WO2005021959A1 - Combustion engine comprising a laser ignition system - Google Patents

Combustion engine comprising a laser ignition system Download PDF

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WO2005021959A1
WO2005021959A1 PCT/AT2004/000292 AT2004000292W WO2005021959A1 WO 2005021959 A1 WO2005021959 A1 WO 2005021959A1 AT 2004000292 W AT2004000292 W AT 2004000292W WO 2005021959 A1 WO2005021959 A1 WO 2005021959A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
combustion engine
internal combustion
optics
engine according
combustion chamber
Prior art date
Application number
PCT/AT2004/000292
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Herbert Kopecek
Original Assignee
Ge Jenbacher Gmbh & Co Ohg
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 Ge Jenbacher Gmbh & Co Ohg filed Critical Ge Jenbacher Gmbh & Co Ohg
Publication of WO2005021959A1 publication Critical patent/WO2005021959A1/en

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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

Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine with at least one cylinder, in which a fuel-air mixture in the cylinder can be compressed by a piston, the ignition of the combustion being timed by the introduction of laser light into the combustion chamber.
  • the laser ignition of internal combustion engines is already known per se. Advantages of laser ignition are, for example, the arbitrary positioning of the ignition plasma, the absence of the suffocation effect caused by the electrodes and the possibility of an exact ignition time. There are also other options for generating pressure waves and multi-point ignition.
  • conventional arrangements for laser ignition of internal combustion engines as disclosed in the prior art, have relatively large values for the laser pulse energy requirement for a successful ignition of the fuel-air mixture.
  • An important aspect here is the minimum ignition energy, ie the minimum amount of energy that is supplied locally to a system in order to initiate ignition. In this context, there is a view among experts that a minimum focus volume for a successful ignition must not be undercut.
  • the object of the present invention is to lower the laser pulse energy requirement for successful ignition in the combustion chamber of internal combustion engines.
  • the laser light for igniting the fuel-air mixture can be focused into the combustion chamber by at least one optical system that is essentially free of imaging errors or corrected for imaging errors.
  • the radiation from a suitable laser is focused by means of the aberration-corrected optics in such a way that a plasma forms in the focus, which ignites the mixture in the combustion chamber.
  • the focus is on maximum light intensity Significance, which must exceed a certain limit intensity for successful plasma formation.
  • the parameter is decisive for the amount of energy supplied to the mixture via the plasma absorption, which must exceed a certain minimum ignition energy dependent on the fuel mixture.
  • the diffraction-limited focusing of laser beams with the idealized assumption of a Gaussian beam path and without taking into account the spherical aberrations depends on the wavelength of the laser light and the F number.
  • the F number is the ratio of the effective focal length f of the lens to the beam diameter D.
  • the optics for focusing the laser light into the combustion chamber are corrected for imaging errors or corrected for imaging errors in relation to the monochromatic aberration, preferably in relation to the spherical aberration.
  • the laser pulse energy required for ignition can be minimized by the smallest possible focus area.
  • the optics for beam focusing in the combustion chamber have an F number less than or equal to approximately 10, preferably less than or equal to approximately 5, preferably less than or equal to approximately 1.5, a minimum focus volume in the region of the beam waist of the radially symmetrical distribution of the Gaussian
  • the beam path is achieved so that on the one hand a successful ignition of the fuel-air mixture is guaranteed and on the other hand the laser pulse energy supplied is minimized. It is advantageously provided if the F number is less than or equal to 1.3.
  • the optics have at least one lens with an aspherical surface, the focusing properties of the optics are improved at such low F numbers.
  • the surface of aspherical lenses is not spherical in nature, but is shaped to correct spherical aberrations. These lenses are characterized by low f-numbers and achieve better results than spherical lenses in collimation, projection and beam limitation. These lenses can be designed, for example, as aspherical condenser lenses, which are suitable for a compact construction due to the small focal length.
  • the aspherical surface is precisely pressed, the flat or spherical surface is ground and polished. Lenses with a flat surface offer minimal aberration, lenses with a convex back have lower f-numbers.
  • the optics has at least one gradient index lens.
  • the refractive index in the lens material is locally varied in such a way that the spherical aberrations generated by the now spherical lens surfaces are completely corrected by the special refractive index profile.
  • the advantage of this method is that the basic refractive power of the lens can be generated by conventional spherical surfaces that are easier to machine.
  • the fuel-air mixture is a gas-air mixture, preferably a methane gas-air mixture.
  • Tests by the applicant have shown that the pulse energy requirement for successful ignition can be significantly reduced. A pulse energy requirement of 200 ⁇ J, preferably less than 180 ⁇ J, was achieved for methane gas-air mixtures. Compared to the use of conventional optics, this corresponds to a reduction in demand by approximately a factor of 10.
  • the air-fuel ratio lambda is advantageously between 1.0 and 2.0, preferably between 1.0 and 1.5.
  • the laser ignition with the optics according to the invention is therefore also suitable for the reliable ignition of lean mixtures, which in particular have reduced pollutant emissions, in particular low NOumblee fractions.
  • the laser light comes from an actively or passively Q-switched laser source.
  • Laser light sources of this type allow exact time triggering and high repetition rates. These can include, for example, a diode laser-pumped solid-state laser, for example an inexpensive Nd: YAG laser. Of course, other laser light sources are also conceivable.
  • the laser light reaches the optics via an optical transmission device, preferably via flexible light guides.
  • These flexibly designed light guides ensure good accessibility and a compact structure of the system.
  • the internal combustion engine is a, in particular stationary, gasoline gas engine.
  • the laser ignition according to the invention is not only suitable for stationary gas engines, but also, for example, for (mobile) gasoline engines or (mobile) gas engines. It is advantageously provided that the laser light in the combustion chamber is focused on a focal area smaller than 60 x 10 "6 mm 2. This low fusel area is determined by the wavelength of the laser light, by the low F-number of the aberration-corrected optics and by a natural constant the pulse energy requirement can be reduced to values in the range of the minimum ignition energy.
  • FIG. 2 schematic representation of an achromatic lens for spherical aberration reduction
  • FIG. 3 schematic representation of a multi-component system for correcting the lens errors
  • FIG. 5 schematic representation of a combustion chamber window with aspherical lens cut to minimize aberration
  • FIG. 6 schematic representation of an aberration minimization through aspherical lens in front of a plane-parallel combustion chamber window
  • the air-fuel ratio lambda was plotted on the horizontal axis and the laser pulse energy in mJ on the vertical axis.
  • Optimized focusing optics with characteristics close to the Gaussian beam path reduce the laser pulse energy required for successful ignition to a value that is about a factor of 10 lower than that of simple spherical optics.
  • the most advantageous results are achieved in a range with an air-fuel ratio lambda between 1.0 and 1.5.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of an achromat to reduce the spherical aberration in monochromatic application.
  • the achromatic lens consists of two connected, preferably glued together lenses L1 and L2 with an adhesive layer 1 lying between them Lenses L1 and L2 have different shape and refractive indices.
  • achromatic lenses with several lenses, for example so-called triplets, are also conceivable.
  • the incident laser light beams S1, S2 are focused on the focal spot 2 by this focusing optics, and thereby longitudinal and transverse spherical aberrations are reduced in this area.
  • the focusing optics shown in FIG. 3 for bundling the incident laser light beams S1, S2 is implemented with the aid of a multi-component system.
  • the aberrations of the individual components that are always present can be compensated for against one another, as a result of which the entire system operates without lens errors.
  • the special shapes of the lenses L3, L4 depend largely on the refractive index of the lens materials used.
  • the system is designed with a plano-concave lens L3 with a focal length f3 and two plano-convex lenses L4 with an identical focal length f4.
  • the three-part system shown in FIG. 3 can also be designed with more than three components, which comprise different lenses with different plane, convex and concave cuts.
  • FIG. 4 shows a focusing optics on the focal spot 2 of the incident laser light beams S1, S2 to reduce the spherical aberration with the aid of a lens of the best shape.
  • Special asymmetrical focusing lenses with different but spherical surfaces are used and both surface radii are optimized. However, a complete compensation of the lens errors is not possible.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of a cylinder 3 of an internal combustion engine with piston 4, inlet valve 5 and outlet valve 6.
  • the incident laser light beams S1 and S2 which are symbolically represented and which are only to be understood as examples for a large number of incident laser light beams, are represented by an aberration-correcting optical system 7 in focuses the focal point 2 located in the combustion chamber 8.
  • the imaging error-corrected optics 7 serve both the optical access into the combustion chamber 8 and the beam focusing while avoiding imaging errors as far as possible.
  • the combustion chamber window is designed with at least partially integrated refractive index graduation and is part of the optics.
  • a combustion chamber window with two sides is also conceivable existing, but different spherical surface formation in function as a lens of the best shape, which is also part of the optics.
  • FIG. 6 again shows a schematic illustration of a cylinder 3 of an internal combustion engine, where incident laser light beams S1, S2 focus on a focal spot 2 in the combustion chamber 8 by means of optics 7, 7 ′ corrected for aberrations.
  • the optical component 7 ' is intended as a purely optical access, for example as a plane-parallel combustion chamber window.
  • the aberration-corrected optics 7 advantageously effect the beam focusing with F less than or equal to approximately 1.5 and can be designed as a gradient index lens, as a lens of the best shape with optimized surface radii, an achromat consisting of several individual lenses or as a multi-part lens system with spherical and / or aspherical components.
  • the optics can have at least one concave mirror, preferably a parabolic mirror.
  • the paraboloid shape of the concave mirror surface avoids spherical aberrations, but a deflection of the beam has to be accepted.
  • component 7 shows an aberration-corrected optical system 7, 7 'for focusing symbolic laser light beams S1, S2 onto a focal spot 2 in the combustion chamber 8 of a cylinder 3.
  • component 7 acts both as an optical access to the combustion chamber 8 and as a beam-focusing element
  • Component 7 ' also acts as an imaging error-compensating element, which can be implemented, for example, as a gradient index lens or as a multi-part lens system.
  • the optics can be arranged outside the combustion chamber or at least partially extend into it. Either the foremost lens with a suitable construction can function as a combustion chamber window at the same time, or a separate window with plane-parallel surfaces is provided, which can in principle be placed at any position of the optical arrangement. The use of a plane-parallel window again brings additional imaging errors with it, but these can be compensated for by suitable optics.
  • the optics according to the invention for focusing in the combustion chamber free of aberrations or corrected aberrations are not limited to the exemplary embodiments shown in the figures, nor should they be restricted by these, since the figures are to be understood more illustratively than restrictively.
  • the installation position of the optics can also vary, for example the curved side of the lens 7 in 5 can also be arranged towards the combustion chamber.
  • a separate laser can also be provided for each cylinder, but it is also conceivable to work with a single laser and to split the laser light beams for the individual cylinders, for example by beam splitters or rotating mirrors.

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Abstract

The invention relates to a combustion engine comprising at least one cylinder (3). A fuel/air mixture can be compressed inside the cylinder (3) by a piston (4), whereby the ignition of the combustion ensues in a temporally controlled manner by introducing laser light (S1, S2) into the combustion chamber (8). The laser light (S1, S2) for igniting the fuel/air mixture can be focussed into the combustion chamber (8) by at least one lens system (7, 7'), which is essentially free of optical aberration or which is corrected for optical aberration. The lens system has an f-number less than or equal to approximately 10, preferably less than 1.3 and/or the laser light is focussed onto a focus area smaller than 60 x 10-6 mm2.

Description

VERBRENNUNGSMOTOR MIT LASER-ZUNDSYSTΞM COMBUSTION ENGINE WITH LASER IGNITION SYSTEM
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder, bei dem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch im Zylinder durch einen Kolben verdichtbar ist, wobei die Zündung der Verbrennung zeitlich gesteuert durch die Einbringung von Laserlicht in den Brennraum erfolgt.The present invention relates to an internal combustion engine with at least one cylinder, in which a fuel-air mixture in the cylinder can be compressed by a piston, the ignition of the combustion being timed by the introduction of laser light into the combustion chamber.
Die Laserzündung von Verbrennungsmotoren ist an sich bereits bekannt. Vorteile der Laserzündung sind beispielsweise das beliebige Positionieren des Zündplasmas, das Ausbleiben des von den Elektroden verursachten Erstickungseffektes sowie die Möglichkeit einer exakten Zündzeit. Darüber hinaus bestehen weitere Möglichkeiten der Druckwellenerzeugung und der Mehrpunktzündung. Übliche Anordnungen der Laserzündung von Verbrennungsmotoren, wie der Stand der Technik sie offenbart, weisen jedoch relativ große Werte für den Laserpulsenergiebedarf einer erfolgreichen Zündung des Kraftstoff-Luft- Gemisches auf. Ein wichtiger Aspekt dabei ist die Mindestzündenergie, dh die minimale Energiemenge, die lokal einem System zugeführt wird, um eine Zündung einzuleiten. In diesem Zusammenhang gibt es in der Fachwelt die Ansicht, dass ein minimales Fokusvolumina für eine erfolgreiche Zündung nicht unterschritten werden darf. Das Vorurteil der Fachwelt besagt, dass die zur Zündung benötigte minimale Energiedichte für abnehmende Zündvolumina bei kleinen Volumina wegen den stärker in Erscheinung tretenden diffusen Prozesse deutlich ansteigt (Warnatz, Maas, Dibble, Verbrennung, 2. Auflage, Springer Berlin-Heidelberg 1997, Seite 149). Bei Methangas-Luftgemischen ist man bisher von einer kritischen Fokusfläche von 0,28 mm2 ausgegangen (P.D. Ronney, „Laser versus conventional ignition of flames", Optical engineering, Vol. 33, 510-521 , 1994). Diese Angaben liegen jedoch in Bereichen, die mit sphärischen Linsensystemen problemlos erreicht werden können.The laser ignition of internal combustion engines is already known per se. Advantages of laser ignition are, for example, the arbitrary positioning of the ignition plasma, the absence of the suffocation effect caused by the electrodes and the possibility of an exact ignition time. There are also other options for generating pressure waves and multi-point ignition. However, conventional arrangements for laser ignition of internal combustion engines, as disclosed in the prior art, have relatively large values for the laser pulse energy requirement for a successful ignition of the fuel-air mixture. An important aspect here is the minimum ignition energy, ie the minimum amount of energy that is supplied locally to a system in order to initiate ignition. In this context, there is a view among experts that a minimum focus volume for a successful ignition must not be undercut. The prejudice of experts says that the minimum energy density required for ignition for decreasing ignition volumes in small volumes increases significantly due to the more apparent diffuse processes (Warnatz, Maas, Dibble ,burning, 2nd edition, Springer Berlin-Heidelberg 1997, page 149 ). In the case of methane gas-air mixtures, a critical focus area of 0.28 mm 2 has hitherto been assumed (PD Ronney, “Laser versus conventional ignition of flames”, Optical engineering, Vol. 33, 510-521, 1994) Areas that can be easily reached with spherical lens systems.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Laserpulsenergiebedarf für eine erfolgreiche Entflammung im Brennraum von Verbrennungsmotoren abzusenken.The object of the present invention is to lower the laser pulse energy requirement for successful ignition in the combustion chamber of internal combustion engines.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Laserlicht zur Zündung des Kraftstoff- Luft-Gemisches durch mindestens eine im Wesentlichen abbildungsfehlerfreie oder abbildungsfehlerkorrigierte Optik in den Brennraum fokussierbar ist.This is achieved according to the invention in that the laser light for igniting the fuel-air mixture can be focused into the combustion chamber by at least one optical system that is essentially free of imaging errors or corrected for imaging errors.
Die Strahlung eines geeigneten Lasers wird mittels der abbildungsfehlerkorrigierten Optik so gebündelt, dass sich im Fokus ein Plasma ausbildet, welches das Gemisch im Brennraum entzündet. Für eine erfolgreiche Zündung ist eine maximale Lichtintensität im Fokus von Bedeutung, welche eine bestimmte Grenzintensität für eine erfolgreiche Plasmabildung überschreiten muss. Weiters ist der Parameter, der dem Gemisch über die Plasmaabsorption zugeführte Energiemenge entscheidend, welche eine bestimmte, vom Brenngemisch abhängige Mindestzündenergie überschreiten muss. Die beugungsbegrenzte Fokussierung von Laserstrahlen unter idealisierter Annahme eines Gauß'schen Strahlverlaufs und ohne Berücksichtigung der sphärischen Abberationen ist von der Wellenlänge des Laserlichtes und von der F-Zahl abhängig. Die F-Zahl ist das Verhältnis von effektiver Brennweite f der Linse zum Strahldurchmesser D. Um den Laserstrahl auf einen möglichst kleinen Punkt zu fokussieren ist es notwendig, ein optisches System zu verwenden, dessen F-Zahl möglichst klein ist. Bei extrem niedrigen F-Zahlen treten starke sphärische Abberationen (sphärische Linsenfehler) auf, die eine entsprechend enge Fokussierung nicht zulassen. Es ist daher notwendig, diese Abberationen durch entsprechende Maßnahmen zu verhindern bzw. diese weitgehend zu korrigieren. Die Optik zur Fokussierung des Laserlichtes in den Brennraum ist in Bezug auf die monochromatische Abberation, vorzugsweise in Bezug auf die sphärische Abberation, abbildungsfehlerfrei bzw. abbildungsfehlerkorrigiert. Durch die möglichst kleine Fokusfläche kann die zur Zündung benötigte Laserpulseήergie minimiert werden.The radiation from a suitable laser is focused by means of the aberration-corrected optics in such a way that a plasma forms in the focus, which ignites the mixture in the combustion chamber. For a successful ignition, the focus is on maximum light intensity Significance, which must exceed a certain limit intensity for successful plasma formation. Furthermore, the parameter is decisive for the amount of energy supplied to the mixture via the plasma absorption, which must exceed a certain minimum ignition energy dependent on the fuel mixture. The diffraction-limited focusing of laser beams with the idealized assumption of a Gaussian beam path and without taking into account the spherical aberrations depends on the wavelength of the laser light and the F number. The F number is the ratio of the effective focal length f of the lens to the beam diameter D. In order to focus the laser beam on the smallest possible point, it is necessary to use an optical system whose F number is as small as possible. At extremely low F numbers, strong spherical aberrations (spherical lens errors) occur, which do not allow a correspondingly narrow focus. It is therefore necessary to prevent these aberrations by taking appropriate measures or to largely correct them. The optics for focusing the laser light into the combustion chamber are corrected for imaging errors or corrected for imaging errors in relation to the monochromatic aberration, preferably in relation to the spherical aberration. The laser pulse energy required for ignition can be minimized by the smallest possible focus area.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Optik zur Strahlfokussierung in den Brennraum eine F- Zahl kleiner gleich etwa 10, vorzugsweise kleiner gleich etwa 5, vorzugsweise kleiner gleich etwa 1 ,5 aufweist, wird ein minimales Fokusvolumen in Bereich der Strahltaille der radialsymmetrischen Verteilung des Gauß'schen Strahlverlaufs erreicht, sodass einerseits eine erfolgreiche Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches gewährleistet ist, und andererseits die dabei zugeführte Laserpulsenergie minimiert wird. Vorteilhaft ist vorgesehen, wenn die F- Zahl kleiner gleich 1 ,3 ist.It is advantageously provided that the optics for beam focusing in the combustion chamber have an F number less than or equal to approximately 10, preferably less than or equal to approximately 5, preferably less than or equal to approximately 1.5, a minimum focus volume in the region of the beam waist of the radially symmetrical distribution of the Gaussian The beam path is achieved so that on the one hand a successful ignition of the fuel-air mixture is guaranteed and on the other hand the laser pulse energy supplied is minimized. It is advantageously provided if the F number is less than or equal to 1.3.
Dadurch, dass die Optik mindestens eine Linse mit asphärischer Oberfläche aufweist, werden die Fokussierungseigenschaften der Optik bei derart niedrigen F-Zahlen verbessert. Die Oberfläche von asphärischen Linsen ist nicht sphärischer Natur, sondern derart geformt, dass sie sphärische Abberationen korrigieren. Diese Linsen zeichnen sich durch niedrige f- Zahlen aus und erzielen bei der Kollimation, Projektion und Strahlbegrenzung bessere Ergebnisse als sphärische Linsen. Diese Linsen können beispielsweise als asphärische Kondensorlinsen ausgeführt sein, die sich aufgrund der kleinen Brennweite für einen kompakten Aufbau eignen. Die asphärische Oberfläche ist präzise gepresst, die plane oder sphärische Fläche ist geschliffen und poliert. Linsen mit Planfläche bieten eine minimale Abberation, Linsen mit konvexer Rückseite haben niedrigere f-Zahlen. Vorteilhaft ist vorgesehen, wenn die Optik mindestens eine Gradientenindexlinse aufweist. Hierbei wird der Brechungsindex im Linsenmaterial lokal derart variiert, dass die sphärischen Abberationen, erzeugt durch die nun sphärischen Linsenoberflächen, durch das spezielle Brechungsindexprofil vollständig korrigiert werden. Vorteil dieser Methode ist, dass die Grundbrechkraft der Linse durch konventionelle, einfacher zu bearbeitende sphärische Oberflächen erzeugt werden kann. Es ist aber auch denkbar, Gradientenindexlinsen mit zwei planen Oberflächen zu fertigen, die sowohl ihre Brechkraft als auch die Abberationskorrektur ausschließlich aus dem entsprechenden Brechungsindexprofil erhalten.Because the optics have at least one lens with an aspherical surface, the focusing properties of the optics are improved at such low F numbers. The surface of aspherical lenses is not spherical in nature, but is shaped to correct spherical aberrations. These lenses are characterized by low f-numbers and achieve better results than spherical lenses in collimation, projection and beam limitation. These lenses can be designed, for example, as aspherical condenser lenses, which are suitable for a compact construction due to the small focal length. The aspherical surface is precisely pressed, the flat or spherical surface is ground and polished. Lenses with a flat surface offer minimal aberration, lenses with a convex back have lower f-numbers. It is advantageous provided if the optics has at least one gradient index lens. Here, the refractive index in the lens material is locally varied in such a way that the spherical aberrations generated by the now spherical lens surfaces are completely corrected by the special refractive index profile. The advantage of this method is that the basic refractive power of the lens can be generated by conventional spherical surfaces that are easier to machine. However, it is also conceivable to manufacture gradient index lenses with two flat surfaces which receive both their refractive power and the aberration correction exclusively from the corresponding refractive index profile.
Vorteilhaft ist vorgesehen, wenn das Kraftstoff-Luft-Gemisch ein Gas-Luft-Gemisch, vorzugsweise ein Methangas-Luft-Gemisch, ist. Versuche der Anmelderin haben gezeigt, dass der Pulsenergiebedarf zur erfolgreichen Zündung deutlich gesenkt werden kann. Für Methangas-Luftgemische wurde ein Pulsenergiebedarf von 200 μJ, vorzugsweise kleiner als 180μJ, erreicht. Dies entspricht gegenüber der Verwendung von herkömmlicher Optik einer Bedarfsabsenkung um ca. einen Faktor 10. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lambda liegt dabei günstigerweise zwischen 1 ,0 und 2,0, vorzugsweise zwischen 1 ,0 und 1 ,5. Die Laserzündung mit der erfindungsgemäßen Optik ist also auch für die sichere Zündung von Magergemischen geeignet, die insbesondere reduzierte Schadstoffemissionen, insbesondere niedrige NOχ-Anteile aufweisen.It is advantageously provided that the fuel-air mixture is a gas-air mixture, preferably a methane gas-air mixture. Tests by the applicant have shown that the pulse energy requirement for successful ignition can be significantly reduced. A pulse energy requirement of 200 μJ, preferably less than 180μJ, was achieved for methane gas-air mixtures. Compared to the use of conventional optics, this corresponds to a reduction in demand by approximately a factor of 10. The air-fuel ratio lambda is advantageously between 1.0 and 2.0, preferably between 1.0 and 1.5. The laser ignition with the optics according to the invention is therefore also suitable for the reliable ignition of lean mixtures, which in particular have reduced pollutant emissions, in particular low NO niedrige fractions.
Günstigerweise ist vorgesehen, dass das Laserlicht aus einer aktiv oder passiv gütegeschalteten Laserquelle stammt. Derartige Laserlichtquellen erlauben eine exakte zeitliche Triggerung und hohe Repetitionsraten. Diese können beispielsweise einen diodenlasergepumpte Festkörperlaser, beispielsweise einen kostengünstigen Nd:YAG-Laser, umfassen. Selbstverständlich sind auch andere Laserlichtquellen denkbar.It is advantageously provided that the laser light comes from an actively or passively Q-switched laser source. Laser light sources of this type allow exact time triggering and high repetition rates. These can include, for example, a diode laser-pumped solid-state laser, for example an inexpensive Nd: YAG laser. Of course, other laser light sources are also conceivable.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Laserlicht über eine optische Übertragungseinrichtung, vorzugsweise über flexible Lichtleiter, zur Optik gelangt. Durch diese flexibel gestalteten Lichtleiter ist eine gute Erreichbarkeit und ein kompakter Aufbau der Anlage gewährleistet.It is advantageously provided that the laser light reaches the optics via an optical transmission device, preferably via flexible light guides. These flexibly designed light guides ensure good accessibility and a compact structure of the system.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor ein, insbesondere stationärer, Otto-Gasmotor ist. Die erfindungsgemäße Laserzündung eignet sich aber nicht nur für stationäre Gasmotoren, sondern beispielsweise auch für (mobile) Benzinmotoren oder (mobile) Gasmotoren. Günstigerweise ist vorgesehen, dass das Laserlicht im Brennraum auf ein Fokusfläche kleiner als 60 x 10"6 mm2 fokussiert wird. Diese niedrige Fpkusfläche wird durch die Wellenlänge des Laserlichts, durch die niedrige F-Zahl der abbildungsfehlerkorrigierten Optik sowie durch eine Naturkonstante determiniert. Dadurch lässt sich der Pulsenergiebedarf auf Werte im Bereich der Mindestzündenergie absenken.It is advantageously provided that the internal combustion engine is a, in particular stationary, gasoline gas engine. The laser ignition according to the invention is not only suitable for stationary gas engines, but also, for example, for (mobile) gasoline engines or (mobile) gas engines. It is advantageously provided that the laser light in the combustion chamber is focused on a focal area smaller than 60 x 10 "6 mm 2. This low fusel area is determined by the wavelength of the laser light, by the low F-number of the aberration-corrected optics and by a natural constant the pulse energy requirement can be reduced to values in the range of the minimum ignition energy.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Folgenden näher erläutert.Further details and advantages of the present invention are explained in more detail below with reference to the description of the figures and with reference to the drawings.
Darin zeigen:In it show:
Fig. 1 : Vergleich des Impulsenergiebedarfes mit F=5 und F=1,3Fig. 1: Comparison of the pulse energy requirement with F = 5 and F = 1.3
Fig.2: schematische Darstellung eines Achromaten zur sphärischen Abberationsverringerung, Fig. 3: schematische Darstellung eines Mehrkomponentensystems zur Korrektur der Linsenfehler,2: schematic representation of an achromatic lens for spherical aberration reduction, FIG. 3: schematic representation of a multi-component system for correcting the lens errors,
Fig. 4: schematische Darstellung einer Linse bester Form zur Abberationsminimierung,4: schematic representation of a lens of the best shape for minimizing aberration,
Fig. 5: schematische Darstellung eines Brennraumfensters mit asphärischen Linsenschliff zur Abberationsminimierung, Fig. 6: schematische Darstellung einer Abberationsminimierung durch asphärische Linse vor planparallelem Brennraumfenster,5: schematic representation of a combustion chamber window with aspherical lens cut to minimize aberration, FIG. 6: schematic representation of an aberration minimization through aspherical lens in front of a plane-parallel combustion chamber window,
Fig. 7: schematische Darstellung einer Abberationsminimierung durch fehlerkorrigierende Linse vor Brennraumfenster mit herkömmlichem sphärischen Linsenschliff.7: schematic representation of an aberration minimization by means of an error-correcting lens in front of the combustion chamber window with conventional spherical lens grinding.
Das in Fig. 1 dargestellte Diagramm zeigt den Kurvenverlauf zweiter optischer Systeme zur Laserzündung mit F-Zahl = 5 und F-Zahl = 1,3. Auf der Horizontalachse wurde das Luft- Kraftstoff-Verhältnis Lambda sowie auf der Vertikalachse die Laserpulsenergie in mJ aufgetragen. Optimierte Fokussieroptiken mit Charakteristiken nahe dem Gauß'schen Strahlverlauf reduzieren die zur erfolgreichen Zündung notwendige Laserpulsenergie auf einen Wert, die im Vergleich zu einfachen sphärischen Optiken etwa um den Faktor 10 niedriger liegt. Vorteilhafteste Ergebnisse werden in einem Bereich mit einem Luft-Kraftstoff- Verhältnis Lambda zwischen 1 ,0 und 1 ,5 erzielt.The diagram shown in FIG. 1 shows the curve of two optical systems for laser ignition with F number = 5 and F number = 1.3. The air-fuel ratio lambda was plotted on the horizontal axis and the laser pulse energy in mJ on the vertical axis. Optimized focusing optics with characteristics close to the Gaussian beam path reduce the laser pulse energy required for successful ignition to a value that is about a factor of 10 lower than that of simple spherical optics. The most advantageous results are achieved in a range with an air-fuel ratio lambda between 1.0 and 1.5.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Achromaten zur Verringerung der sphärischen Abberation bei monochromatischer Anwendung. In diesem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der Achromat aus zwei verbundenen, vorzugsweise zusammengeklebten Linsen L1 und L2 mit einer dazwischen liegenden Klebeschicht 1. Die Linsen L1 und L2 weisen unterschiedliche Form- und Brechnungsindices auf. Selbstverständlich sind auch Achromaten mit mehreren Linsen, beispielsweise sogenannte Triplets, denkbar. Die einfallenden Laserlichtstrahlen S1, S2 werden durch diese Fokussierungsoptik auf den Brennfleck 2 gebündelt, und dabei werden longitudinale und transversale sphärische Abberationen in diesem Bereich verringert.Fig. 2 shows a schematic representation of an achromat to reduce the spherical aberration in monochromatic application. In the exemplary embodiment shown, the achromatic lens consists of two connected, preferably glued together lenses L1 and L2 with an adhesive layer 1 lying between them Lenses L1 and L2 have different shape and refractive indices. Of course, achromatic lenses with several lenses, for example so-called triplets, are also conceivable. The incident laser light beams S1, S2 are focused on the focal spot 2 by this focusing optics, and thereby longitudinal and transverse spherical aberrations are reduced in this area.
Die in Fig. 3 dargestellte Fokussierungsoptik zur Bündelung der einfallenden Laserlichtstrahlen S1, S2 wird mit Hilfe eines Mehrkomponentensystems realisiert. Durch Verwendung bestimmter Kombinationen von herkömmlichen sphärischen Linsen L3, L4 können die stets vorhandenen Abberationen der Einzelkomponenten gegeneinander aufkompensiert werden, wodurch das gesamte System ohne Linsenfehler arbeitet. Die speziellen Formen der Linsen L3, L4 hängen maßgeblich vom Brechungsindex der verwendeten Linsenmaterialien ab. In dem gezeigten Beispiel ist das System mit einer plankonkaven Linse L3 mit Brennweite f3 und zwei plankonvexen Linsen L4 mit identer Brennweite f4 ausgebildet. Eine abberationsfreie Funktion erhält man bei der Bedingung f2 = -2f1. Selbstverständlich kann das in Fig. 3 dargestellte dreiteilige System auch mit mehr als drei Komponenten ausgeführt sein, die verschiedene Linsen mit unterschiedlichen Plan-, Konvex- und Konkavschliff umfassen.The focusing optics shown in FIG. 3 for bundling the incident laser light beams S1, S2 is implemented with the aid of a multi-component system. By using certain combinations of conventional spherical lenses L3, L4, the aberrations of the individual components that are always present can be compensated for against one another, as a result of which the entire system operates without lens errors. The special shapes of the lenses L3, L4 depend largely on the refractive index of the lens materials used. In the example shown, the system is designed with a plano-concave lens L3 with a focal length f3 and two plano-convex lenses L4 with an identical focal length f4. An abberation-free function is obtained with the condition f2 = -2f1. Of course, the three-part system shown in FIG. 3 can also be designed with more than three components, which comprise different lenses with different plane, convex and concave cuts.
Fig. 4 zeigt eine Fokussierungsoptik auf den Brennfleck 2 der einfallenden Laserlichtstrahlen S1, S2 zur Verminderung der sphärischen Abberation mit Hilfe einer Linse bester Form. Dabei werden spezielle unsymmetrische Fokussierlinsen mit jeweils unterschiedlichen, jedoch sphärischen Oberflächen verwendet und beide Oberflächenradien optimiert. Eine vollständige Kompensation der Linsenfehler ist jedoch nicht möglich.FIG. 4 shows a focusing optics on the focal spot 2 of the incident laser light beams S1, S2 to reduce the spherical aberration with the aid of a lens of the best shape. Special asymmetrical focusing lenses with different but spherical surfaces are used and both surface radii are optimized. However, a complete compensation of the lens errors is not possible.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Zylinders 3 eines Verbrennungsmotors mit Kolben 4, Einlassventil 5 und Auslassventil 6. Die symbolisch dargestellten einfallenden Laserlichtstrahlen S1 und S2, die nur beispielhaft für eine Vielzahl von einfallenden Laserlichtstrahlenverstanden werden sollen, werden durch eine abbildungsfehlerkorrigierte Optik 7 in den sich im Brennraum 8 befindlichen Brennpunkt 2 fokussiert. Die abbildungsfehlerkorrigierte Optik 7 dient sowohl dem optischen Zugang in den Brennraum 8 als auch der Strahlfokussierung unter möglichster Vermeidung von Abbildungsfehlern. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Brennraumfenster mit zumindest teilweise integrierter Brechungsindexgraduierung ausgebildet ist und Teil der Optik ist. Denkbar ist auch ein Brennraumfenster mit beidseitig vorhandenen, jedoch unterschiedlicher sphärischer Oberflächenausbildung in Funktion als Linse bester Form, welches ebenfalls ein Teil der Optik ist.Fig. 5 shows a schematic representation of a cylinder 3 of an internal combustion engine with piston 4, inlet valve 5 and outlet valve 6. The incident laser light beams S1 and S2, which are symbolically represented and which are only to be understood as examples for a large number of incident laser light beams, are represented by an aberration-correcting optical system 7 in focuses the focal point 2 located in the combustion chamber 8. The imaging error-corrected optics 7 serve both the optical access into the combustion chamber 8 and the beam focusing while avoiding imaging errors as far as possible. According to a further exemplary embodiment of the invention, it can be provided that the combustion chamber window is designed with at least partially integrated refractive index graduation and is part of the optics. A combustion chamber window with two sides is also conceivable existing, but different spherical surface formation in function as a lens of the best shape, which is also part of the optics.
Fig. 6 zeigt wieder eine schematische Darstellung eines Zylinders 3 eines Verbrennungsmotors, wo einfallende Laserlichtstrahlen S1, S2 durch eine abbildungsfehlerkorrigierte Optik 7, 7' auf einen Brennfleck 2 im Brennraum 8 fokussiert. werden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die optische Komponente 7' als rein optischer Zugang, beispielsweise als planparalleles Brennraumfenster, gedacht. Die abbildungsfehlerkorrigierte Optik 7 bewirkt die Strahlfokussierung vorteilhafterweise mit F kleiner gleich etwa 1,5 und kann als Gradientenindexlinse, als Linse bester Form mit optimierten Oberflächenradien, aus mehreren Einzellinsen bestehender Achromat oder als mehrteiliges Linsensystem mit sphärischen und/oder asphärischen Komponenten ausgebildet sein. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Optik mindestens einen Hohlspiegel, vorzugsweise einen Parabolspiegel, aufweisen. Durch die paraboloide Form der Hohlspiegeloberfläche werden sphärische Abberationen vermieden, eine Umlenkung des Strahls muss dabei allerdings in Kauf genommen werden.FIG. 6 again shows a schematic illustration of a cylinder 3 of an internal combustion engine, where incident laser light beams S1, S2 focus on a focal spot 2 in the combustion chamber 8 by means of optics 7, 7 ′ corrected for aberrations. become. In the exemplary embodiment shown, the optical component 7 'is intended as a purely optical access, for example as a plane-parallel combustion chamber window. The aberration-corrected optics 7 advantageously effect the beam focusing with F less than or equal to approximately 1.5 and can be designed as a gradient index lens, as a lens of the best shape with optimized surface radii, an achromat consisting of several individual lenses or as a multi-part lens system with spherical and / or aspherical components. In a preferred embodiment, the optics can have at least one concave mirror, preferably a parabolic mirror. The paraboloid shape of the concave mirror surface avoids spherical aberrations, but a deflection of the beam has to be accepted.
Fig. 7 zeigt eine abbildungsfehlerkorrigierte Optik 7, 7' zur Fokussierung von symbolischen Laserlichtstrahlen S1, S2 auf einen Brennfleck 2 im Brennraum 8 eines Zylinders 3. Die Komponente 7 wirkt im gezeigten Ausführungsbeispiel sowohl als optischer Zugang in den Brennraum 8 als auch als strahlfokussierendes Element. Die Komponente 7' wirkt dabei auch als abbildungsfehlerkompensierendes Element, welches beispielsweise als Gradientenindexlinse oder als mehrteiliges Linsensystem ausgeführt werden kann. Dabei kann die Optik außerhalb des Brennraums angeordnet sein oder in diesen zumindest teilweise hineinreichen. Dabei kann entweder die vorderste Linse bei geeigneter Konstruktion gleichzeitig als Brennraumfenster fungieren, oder es wird ein separates Fenster mit planparallelen Oberflächen vorgesehen, welches prinzipiell an jeder beliebigen Position der Optikanordnung platziert werden kann. Die Verwendung eines planparallelen Fensters bringt zwar wieder zusätzliche Abbildungsfehler mit sich, die aber durch geeignete Optik kompensiert werden können.7 shows an aberration-corrected optical system 7, 7 'for focusing symbolic laser light beams S1, S2 onto a focal spot 2 in the combustion chamber 8 of a cylinder 3. In the exemplary embodiment shown, component 7 acts both as an optical access to the combustion chamber 8 and as a beam-focusing element , Component 7 'also acts as an imaging error-compensating element, which can be implemented, for example, as a gradient index lens or as a multi-part lens system. The optics can be arranged outside the combustion chamber or at least partially extend into it. Either the foremost lens with a suitable construction can function as a combustion chamber window at the same time, or a separate window with plane-parallel surfaces is provided, which can in principle be placed at any position of the optical arrangement. The use of a plane-parallel window again brings additional imaging errors with it, but these can be compensated for by suitable optics.
Es versteht sich von selbst, dass die erfindungsgemäße Optik zum abbildungsfehlerfreien oder abbildungsfehlerkorrigierten Fokussieren in den Brennraum nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, noch durch diese eingeschränkt werden soll, da die Figuren mehr illustrativ als restriktiv verstanden werden sollen. Die Einbaulage der Optik kann ebenfalls variieren, beispielsweise kann die gekrümmte Seite der Linse 7 in Fig. 5 auch zum Brennraum hin angeordnet werden. Es kann auch für jeden Zylinder ein eigener Laser vorgesehen sein, aber es ist auch denkbar mit einem einzigen Laser zu arbeiten und die Laserlichtstrahlen für die einzelnen Zylinder, beispielsweise durch Strahlteiler oder rotierende Spiegel, aufzuteilen. It goes without saying that the optics according to the invention for focusing in the combustion chamber free of aberrations or corrected aberrations are not limited to the exemplary embodiments shown in the figures, nor should they be restricted by these, since the figures are to be understood more illustratively than restrictively. The installation position of the optics can also vary, for example the curved side of the lens 7 in 5 can also be arranged towards the combustion chamber. A separate laser can also be provided for each cylinder, but it is also conceivable to work with a single laser and to split the laser light beams for the individual cylinders, for example by beam splitters or rotating mirrors.

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder, bei dem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch im Zylinder durch einen Kolben verdichtbar ist, wobei die Zündung der Verbrennung zeitlich gesteuert durch die Einbringung von Laserlicht in den Brennraum erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserlicht zur Zündung des Kraftstoff-Luft- Gemisches durch mindestens eine im Wesentlichen abbildungsfehlerfreie oder abbildungsfehlerkorrigierte Optik in den Brennraum fokussierbar ist.1. Internal combustion engine with at least one cylinder in which a fuel-air mixture in the cylinder can be compressed by a piston, the ignition of the combustion being timed by the introduction of laser light into the combustion chamber, characterized in that the laser light for igniting the The fuel-air mixture can be focused into the combustion chamber by at least one optical system that is essentially free of aberrations or corrected aberrations.
2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik zur Fokussierung des Laserlichtes in den Brennraum in Bezug auf die monochromatische Aberration, vorzugsweise in Bezug auf die sphärische Aberration, abbildungsfehlerfrei bzw. abbildungsfehlerkorrigiert ist.2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the optics for focusing the laser light in the combustion chamber with respect to the monochromatic aberration, preferably with respect to the spherical aberration, is free of aberrations or corrected aberrations.
3. Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder, bei dem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch im Zylinder durch einen Kolben verdichtbar ist, wobei die Zündung der Verbrennung zeitlich gesteuert durch die Einbringung von Laserlicht in den Brennraum erfolgt, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik zur Strahlfokussierung in den Brennraum eine F-Zahl kleiner gleich etwa 10, vorzugsweise kleiner gleich etwa 5, vorzugsweise kleiner gleich etwa 1 ,5 aufweist.3. Internal combustion engine with at least one cylinder in which a fuel-air mixture in the cylinder can be compressed by a piston, the ignition of the combustion being timed by the introduction of laser light into the combustion chamber, in particular according to claim 1 or 2, characterized that the optics for beam focusing in the combustion chamber have an F number less than or equal to about 10, preferably less than or equal to about 5, preferably less than or equal to about 1.5.
4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die F-Zahl kleiner gleich 1 ,3 ist.4. Internal combustion engine according to claim 3, characterized in that the F number is less than or equal to 1, 3.
5. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik mindestens eine Linse mit asphärischer Oberfläche aufweist.5. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the optics has at least one lens with an aspherical surface.
6. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik mindestens eine Gradientenindexlinse aufweist.6. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the optics has at least one gradient index lens.
7. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik mindestens einen Achromaten aufweist. 7. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the optics has at least one achromatic lens.
8. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik als mehrteiliges Linsensystem mit mindestens einer aberrationskorrigierenden Komponente ausgebildet ist.8. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the optics is designed as a multi-part lens system with at least one aberration-correcting component.
9. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennraumfenster mit zumindest teilweiser integrierter Brechungsindexgraduierung ausgebildet ist und Teil der Optik ist.9. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 8, characterized in that the combustion chamber window is formed with at least partially integrated refractive index graduation and is part of the optics.
10. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennraumfenster mit beidseitig vorhandenen, jedoch unterschiedlichen sphärischen Oberflächen ausgebildet ist und Teil der Optik ist.10. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 9, characterized in that the combustion chamber window is formed with bilateral but different spherical surfaces and is part of the optics.
11. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik mindestens einen Hohlspiegel, vorzugsweise einen Parabolspiegel, aufweist.11. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 10, characterized in that the optics has at least one concave mirror, preferably a parabolic mirror.
12. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Optik außerhalb des Brennraums angeordnet ist.12. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 11, characterized in that the optics is arranged outside the combustion chamber.
13. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik in den Brennraum zumindest teilweise hineinreicht.13. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 12, characterized in that the optics at least partially extend into the combustion chamber.
14. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoff-Luft-Gemisch ein Gas-Luft-Gemisch, vorzugsweise ein Methangas-Luft- Gemisch, ist.14. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 13, characterized in that the fuel-air mixture is a gas-air mixture, preferably a methane gas-air mixture.
15. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zur erfolgreichen Zündung benötigte Pulsenergiebedarf für Gas-Luftgemische, vorzugsweise für Methangas-Luft-Gemische, kleiner als 200μJ, vorzugsweise kleiner als 180μJ, ist.15. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 14, characterized in that the pulse energy required for successful ignition for gas-air mixtures, preferably for methane gas-air mixtures, is less than 200μJ, preferably less than 180μJ.
16. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis Lambda zwischen 1 ,0 und 2,0, vorzugsweise zwischen 1 ,0 und 1 ,5, liegt. 16. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 15, characterized in that the air-fuel ratio lambda is between 1.0 and 2.0, preferably between 1.0 and 1.5.
17. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserlicht aus einer aktiv oder passiv gütegeschalteten Laserquelle stammt.17. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 16, characterized in that the laser light comes from an actively or passively Q-switched laser source.
18. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserlicht über eine optische Übertragungseinrichtung, vorzugsweise über flexible Lichtleiter, zur Optik gelangt.18. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 17, characterized in that the laser light reaches the optics via an optical transmission device, preferably via flexible light guides.
19. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor ein, insbesondere stationärer, Otto-Gasmotor ist.19. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 18, characterized in that the internal combustion engine is a, in particular stationary, gasoline gas engine.
20. Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder, bei dem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch im Zylinder durch einen Kolben verdichtbar ist, wobei die Zündung der Verbrennung zeitlich gesteuert durch die Einbringung von Laserlicht in den Brennraum erfolgt, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserlicht im Brennraum auf eine Fokusfläche kleiner als 60 x 10"6 mm2 fokussiert wird. 20. Internal combustion engine with at least one cylinder in which a fuel-air mixture in the cylinder can be compressed by a piston, the ignition of the combustion being timed by the introduction of laser light into the combustion chamber, in particular according to one of claims 1 to 19, characterized in that the laser light in the combustion chamber is focused on a focus area smaller than 60 x 10 "6 mm 2 .
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121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase