WO2009037057A1 - Zündeinrichtung insbesondere für eine brennkraftmaschine und herstellungsverfahren hierfür - Google Patents

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WO2009037057A1
WO2009037057A1 PCT/EP2008/060665 EP2008060665W WO2009037057A1 WO 2009037057 A1 WO2009037057 A1 WO 2009037057A1 EP 2008060665 W EP2008060665 W EP 2008060665W WO 2009037057 A1 WO2009037057 A1 WO 2009037057A1
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Werner Herden
Martin Weinrotter
Pascal Woerner
Manfred Vogel
Juergen Raimann
Bernd Schmidtke
Heiko Ridderbusch
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • Ignition device in particular for an internal combustion engine and manufacturing method thereof
  • the invention relates to an ignition device, in particular for an internal combustion engine of a motor vehicle, with a laser device for generating laser pulses, and with an at least optically connected to the laser device optical fiber device for supplying the laser device with pump light.
  • the invention further relates to a manufacturing method for such an ignition device.
  • the ignition device of the aforementioned type according to the invention in that the optical fiber device is designed and arranged in the region of the laser device that radiation occurring in the region of the laser device and / or in the region of the laser device associated combustion chamber in the optical fiber device can be coupled ,
  • the inventive design and arrangement of the optical fiber device advantageously allows the analysis of the injected into the optical fiber device radiation, in particular by a remotely located detector, without the need to provide additional, separate optical fiber means for the radiation to be analyzed, because the radiation to be analyzed can be conducted directly over the same optical fiber already used for the pumping light supply. This results in a particularly simple configuration and correspondingly low production costs.
  • the laser device it is particularly advantageous for the laser device to be at least partially transmissive for wavelengths of the radiation, so that radiation to be analyzed is e.g. from the combustion chamber directly through the laser device can be coupled into the optical fiber device.
  • a fiber optic device formed from a plurality of individual optical fibers advantageously allows a flexible arrangement of the optical fibers in particular in the laser device, so that a variety of different configurations is given solely due to the division and arrangement of the individual optical fibers in the laser device.
  • at least a first part of the optical fibers forming the optical fiber device can also be used inter alia for transmitting the radiation of interest from the laser device to a remotely located evaluation unit.
  • Another part of the optical fibers constituting the optical fiber means may be e.g. also exclusively for the transmission of pump light to the
  • Laser device can be provided and accordingly arranged in the laser device so that the most efficient irradiation of pump light is made possible in the laser device, while the coupling of other radiation from the area of the laser device in this further part is not or only partially possible.
  • the plurality of individual optical fibers preferably form a single strand, which may possibly be encased and - compared to a single fiber - has a correspondingly increased mechanical stability.
  • the ignition device in a particularly advantageous embodiment provided that at a remote from the laser device end of the optical fiber device is associated with a first number of optical fibers of the optical fiber device of an evaluation unit for evaluating the radiation. In this way, the radiation coupled into the relevant part of the optical fibers in the region of the laser device can be evaluated by the remotely located evaluation unit.
  • a particularly simple and efficient production of the ignition device according to the invention results according to the invention, when the first number of optical fibers, which is assigned to the evaluation, is arbitrarily selected, d. H. in particular, is not selected to belong to the first part, that is to say to those optical fibers which, in the region of the laser device, are e.g. are deliberately arranged so that the interested
  • Characteristics of the selection process ensures that always at least some optical fibers are selected, which can supply the radiation of interest from the range of the laser device of the evaluation unit.
  • the non-selected optical fibers remain in this variant of the invention for supplying the laser device with pump light.
  • a further simplification of a manufacturing process of the ignition device according to the invention is advantageously given by the fact that at least one optical fiber has a different geometry from the geometry of the other optical fibers of the optical fiber device.
  • the deviating geometry can have a cross-section or diameter deviating from the majority of the optical fibers, so that a correspondingly simple distinction can be made between optical fibers with normal geometry and optical fibers with inventively deviating geometry.
  • a single optical fiber of the inventive light guide device can be formed with a relatively large diameter, which can accordingly be used for example for transmitting the pump light from a pumping light source to the laser device, while further, a smaller diameter having optical fibers, for example, for the return of radiation of interest can be used from the range of the laser device to the evaluation unit.
  • the optical fibers may be used with a small cross-section or diameter in addition to the transmission of pump light.
  • An inverse configuration is also conceivable, d. h., For example, it may be provided with a relatively large cross-section or diameter, a single optical fiber, which serves for the transmission of radiation of interest from the laser device to the evaluation unit, while further, provided with smaller diameter cross-section or optical fibers for the supply of pump light provide the laser device.
  • the optical waveguide device in a further very advantageous embodiment of the ignition device according to the invention, provision is made for the optical waveguide device to have a partial region of its overall length
  • Bending radius has, which is selected so that guided by the light guide device radiation in the subregion is at least partially decoupled from the light guide device.
  • the decoupled radiation may on the one hand be supplied by a pumping light source pump light, but preferably in the region of the laser device coupled into the optical fiber device of interest radiation coupled to the invention bent portion of the optical fiber device to them for the purpose of analyzing a corresponding evaluation unit to feed.
  • the bending radius is selected such that the pumping light of a first wavelength can not be coupled out in the partial area such that radiation with wavelengths different from the first wavelength of the pumping light can be coupled out in the partial area.
  • the wavelength dependency of the total reflection principle permitting the light pipe in the optical waveguide device or its individual optical fibers is utilized.
  • the wavelength of the pump light used is matched to the ignition device or the bending radius of the light guide device and the wavelengths of the radiation to be analyzed, that over a corresponding curvature of the optical waveguide device selectively only the radiation of interest is auskoppelbar while the pumping light is not already decoupled due to the curvature of the light guide device according to the invention and thus can be completely transferred to the laser device.
  • the optical waveguide device in a further very advantageous configuration of the ignition device according to the invention, provision is made for the optical waveguide device to have a plurality of partial regions with different bending radii, in each of which radiation of different wavelengths can be decoupled.
  • an optical filter circuit is realized, which can decouple via the definition of the corresponding bending radii hereby corresponding wavelength ranges of the guided in the light guide device radiation.
  • the corresponding bending radii are u.a.
  • the total reflection of the wavelengths of interest is partially impaired in order to decouple the radiation can.
  • the optical waveguide device according to the invention in the sub-areas in which radiation is to be coupled, an opening in a surrounding jacket or even a region of the jacket, which is at least partially transparent for the radiation to be coupled out.
  • the optical waveguide device has an integrated evaluation unit, but at least an optoelectric transducer, so that the signal decoupled from the optical waveguide device or the corresponding radiation can be evaluated directly on site and converted into an electrical signal ,
  • the necessary for forwarding the electrical signal to an evaluation circuit or control unit or the like electrical connections such as cables according to the invention can be advantageously integrated into the
  • Optical fiber device for example, by being enclosed together with the individual optical fibers by a common sheath.
  • a further optical fiber which is substantially spatially separated from the remaining optical fibers.
  • This further optical fiber can forward the radiation coupled out of the optical waveguide device according to the invention to a remote optoelectric converter or an evaluation unit and is likewise advantageously integrable into a jacket of the optical waveguide device. Due to its spatial separation from the remaining optical fibers of the optical fiber device, it can also be distinguished during production of the ignition device according to the invention in a simple manner from the remaining optical fibers and thus selectively connected to an evaluation, while the remaining optical fibers are optically connected, for example, with a pumping light source.
  • This further, for analysis purposes usable optical fiber may alternatively or additionally be designed distinguishable by means of a different cross-section or the like of the remaining optical fibers.
  • a pumping light source for generating the pumping light and a
  • Evaluation unit is provided for evaluating the radiation, wherein the pump light source spatially disposed between the end of the light guide device and the evaluation unit and is at least partially transparent to the radiation.
  • some pump light sources designed as semiconductor lasers are substantially transparent for wavelengths of interest of the radiation coupled into the light guide device in the region of the laser device.
  • Both the variant of the invention which allows a curvature of the light guide device with the aim of Auskoppeins part of the radiation to be analyzed, as well as the further variant in which an evaluation of the pump light source is optically downstream advantageously allow the use of the entire cross section of the light guide device for transmitting the Pumplichts to the laser device and the radiation to be analyzed by the Laser device to an evaluation unit.
  • a particularly good adaptation of a cross section of the optical waveguide device to further optical elements is provided according to the invention in that an optical cross-section converter is provided at an end of the optical waveguide device remote from the laser device, which fixes the individual optical waveguides of the optical waveguide arrangement relative to each other in a predeterminable manner, in particular such that the individual optical fibers in the optical cross-section converter together form a cross section that deviates from the cross section of the optical fiber arrangement.
  • it is possible according to the invention for example, to transform a substantially circular cross-section of the optical waveguide into a substantially rectangular or linear cross-section, as is the case, for example, for frequently used semiconductor pump light sources which are formed by a line arrangement of several laser emitters next to one another.
  • a part of the optical fibers of the optical waveguide device which guides the radiation to be analyzed can also be transformed into a cross section by the optical cross-section converter , which is optimally adapted for the downstream evaluation unit.
  • the principle according to the invention can be used advantageously in ignition devices for internal combustion engines, in particular of motor vehicles, but can also be used very advantageously in conjunction with stationary engines, in particular large gas engines, or even turbines or the like.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine with an ignition device according to the invention
  • FIG. 2 shows an embodiment of the ignition device from FIG. 1 in detail
  • FIG. 3e schematically shows a bend defined twice according to the invention
  • FIG. 4 shows a component of the ignition device according to the invention for defined bending of an optical waveguide device with integrated detector
  • FIG. 5b shows further embodiments of the ignition device according to the invention
  • Figure 6 shows an embodiment of the ignition device according to the invention with an optical cross-section converter.
  • An internal combustion engine carries in Figure 1 in total the reference numeral 10. It is used to drive a motor vehicle, not shown, or to drive a generator.
  • the Internal combustion engine 10 comprises a plurality of cylinders, of which only one is designated by the reference numeral 12 in FIG.
  • a combustion chamber 14 of the cylinder 12 is limited by a piston 16.
  • Fuel enters the combustion chamber 14 directly through an injector 18, which is connected to a designated also as a rail or common rail fuel pressure accumulator 20. External mixture formation is also possible
  • fuel 22 is ignited by means of a laser pulse 24 which is emitted by a laser device 26 comprehensive ignition 27 into the combustion chamber 14.
  • the laser device 26 is fed via a light guide device 280 with a pumping light, which is provided by a pumping light source 30.
  • the pump light source 30 is controlled by a control and regulating device 32, which also controls the injector 18.
  • the pumping light source 30 may be a semiconductor laser diode that outputs a corresponding pumping light to the laser device 26 via the optical waveguide device 28 as a function of a control current.
  • semiconductor laser diodes and other small-sized pump light sources are preferably used for use in the automotive field, any type of pump light source is principally usable for the operation of the ignition device 27 according to the invention.
  • FIG. 2 schematically shows a detailed view of the ignition device 27 from FIG. 1.
  • the laser device 26 has a laser-active solid 44, to which a passive Q-switching 46, also referred to as Q-switch, is optically arranged downstream.
  • the laser-active solid 44 forms here, together with the passive Q-switching circuit 46 and the coupling mirror 42 arranged on the left thereof in Figure 2 and the Auskoppelapt 48, a laser oscillator whose oscillatory behavior depends on the passive Q-switching 46 and thus at least indirectly controllable in a conventional manner is.
  • the pumping light 60 is directed onto the coupling-in mirror 42 by the light guide device 280 already described with reference to FIG. Since the coupling mirror 42 is transparent to the wavelengths of the pumping light 60, this penetrates Pumplicht 60 in the laser-active solid 44 and leads to a known population inversion.
  • the passive Q-switching circuit 46 While the passive Q-switching circuit 46 has its basic state in which it has a relatively small transmission coefficient, laser operation in the laser-active solid 44 or in the solid 44, 46 confined by the input mirror 42 and the output mirror 48 is avoided. As the pumping time increases, however, the radiation density in the laser oscillator 42, 44, 46, 48 increases, so that the passive Q-switching circuit 46 fades, i. assumes a larger transmission coefficient and laser operation can begin.
  • a laser pulse 24 also referred to as a giant pulse, which has a relatively high peak power.
  • the laser pulse 24 is coupled into the combustion chamber 14 (FIG. 1) of the internal combustion engine 10 using a further optical waveguide device or directly through a combustion chamber window of the laser device 26, so that fuel 22 present therein is ignited.
  • the optical waveguide device 280 is designed and in the region of
  • Laser device 26 arranged that in the region of the laser device 26 and / or in the region of the laser device 26 associated combustion chamber 14 ( Figure 1) occurring radiation in the optical fiber device 280 can be coupled, so that without providence separate optical fiber assemblies alone by means of the optical fiber device 280 to be analyzed radiation from the laser device to a remotely located evaluation unit is transferable.
  • FIG. 1 shows by way of example such an evaluation unit 100 which is arranged at an end 281a of the optical waveguide device 280 remote from the laser device 26 and in the present case in spatial proximity to the pump light source 30.
  • the optical waveguide device 280 may have a single optical fiber for guiding the pumping light 60 (FIG. 2) and for guiding radiation to be analyzed, such as combustion chamber light and the like, thereby providing a particularly simple, compact and cost-effective configuration.
  • the optical waveguide device 280 according to the invention is particularly preferably formed from a plurality of individual optical fibers combined in particular into a strand, of which at least a first part 280a, cf. 5a, it is arranged in the region of the laser device 26 that radiation 70 occurring in the region of the laser device 26 and / or in the region of the combustion chamber 14 associated with the laser device 26 can be coupled into this part 280a of the optical fibers.
  • the radiation 70 may be pumping light 60 which has been supplied to the laser device 26 via the light guide device 280 and scattered in the laser device 26, or also to laser light 24, e.g. in a housing 26 'of the laser device 26 to components 49, 50 is scattered.
  • the radiation 70 to be analyzed preferably involves radiation which arises as a result of combustion processes taking place in the combustion chamber 14.
  • FIG. 5a shows by way of example a dashed arrow 70 which represents radiation entering the housing 26 'of the laser device 26 from the combustion chamber 14 through the combustion chamber window 50.
  • the radiation 70 may, for example, have a wavelength range in the range of visible light and of UV light.
  • a portion 70 'of the light belonging to the laser pulse 24, for example scattered at the focusing optics 49, can also be coupled into the optical fiber 280a arranged according to the invention.
  • a coupling optics which is not described in more detail in FIG. 5a, can be provided, which bundles the radiation of interest 70, 70 'into the optical fiber 280a.
  • only the optical fiber 280a forms the first part of the optical fibers in the sense of the present invention, while the second part 280b of the optical fibers forming the optical fiber device 280 alone serves to transmit pump light 60 to the laser device 26.
  • FIG. 5b An alternative configuration of the ignition device 27 according to the invention is shown in FIG. 5b.
  • the variant of the invention according to FIG. 5 b has an optical waveguide device 280 whose optical fibers all face one another Einkoppelapt 42 of the laser device 26 are arranged.
  • the laser device 26 is advantageously at least partially transparent to the radiation 70 radiated into the housing 26 'from the combustion chamber 14, so that this radiation 70 is advantageously coupled into the optical waveguide device 280 through the laser device 26 and to a remotely located evaluation unit (not shown). can be supplied.
  • the entire optically effective cross section of the optical waveguide device 280 can advantageously be used simultaneously for transmitting pumping light 60 (FIG.
  • the optical cross section of the optical fiber 280a can not be used for efficient loading of the laser device 26 with pumping light 60.
  • a first part 280a (cf., FIG. 3a) of the plurality of optical fibers of the optical waveguide device 280 is used exclusively for transmitting radiation 70 coupled in the region of the laser device 26 to the evaluation unit 100 (FIG.
  • the second part 280b comprising the remaining optical fibers of the optical waveguide device 280 can in this case be used to transmit pumped light 60 to the laser device 26.
  • the configuration of the optical waveguide device 280 according to FIG. 3a advantageously permits dual use of the optical waveguide device 280 for simultaneous transmission of pumping light 60 and of radiation 70 to be analyzed.
  • the configuration according to FIG. 3a requires a distinction of the individual optical fibers 280a, 280b during fabrication Ignition device 27 in order to selectively connect the optical fibers of the first part 280a with the evaluation unit 100 and the optical fibers of the second part 280b with the pumping light source 30.
  • This variant of the invention provides that a certain number of the optical fibers of the optical waveguide device 280 are preferably assigned to the evaluation unit 100 likewise arranged there at an end 281a (see FIG.
  • the corresponding optical fibers can be mechanically separated from the remaining optical fibers of the optical fiber device 280 are separated and optically and mechanically connected to the evaluation unit 100.
  • optical fiber device 280 it is advantageously provided that not specific individual optical fibers of the optical fiber device 280 are picked out in order to be optically or mechanically connected to the evaluation unit 100. Rather, according to the invention, an arbitrary choice is made among all the optical fibers of the optical waveguide device 280 in order to select those optical fibers which are connected to the evaluation unit 100. The statistical character of this selection method ensures that usually several such optical fibers are assigned to the evaluation unit 100, into which the radiation of interest 70 to be analyzed is actually coupled into the region of the laser device 26. Such optical fibers are shown hatched in FIG. 3b. The remaining individual optical fibers of the optical fiber device 280 not selected for connection to the evaluation unit 100 are accordingly not connected to the evaluation unit 100 (FIG.
  • one or more such optical fibers are connected to the evaluation unit 100, in which no radiation to be analyzed 70 is coupled. Accordingly, these optical fibers do not contribute to the evaluation. Likewise, in this case also one or more such optical fibers can be connected to the pumping light source 30, which actually lead to radiation to be analyzed.
  • At least one optical fiber 280 1 has a geometry deviating from the geometry of the further optical fibers 280 2 of the optical fiber device 280.
  • Such a configuration is shown in FIG. 3c.
  • the at least one optical fiber 280 1 has a substantially larger diameter than the other optical fibers 280 2 of the optical fiber device 280, which are shown hatched in FIG. 3 c.
  • Such a different geometry allows during a manufacturing process of the ignition device 27 is a simple mechanical separation of at least one optical fiber 280 1 of the other optical fibers 280 2 and accordingly, for example, a Assignment of the at least one optical fiber 280 1 to the pumping light source 30, while the other optical fibers 280 2 are not connected to the pumping light source 30, but for example with the evaluation unit 100 ( Figure 1).
  • optical fiber 280 1 is used to transmit radiation 70 from the laser device 26 to the evaluation unit 100, while the optical fibers 280 2 serve to transmit the pumping light 60 to the laser device 26.
  • the optical waveguide device 280 has a bending radius r in a partial region 282 of its overall length selected such that radiation 60, 70 guided by the optical waveguide device 280 is at least partially exposed in the partial region 282 the light guide device 280 can be coupled out.
  • FIG. 4 shows, in a partial cross-section, a housing 100 'which has an optical detector 101 and thus has a housing to that shown in FIG.
  • Evaluation device 100 offers comparable functionality.
  • the evaluation unit 100 according to FIG. 4 moreover advantageously has a channel 102, through which the partial region 282 of the optical waveguide device 280 to be bent can be guided.
  • the channel 102 has a curved section which realizes the predetermined bending radius r. If the bending radius r is selected to be sufficiently small, the conditions for the total reflection of the radiation in the optical fibers required for guiding radiation in the optical waveguide device 280 are no longer completely fulfilled, so that at least some of the radiation guided in the optical waveguide device 280 is coupled out of the optical waveguide device 280, see. the arrow 71.
  • the detector 101 already described above is arranged in the region 282 of the bend of the optical waveguide device 280 in order to receive the radiation 71 coupled out of the optical waveguide device 280 according to the invention and to convert it into an electrical signal, for example.
  • the evaluation unit shown in FIG. 4 advantageously has an example of a two-part housing, wherein the corresponding housing halves are preferably detachably connectable to each other, so that when the housing 100 'is open the optical fiber device 280 can be inserted into the channel 102. The subsequent closing of the housing 100' becomes the Optical fiber device 280 mechanically fixed in the evaluation unit 100, which ensures that the predetermined bending radius r is maintained and thus defined radiation 71 is coupled out of the optical fiber device 280.
  • the housing 100 'of the evaluation unit 100 according to FIG. 4 may, for example, also be molded onto a housing having the pumping light source 30 (FIG. 1). Furthermore, alternative configurations are conceivable in which separate means for realizing the bending radius r are provided which, in particular, are not integrated into the housing 100 'of the evaluation unit 100.
  • FIG. 3e shows a schematic diagram of a further configuration according to the invention, in which the optical waveguide device 280 is curved according to the invention at two regions 282a, 282b in order to decouple radiation 71a, 71b. Since the condition for total reflection in the
  • Optical waveguide 280 or the optical fibers contained in it is wavelength-dependent, can be specified by a suitable choice of the bending radius ra, rb, which wavelengths on the inventive curvature of the optical fiber device 280 are auskoppelbar from this.
  • a first radius of curvature ra in the region 282a may be selected such that only radiation 71a of a first wavelength range is coupled out of the optical waveguide device 280.
  • the radius of curvature rb of the further region 282b is chosen differently, and accordingly radiation 71b of a different wavelength range is coupled out from the region 282b of the optical waveguide device 280.
  • the bending radius r is chosen so that as far as possible no pumping light 60 is coupled out of the optical waveguide device 280 in order to enable an efficient pumping of the laser device 26. Rather, only a predeterminable proportion of the radiation 70, 71a, 71b to be analyzed should be coupled out of the optical waveguide device 280.
  • the pumping light source 30, the laser device 26 and the corresponding bending radii r, ra, rb are to be matched accordingly.
  • FIG. 6 shows a further very advantageous embodiment of the ignition device 27 according to the invention, in which, on the one hand, an evaluation unit according to FIG. 4 in the form of a dashed right-hand corner 100 is indicated. This evaluation unit 100 serves to decouple a first part 70a of radiation to be analyzed.
  • the configuration according to FIG. 6 has a further evaluation unit 105, which is visually arranged downstream of a pump light source 30.
  • the configuration depicted in FIG. 6 furthermore has an optical cross-section converter 290, which transforms the essentially linear or rectangular beam cross section of the pumping light source 30 into a circular cross section of the optical waveguide device 280.
  • This can be done, for example, in that the optical cross-section converter 290 the individual
  • Optical fibers of the light guide assembly 280 fixed in a predeterminable manner relative to each other, so that, for example, results in a configuration that is comparable to the beam cross section of the pumping light source 30.
  • the individual optical fibers are preferably combined into a single strand, which may optionally be surrounded by a protective sheath, for example a metal mesh or the like.
  • the laser device 26 from FIG. 6 is supplied with pumping light 60 via the pumping light source 30, the optical cross-sectional converter 290 and the optical waveguide device 280 in a manner known per se.
  • the region of the laser device 26 in the light guide device 280 or individual optical fibers thereof coupled radiation can be extracted in the form of the first part 70a by the evaluation device 100.
  • a further part 70a 'of the radiation to be analyzed passes through the optical cross-section converter 290 and through the pump light source 30, and thus arrives at the further evaluation unit 105.
  • This is advantageously made possible by a semiconductor laser forming the pump light source 30 being substantially transparent for the wavelengths of the part 70a 'of the radiation to be analyzed.
  • FIG. 3d shows by way of example a partial cross section of such a light guide device 280. It can be seen from FIG.
  • an optoelectric transducer 106 is arranged inside a jacket 283 of the light guide device 280 which is directly optically connected to at least one optical fiber the light guide device 280, in the present case preferably with the central optical fiber, which has a relatively large cross-section.
  • the opto-electrical converter 106 is to be provided directly in the region of the planned bend of the optical waveguide device 280, wherein care must also be taken to ensure a correct angular position in order to enable efficient coupling of radiation into the transducer 106.
  • annular transducer can also be provided, which has, for example, radially spaced several photodetectors, etc., and at least partially surrounds the optical waveguide device 280, so that it is no longer necessary to maintain a correct angular position during the bending of the optical waveguide device 280.
  • electrical connecting lines for the opto-electrical converter 106 can advantageously also be integrated into the optical waveguide device 280 in such a way that they are guided, for example, parallel to the further optical fibers and through the common optical fibers
  • Sheath 283 are protected.
  • an opto-electrical converter 106 may be provided according to the invention, a further optical fiber, which is arranged in the region to be bent such that due to the bending from the considered optical fiber emanating radiation coupled into the further optical fiber and is directed by this to a remote detector.
  • the inventive principle of coupling radiation out of the optical waveguide device 280 by means of a forced curvature or bending of the optical waveguide device 280 in the relevant region can advantageously also be used in the case of optical waveguide devices 280 which have a single optical fiber.
  • the return of radiation 70 from the laser device 26 to the opto-electrical converter or the evaluation unit 105 according to FIG. 6 can also be accomplished according to the invention by a light guide device 280 with a single optical fiber.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zündeinrichtung (27), insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Lasereinrichtung (26) zur Erzeugung von Laserimpulsen (24), und mit einer mit der Lasereinrichtung (26) zumindest optisch verbundenen Lichtleitereinrichtung (280) zur Versorgung der Lasereinrichtung (26) mit Pumplicht (60). Erfindungsgemäss ist die Lichtleitereinrichtung (280) so ausgebildet und in dem Bereich der Lasereinrichtung (26) angeordnet, dass im bereich der lasereinrichtung (26) und/oder im Bereich eines der Lasereinrichtung zugeordneten Brennraums (14) auftretende Strahlung (70) in die Lichtleitereinrichtung (280) einkoppelbar ist. Die erfindungsgemässe Ausbildung und Anordnung der Lichtleitereinrichtung ermöglicht vorteilhaft die Analyse der in die Lichtleitereinrichtung eingekoppelten Strahlung, insbesondere durch einen entfernt angeordneten Detektor, ohne dass zusätzliche, separate Lichtleitereinrichtungen für die zu analysierende Strahlung vorzusehen sind, weil die zu analysierende Strahlung direkt über denselben Lichtleiter geführt werden kann, der bereits für die Pumplichtversorgung verwendet wird.

Description

Beschreibung
Titel
Zündeinrichtung insbesondere für eine Brennkraftmaschine und Herstellungsverfahren hierfür
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Lasereinrichtung zur Erzeugung von Laserimpulsen, und mit einer mit der Lasereinrichtung zumindest optisch verbundenen Lichtleitereinrichtung zur Versorgung der Lasereinrichtung mit Pump licht.
Die Erfindung betrifft ferner ein Herstellungsverfahren für eine derartige Zündeinrichtung.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zündeinrichtung und ein Herstellungsverfahren hierfür derart zu verbessern, dass eine einfache Fertigung und ein zuverlässiger und flexibler Betrieb der Zündeinrichtung möglich sind.
Diese Aufgabe wird bei der Zündeinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Lichtleitereinrichtung so ausgebildet und in dem Bereich der Lasereinrichtung angeordnet ist, dass im Bereich der Lasereinrichtung und/oder im Bereich eines der Lasereinrichtung zugeordneten Brennraums auftretende Strahlung in die Lichtleitereinrichtung einkoppelbar ist.
Die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung der Lichtleitereinrichtung ermöglicht vorteilhaft die Analyse der in die Lichtleitereinrichtung eingekoppelten Strahlung, insbesondere durch einen entfernt angeordneten Detektor, ohne dass zusätzliche, separate Lichtleitereinrichtungen für die zu analysierende Strahlung vorzusehen sind, weil die zu analysierende Strahlung direkt über denselben Lichtleiter geführt werden kann, der bereits für die Pumplichtversorgung verwendet wird. Dadurch ergibt sich eine besonders einfache Konfiguration und entsprechend geringe Fertigungskosten.
Besonders vorteilhaft ist bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Lasereinrichtung zumindest teilweise durchlässig ist für Wellenlängen der Strahlung, so dass zu analysierende Strahlung z.B. von dem Brennraum direkt durch die Lasereinrichtung hindurch in die Lichtleitereinrichtung einkoppelbar ist.
Bei der Verwendung einer Lichtleitereinrichtung mit nur einer einzigen Lichtleitfaser ergibt sich vorteilhaft ebenfalls eine besonders einfache mechanische Konfiguration.
Die erfindungsgemäß ebenfalls vorgeschlagene Verwendung einer aus mehreren einzelnen Lichtleitfasern gebildeten Lichtleitereinrichtung ermöglicht vorteilhaft eine flexible Anordnung der Lichtleitfasern insbesondere im Bereich der Lasereinrichtung, sodass eine Vielzahl von unterschiedlichen Konfigurationen allein aufgrund der Aufteilung und Anordnung der einzelnen Lichtleitfasern im Bereich der Lasereinrichtung gegeben ist. Insbesondere ist hierbei mindestens ein erster Teil der die Lichtleitereinrichtung bildenden Lichtleitfasern unter anderem auch zur Übertragung der interessierenden Strahlung aus der Lasereinrichtung an eine entfernt angeordnete Auswerteinheit verwendbar. Ein weiterer Teil der die Lichtleitereinrichtung bildenden Lichtleitfasern kann z.B. auch ausschließlich zur Übertragung von Pumplicht an die
Lasereinrichtung vorgesehen sein und dementsprechend so im Bereich der Lasereinrichtung angeordnet werden, dass eine möglichst effiziente Einstrahlung von Pumplicht in die Lasereinrichtung ermöglicht ist, während die Einkopplung anderer Strahlung von dem Bereich der Lasereinrichtung in diesen weiteren Teil nicht oder nur eingeschränkt möglich ist.
Die mehreren einzelnen Lichtleitfasern bilden bevorzugt einen einzigen Strang, der ggf. ummantelt sein kann und - gegenüber einer Einzelfaser - eine entsprechend gesteigerte mechanische Stabilität aufweist.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung ist vorgesehen, dass an einem von der Lasereinrichtung entfernt angeordneten Ende der Lichtleitereinrichtung eine erste Anzahl von Lichtleitfasern der Lichtleitereinrichtung einer Auswerteinheit zur Auswertung der Strahlung zugeordnet ist. Auf diese Weise kann die im Bereich der Lasereinrichtung in den betreffenden Teil der Lichtleitfasern eingekoppelte Strahlung von der entfernt angeordneten Auswerteinheit ausgewertet werden.
Eine ganz besonders einfache und effiziente Fertigung der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung ergibt sich erfindungsgemäß dann, wenn die erste Anzahl von Lichtleitfasern, die der Auswerteinheit zugeordnet wird, beliebig ausgewählt ist, d. h. insbesondere nicht daraufhin ausgewählt ist, dass sie zu dem ersten Teil gehört, also zu denjenigen Lichtleitfasern, die im Bereich der Lasereinrichtung z.B. bewusst derart angeordnet sind, dass die interessierende
Strahlung in die Lichtleitfasern dieses ersten Teils einkoppelbar ist. Erfmdungemäß ist erkannt worden, dass auch ein statistischer Auswahlprozess von Lichtleitfasern aus der Lichtleitereinrichtung in der Regel sicherstellt, dass hinreichend viele von denjenigen einzelnen Lichtleitfasern der Auswerteinheit zugeordnet werden, in deren andere Enden im Bereich der Lasereinrichtung auch die interessierende Strahlung eingekoppelt wird. Durch diese erfindungsgemäße Konfiguration entfällt vorteilhaft das Erfordernis, während der Fertigung der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung spezielle einzelne Lichtleitfasern aus der Lichtleitereinrichtung zu ermitteln, in die auch die interessierende Strahlung eingekoppelt wird. Vielmehr kann erfindungsgemäß einfach ein gewisser Anteil der insgesamt vorhandenen Lichtleitfasern der Auswerteinheit zugeordnet werden, wobei aufgrund des statistischen
Charakters des Auswahlprozesses sichergestellt ist, dass stets zumindest einige Lichtleitfasern mit ausgewählt werden, die die interessierende Strahlung von dem Bereich der Lasereinrichtung der Auswerteinheit zuführen können. Die nicht ausgewählten Lichtleitfasern verbleiben bei dieser Erfindungsvariante zur Versorgung der Lasereinrichtung mit Pumplicht.
Eine weitere Vereinfachung eines Fertigungsprozesses der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung ist vorteilhaft dadurch gegeben, dass mindestens eine Lichtleitfaser eine von der Geometrie der weiteren Lichtleitfasern der Lichtleitereinrichtung abweichende Geometrie aufweist. Insbesondere kann die abweichende Geometrie einen von der Mehrzahl der Lichtleitfasern abweichenden Querschnitt bzw. Durchmesser aufweisen, sodass eine entsprechend einfache Unterscheidung zwischen Lichtleitfasern mit normaler Geometrie und Lichtleitfasern mit erfindungsgemäß abweichender Geometrie getroffen werden kann. Besonders bevorzugt kann beispielsweise eine einzige Lichtleitfaser der erfmdungsgemäßen Lichtleitereinrichtung mit einem verhältnismäßig großen Durchmesser ausgebildet werden, die dementsprechend beispielsweise zur Übertragung des Pumplichts von einer Pumplichtquelle an die Lasereinrichtung verwendet werden kann, während weitere, einen geringeren Durchmesser aufweisende Lichtleitfasern beispielsweise für die Rückleitung von interessierender Strahlung aus dem Bereich der Lasereinrichtung zu der Auswerteinheit verwendet werden können.
Alternativ oder ergänzend ist es auch möglich, zumindest einen Teil der Lichtleitfasern mit kleinem Querschnitt bzw. Durchmesser zusätzlich zur Übertragung von Pumplicht zu verwenden. Eine hierzu inverse Konfiguration ist ebenfalls denkbar, d. h., es kann beispielsweise eine einzige Lichtleitfaser mit verhältnismäßig großem Querschnitt bzw. Durchmesser vorgesehen sein, die zur Übertragung von interessierender Strahlung von der Lasereinrichtung zu der Auswerteinheit dient, während weitere, mit kleinerem Querschnitt bzw. Durchmesser versehene Lichtleitfasern für die Zuführung von Pumplicht an die Lasereinrichtung sorgen.
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung ist vorgesehen, dass die Lichtleitereinrichtung in einem Teilbereich ihrer Gesamtlänge einen
Biegeradius aufweist, der so gewählt ist, dass von der Lichtleitereinrichtung geführte Strahlung in dem Teilbereich zumindest teilweise aus der Lichtleitereinrichtung auskoppelbar ist. Bei der ausgekoppelten Strahlung kann es sich einerseits um von einer Pumplichtquelle zugeführtes Pump licht handeln, bevorzugt wird jedoch die in dem Bereich der Lasereinrichtung in die Lichtleitereinrichtung eingekoppelte interessierende Strahlung an dem erfindungsgemäß gebogenen Bereich der Lichtleitereinrichtung ausgekoppelt, um sie zum Zwecke einer Analyse einer entsprechenden Auswerteinheit zu zuführen.
Ganz besonders vorteilhaft kann ferner vorgesehen sein, dass der Biegeradius so gewählt ist, dass das Pumplicht einer ersten Wellenlänge nicht in dem Teilbereich auskoppelbar ist, dass Strahlung mit von der ersten Wellenlänge des Pumplichts verschiedenen Wellenlängen jedoch in dem Teilbereich auskoppelbar ist. Hierbei wird erfindungsgemäß vorteilhaft die Wellenlängenabhängigkeit des die Lichtleitung in der Lichtleitereinrichtung bzw. ihren einzelnen Lichtleitfasern ermöglichenden Prinzips der Totalreflexion ausgenutzt. Besonders vorteilhaft ist die Wellenlänge des verwendeten Pumplichts so auf die Zündeinrichtung bzw. den Biegeradius der Lichtleitereinrichtung und die Wellenlängen der zu analysierenden Strahlung abgestimmt, dass über eine entsprechende Krümmung der Lichtleiterleitereinrichtung selektiv lediglich die interessierende Strahlung auskoppelbar ist, während das Pumplicht nicht bereits aufgrund der erfindungsgemäßen Krümmung der Lichtleitereinrichtung ausgekoppelt wird und somit vollständig an die Lasereinrichtung übertragen werden kann.
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Konfiguration der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung ist vorgesehen, dass die Lichtleitereinrichtung mehrere Teilbereiche mit unterschiedlichen Biegeradien aufweist, in denen jeweils Strahlung verschiedener Wellenlängen auskoppelbar ist. Hierdurch wird gleichsam eine optische Filterschaltung realisiert, die über die Festlegung der entsprechenden Biegeradien hiermit korrespondierende Wellenlängenbereiche der in der Lichtleitereinrichtung geführten Strahlung auskoppeln kann.
Die entsprechenden Biegeradien sind u.a. in Abhängigkeit der Anzahl der einzelnen Lichtleitfasern entsprechend so zu wählen, dass zumindest bei einem bestimmten Teil der Lichtleitfasern die Totalreflexion der interessierenden Wellenlängen teilweise beeinträchtigt wird, um die Strahlung auskoppeln zu können.
Besonders bevorzugt weist die Lichtleitereinrichtung erfindungsgemäß in den Teilbereichen, in denen Strahlung ausgekoppelt werden soll, eine Öffnung in einem sie umgebenden Mantel oder auch einen für die auszukoppelnde Strahlung zumindest teilweise transparenten Bereich des Mantels auf.
Darüberhinaus kann erfindungsgemäß vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Lichtleitereinrichtung in den interessierenden Teilbereichen eine integrierte Auswerteinheit, zumindest jedoch einen optoelektrischen Wandler aufweist, sodass das erfindungsgemäß aus der Lichtleitereinrichtung ausgekoppelte Signal bzw. die entsprechende Strahlung direkt vor Ort auswertet und in ein elektrisches Signal umgewandelt werden kann. Die zur Weiterleitung des elektrischen Signals an eine Auswertschaltung bzw. Steuereinheit oder dergleichen erforderlichen elektrischen Verbindungen wie beispielsweise Kabel sind erfindungsgemäß vorteilhaft integrierbar in die
Lichtleitereinrichtung, beispielsweise indem sie zusammen mit den einzelnen Lichtleitfasern durch einen gemeinsamen Mantel umschlossen werden.
Erfindungsgemäß kann alternativ oder zusätzlich zu dem vor Ort vorgesehenen optoelektrischen Wandler auch eine weitere Lichtleitfaser vorgesehen sein, die im Wesentlichen räumlich getrennt ist von den restlichen Lichtleitfasern. Diese weitere Lichtleitfaser kann die erfindungsgemäß aus der Lichtleitereinrichtung ausgekoppelte Strahlung an einen entfernt angeordneten optoelektrischen Wandler oder eine Auswerteinheit weiterleiten und ist ebenfalls vorteilhaft in einen Mantel der Lichtleitereinrichtung integrierbar. Aufgrund ihrer räumlichen Trennung von den restlichen Lichtleitfasern der Lichtleitereinrichtung kann sie auch während der Fertigung der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung auf einfache Weise von den restlichen Lichtleitfasern unterschieden werden und somit gezielt mit einer Auswerteinheit verbunden werden, während die restlichen Lichtleitfasern beispielsweise optisch verbunden werden mit einer Pumplichtquelle. Diese weitere, für Analysezwecke verwendbare Lichtleitfaser kann alternativ oder zusätzlich mittels eines abweichenden Querschnitts oder dergleichen von den restlichen Lichtleitfasern unterscheidbar ausgelegt sein.
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung ist vorgesehen, dass an einem von der Lasereinrichtung entfernt angeordneten Ende der Lichtleitereinrichtung eine Pumplichtquelle zur Erzeugung des Pumplichts und eine
Auswerteinheit zur Auswertung der Strahlung vorgesehen ist, wobei die Pumplichtquelle räumlich zwischen dem Ende der Lichtleitereinrichtung und der Auswerteinheit angeordnet und zumindest teilweise transparent für die Strahlung ist. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass einige als Halbleiterlaser ausgebildete Pumplichtquellen im Wesentlichen transparent sind für interessierende Wellenlängen der im Bereich der Lasereinrichtung in die Lichtleitereinrichtung eingekoppelten Strahlung. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, die gesamte erfindungsgemäße Lichtleitereinrichtung einerseits zur Übertragung von Pumplicht an die Lasereinrichtung zu verwenden, und andererseits die im Bereich der Lasereinrichtung in zumindest einen Teil der Lichtleitfasern der Lichtleitereinrichtung eingekoppelte Strahlung in Rückrichtung zu der Pumplichtquelle zu übertragen, durch diese hindurchzustrahlen, und sie auf diese Weise der der Pumplichtquelle nachgeordneten Auswerteinheit zuzuführen.
Sowohl die erfindungsgemäße Variante, die eine Krümmung der Lichtleitereinrichtung mit dem Ziel des Auskoppeins eines Teils der zu analysierenden Strahlung ermöglicht, als auch die weitere Variante, bei der eine Auswerteinheit der Pumplichtquelle optisch nachgeordnet ist ermöglichen vorteilhaft die Nutzung des gesamten Querschnitts der Lichtleitereinrichtung zur Übertragung des Pumplichts an die Lasereinrichtung und der zu analysierenden Strahlung von der Lasereinrichtung an eine Auswerteinheit.
Eine besonders gute Anpassung eines Querschnitts der Lichtleitereinrichtung an weitere optische Elemente ist erfindungsgemäß dadurch gegeben, dass an einem von der Lasereinrichtung entfernt angeordneten Ende der Lichtleitereinrichtung ein optischer Querschnittswandler vorgesehen ist, der die einzelnen Lichtleitfasern der Lichtleiteranordnung in einer vorgebbaren Weise relativ zueinander angeordnet fixiert, insbesondere so, dass die einzelnen Lichtleitfasern in dem optischen Querschnittswandler zusammen einen Querschnitt bilden, der von dem Querschnitt der Lichtleiteranordnung abweicht. Auf diese Weise ist es erfindungsgemäß beispielsweise möglich, einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt der Lichtleitereinrichtung zu transformieren in einen im Wesentlichen rechteck- bzw. linienförmigen Querschnitt, wie er beispielsweise bei häufig verwendeten Halbleiter-Pumplichtquellen gegeben ist, die durch eine Linienanordnung mehrerer Laseremitter nebeneinander entsteht.
Alternativ oder ergänzend zu der vorstehend beschriebenen Konfiguration, bei der die zu analysierende Strahlung durch die Pumplichtquelle hindurchgestrahlt wird, bevor sie auf die Auswerteinheit gelangt, kann ein die zu analysierende Strahlung führender Teil der Lichtleitfasern der Lichtleitereinrichtung auch durch den optischen Querschnittswandler in einen Querschnitt transformiert werden, der optimal angepasst ist für die nachgeordnete Auswerteinheit.
Das erfindungsgemäße Prinzip ist vorteilhaft verwendbar bei Zündeinrichtungen für Brennkraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, kann jedoch auch sehr vorteilhaft in Verbindung mit Stationärmotoren, insbesondere Großgasmotoren, oder auch Turbinen oder dergleichen eingesetzt werden.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Zündeinrichtung gemäß Patentanspruch 18 angegeben.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen 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 sind. 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.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Zündeinrichtung,
Figur 2 eine Ausführungsform der Zündeinrichtung aus Figur 1 im Detail,
Figur 3a - 3d unterschiedliche Konfigurationen der erfindungsgemäßen Lichtleitereinrichtung im Querschnitt,
Figur 3e schematisch eine erfindungsgemäß zweifach definiert gebogene
Lichtleitereinrichtung,
Figur 4 eine Komponente der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung zur definierten Biegung einer Lichtleitereinrichtung mit integriertem Detektor,
Figur 5 a
und 5b weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung, und
Figur 6 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung mit einem optischen Querschnittswandler.
Ausführungsformen der Erfindung
Eine Brennkraftmaschine trägt in Figur 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie dient zum Antrieb eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs oder zum Antrieb eines Generators. Die Brennkraftmaschine 10 umfasst mehrere Zylinder, von denen in Figur 1 nur einer mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet ist. Ein Brennraum 14 des Zylinders 12 wird von einem Kolben 16 begrenzt. Kraftstoff gelangt in den Brennraum 14 direkt durch einen Injektor 18, der an einen auch als Rail beziehungsweise Common-Rail bezeichneten Kraftstoff-Druckspeicher 20 angeschlossen ist. Eine externe Gemischbildung ist ebenfalls möglich
In den Brennraum 14 eingespritzter Kraftstoff 22 wird mittels eines Laserimpulses 24 entzündet, der von einer eine Lasereinrichtung 26 umfassenden Zündeinrichtung 27 in den Brennraum 14 abgestrahlt wird. Hierzu wird die Lasereinrichtung 26 über eine Lichtleitereinrichtung 280 mit einem Pumplicht gespeist, welches von einer Pumplichtquelle 30 bereitgestellt wird. Die Pumplichtquelle 30 wird von einer Steuer- und Regeleinrichtung 32 gesteuert, die auch den Injektor 18 ansteuert.
Beispielsweise kann es sich bei der Pumplichtquelle 30 um eine Halbleiter-Laserdiode handeln, die in Abhängigkeit eines Steuerstroms ein entsprechendes Pumplicht über die Lichtleitereinrichtung 28 an die Lasereinrichtung 26 ausgibt. Obwohl Halbleiter-Laserdioden und andere klein bauende Pumplichtquellen bevorzugt für einen Einsatz in dem Kraftfahrzeugbereich verwendet werden, ist für den Betrieb der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung 27 prinzipiell jede Art von Pumplichtquelle verwendbar.
Figur 2 zeigt schematisch eine Detailansicht der Zündeinrichtung 27 aus Figur 1.
Wie aus Figur 2 ersichtlich, weist die Lasereinrichtung 26 einen laseraktiven Festkörper 44 auf, dem eine auch als Q-switch bezeichnete passive Güteschaltung 46 optisch nachgeordnet ist. Der laseraktive Festkörper 44 bildet hierbei zusammen mit der passiven Güteschaltung 46 sowie dem in Figur 2 links hiervon angeordneten Einkoppelspiegel 42 und dem Auskoppelspiegel 48 einen Laser-Oszillator aus, dessen Schwingverhalten von der passiven Güteschaltung 46 abhängt und damit zumindest mittelbar in an sich bekannter Weise steuerbar ist.
Bei der in Figur 2 abgebildeten Konfiguration der Lasereinrichtung 26 wird Pumplicht 60 durch die bereits unter Bezugnahme auf Figur 1 beschriebene Lichtleitereinrichtung 280 von der ebenfalls bereits beschriebenen Pumplichtquelle 30 auf den Einkoppelspiegel 42 geleitet. Da der Einkoppelspiegel 42 für die Wellenlängen des Pumplichts 60 durchsichtig ist, dringt das Pumplicht 60 in den laseraktiven Festkörper 44 ein und führt darin zu einer an sich bekannten Besetzungsinversion.
Während die passive Güteschaltung 46 ihren Grundzustand aufweist, in dem sie einen verhältnismäßig kleinen Transmissionskoeffizienten besitzt, wird ein Laserbetrieb in dem laseraktiven Festkörper 44 beziehungsweise in dem durch den Einkoppelspiegel 42 und den Auskoppelspiegel 48 begrenzten Festkörper 44, 46 vermieden. Mit steigender Pumpdauer steigt jedoch die Strahlungsdichte in dem Laser-Oszillator 42, 44, 46, 48 an, so dass die passive Güteschaltung 46 ausbleicht, d.h. einen größeren Transmissionskoeffizienten annimmt, und der Laserbetrieb beginnen kann.
Auf diese Weise entsteht ein auch als Riesenimpuls bezeichneter Laserimpuls 24, der eine verhältnismäßig hohe Spitzenleistung aufweist. Der Laserimpuls 24 wird gegebenenfalls unter Verwendung einer weiteren Lichtleitereinrichtung oder auch direkt durch ein nicht abgebildetes Brennraumfenster der Lasereinrichtung 26 in den Brennraum 14 (Figur 1) der Brennkraftmaschine 10 eingekoppelt, so dass darin vorhandener Kraftstoff 22 entzündet wird.
Erfindungsgemäß ist die Lichtleitereinrichtung 280 so ausgebildet und in dem Bereich der
Lasereinrichtung 26 angeordnet, dass im Bereich der Lasereinrichtung 26 und/oder im Bereich des der Lasereinrichtung 26 zugeordneten Brennraums 14 (Figur 1) auftretende Strahlung in die Lichtleitereinrichtung 280 einkoppelbar ist, so dass ohne Vorsehung separater Lichtleiteranordnungen allein mittels der Lichtleitereinrichtung 280 eine zu analysierende Strahlung von der Lasereinrichtung an eine entfernt angeordnete Auswerteinheit übertragbar ist.
Figur 1 zeigt beispielhaft eine derartige Auswerteinheit 100, die an einem von der Lasereinrichtung 26 entfernt angeordneten Ende 281a der Lichtleitereinrichtung 280 und vorliegend in räumlicher Nähe zu der Pumplichtquelle 30 angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Lichtleitereinrichtung 280 kann einer ersten Erfindungsvariante zufolge eine einzige Lichtleitfaser zur Führung des Pumplichts 60 (Figur 2) und zur Führung von zu analysierender Strahlung wie z.B. Brennraumlicht und dergleichen aufweisen, wodurch eine besonders einfache, kleinbauende und kostengünstige Konfiguration gegeben ist. Besonders bevorzugt ist die erfindungsgemäße Lichtleitereinrichtung 280 jedoch aus mehreren, insbesondere zu einem Strang zusammengefassten, einzelnen Lichtleitfasern gebildet, von denen zumindest ein erster Teil 280a, vgl. Figur 5a, so im Bereich der Lasereinrichtung 26 angeordnet ist, dass im Bereich der Lasereinrichtung 26 und/oder im Bereich des der Lasereinrichtung 26 zugeordneten Brennraums 14 auftretende Strahlung 70 in diesen Teil 280a der Lichtleitfasern einkoppelbar ist.
Bei der Strahlung 70 kann es sich beispielsweise um Pumplicht 60 handeln, das der Lasereinrichtung 26 über die Lichtleitereinrichtung 280 zugeführt und in der Lasereinrichtung 26 gestreut worden ist, oder auch um Laserlicht 24, das z.B. in einem Gehäuse 26' der Lasereinrichtung 26 an Komponenten 49, 50 gestreut wird. Primär handelt es sich bei der zu analysierenden Strahlung 70 jedoch bevorzugt um eine solche Strahlung, die infolge von in dem Brennraum 14 ablaufenden Verbrennungsprozessen entsteht. Figur 5a zeigt hierzu beispielhaft einen gestrichelten Pfeil 70, der aus dem Brennraum 14 durch das Brennraumfenster 50 in das Gehäuse 26' der Lasereinrichtung 26 eintretende Strahlung repräsentiert. Die Strahlung 70 kann beispielsweise einen Wellenlängenbereich im Bereich des sichtbaren Lichts und des UV-Lichts aufweisen.
Wie in Figur 5a ebenfalls abgebildet, kann auch ein beispielsweise an der Fokussieroptik 49 gestreuter Anteil 70' des zu dem Laserimpuls 24 gehörenden Lichts in die erfindungsgemäß angeordnete Lichtleitfaser 280a eingekoppelt werden.
Erfindungsgemäß kann weiter vorteilhaft eine in Figur 5a nicht näher bezeichnete Einkoppeloptik vorgesehen sein, die die interessierende Strahlung 70, 70' in die Lichtleitfaser 280a bündelt.
Bei der in Figur 5a abgebildeten Konfiguration bildet allein die Lichtleitfaser 280a den ersten Teil der Lichtleitfasern im Sinne der vorliegenden Erfindung, während der zweite Teil 280b der die Lichtleitereinrichtung 280 bildenden Lichtleitfasern allein zur Übertragung von Pump licht 60 an die Lasereinrichtung 26 dient.
Eine alternative Konfiguration der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung 27 ist in Figur 5b abgebildet. Im Gegensatz zu der Konfiguration gemäß Figur 5a weist die Erfindungsvariante nach Figur 5b eine Lichtleitereinrichtung 280 auf, deren Lichtleitfasern sämtlich gegenüber einem Einkoppelspiegel 42 der Lasereinrichtung 26 angeordnet sind. Bei dieser Konfiguration ist die Lasereinrichtung 26 vorteilhaft zumindest teilweise transparent für die aus dem Brennraum 14 in das Gehäuse 26' eingestrahlte Strahlung 70, sodass diese Strahlung 70 vorteilhaft durch die Lasereinrichtung 26 hindurch in die Lichtleitereinrichtung 280 eingekoppelt und einer entfernt angeordneten Auswerteinheit (nicht abgebildet) zugeführt werden kann. Hierbei ist vorteilhaft der gesamte optisch wirksame Querschnitt der Lichtleitereinrichtung 280 gleichzeitig zur Übertragung von Pumplicht 60 (Figur 5a) an die Lasereinrichtung 26 und zur Übertragung der Strahlung 70 von der Lasereinrichtung 26 zu einer entfernt angeordneten Auswerteinheit nutzbar. Im Unterschied hierzu ist bei der in Figur 5a abgebildeten Konfiguration der optische Querschnitt der Lichtleitfaser 280a nicht zur effizienten Beaufschlagung der Lasereinrichtung 26 mit Pumplicht 60 nutzbar.
Erfindungsgemäß kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass ein erster Teil 280a (vgl. Figur 3a) der mehreren Lichtleitfasern der Lichtleitereinrichtung 280 exklusiv zur Übertragung von im Bereich der Lasereinrichtung 26 eingekoppelter Strahlung 70 an die Auswerteinheit 100 (Figur 1) verwendet wird. Der die restlichen Lichtleitfasern der Lichtleitereinrichtung 280 umfassende zweite Teil 280b kann hierbei zur Übertragung von Pumplicht 60 an die Lasereinrichtung 26 verwendet werden.
Die vorstehend beschriebene Konfiguration der Lichtleitereinrichtung 280 gemäß Figur 3a ermöglicht zwar vorteilhaft eine Doppelnutzung der Lichtleitereinrichtung 280 zur gleichzeitigen Übertragung von Pumplicht 60 und von zu analysierender Strahlung 70. Allerdings erfordert die Konfiguration gemäß Figur 3a eine Unterscheidung der einzelnen Lichtleitfasern 280a, 280b während der Fertigung der Zündeinrichtung 27, um die Lichtleitfasern des ersten Teils 280a gezielt mit der Auswerteinheit 100 und die Lichtleitfasern des zweiten Teils 280b gezielt mit der Pumplichtquelle 30 verbinden zu können.
Das Erfordernis, eine derartige Unterscheidung einzelner Lichtleitfasern zu treffen, wird bei einer weiteren sehr vorteilhaften Erfindungsvariante, die nachfolgend unter Bezugnahme auf Figur 3b beschrieben ist, vermieden. Diese Erfindungsvariante sieht vor, dass eine gewisse Anzahl der Lichtleitfasern der Lichtleitereinrichtung 280 vorzugsweise an einem von der Lasereinrichtung 26 entfernt angeordneten Ende 281a (vgl. Figur 1) der ebenfalls dort angeordneten Auswerteinheit 100 zugeordnet wird. Beispielsweise können die entsprechenden Lichtleitfasern mechanisch von den restlichen Lichtleitfasern der Lichtleitereinrichtung 280 separiert und optisch und mechanisch mit der Auswerteinheit 100 verbunden werden.
Erfindungsgemäß ist hierbei jedoch vorteilhaft vorgesehen, dass nicht etwa spezielle einzelne Lichtleitfasern der Lichtleitereinrichtung 280 herausgesucht werden, um mit der Auswerteinheit 100 optisch bzw. mechanisch verbunden zu werden. Vielmehr wird erfindungsgemäß eine beliebige Auswahl unter allen Lichtleitfasern der Lichtleitereinrichtung 280 getroffen, um diejenigen Lichtleitfasern zu wählen, die mit der Auswerteinheit 100 verbunden werden. Der statistische Charakter dieses Auswahlverfahrens stellt hierbei sicher, dass üblicherweise mehrere solche Lichtleitfasern der Auswerteinheit 100 zugeordnet werden, in die im Bereich der Lasereinrichtung 26 tatsächlich auch die zu analysierende interessierende Strahlung 70 eingekoppelt wird. Solche Lichtleitfasern sind in Figur 3b schraffiert dargestellt. Die restlichen, nicht zur Verbindung mit der Auswerteinheit 100 ausgewählten einzelnen Lichtleitfasern der Lichtleitereinrichtung 280 werden dementsprechend nicht mit der Auswerteinheit 100 (Figurl) verbunden und stehen zur Verfügung für die Übertragung von Pumplicht 60 von der Pumplichtquelle 30 zu der Lasereinrichtung 26. Bei dieser Erfindungsvariante wird zugunsten eines vereinfachten Fertigungsprozesses bewusst in Kauf genommen, dass durch den statistischen Auswahlprozess auch eine oder mehrere solche Lichtleitfasern mit der Auswerteinheit 100 verbunden werden, in die gar keine zu analysierende Strahlung 70 eingekoppelt wird. Diese Lichtleitfasern tragen dementsprechend nicht zur Auswertung bei. Ebenso können hierbei auch eine oder mehrere solche Lichtleitfasern mit der Pumplichtquelle 30 verbunden werden, die eigentlich zu analysierende Strahlung führen.
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung 27 ist vorgesehen, dass mindestens eine Lichtleitfaser 280 1 eine von der Geometrie der weiteren Lichtleitfasern 280 2 der Lichtleitereinrichtung 280 abweichende Geometrie aufweist. Eine derartige Konfiguration ist in Figur 3c abgebildet. Wie aus Figur 3c ersichtlich ist, weist die mindestens eine Lichtleitfaser 280 1 einen wesentlich größeren Durchmesser auf als die weiteren Lichtleitfasern 280 2 der Lichtleitereinrichtung 280, die in Figur 3c schraffiert abgebildet sind.
Eine derartige unterschiedliche Geometrie ermöglicht während eines Fertigungsprozesses der Zündeinrichtung 27 eine einfache mechanische Separierung der mindestens einen Lichtleitfaser 280 1 von den weiteren Lichtleitfasern 280 2 und dementsprechend beispielsweise eine Zuordnung der mindestens einen Lichtleitfaser 280 1 zu der Pumplichtquelle 30, während die weiteren Lichtleitfasern 280 2 nicht mit der Pumplichtquelle 30, sondern beispielsweise mit der Auswerteinheit 100 (Figur 1) verbunden werden.
Ein inverse Konfiguration ist ebenfalls möglich, bei der beispielsweise die Lichtleitfaser 280 1 zur Übertragung von Strahlung 70 von der Lasereinrichtung 26 an die Auswerteinheit 100 verwendet wird, während die Lichtleitfasern 280 2 zur Übertragung von Pumplicht 60 an die Lasereinrichtung 26 dienen.
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung 27 ist vorgesehen, dass die Lichtleitereinrichtung 280 in einem Teilbereich 282 ihrer Gesamtlänge einen Biegeradius r aufweist, der so gewählt ist, dass von der Lichtleitereinrichtung 280 geführte Strahlung 60, 70 in dem Teilbereich 282 zumindest teilweise aus der Lichtleitereinrichtung 280 auskoppelbar ist.
Eine entsprechende erfindungsgemäße Anordnung zur Realisierung des Biegungsradius r ist aus Figur 4 ersichtlich. Figur 4 zeigt in einem teilweisen Querschnitt ein Gehäuse 100', das einen optischen Detektor 101 aufweist und somit eine zu der in Figur 1 abgebildeten
Auswerteinrichtung 100 vergleichbare Funktionalität bietet. Erfindungsgemäß weist die Auswerteinheit 100 nach Figur 4 darüberhinaus vorteilhaft einen Kanal 102 auf, durch den der zu biegende Teilbereich 282 der Lichtleitereinrichtung 280 hindurchführbar ist. Der Kanal 102 weist wie aus Figur 4 ersichtlich einen gekrümmten Abschnitt auf, der den vorgegebenen Biegeradius r realisiert. Bei hinreichend klein gewähltem Biegeradius r sind die für die Führung von Strahlung in der Lichtleitereinrichtung 280 erforderlichen Bedingungen für die Totalreflexion der Strahlung in den Lichtleitfasern nicht mehr vollständig gegeben, sodass zumindest ein Teil der in der Lichtleitereinrichtung 280 geführten Strahlung aus der Lichtleitereinrichtung 280 ausgekoppelt wird, vgl. den Pfeil 71.
Im Bereich 282 der Biegung der Lichtleitereinrichtung 280 ist dementsprechend der vorstehend bereits beschriebene Detektor 101 angeordnet, um die erfindungsgemäß aus der Lichtleitereinrichtung 280 ausgekoppelte Strahlung 71 aufzunehmen und beispielsweise in ein elektrisches Signal zu wandeln. Die in Figur 4 abgebildete Auswerteinheit weist vorteilhaft ein beispielsweise zweiteiliges Gehäuse auf, wobei die entsprechenden Gehäusehälften bevorzugt lösbar miteinander verbindbar sind, sodass bei geöffnetem Gehäuse 100' die Lichtleitereinrichtung 280 einlegbar ist in den Kanal 102. Durch das nachfolgende Schließen des Gehäuses 100' wird die Lichtleitereinrichtung 280 mechanisch in der Auswerteinheit 100 fixiert, wodurch sichergestellt ist, dass der vorgegebene Biegeradius r eingehalten und damit Strahlung 71 definiert aus der Lichtleitereinrichtung 280 ausgekoppelt wird.
Das Gehäuse 100' der Auswerteinheit 100 gemäß Figur 4 kann beispielsweise auch angeformt sein an ein die Pumplichtquelle 30 (Figur 1) aufweisendes Gehäuse. Ferner sind alternative Konfigurationen denkbar, bei denen separate Mittel zur Realisierung des Biegeradius r vorgesehen sind, die insbesondere nicht in das Gehäuse 100' der Auswerteinheit 100 integriert sind.
Figur 3e zeigt eine Prinzipskizze einer weiteren erfindungsgemäßen Konfiguration, bei der die Lichtleitereinrichtung 280 gleich an zwei Bereichen 282a, 282b erfindungsgemäß gekrümmt ist, um Strahlung 71a, 71b auszukoppeln. Da die Bedingung für die Totalreflexion in der
Lichtleitereinrichtung 280 bzw. den in ihr enthaltenen Lichtleitfasern wellenlängenabhängig ist, kann durch eine geeignete Wahl des Biegeradius ra, rb vorgegeben werden, welche Wellenlängen über die erfindungsgemäße Krümmung der Lichtleitereinrichtung 280 aus dieser auskoppelbar sind. Beispielsweise kann ein erster Krümmungsradius ra in dem Bereich 282a so gewählt sein, dass nur Strahlung 71a eines ersten Wellenlängenbereichs aus der Lichtleitereinrichtung 280 ausgekoppelt wird. Der Krümmungsradius rb des weiteren Bereichs 282b ist anders gewählt, sodass dementsprechend Strahlung 71b eines anderen Wellenlängenbereichs von dem Bereich 282b der Lichtleitereinrichtung 280 ausgekoppelt wird.
Ganz besonders vorteilhaft ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Biegeradius r so gewählt ist, dass möglichst kein Pumplicht 60 aus der Lichtleitereinrichtung 280 ausgekoppelt wird, um ein effizientes Pumpen der Lasereinrichtung 26 zu ermöglichen. Vielmehr sollte allein ein vorgebbarer Anteil der zu analysierenden Strahlung 70, 71a, 71b aus der Lichtleitereinrichtung 280 ausgekoppelt werden. Hierzu sind die Pumplichtquelle 30, die Lasereinrichtung 26 und die entsprechenden Biegeradien r, ra, rb entsprechend aufeinander abzustimmen. Figur 6 zeigt eine weitere sehr vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung 27, bei der einerseits eine Auswerteinheit gemäß Figur 4 in Form eines gestrichelten Rechtsecks 100 angedeutet ist. Diese Auswerteinheit 100 dient zur Auskopplung eines ersten Teils 70a von zu analysierender Strahlung.
Darüberhinaus verfügt die Konfiguration gemäß Figur 6 über eine weitere Auswerteinheit 105, die einer Pumplichtquelle 30 optisch nachgeordnet ist.
Die in Figur 6 abgebildete Konfiguration weist ferner einen optischen Querschnittswandler 290 auf, der den im Wesentlichen linien- bzw. rechteckförmigen Strahlquerschnitt der Pumplichtquelle 30 in einen kreisförmigen Querschnitt der Lichtleitereinrichtung 280 transformiert. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der optische Querschnittswandler 290 die einzelnen
Lichtleitfasern der Lichtleiteranordnung 280 in vorgebbarer Weise relativ zueinander angeordnet fixiert, so dass sich beispielsweise eine Konfiguration ergibt, die mit dem Strahlquerschnitt der Pumplichtquelle 30 vergleichbar ist. In dem weiteren Verlauf der Lichtleitereinrichtung 280 sind die einzelnen Lichtleitfasern vorzugsweise zu einem einzigen Strang zusammen gefasst, der gegebenenfalls durch einen schützenden Mantel, beispielsweise ein Metallgeflecht oder dergleichen, umgeben sein kann.
Die Lasereinrichtung 26 aus Figur 6 wird in an sich bekannter Weise über die Pumplichtquelle 30, den optischen Querschnittswandler 290 und die Lichtleitereinrichtung 280 mit Pumplicht 60 versorgt. Im Bereich der Lasereinrichtung 26 in die Lichtleitereinrichtung 280 bzw. einzelne Lichtleitfasern hiervon eingekoppelte Strahlung kann in Form des ersten Teils 70a durch die Auswerteinrichtung 100 extrahiert werden. Ein weiterer Teil 70a' der zu analysierenden Strahlung tritt durch den optischen Querschnittswandler 290 und durch die Pumplichtquelle 30 hindurch, und gelangt auf diese Weise zu der weiteren Auswerteinheit 105. Dies wird vorteilhaft dadurch ermöglicht, dass ein die Pumplichtquelle 30 bildender Halbleiterlaser im Wesentlichen transparent ist für die Wellenlängen des Teils 70a' der zu analysierenden Strahlung.
Obwohl in der Ausführungsform gemäß Figur 6 beide Auswerteinheiten 100, 105 abgebildet sind, ist es selbstverständlich, dass die Vorsehung bereits einer dieser beiden Auswerteinheiten eine effiziente Auswertung der Strahlung 70 ermöglicht. Bei denjenigen Varianten der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung 27, bei denen durch kontrollierte Biegung der Lichtleitereinrichtung 280 um einen vorgebbaren Biegeradius r die Auskopplung von Strahlung 70 aus der Lichtleitereinrichtung 280 ermöglicht wird, kann erfindungsgemäß ferner vorteilhaft vorgesehen sein, dass ein optoelektrischer Wandler, eine Auswerteinheit oder dergleichen direkt integriert sind in die Lichtleitereinrichtung 280. Figur 3d zeigt beispielhaft einen teilweisen Querschnitt einer derartigen Lichtleitereinrichtung 280. Aus Figur 3d ist ersichtlich, dass ein optoelektrischer Wandler 106 innerhalb eines Mantels 283 der Lichtleitereinrichtung 280 angeordnet ist, der damit direkt optisch verbunden ist mit mindestens einer Lichtleitfaser der Lichtleitereinrichtung 280, vorliegend bevorzugt mit der zentralen Lichtleitfaser, die einen verhältnismäßig großen Querschnitt aufweist. Der optoelektrische Wandler 106 ist direkt im Bereich der geplanten Biegung der Lichtleitereinrichtung 280 vorzusehen, wobei auch auf eine korrekte Winkellage zu achten ist, um eine effiziente Einkopplung von Strahlung in den Wandler 106 zu ermöglichen. Vorteilhaft kann auch ein ringförmiger Wandler vorgesehen sein, der beispielsweise radial beabstandet mehrere Fotodetektoren usw. aufweist und die Lichtleitereinrichtung 280 zumindest teilweise umgreift, wodurch das Einhalten einer korrekten Winkellage bei dem Biegen der Lichtleitereinrichtung 280 nicht mehr erforderlich ist.
Erfindungsgemäß können vorteilhaft elektrische Verbindungsleitungen für den optoelektrischen Wandler 106 ebenfalls in die Lichtleitereinrichtung 280 derart integriert werden, dass sie beispielsweise parallel zu den weiteren Lichtleitfasern geführt und durch den gemeinsamen
Mantel 283 geschützt sind. Anstelle eines optoelektrischen Wandlers 106 kann erfindungsgemäß auch eine weitere Lichtleitfaser vorgesehen sein, die in dem zu biegenden Bereich derart angeordnet ist, dass aufgrund der Biegung aus der betrachteten Lichtleitfaser austretende Strahlung in die weitere Lichtleitfaser einkoppelt und von dieser an einen entfernt angeordneten Detektor geleitet wird.
Das erfindungsgemäße Prinzip der Auskopplung von Strahlung aus der Lichtleitereinrichtung 280 durch eine erzwungene Krümmung bzw. Biegung der Lichtleitereinrichtung 280 in dem betreffenden Bereich kann vorteilhaft auch bei solchen Lichtleitereinrichtungen 280 angewandt werden, die über eine einzige Lichtleitfaser verfügen. Auch die Rückleitung von Strahlung 70 aus der Lasereinrichtung 26 zu dem optoelektrischen Wandler bzw. der Auswerteinheit 105 gemäß Figur 6 kann erfindungsgemäß ebenfalls durch eine Lichtleitereinrichtung 280 mit einer einzigen Lichtleitfaser bewerkstelligt werden.

Claims

Ansprüche
1. Zündeinrichtung (27), insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Lasereinrichtung (26) zur Erzeugung von Laserimpulsen (24), und mit einer mit der Lasereinrichtung (26) zumindest optisch verbundenen Lichtleitereinrichtung (280) zur Versorgung der Lasereinrichtung (26) mit Pumplicht (60), dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitereinrichtung (280) so ausgebildet und in dem Bereich der Lasereinrichtung (26) angeordnet ist, dass im Bereich der Lasereinrichtung (26) und/oder im Bereich eines der Lasereinrichtung (26) zugeordneten Brennraums (14) auftretende Strahlung (70) in die Lichtleitereinrichtung (280) einkoppelbar ist.
2. Zündeinrichtung (27) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Lasereinrichtung (26) zumindest teilweise durchlässig ist für Wellenlängen der Strahlung (70).
3. Zündeinrichtung (27) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitereinrichtung (280) eine einzige Lichtleitfaser aufweist.
4. Zündeinrichtung (27) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitereinrichtung (280) mehrere Lichtleitfasern aufweist, und dass zumindest ein erster
Teil (280a) der Lichtleitfasern in dem Bereich der Lasereinrichtung (26) so angeordnet ist, dass die im Bereich der Lasereinrichtung (26) und/oder im Bereich des Brennraums (14) auftretende Strahlung (70) in diesen Teil (280a) der Lichtleitfasern einkoppelbar ist.
5. Zündeinrichtung (27) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an einem von der Lasereinrichtung (26) entfernt angeordneten Ende (281a) der Lichtleitereinrichtung (280) eine erste Anzahl von Lichtleitfasern der Lichtleitereinrichtung (280) einer Auswerteinheit (100) zur Auswertung der Strahlung (70) zugeordnet ist.
6. Zündeinrichtung (27) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anzahl von Lichtleitfasern beliebig, und insbesondere nicht daraufhin ausgewählt ist, dass sie zu dem ersten Teil (280a) gehört.
7. Zündeinrichtung (27) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lichtleitfaser (280 1) eine von der Geometrie der weiteren Lichtleitfasern (280 2) der Lichtleitereinrichtung (280) abweichende Geometrie, insbesondere einen abweichenden Querschnitt, vorzugsweise einen anderen Durchmesser, aufweist.
8. Zündeinrichtung (27) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die
Lichtleitfaser (280 1) mit der abweichenden Geometrie einer Auswerteinheit (100) oder einer Pumplichtquelle (30) zugeordnet ist.
9. Zündeinrichtung (27) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitereinrichtung (280) in einem Teilbereich (282) ihrer Gesamtlänge einen Biegeradius (r) aufweist, der so gewählt ist, dass von der Lichtleitereinrichtung (280) geführte Strahlung (60, 70) in dem Teilbereich (282) zumindest teilweise aus der Lichtleitereinrichtung (280) auskoppelbar ist.
10. Zündeinrichtung (27) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeradius (r) so gewählt ist, dass Pumplicht (60) einer ersten Wellenlänge nicht in dem Teilbereich (282) auskoppelbar ist, dass Strahlung (70) mit von der ersten Wellenlänge des Pumplichts (60) verschiedenen Wellenlängen jedoch in dem Teilbereich (282) auskoppelbar ist.
11. Zündeinrichtung (27) nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitereinrichtung (280) mehrere Teilbereiche (282a, 282b) mit unterschiedlichen Biegeradien (ra, rb) aufweist, in denen jeweils Strahlung (70) verschiedener Wellenlängen auskoppelbar ist.
12. Zündeinrichtung (27) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitereinrichtung (280) in dem bzw. den Teilbereichen (282, 282a, 282b) eine Öffnung in einem sie umgebenden Mantel (283) bzw. einen für die auszukoppelnde Strahlung (60, 70) zumindest teilweise transparenten Bereich des Mantels (283) aufweist.
13. Zündeinrichtung (27) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitereinrichtung (280) in dem bzw. den Teilbereichen (282, 282a, 282b) eine integrierte Auswerteinheit, zumindest jedoch einen optoelektrischen Wandler, und/oder eine weitere Lichtleitfaser, die räumlich getrennt ist von den restlichen Lichtleitfasern, aufweist.
14. Zündeinrichtung (27) nach Ansprach 13, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Verbindungsmittel, insbesondere Kabel, in die Lichtleitereinrichtung (280) und/oder in deren Mantel (283) integriert sind.
15. Zündeinrichtung (27) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem von der Lasereinrichtung (26) entfernt angeordneten Ende (281 a) der
Lichtleitereinrichtung (280) eine Pumplichtquelle (30) zur Erzeugung des Pumplichts (60) und eine Auswerteinheit (100) zur Auswertung der Strahlung (70) vorgesehen ist, wobei die Pumplichtquelle (30) räumlich zwischen dem Ende (281a) der Lichtleitereinrichtung (280) und der Auswerteinheit (100) angeordnet und zumindest teilweise transparent für die Strahlung (70) ist.
16. Zündeinrichtung (27) nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass an einem von der Lasereinrichtung (26) entfernt angeordneten Ende (281a) der Lichtleitereinrichtung (280) ein optischer Querschnittswandler (290) vorgesehen ist, der die einzelnen Lichtleitfasern der Lichtleiteranordnung (280) in einer vorgebbaren Weise relativ zueinander angeordnet fixiert, insbesondere so, dass die einzelnen Lichtleitfasern in dem optischen Querschnittswandler (290) zusammen einen Querschnitt bilden, der von dem Querschnitt der Lichtleiteranordnung (280) abweicht.
17. Brennkraftmaschine (10) mit einer Zündeinrichtung (27) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
18. Verfahren zum Herstellen einer Zündeinrichtung (27), insbesondere für eine
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Lasereinrichtung (26) zur Erzeugung von Laserimpulsen (24), und mit einer mit der Lasereinrichtung (26) zumindest optisch verbundenen Lichtleitereinrichtung (280) zur Versorgung der Lasereinrichtung (26) mit Pumplicht (60), dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitereinrichtung (280) aus mehreren, insbesondere zu einem Strang zusammengefassten, einzelnen Lichtleitfasern gebildet wird, und dass im Bereich der Lasereinrichtung (26) zumindest ein erster Teil (280a) der Lichtleitfasern so angeordnet wird, dass im Bereich der Lasereinrichtung (26) und/oder im Bereich eines der Lasereinrichtung (26) zugeordneten Brennraums (14) auftretende Strahlung (70) in den ersten Teil (280a) der Lichtleitfasern einkoppelbar ist.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass an einem von der Lasereinrichtung (26) entfernt angeordneten Ende (281a) der Lichtleitereinrichtung (280) eine erste Anzahl von Lichtleitfasern der Lichtleitereinrichtung (280) einer Auswerteinheit (100) zur Auswertung der Strahlung (70) zugeordnet ist, wobei die erste Anzahl von Lichtleitfasern beliebig, und insbesondere nicht daraufhin ausgewählt wird, dass sie zu dem ersten Teil (280a) gehören.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitereinrichtung (280) in einem Teilbereich (282) ihrer Gesamtlänge derart entsprechend einem vorgebbaren Biegeradius (r) gebogen wird, dass von der Lichtleitereinrichtung (280) geführte Strahlung (60, 70) in dem Teilbereich (282) zumindest teilweise aus der Lichtleitereinrichtung (280) auskoppelbar ist.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Teilbereich (282) eine Auswerteinheit, zumindest jedoch ein optoelektrischer Wandler, und/oder eine weitere Lichtleitfaser, die räumlich getrennt ist von den restlichen Lichtleitfasern, integriert wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Verbindungsmittel, insbesondere Kabel, in die Lichtleitereinrichtung (280) und/oder in deren Mantel (283) integriert werden.
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