnete weitere Komponenten wie zum Beispiel Blendenmittel zur
Reduktion einer Verschmutzung des Brennraumfensters und dergleichen kann die Messeinrichtung erfindungsgemäß direkt im Strahlengang der
Laserzündkerze angeordnet werden, ohne die Laserzündkerze weiter zu demontieren beziehungsweise öffnen zu müssen, weil das Zündplasma in freier Luft außerhalb der LK entsteht, so dass der Laserstrahl nach der Laserzündkerze gemessen werden kann.
Bei solchen Laserzündkerzen, welche beispielsweise über außenseitig des Brennraumfensters angeordnete Blendenmittel beziehungsweise eine
Vorkammer verfügen, kann im Falle einer lösbaren Verbindung der Blendenmittel beziehungsweise der Vorkammer zu der Laserzündkerze - zunächst die
Vorkammer beziehungsweise die Blendenmittel entfernt werden, bevor die erfindungsgemäße Messeinrichtung in den Strahlengang der Laserzündkerze eingebracht wird.
Die erfindungsgemäße Einbringung der Messeinrichtung zur Erfassung der mindestens einen Größe in den Strahlengang der Laserzündkerze ermöglicht vorteilhaft eine besonders präzise Erfassung mindestens einer den
Laserzündimpuls charakterisierenden Größe, insbesondere auch gut
reproduzierbare Messwerte. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein
Gasdruck und/oder eine Atmosphärenzusammensetzung im Bereich eines Zündpunkts der Laserzündkerze, auf den die Laserzündimpulse fokussiert werden, so beeinflusst wird, dass der Laserzündimpuls nicht bereits eine
Plasmabildung im Bereich des Zündpunkts bewirkt. Dies kann z.B. durch die Vorsehung von geringen Drücken oder Vakuum und schwer zu ionisierenden
Gasen wie z.B. Helium erfolgen. In diesem Fall ist eine besonders präzise Messung der optischen Intensität beziehungsweise Energie des
Laserzündimpulses möglich, insbesondere ohne das Risiko einer Zerstörung von Komponenten der Messeinrichtung durch gegebenenfalls entstehendes Plasma. Darüber hinaus wird die Energie- beziehungsweise Intensitätsmessung nicht verfälscht, da die gesamte Energie des Laserzündimpulses für die Messung zur Verfügung steht, wenn kein Plasma in dem den Zündpunkt umgebenden Medium erzeugt wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mindestens eine den Laserzündimpuls charakterisierende Größe eine optische Leistungsdichte charakterisiert. Besonders bevorzugt kann es sich hierbei um eine optische Leistungsdichte in einem Wellenlängenbereich des
Laserzündimpulses handeln. In diesem Fall kann erfindungsgemäß direkt eine Aussage getroffen werden über die Intensität des Laserzündimpulses beziehungsweise ein Transmissionsvermögen eines ein Gehäuse der
Laserzündkerze zur Umgebung abdichtenden Brennraumfensters der
Laserzündkerze. Alternativ oder ergänzend kann die mindestens eine den Laserzündimpuls charakterisierende Größe eine optische Leistungsdichte in einem Wellenlängenbereich eines mittels des Laserzündimpulses erzeugten Plasmas sein, so dass im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch auf eine durch die zu prüfende Laserzündkerze bewirkte Plasmabildung geschlossen werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Laserzündkerze eine Vorkammer mit mindestens einem Überstromkanal aufweist, der eine Fluidverbindung zwischen der Vorkammer und einem die Vorkammer umgebenden Raumbereich ermöglicht, und dass eine
Lichtleitereinrichtung, insbesondere Lichtleitfaser, von außen durch den
Überströmkanal in einen Innenraum der Vorkammer eingeführt wird, um
Strahlung aus dem Innenraum der Vorkammer aufzunehmen. Dadurch wird vorteilhaft ermöglicht, Informationen über physikalische Größen aus dem
Strahlengang der Laserzündkerze, insbesondere eine Intensität
beziehungsweise Energie der Laserzündimpulse, zu erhalten, ohne dass eine Demontage der Vorkammer erforderlich ist. Diese Erfindungsvariante ist somit vorteilhaft auch bei solchen Laserzündkerzen einsetzbar, bei denen die
Vorkammer unlösbar mit der restlichen Laserzündkerze am Gehäuse der Laserzündkerze verbunden ist. Dasselbe gilt für Laserzündkerzen mit außenseitig des Brennraumfensters angeordneten Blendenmitteln.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein gegebenenfalls an der Laserzündkerze angeordnetes Blendenmittel und/oder Vorkammermodul von der Laserzündkerze getrennt wird, um die den
Laserzündimpuls charakterisierende Größe zu erfassen. Bei dieser
Verfahrensvariante kann die erfindungsgemäße Messeinrichtung direkt in den Strahlengang der Laserzündkerze eingebracht werden.
Um eine möglichst präzise Messung zu ermöglichen, kann einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform zufolge mindestens eine Messeinrichtung zur Erfassung der mindestens einen Größe lösbar mit der Laserzündkerze, insbesondere mit einem Gehäuse der Laserzündkerze, verbunden werden. Beispielsweise kann eine Messeinrichtung zur Erfassung der mindestens einen den Laserzündimpuls charakterisierenden Größe in einem Gehäuse angeordnet sein, welches so ausgebildet ist, dass es mechanisch mit der Laserzündkerze beziehungsweise mit einem Vorkammermodul und/oder einem Blendenmodul der Laserzündkerze verbindbar ist, insbesondere lösbar verbindbar.
Als lösbare Verbindung kommt beispielsweise eine Steck- und/oder eine Rast- und/oder eine Schraubverbindung in Betracht. Insbesondere kann ein
Messmodul zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens so ausgebildet sein, dass es ein Gehäuse aufweist, welches im Wesentlichen der Gestalt eines Vorkammermoduls für die Laserzündkerze entspricht. In diesem Fall kann das Messmodul - analog zu einem herkömmlichen Vorkammermodul - auf die Laserzündkerze aufgeschraubt werden, was eine besonders präzise
Positionierung einer in dem Messmodul angeordneten Messeinrichtung in dem Strahlengang der Laserzündkerze ermöglicht. Insbesondere kann hierbei vorteilhaft ein definierter Abstand zwischen der Messeinrichtung und der Laserzündkerze, beispielsweise einer Außenoberfläche des Brennraumfensters der Laserzündkerze, eingestellt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens eine Komponente der Laserzündkerze, insbesondere ein
Brennraumfenster, gereinigt wird, vorzugsweise unter Verwendung eines Reinigungsfluids, wodurch vorteilhaft eine Betriebsfähigkeit der Laserzündkerze wiederhergestellt werden kann. Insbesondere kann hierdurch das
Transmissionsvermögen des Brennraumfensters wieder vergrößert werden. Ganz besonders vorteilhaft wird die Reinigung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zufolge durchgeführt in Abhängigkeit von einem zuvor ermittelten Betriebszustand der Laserzündkerze, insbesondere einem aktuellen Transmissionsvermögen des Brennraumfensters der
Laserzündkerze. Dadurch kann eine besonders effiziente und gezielte Reinigung des Brennraumfensters beziehungsweise der Laserzündkerze erfolgen, die dem aktuellen Abnutzungszustand der betreffenden Komponenten Rechnung trägt. Hierdurch wird einerseits die Zeit zwischen den Wartungen verlängert;
andererseits werden Kosten für die Reinigung gespart, da sie individuell auf den aktuellen Verschleißzustand der Laserzündkerze beziehungsweise des
Brennraumfensters abgestimmt werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit des zuvor ermittelten
Betriebszustands der Laserzündkerze eine Konzentration mindestens einer Wirkstoff komponente, insbesondere Essigsäure, und/oder eine Einwirkzeit eines eine beziehungsweise die Wirkstoffkomponente aufweisenden Reinigungsfluids gewählt wird. Dadurch ist eine besonders effiziente und ressourcenschonende Reinigung der Laserzündkerze beziehungsweise ihres Brennraumfensters möglich, die gleichzeitig optimal dem aktuellen Verschleißzustand der
Laserzündkerze Rechnung trägt.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Reinigungsfluid Wasser ist (H20) und einen Volumenanteil von etwa 10% bis etwa 80% Essigsäure aufweist, vorzugsweise etwa 15% bis etwa 50% Essigsäure (C2H4O2).
Alternativ oder ergänzend können als Wirkstoff komponenten auch andere Säuren beziehungsweise wässrige Lösungen von Säuren verwendet werden. Insbesondere können solche Säuren verwendet werden, die gegebenenfalls auf dem Brennraumfenster befindliche Verbrennungsrückstände, wie beispielsweise Ölaschen (Kalziumsulfat-Verbindungen (Anhydrid), Kalziumphosphat- Verbindungen) lösen können.
Alternativ oder ergänzend kann als Reinigungsfluid auch reines Wasser, insbesondere destilliertes Wasser, gegebenenfalls in Kombination mit Ultraschall, verwendet werden. Ultraschall ist darüberhinaus auch in Verbindung mit Säuren beziehungsweise wässrigen Lösungen von Säuren verwendbar. Ein mehrstufiges Reinigungsverfahren kann auch vorteilhaft nacheinander eine Beaufschlagung der zu reinigenden Komponenten mit unterschiedlichen Wirkstoffen bzw.
Wirkstofflösungen vorsehen. Alternativ oder ergänzend zu Wasser und/oder Säuren ist auch die Verwendung von Alkoholen, z.B. Ethanol, denkbar.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine
Vorrichtung gemäß Patentanspruch 13 angegeben. Weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger
Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer
Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung beziehungsweise Darstellung in der
Beschreibung beziehungsweise in der Zeichnung.
In der Zeichnung zeigt:
Figur 1 ein vereinfachtes Flussdiagramm einer Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 2 ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 3 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm eine Vorrichtung zum Betreiben der Laserzündkerze gemäß einer ersten Ausführungsform,
Figur 4 ein vereinfachtes Blockdiagramm, das einen Aufbau der
erfindungsgemäßen Messeinrichtung an einer Laserzündkerze zeigt,
Figur 5 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines weiteren Anwendungsfalls der erfindungsgemäßen Messeinrichtung, Figur 6 einen brennraumzugewandten Endbereich einer Laserzündkerze mit einer Vorkammer, in die eine Lichtleitereinrichtung einer
Messeinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung eingeführt ist,
Figur 7 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messeinrichtung,
Figur 8, Figur 9 weitere Ausführungsformen der Messeinrichtung der erfindungsgemäßen Betriebseinrichtung,
Figur 10 schematisch ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines
erfindungsgemäßen Reinigungsvorgangs einer Laserzündkerze,
Figur 1 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen
Reinigungsvorrichtung, und
Figur 12 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Figur 3 zeigt schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm einer
Laserzündkerze 100 und einer der Laserzündkerze 100 zugeordneten
Vorrichtung 200 zum Betreiben der Laserzündkerze 100.
Die Laserzündkerze 100 verfügt über ein Gehäuse 102 und ein in einem axialen Endbereich angeordnetes Brennraumfenster 1 10, durch das von der
Laserzündkerze 100 bereitgestellte Laserstrahlung L aus dem Inneren des Gehäuses 102 in einen den axialen Endbereich der Laserzündkerze 100 umgebenden Raumbereich außerhalb des Gehäuses 102 abgestrahlt werden kann. Bei einer Einbaulage der Laserzündkerze 100 in einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) ist der den axialen Endbereich der Laserzündkerze 100 umgebende Raumbereich beispielsweise ein Brennraum der
Brennkraftmaschine.
Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung 200 mit einer Ansteuereinrichtung 210 ausgestattet, die die Laserzündkerze 100 in an sich bekannter Weise elektrisch und/oder optisch so ansteuern kann, dass die Laserzündkerze 100 mindestens einen Laserzündimpuls L erzeugt. Eine entsprechende Signal- bzw.
Steuerverbindung ist in Figur 3 mit dem Bezugszeichen 210a bezeichnet. Die Vorrichtung 200 verfügt ferner über mindestens eine Messeinrichtung 220, die dazu ausgebildet ist, mindestens eine den Laserzündimpuls L
charakterisierende Größe messtechnisch zu ermitteln. Hierzu kann die
Messeinrichtung 220 beispielsweise über mindestens einen optoelektrischen Sensor oder über sonstige Sensoren bzw. Sensorvorrichtungen verfügen, die die Erfassung von optischen und/oder elektrischen beziehungsweise
elektromagnetischen und/oder akustischen und Drucksignalen (z.B. mit
Mikrophon) Signalen ermöglichen. Die von der Messeinrichtung 220
bereitgestellte mindestens eine Messgröße, die den Laserzündimpuls L charakterisiert, wird über eine entsprechende Signalverbindung von der
Messeinrichtung 220 zu der Ansteuereinrichtung 210 zur weiteren Auswertung übertragen. Alternativ zu der Weiterleitung gemessener Signale von der
Messeinrichtung 220 an die Ansteuereinrichtung 210 kann auch eine direkte Übertragung der Messdaten von der Messeinrichtung 220 an eine
Auswerteeinheit 230 erfolgen, vgl. den gestrichelten Pfeil in Fig. 3, die bei der Vorrichtung 200 dazu vorgesehen ist, die Messdaten der Messeinrichtung 220 auszuwerten.
Die Vorrichtung 200 kann in an sich bekannter Weise mindestens eine
Recheneinheit wie beispielsweise einen Mikrokontroller und/oder digitalen Signalprozessor (DSP) oder dergleichen aufweisen, um Messsignale
auszuwerten und weiterzuverarbeiten, welche der mindestens einen den
Laserzündimpuls L charakterisierenden Größe entsprechen.
Dadurch ist es vorteilhaft möglich, Informationen über einen aktuellen
Betriebszustand der Laserzündkerze 100 zu erhalten. Insbesondere kann bei einer Analyse der von der Laserzündkerze 100 erzeugte Laserzündimpulse L auf Transmissionsverluste im Bereich des Brennraumfensters 1 10 geschlossen werden. Solche Transmissionsverluste können sich durch Ablagerung von Verbrennungsprodukten wie beispielsweise Ölaschen auf einer Außenoberfläche des Brennraumfensters 1 10 über der Betriebsdauer der Laserzündkerze 100 in einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) ergeben. Figur 1 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens. In einem ersten Schritt 300 wird die Laserzündkerze 100 mittels der Ansteuereinrichtung 210 (Figur 3) so angesteuert, dass sie mindestens einen Zündimpuls L erzeugt.
Anschließend wird in Schritt 310 (Figur 1 ) mindestens eine den oder die
Laserzündimpulse L charakterisierende Größe messtechnisch mittels der Messeinrichtung 220 (Figur 3) ermittelt.
Danach wird in Schritt 320 aus der mindestens einen den Laserzündimpuls L charakterisierenden Größe auf einen Betriebszustand der Laserzündkerze 100, insbesondere auf ein aktuelles Transmissionsverhalten des Brennraumfensters 1 10, geschlossen.
Im Anschluss kann eine entsprechende Reinigung der Laserzündkerze bzw. ihrer Komponenten erfolgen.
Besonders vorteilhaft kann die Vorrichtung 200 aus den erhaltenen Messdaten, beispielsweise unter Vergleich der aktuellen Messdaten mit einem Referenzbeziehungsweise Neusystem, auch auf eine verbleibende Standzeit der
Laserzündkerze 100 schließen. Dadurch ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft, einen verbleibenden Betriebszeitraum für die
Laserzündkerze 100 vorzugeben, an dessen Ende ein erneuter Wartungsprozess steht.
Besonders bevorzugt wird die Laserzündkerze 100 aus ihrem Zielsystem, beispielsweise einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs oder aus einem stationären Gasmotor, ausgebaut, um durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 200 zu Prüfzwecken betrieben zu werden.
Figur 2 zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese Verfahrensvariante kommt insbesondere bei der Überprüfung von solchen Laserzündkerzen in Betracht, welche mit einem Vorkammermodul oder einem sonstigen Modul versehen sind, das außenseitig des Brennraumfensters 1 10 (Figur 3) angeordnet ist und daher eine präzise Messung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 200 beeinträchtigen könnte.
In einem ersten Schritt 400 wird eine lösbare Verbindung zwischen dem
Vorkammermodul beziehungsweise einem Blendenmittel oder einer sonstigen außenseitig des Brennraumfensters 1 10 (Figur 1 ) angeordneten Vorrichtung zu einem Gehäuse 102 der Laserzündkerze 100 gelöst. Danach wird in Schritt 410 die erfindungsgemäße Vorrichtung 200 beziehungsweise mindestens die Messeinrichtung 220 in dem Strahlengang S (Figur 3) der Laserzündkerze 100 angeordnet, beispielsweise direkt außenseitig des Brennraumfensters 1 10.
Anschließend erfolgt in Schritt 420 eine Ansteuerung der Laserzündkerze 100 zur Erzeugung mindestens eines Laserzündimpulses L. Darüberhinaus erfolgt in Schritt 420 gemäß Figur 2 auch die messtechnische Ermittlung mindestens einer den Laserzündimpuls L charakterisierenden Größe.
In einem darauffolgenden Schritt 430 wird unter Verwendung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung 200 auf den Betriebszustand der
Laserzündkerze 100, insbesondere eine verbleibende Standzeit, geschlossen, und in Schritt 440 wird eine Reinigung der Laserzündkerze 100, insbesondere einer Außenoberfläche des Brennraumfensters 1 10 (Figur 3), durchgeführt.
Die Reinigung 440 erfolgt erfindungsgemäß vorteilhaft in Abhängigkeit des zuvor in Schritt 430 ermittelten aktuellen Betriebszustands der Laserzündkerze 100. Dadurch kann insbesondere ein aktueller Transmissionsverlust des
Brennraumfensters 1 10 präzise beurteilt werden und Parameter des
Reinigungsvorgangs 440 können an den aktuellen Verschleißzustand der Laserzündkerze 100 angepasst werden, wodurch eine besonders effiziente und gleichzeitig die optische Oberfläche des Brennraumfensters 1 10 schonende Reinigung möglich ist.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 200. Bei dieser Erfindungsvariante ist die Messeinrichtung 220 in ein Messmodul 222 integriert, welches eine im Wesentlichen topfförmige Gehäuseform aufweist und lösbar verbindbar mit der Laserzündkerze 100 beziehungsweise ihrem Gehäuse 102 (Figur 3) ausgelegt ist. Beispielsweise kann das Messmodul 222 über ein Innengewinde verfügen, das mit einem Außengewinde der Laserzündkerze 100 zusammenwirkt, über das die Laserzündkerze 100 in ihrem Normalbetrieb in einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine eingeschraubt wird.
Durch die vorstehend beschriebene lösbare Verbindung des Messmoduls 222 mit der Laserzündkerze 100 kann die Messeinrichtung 220 besonders präzise in dem Strahlengang S (Figur 3) der Laserzündkerze 100 angeordnet werden, beispielsweise mit einem definierten Abstand zu einem Zündpunkt ZP, auf den die von der Laserzündkerze 100 bereitgestellte Laserstrahlung L gebündelt wird. Die Auswertung der mittels der Messeinrichtung 220 erhaltenen Informationen kann analog zu dem vorstehend unter Bezugnahme auf Figur 3 beschriebenen System durch eine entfernt angeordnete Auswerteeinheit 230 der Vorrichtung 200 ausgeführt werden. Die Verbindung der Messeinrichtung 220 zu der
Auswerteeinheit 230 kann beispielsweise mittels eines elektrischen und/oder optischen Kabels erfolgen. Es ist ferner denkbar, eine drahtlose Datenverbindung zwischen der Messeinrichtung 220 und der Auswerteeinrichtung 230 vorzusehen, wobei gegebenenfalls eine Vorverstärkung und/oder sonstige Konditionierung des erfassten Messsignals für die anschließende drahtlose Datenübertragung lokal in dem Messmodul 222 vorzusehen ist.
Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der die
Messeinrichtung 220 in einem bestimmten Abstand d zu dem Zündpunkt ZP beziehungsweise einer Außenoberfläche des Brennraumfensters 1 10 angeordnet ist. Sofern der Abstand d einen vorgebbaren Minimalwert nicht unterschreitet, kann sichergestellt werden, dass die Messeinrichtung 220, die beispielsweise optoelektronische Sensoren aufweisen kann, nicht einer zu hohen
Strahlungsintensität des Laserzündimpulses L ausgesetzt wird, was zu einer Zerstörung der Messeinrichtung 220 führen könnte. Beispielsweise kann der Abstand d vorteilhaft so gewählt werden, dass er mindestens dem Abstand des Zündpunkts ZP von der Außenoberfläche des Brennraumfensters 1 10 entspricht. In diesem Fall ergibt sich in Figur 5 rechts von dem Zündpunkt ZP eine Aufweitung der auf den Zündpunkt ZP fokussierten Laserstrahlung L, so dass die im Bereich der Messeinrichtung 220 vorliegende Intensität der Laserstrahlung L hinreichend klein ist, um die Messeinrichtung 220 nicht zu zerstören. Alternativ oder ergänzend kann in dem Strahlengang zwischen dem Zündpunkt ZP und der Messeinrichtung 220 auch eine Messoptik 224 vorgesehen sein, welche dazu ausgebildet ist, die Leistungsdichte am Ort der Messeinrichtung 220 zu reduzieren. Dies kann beispielsweise über eine Aufweitung beziehungsweise
Kollimierung der Laserstrahlung L erfolgen. Alternativ oder ergänzend kann die Messoptik 224 auch eine Dämpfung der Laserstrahlung L um ein vorgebbares Maß bewirken.
Figur 6 zeigt einen teilweisen Querschnitt eines Endbereichs einer
Laserzündkerze 100, welche über eine Vorkammer 1 12 verfügt. Zur Erfassung der den Laserzündimpuls L charakterisierenden Größe(n) weist die
erfindungsgemäße Betriebsvorrichtung 200 vorliegend eine Lichtleitereinrichtung 224 auf, welche wie aus Figur 6 ersichtlich durch eine Überströmöffnung beziehungsweise einen Überströmkanal 1 12a der Vorkammer 1 12, der eine Fluidverbindung zwischen dem Innenraum I der Vorkammer 1 12 und dem Außenraum R herstellt, in die Vorkammer 1 12 eingeführt wird. Bevorzugt wird ein in dem Innenraum I befindlicher Endabschnitt 224a der Lichtleitereinrichtung 224 so im Bereich des Zündpunkts ZP angeordnet, dass ein für die
erfindungsgemäße Auswertung erforderliches Maß an erzeugter Laserstrahlung L der Auswerteeinrichtung 230 zugeführt werden kann.
Bei der in Figur 6 abgebildeten Konfiguration weist die Laserzündkerze 100 zusätzlich zu der Vorkammer 1 12 ferner Blendenmittel 1 14 auf, die zwischen dem Brennraumfenster 1 10 und dem Vorkammermodul 1 12 angeordnet sind. Die Blendenmittel 1 14 dienen dazu, Teilbereiche der Außenoberfläche des
Brennraumfensters 1 10 vor der Beaufschlagung durch aus der Vorkammer 1 12 stammenden Schmutzpartikeln zu schützen und gleichzeitig die von der
Laserzündkerze 100 bereitgestellte Laserstrahlung L in den Innenraum I der Vorkammer 1 12 eintreten zu lassen. Es versteht sich, dass die
Erfindungsgemäße Vorrichtung 200 bzw. das Verfahren auch auf
Laserzündkerzen ohne Blendenmittel 1 14 anwendbar sind.
Figur 7 zeigt eine weitere Erfindungsvariante, bei der ein Messmodul 222 zur Ausführung der erfindungsgemäßen Messung lösbar mit der Laserzündkerze 100 verbunden wird. Vorliegend ist die lösbare Verbindung realisiert durch eine Schraubverbindung im Bereich 222a des Messmoduls 222, in dem ein
Innengewinde angeordnet ist, das mit einem Außengewinde der Laserzündkerze 100 bzw. der Vorkammer 1 12 zusammenwirkt. Bei der in Figur 7 abgebildeten Konfiguration ist ein zentraler Überströmkanal
1 12b in der Vorkammerwand vorgesehen. Die Messeinrichtung 220 ist daher so in das Messmodul 222 beziehungsweise das entsprechende Gehäuse integriert, dass sie bei korrekter Einbaulage des Messmoduls 222 an der Laserzündkerze 100 in etwa gegenüber der Austrittsöffnung des Überströmkanals 1 12b zu liegen kommt, damit aus dem Innenraum I der Vorkammer 1 12 durch den
Überströmkanal 1 12b austretende Strahlung durch die Messeinrichtung 220 erfassbar ist. Alternativ oder ergänzend kann das Messmodul 222 auch mit einer Lichtleitereinrichtung 224' versehen sein, welche sich in etwa koaxial zu einer Längsachse des Messmoduls 222 erstreckt und somit bei der Befestigung des Messmoduls 222 an der Laserzündkerze 100 wiederum in den Überströmkanal
1 12b einführbar ist. Auf diese Weise kann durch die Lichtleitereinrichtung 224' im Rahmen des erfindungsgemäßen Messverfahrens zu analysierende Strahlung direkt aus dem Innenraum I der Vorkammer 1 12 zu der Messeinrichtung 220 weitergeleitet werden. Die Lichtleitereinrichtung 224' kann flexibel oder bevorzugt auch starr ausgebildet sein, um eine präzise Positionierung einer Einkoppelfläche zur Aufnahme der zu messenden Strahlung relativ zu dem Zündpunkt ZP zu ermöglichen.
Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der dem
Messmodul 222' eine Vorrichtung 240 zugeordnet ist. Die Vorrichtung 240 ist dazu ausgebildet, einen Druck in dem Innenraum I der Vorkammer 1 12 und/oder eine Atmosphärenzusammensetzung, beispielsweise Gasfüllung, des
Innenraums I so zu beeinflussen, dass die erfindungsgemäße Messung der Laserstrahlung L (Figur 3) besonders präzise durchgeführt werden kann.
Insbesondere kann durch die Vorsehung eines über einem vorgebbaren
Minimalwert liegenden Gasdrucks in dem Innenraum I dazu beigetragen werden, dass ein von der Laserzündkerze 100 erzeugter Laserzündimpuls L nicht bereits zu einer Plasmabildung im Bereich des Zündpunkts ZP führt. Dadurch ist eine besonders präzise Erfassung der von der Laserzündkerze 100 bereitgestellten Laserstrahlung möglich. Gleichzeitig wird eine mögliche Beschädigung der Messeinrichtung 220 durch Kontakt mit erzeugtem Plasma vermieden.
Alternativ oder ergänzend zu der Einstellung des Gasdrucks in dem Innenraum I der Vorkammer 1 12 kann die Vorrichtung 240 auch dazu ausgebildet sein, den Innenraum I mit einem vorgebbaren Gas, insbesondere Schutzgas,
beziehungsweise einem Gasgemisch, zu beaufschlagen. Beispielsweise kann die Vorrichtung 240 den Innenraum I des Messmoduls 222' für die Durchführung der erfindungsgemäßen Messung mit Helium oder einem anderen Edelgas fluten.
Die Vorrichtung 240 kann ferner über entsprechende fluidische Steuermittel (Ventile usw.) verfügen, um das Herstellen der vorstehend beschriebenen Schutzgasatmosphäre zu ermöglichen und/oder den Innenraum I wieder mit Umgebungsluft zu füllen.
Figur 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der ein mit der Laserzündkerze 100 verbindbares Messmodul 222" insgesamt vier
Messeinrichtungen 220a, 220b, 220c, 220d aufweist. Die erste Messeinrichtung 220a kann beispielhaft dazu ausgebildet sein, eine optische Leistungsdichte in einem Wellenlängenbereich des Laserzündimpulses L zu erfassen. Die zweite Messeinrichtung 220b ist demgegenüber dazu ausgebildet, eine optische Leistungsdichte in einem Wellenlängenbereich eines mittels des
Laserzündimpulses erzeugten Plasmas zu erfassen, so dass zusätzlich zur direkten Beurteilung der erzeugten Laserstrahlung L auch eine Quantifizierung von das Zündplasma charakterisierenden Größen möglich ist.
Die dritte Messeinrichtung 220c kann dazu ausgebildet sein, ein akustisches Signal zu erfassen, wodurch ebenfalls Informationen über die Ausbildung beziehungsweise Ausbreitung des Plasmas in dem Messvolumen zwischen dem Brennraumfenster 1 10 und dem Gehäuse des Messmoduls 222" erhalten werden können.
Eine vierte Messeinrichtung 220d kann beispielsweise zur Erfassung von Umgebungsparametern wie zum Beispiel Druck, Temperatur usw. vorgesehen sein. Die Auswertung der mittels der Messeinrichtungen erfassten Daten erfolgt wiederum bevorzugt über die Auswerteeinheit 230.
Figur 10 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung zum Reinigen der
Laserzündkerze 100, bei der ein Fluidbehälter 502 vorgesehen ist, welcher mit einem Reinigungsfluid 500 gefüllt ist. Bei dem Reinigungsfluid 500 kann es sich beispielsweise um eine wässrige Lösung von Essigsäure handeln. Wie aus Figur 10 ersichtlich ist, wird die Laserzündkerze 100 erfindungsgemäß nur so weit in das Reinigungsfluid 500 eingetaucht, dass nicht bereits ein elektrischer
Anschlussbereich 104 in Kontakt mit dem Reinigungsfluid 500 kommt.
Erfindungsgemäß erfolgt der Reinigungsprozess der Laserzündkerze 100 beziehungsweise des Brennraumfensters 1 10 in Abhängigkeit des zuvor mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Figur 1 beziehungsweise Figur 2 erhaltenen Betriebszustands der Laserzündkerze 100 beziehungsweise des Brennraumfensters 1 10, so dass eine gezielte und dennoch schonende
Reinigung möglich ist.
Die Wirkung des Reinigungsfluids kann weiter verstärkt werden, indem der Behälter 502 beziehungsweise das darin befindliche Reinigungsfluid 500 mit Ultraschall US beaufschlagt wird.
Anstelle einer verdünnten Essigsäurelösung kann als Reinigungsfluid auch reines Wasser, insbesondere destilliertes Wasser, verwendet werden, vorzugsweise in Verbindung mit Ultraschall US.
Besonders bevorzugt wird eine Konzentration mindestens einer
Wirkstoffkomponente des Reinigungsfluids, vorliegend Essigsäure, und/oder eine Einwirkzeit des Reinigungsfluids in Abhängigkeit des zuvor messtechnisch ermittelten Betriebszustands der Laserzündkerze 100 beziehungsweise des Brennraumfensters 1 10 gewählt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Reinigungsfluid 500 Wasser ist und einen Volumenanteil von etwa 10% bis etwa 80% Essigsäure aufweist, vorzugsweise etwa 15% bis etwa 50%. Andere verdünnte Säuren sind ebenfalls verwendbar, insbesondere wenn sie dazu geeignet sind, Ölaschen, wie beispielsweise Kalziumsulfat-Verbindungen (Anhydrid) und/oder Kalziumphosphat-Verbindungen zu lösen.
Wenn der messtechnisch ermittelte Transmissionsverlust des Brennraumfensters 1 10 beispielsweise zwischen etwa 30% bis etwa 50% beträgt, wird
erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Reinigungsfluid 500 bis maximal etwa 30 Minuten auf die Außenoberfläche des Brennraumfensters 1 10 einwirken zu lassen. Bevorzugt erfolgt der Reinigungsprozess so, dass keine signifikante Strömung des Reinigungsfluids 500 im Bereich der Fensteroberfläche auftritt.
Bei geringeren Fenstertransmissionsverlusten von etwa 0% bis etwa 30% kann eine entsprechend geringere Einwirkdauer von bevorzugt etwa 0 Minuten bis etwa 15 Minuten angewendet werden. Ein Essigsäureanteil für die vorstehend beschriebenen Reinigungsvorgänge beträgt bevorzugt etwa 30%.
Die Einwirkzeit des Reinigungsfluids 502 kann vorteilhaft verringert werden, wenn der Reinigungsprozess durch mechanische Maßnahmen (Strömung, Druckreinigung, Abwischen der Oberfläche) unterstützt wird. Generell kann das
Reinigungsfluid 500 Raumtemperatur aufweisen. Eine erhöhte Temperatur für das Reinigungsfluid 500 ist ebenfalls möglich und wirkt sich wiederum
verkürzend auf die erforderliche Einwirkdauer aus. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 200 festgestellt, welche Pulsenergie ein Laserzündimpuls L aufweist. Ferner kann ein durch die Ansteuereinrichtung 210 angestoßener Laserzündvorgang daraufhin überwacht werden, ob infolge des Laserzündimpulses L ein Zündplasma im Bereich des Zündpunktes ZP entsteht oder nicht.
Darüberhinaus kann vorgesehen sein, eine Plasmastabilität zu bewerten. Hierzu wird eine Mehrzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden Laserzündimpulsen L erzeugt, und es wird mittels der Vorrichtung 200 überprüft, ob sich bei jedem Laserzündimpuls L auch ein Plasma infolge des Laserzündimpulses L ergibt. Hierzu kann die Messeinrichtung 220 beispielsweise eine Photodiode aufweisen, deren spektrale Empfindlichkeit abgestimmt ist auf das Spektrum
beziehungsweise Spektralbereiche des Plasmas, welche eine besonders hohe Leistungsdichte aufweisen. Wie alle anderen optischen Messungen kann auch die Überprüfung der Plasmastabilität erfindungsgemäß direkt vor Ort, das heißt im Bereich des Zündpunkts erfolgen, oder auch durch einen Überströmkanal 1 12a (Figur 6) einer gegebenenfalls vorhandenen Vorkammer 1 12 hindurch.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 200 ermöglicht ferner die Messung einer Plasmaintensität, so dass vorteilhaft über die Entflammungseigenschaften der
Laserzündkerze 100 und somit die zu erzielende Maximalleistung einer mit der Laserzündkerze 100 ausgestatteten Brennkraftmaschine geschlossen werden kann. Von der Plasmaintensität kann darüberhinaus auch auf eine verbleibende Standzeit der Laserzündkerze 100 geschlossen werden. Die Messung der Plasmaintensität kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die
Messeinrichtung 220 mit einer Photodiode ausgestattet ist und die Intensität eines durch die Laserzündimpulse L erzeugten Plasmas messtechnisch erfasst. Eine nachgeordnete Auswertung der erfassten Daten kann beispielsweise auf eine Plasmaintensität einer Laserzündkerze 100 in einem Neuzustand kalibriert werden. Dann kann durch das erfindungsgemäße Betriebsverfahren bei einer bereits abgenutzten Laserzündkerze aus einem Intensitätsabfall des Plasmas auf den Verschleiß geschlossen werden.
Alternativ oder ergänzend zu der Photodiode kann auch ein Kalorimeter vorgesehen sein, welches über eine Messung der durch das Auftreten des
Plasmas bedingten Drucküberhöhung in einem abgeschlossenen Raumvolumen einen Rückschluss auf die in dem Zündplasma deponierte Zündenergie schließen lässt. Alternativ oder ergänzend kann auch eine "Plasmalautstärke" gemessen werden, was vorzugsweise unter Verwendung von akustischen Sensoren erfolgt.
Beispielsweise kann über ein Mikrofon die Lautstärke der Schockwelle ermittelt werden, welche von einem Zündplasma ausgeht, und dieses Signal kann alternativ oder ergänzend durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 200 ausgewertet werden, um auf einen aktuellen Betriebszustand beziehungsweise einen Verschleißzustand der Laserzündkerze 100 zu schließen. Eine höhere Lautstärke entspricht z.B. einer größeren Plasmaenergie.
Sämtliche vorstehend genannten Messungen mittels der Messeinrichtung 220 können bei Umgebungsdruck beziehungsweise generell Standardbedingungen
(Standarddruck 1 .013 mbar, Standardtemperatur 25°C) oder auch bei abweichenden Umgebungsbedingungen erfolgen. Insbesondere kann durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 200, beispielsweise unter Verwendung der Vorrichtung 240 (Figur 8), auch die Einstellung eines gegenüber dem
Standarddruck erhöhten Drucks für das Messverfahren erfolgen, oder auch die
Vorsehung einer abweichenden Atmosphärenzusammensetzung (beispielsweise Schutzgas), was vorteilhaft auf präzisere Messergebnisse führt, da insbesondere die Mechanismen, welche zur Bildung von Plasma infolge der Laserzündimpulse L führen, druckabhängig sind.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 200 werden die Ergebnisse der erfindungsgemäß erhaltenen Messungen gespeichert und/oder mit in einer Datenbank abgelegten
Referenzdaten verglichen. Die Referenzdaten können beispielsweise Messwerte eines Neusystems, das heißt einer Laserzündkerze 100 mit einem
Brennraumfenster 1 10 mit maximaler Transmission, sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, einen Gasdruck im Bereich des Zündpunkts ZP zu verringern, um im Bereich des Zündpunkts ZP eine Intensitätsgrenze zur Bildung eines nichtresonanten
Plasmadurchbruchs so weit zu vergrößern, dass es nicht bereits zu einer Plasmabildung infolge der Einstrahlung des Laserzündimpulses L kommt. In diesem Fall ist vorteilhaft eine Energiemessung des Laserzündimpulses mittels der Messeinrichtung 220 möglich, ohne dass diese Messung durch das Auftreten eines Plasmas gestört wird.
Das Auftreten eines Plasmas kann ebenfalls ermittelt werden, beispielsweise durch eine mindestens eine Photodiode aufweisende Messeinrichtung.
Bevorzugt weist die Messeinrichtung eine Photodiode mit maximaler spektraler Empfindlichkeit in dem Wellenlängenbereich der maximalen Emission des
Plasmas auf, beispielsweise bei 400 nm. Sofern die Laserzündkerze 100 über einen laseraktiven Festkörper verfügt, der optisch gepumpt wird, um die
Laserzündimpulse L zu erzeugen (beispielsweise passiv gütegeschalteter Festkörperlaser), kann vorteilhaft eine Filtervorrichtung bei der Messeinrichtung vorgesehen werden, welche eine Wellenlänge der optischen Pumpstrahlung für den laseraktiven Festkörper (808 nm bei Nd:YAG) und eine Wellenlänge der
Laserzündimpulse L (1064 nm bei Nd: YAG) herausfiltert.
Die Filterung kann beispielsweise durch einen optischen Filter, der auf maximale Dämpfung der Wellenlänge von 1064 nm optimiert ist, erfolgen, oder auch mittels eines Hochpassfilters in einer der Messeinrichtung 220 nachgeordneten
Signalauswertung, die beispielsweise in der Auswerteeinheit 230 ausgeführt wird.
Figur 1 1 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform, bei der ein ein
Reinigungsfluid 500 aufnehmendes Gehäuse 502' lösbar mit der Laserzündkerze 100 verbindbar ausgestaltet ist und somit für die erfindungsgemäße Reinigung 440 (Figur 2) zeitweise an der Laserzündkerze 100 angebracht werden kann. Durch das im Vergleich zu einem Tauchbad gemäß Fig. 10 kleinere
Fluidvolumen gemäß Figur 1 1 ist eine besonders kostensparende Reinigung möglich. Ferner kann eine in Wartung befindliche Laserzündkerze 100 mit daran angebrachter Einheit 502' (Figur 1 1 ) sehr flexibel räumlich angeordnet werden. Optional kann der Gehäuseeinheit 502' auch ein Ultraschallgenerator 504 zugeordnet sein, der das Fluid 500 mit Ultraschall US beaufschlagt.
Figur 12 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Ein kombiniertes Mess- und Reinigungsmodul 600 zur lösbaren Verbindung mit mindestens einer Laserzündkerze 100 weist beispielsweise ein Schraubgewinde 602 zum Einschrauben einer Laserzündkerze 100 auf. Das Modul 600 weist Mittel 610 auf, die dazu ausgebildet sind, eine vorgebbare
Atmosphärenzusammensetzung (Gas, Schutzgas oder Gemische hiervon, z.B. auch Umgebungsluft) in dem Innenraum des Moduls 600 herzustellen, um definierte Bedingungen für die Erzeugung und Messung von Laserzündimpulsen L (Figur 3) zu schaffen. Die Messeinrichtung 620 weist eine zu den bereits vorstehend beschriebenen Komponenten 220 vergleichbare Funktionalität auf.
Vorteilhaft können die Mittel 610 zusätzlich auch dazu ausgebildet sein, den Innenraum des Moduls 600 mit einem Reinigungsfluid und/oder Ultraschall zu beaufschlagen, sodass neben der Messung der Laserzündimpulse vorteilhaft auch eine Reinigung der Laserzündkerze 100 bzw. ihres Brennraumfensters ausgeführt werden kann, ohne weitere Apparaturen zu benötigen.
Die vorstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 12 beschriebenen
Erfindungsaspekte können auch beliebig miteinander kombiniert werden.

Claims

Ansprüche
Verfahren zum Betreiben einer Laserzündkerze (100), bei dem die
Laserzündkerze (100) mittels einer Ansteuereinrichtung (210) angesteuert wird, um mindestens einen Laserzündimpuls (L) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine den Laserzündimpuls (L)
charakterisierende Größe messtechnisch ermittelt wird, und dass aus der mindestens einen den Laserzündimpuls (L) charakterisierenden Größe auf einen Betriebszustand der Laserzündkerze (100) geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei aus der mindestens einen den
Laserzündimpuls (L) charakterisierenden Größe auf einen
Transmissionsverlust eines Brennraumfensters (1 10) der Laserzündkerze (100) und/oder eine verbleibende Standzeit der Laserzündkerze (100) geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine
Messeinrichtung (220) zur Erfassung der mindestens einen Größe, vorzugsweise vorübergehend, in einem Strahlengang (S) der
Laserzündkerze (100) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Gasdruck und/oder eine Atmosphärenzusammensetzung im Bereich eines Zündpunkts (ZP) der Laserzündkerze (100) so beeinflusst wird, dass der
Laserzündimpuls (L) nicht bereits eine Plasmabildung im Bereich des Zündpunkts (ZP) bewirkt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine den Laserzündimpuls (L) charakterisierende Größe eine optische Leistungsdichte charakterisiert a) in einem Wellenlängenbereich des Laserzündimpulses (L) und/oder b) in einem Wellenlängenbereich eines mittels des Laserzündimpulses (L) erzeugten Plasmas.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die
Laserzündkerze (100) eine Vorkammer (1 12) mit mindestens einem
Überströmkanal (1 12a) aufweist, der eine Fluidverbindung zwischen der Vorkammer (1 12) und einem die Vorkammer (1 12) umgebenden
Raumbereich (R) ermöglicht, und wobei eine Lichtleitereinrichtung, insbesondere Lichtleitfaser (224), von außen durch den Überströmkanal (1 12a) in einen Innenraum (I) der Vorkammer (1 12) eingeführt wird, um Strahlung aus dem Innenraum der Vorkammer (1 12) aufzunehmen. 7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein ggf. an der
Laserzündkerze (100) angeordnetes Blendenmittel (130) und/oder ein Vorkammermodul von der Laserzündkerze (100) getrennt wird, um die den Laserzündimpuls (L) charakterisierende Größe zu erfassen. 8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Messeinrichtung (220) zur Erfassung der mindestens einen Größe lösbar mit der Laserzündkerze (100), insbesondere mit einem Gehäuse (102) der Laserzündkerze (100), verbunden wird. 9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Komponente der Laserzündkerze (100), insbesondere ein
Brennraumfenster (140), gereinigt wird, vorzugsweise unter Verwendung eines Reinigungsfluids. 10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Reinigung durchgeführt wird in
Abhängigkeit von einem zuvor ermittelten Betriebszustand der
Laserzündkerze (100).
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, wobei in Abhängigkeit des zuvor ermittelten Betriebszustands der Laserzündkerze (100) a) eine Konzentration mindestens einer Wirkstoffkomponente, insbesondere Essigsäure, und/oder b) eine Einwirkzeit eines eine bzw. die Wirkstoffkomponente aufweisenden Reinigungsfluids (500) gewählt wird. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , wobei das Reinigungsfluid
(500) Wasser ist und einen Volumenanteil von etwa 10 Prozent bis etwa 80 Prozent Essigsäure aufweist, vorzugsweise etwa 15 Prozent bis etwa 50 Prozent.
13. Vorrichtung (200) zum Betreiben einer Laserzündkerze (100), mit einer Ansteuereinrichtung (210) zur Ansteuerung der Laserzündkerze (100), um mindestens einen Laserzündimpuls (L) zu erzeugen, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (200) dazu ausgebildet ist, mindestens eine den Laserzündimpuls (L) charakterisierende Größe messtechnisch zu ermitteln, und aus der mindestens einen den Laserzündimpuls (L) charakterisierenden Größe auf einen Betriebszustand der Laserzündkerze (100) zu schließen.
14. Vorrichtung (200) nach Anspruch 13, wobei eine Messeinrichtung (220) zur Erfassung der mindestens einen Größe vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, vorzugsweise vorübergehend, in einem Strahlengang (S) der
Laserzündkerze (100) angeordnet zu werden, wobei ein die Messeinrichtung (220) aufweisendes Messmodul (222) insbesondere lösbar mit der
Laserzündkerze (100) und/oder einem Gehäuse (102) der Laserzündkerze
(100) und/oder einer Vorkammer (1 10) der Laserzündkerze (100) verbindbar ist.
15. Vorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 13 bis 14, wobei eine
Lichtleitereinrichtung, insbesondere Lichtleitfaser (224), vorgesehen ist, um optische Strahlung der Laserzündkerze (100) aufzunehmen.
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