WO2010139577A1

WO2010139577A1 - Laserzündeinrichtung

Info

Publication number: WO2010139577A1
Application number: PCT/EP2010/057201
Authority: WO
Inventors: Werner Herden; Martin Weinrotter; Pascal Woerner; Juergen Raimann; Heiko Ridderbusch
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2009-06-05
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2010-12-09
Also published as: JP2012528976A; EP2438290A1; JP5496326B2; US8919313B2; US20120132167A1; DE102009026794A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zündlaser (26), umfassend einen laseraktiven Festkörper (44), ein Gehäuse (38) und ein Brennraumfenster (58), wobei der Wärmewert des Zündlasers (26) auf einfache Weise entsprechend den Anforderungen der Brennkraftmaschine einstellbar ist.

Description

Beschreibung

Titel Laserzündeinrichtung

Stand der Technik

Aus der WO 2005/066488 A1 ist eine sogenannte Laserzündung bekannt. Diese Laserzündung umfasst einen Zündlaser, der in den Brennraum einer Brennkraftmaschine hineinragt. Dieser Zündlaser ist über einen Lichtleiter mit einer Pumplichtquelle verbunden.

An einem dem Brennraum zugewandten Ende des Zündlasers ist ein sogenanntes Brennraumfenster vorhanden, welches transmissiv für die im Zündlaser erzeugten Laserimpulse ist. Die Laserwellenlänge liegt zwischen 500 nm und 1500 nm, vorzugsweise zwischen 900 nm und 1100 nm. Dieses Brennraumfenster muss dichtend in einem Gehäuse des Zündlasers aufgenommen werden. Dabei werden an die Abdichtung zwischen Brennraumfenster und Gehäuse hohe Anforderungen gestellt, weil während des Betriebs bspw. in einer Brennkraftmaschine Oberflächentemperaturen von über 600° C an dem Brennraumfenster auftreten können. Zusätzlich kommen noch intermittierende Druckbelastungen von über 250 bar hinzu. Wenn ein Zündlaser zum Zünden einer Gasturbine eingesetzt wird, herrschen im Brennraum der Gasturbine zwar geringere Drücke, allerdings kann die Oberfläche des Brennraumfensters Temperaturen von bis zu 1.000° C erreichen.

Damit die Laserzündung störungsfrei arbeitet, muss das Brennraumfenster über die gesamte Lebensdauer der Brennkraftmaschine durchlässig für die Laserstrahlen sein. Allerdings können sich während des Betriebs Ablagerungen auf dem Brennraumfenster niederschlagen, so dass die erforderliche optische Transparenz des Brennraumfensters verloren geht. Um diese Ablagerungen zu verhindern, ist der Zündlaser so auszulegen, dass die Betriebstemperatur an der dem Brennraum zugewandten Oberfläche des Brennraumfensters hoch genug ist, um Ablagerungen, vor allem organischer Art, abzubrennen beziehungsweise zu oxidieren.

Allerdings darf die Oberflächentemperatur des Brennraumfensters nicht so hoch werden, dass es zu Selbstentzündungen des Kraftstoff-Luft-Gemisches an der

Oberfläche des Brennraumfensters oder der Bildung von Ablagerungen, insbesondere Ölaschen auf dem Brennraumfenster kommen kann.

Aus der DE 198 10 750 A1 ist ein Zündlaser bekannt, bei dem die Temperatur des Brennraumfensters durch eine Erhöhung der Wärmeabfuhr in den Fuß des Zündlasers abgesenkt werden kann.

Im Ergebnis muss die Oberflächentemperatur des Brennraumfensters im gesamten Betriebsbereich des Verbrennungsmotors oberhalb der Abbrandtemperatur für organische Beläge, die bei etwa 400⁰C liegt, und unterhalb einer Temperatur von

600⁰C, ab der ein Wachstum von kristallinen Phosphaten aus den Ölaschen bekannt ist, gehalten werden. Dies bedeutet, dass ein Temperaturbereich zwischen 420°C bis 550⁰C an der Oberfläche des Brennraumfensters dauerhaft erreicht werden soll.

Da mindestens beim Kaltstart der Brennkraftmaschine dieser genannte

Temperaturbereich nicht eingehalten werden kann, ist eine schnelle Aufheizung des Zündlasers beziehungsweise des Brennraumfensters erwünscht. Gleichzeitig muss im stabilen Betrieb der Brennkraftmaschine die Wärme aus dem Zündlaser ausreichend abgeführt werden, um Übertemperaturen zu vermeiden.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zündlaser bereitzustellen, der insbesondere eine rasche Aufheizung des Zündlasers beziehungsweise des zugehörigen Brennraumfensters auf die erforderliche Temperatur von 400⁰C ermöglicht, damit möglichst rasch nach dem Kaltstart der Brennkraftmaschine die Abbrandtemperatur für organische Beläge erreicht wird und somit diese Beläge sich nicht auf dem Brennraumfenster dauerhaft niederschlagen können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem gattungsgemäßen Zündlaser dadurch gelöst, dass Mittel zur Beeinflussung der Wärmeleitung vorgesehen, die eine Einstellung des Wärmetransport vom Brennraum über das Gehäuse des Zündlasers zum Brennraumfenster erlauben, so dass für alle Anwendungsfälle ein rasches Aufheizen des Brennraumfensters erreicht wird.

Dabei können die Mittel zur Beeinflussung der Wärmeleitung an einem dem

Brennraum zugewandten Ende des Gehäuses ein Wärmeleitelement, insbesondere ein Wärmeleitring aus einem gut wärmeleitenden Material, insbesondere aus Nickel und/oder vernickeltem Kupfer, umfassen. Dieses Wärmeleitelement kann entweder einstückig mit dem Gehäuse des Zündlasers ausgebildet sein oder es kann aus einem anderen Material als das Gehäuse des Zündlasers bestehen und mit diesem, beispielsweise durch Löten oder Schweißen, gut wärmeleitend verbunden werden. Als geeignete Materialien für ein solches Wärmeleitelement haben sich Nickel oder Kupfer bewährt, da sie über eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit verfügen. Das erfindungsgemäße Wärmeleitelement funktioniert ähnlich wie eine Kühlrippe, da durch die vergrößerte Oberfläche des Wärmeleitelements die Wärmeaufnahme aus den heißen Rauchgasen und die Einleitung dieser Wärme in das Gehäuse des Zündlasers beschleunigt und verbessert wird.

Dabei können die Mittel zur Beeinflussung der Wärmeleitung bei einem Zündlaser an dessen Gehäuse ein Außengewinde ausgebildet ist, darin bestehen, dass das

Außengewinde in einem Abstand von einem dem Brennraum zugewandten Ende des Zündlasers endet. Wenn nämlich das Außengewinde, welches in aller Regel dazu dient, den Zündlaser in den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine einzuschrauben, nicht bis ans Ende des Zündlasers geführt wird, dann wird die Wärmeabfuhr aus dem Brennraum zugewandten Ende des Zündlasers verringert und somit die Aufheizung des Zündlasers beschleunigt.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem Gehäuse und dem Brennraumfenster mindestens ein Zwischenelement, insbesondere einringförmiges Zwischenelement, aus einem schlecht wärmeleitenden

Material, bevorzugt aus Glimmer, vorgesehen ist. Dieses Zwischenelement dient dazu, die Wärmeabfuhr aus dem Brennraumfenster zu verringern und dadurch die Aufheizung des Brennraumfensters zu beschleunigen beziehungsweise die stationäre Oberflächentemperatur des Brennraumfensters zu erhöhen. Die Zwischenelemente können als kreisringförmige Scheibe ausgebildet sein und in axialer Richtung vor beziehungsweise hinter auf einer oder beiden Seiten des Brennraumfensters zwischen dem Gehäuse und dem Brennraumfenster vorgesehen werden. Wenn beispielsweise nur ein Zwischenelement vorgesehen ist und dieses Zwischenelement auf der dem Brennraum abgewandten Kontaktfläche zwischen dem

Brennraumfenster und dem Gehäuse angeordnet ist, wird dadurch die Ableitung von Wärme aus dem Brennraumfenster in den Fuß des Gehäuses verringert und infolgedessen die Aufheizung beschleunigt.

Des Weiteren ist es aber auch möglich, auf der dem Brennraum zugewandten

Kontaktfläche zwischen Brennraumfenster und dem Gehäuse ein solches Zwischenelement vorzusehen. Dadurch wird die Wärmeeinleitung aus der Stirnseite des Gehäuses in das Brennraumfenster verringert, so dass auch auf diese Weise die Aufheizgeschwindigkeit beziehungsweise die stationäre Oberflächentemperatur des Brennraumfensters beeinflusst und den Anforderungen des Einzelfalls entsprechend, angepasst werden kann.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls dadurch gelöst, dass das Brennraumfenster aus zwei verschiedenen Materialien besteht. Selbstverständlich muss das Brennraumfenster transparent beziehungsweise transmissiv für Licht mit der

Wellenlänge des Zündlasers sein, damit der Laserimpuls aus dem Inneren des Zündlasers in den Brennraum gelangen kann. Ein besonders geeignetes Material für die Fokussierung des Laserimpulses ist kristalliner Saphir, der allerdings eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit von cirka 40 W/mK bei Raumtemperatur hat.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, in dem unmittelbar an die optische Achse des Zündlasers anschließenden Bereiche des Brennraumfensters als Material für das Brennraumfenster kristallinen Saphir vorzusehen und die radial außenliegenden Bereiche des Brennraumfensters aus einem anderen Werkstoff herzustellen, der eine geringere Wärmeleitfähigkeit hat. Das Brennraumfenster wird also erfindungsgemäß aus einem zentralen Bereich mit optimalen optischen Eigenschaften und einem radial äußeren Bereich hinsichtlich der Wärmeleitfähigkeit optimierten ringförmigen Bereich gebildet. Geeignete Werkstoffe für den zweiten, äußeren Bereich des Brennraumfensters sind zum Beispiel Quarzglas, das eine Wärmeleitfähigkeit von nur etwa 4 W/mK bei Raumtemperatur hat, YAG, mit einer Wärmeleitfähigkeit von etwa 14

W/mK bei Raumtemperatur oder Zirkonoxid mit etwa 10,5 W/mK bei Raumtemperatur. Schon der Vergleich der Wärmeleitfähigkeit der genannten Werkstoffe macht deutlich, dass durch ein Brennraumfenster, welches aus zwei verschiedenen Werkstoffen besteht, die Wärmeabfuhr aus dem Brennraumfenster in sehr weiteren Grenzen gesteuert werden kann, so dass auch hier durch geeignete Dimensionierung und

Kombination der genannten Werkstoffe die Oberflächentemperatur des Brennraumfensters auf die gewünschten Werte eingestellt werden kann und gleichzeitig eine sehr rasche Aufheizung des Brennraumfensters auf Temperaturen oberhalb 400⁰C erreicht werden kann.

Es versteht sich von selbst, dass die Merkmale der nebengeordneten Ansprüche einzeln bei einem erfindungsgemäßen Zündlaser eingesetzt werden können. Es ist jedoch auch ohne Weiteres möglich, mehrere dieser Merkmale miteinander zu kombinieren. So ist es beispielsweise ohne Weiteres möglich und in Figur 2 dargestellt, einen Wärmeleitring vorzusehen und gleichzeitig das Außengewinde des Gehäuses 38 des Zündlasers nicht bis an die Stirnseite des Zündlasers zu führen.

Entsprechendes gilt auch für die Zwischenelemente zwischen Brennraumfenster 58 und dem Gehäuse beziehungsweise dem einen Brennraumfenster, welches aus zwei verschiedenen Materialien zusammengesetzt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielhaft erläutert. Es zeigen:

Figur 1 a eine schematische Darstellung einer laserbasierten Zündeinrichtung in einer Brennkraftmaschine;

Figur 1 b eine schematische und detaillierte Darstellung der Zündeinrichtung aus

Figur 1 ; und

Figuren 2 bis 4 Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Zündlaser. Detaillierte Beschreibung

Anhand der Figuren wird die erfindungsgemäße Zündeinrichtung beispielhaft in einer Brennkraftmaschine erläutert. Der Zündlaser kann jedoch auch in einer Gasturbine implementiert sein.

Eine Brennkraftmaschine trägt in Figur 1a insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie kann zum Antrieb eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs dienen oder als Gasmotor zur Stromerzeugung eingesetzt werden. Die Brennkraftmaschine 10 umfasst üblicherweise mehrere Zylinder, von denen in Figur 1 a 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 durch einen Injektor 18, der an einen auch als Rail bezeichneten Kraftstoff-Druckspeicher 20 angeschlossen ist. Alternativ kann das Kraftstoff-Luft-Gemisch auch außerhalb des Brennraums 14, zum Beispiel im

Saugrohr, gebildet werden.

Das im Brennraum 14 vorhandene Kraftstoff-Luft-Gemisch 22 wird mittels eines Laserimpulses 24 entzündet, der von einer einen Zündlaser 26 umfassenden Zündeinrichtung 27 in den Brennraum 14 abgestrahlt wird. Hierzu wird der Zündlaser

26 über eine Lichtleitereinrichtung 28 mit einem Pumplicht gespeist, welches von einer Pumplichtquelle 30 bereitgestellt wird. Die Pumplichtquelle 30 wird von einem Steuergerät 32 gesteuert, das auch den Injektor 18 ansteuert.

Wie aus Figur 1 b hervorgeht, speist die Pumplichtquelle 30 mehrere

Lichtleitereinrichtungen 28 für verschiedene Zündlaser 26, die jeweils einem Zylinder 12 der Brennkraftmaschine 10 zugeordnet sind. Hierzu weist die Pumplichtquelle 30 mehrere einzelne Laserlichtquellen 34 auf, die mit einer Pulsstromversorgung 36 verbunden sind. Durch das Vorhandensein der mehreren einzelnen Laserlichtquellen 34 ist gleichsam eine „ruhende" Verteilung von Pumplicht an die verschiedenen

Lasereinrichtungen 26 realisiert, so dass keine optischen Verteiler oder dergleichen zwischen der Pumplichtquelle 30 und den Zündlasern 26 erforderlich sind.

Der Zündlaser 26 weist einen laseraktiven Festkörper 44 mit einer passiven Güteschaltung 46 auf, die zusammen mit einem Einkoppelspiegel 42 und einem

Auskoppelspiegel 48 einen optischen Resonator bildet. Unter Beaufschlagung mit von der Pumplichtquelle 30 erzeugtem Pumplicht erzeugt der Zündlaser 26 in an sich bekannter Weise einen Laserimpuls 24, der durch eine Fokussieroptik 52 auf einen in dem Brennraum 14 (Figur 1 a) befindlichen Zündpunkt ZP fokussiert ist. Die in dem Gehäuse 38 des Zündlasers 26 vorhandenen Komponenten sind durch ein scheibenförmiges Brennraumfenster 58 von dem Brennraum 14 getrennt. Das

Brennraumfenster 58 kann quadratisch oder bevorzugt rund ausgeführt sein.

In den Figuren 2 bis 4 werden unterschiedliche erfindungsgemäße Ausführungsformen von Lasereinrichtungen 26 vergrößert dargestellt. Dabei ist vor allem das dem Brennraum 15 zugewandte Ende des Zündlasers 26 dargestellt.

Die dem Brennraum 14 (siehe Figur 1a) zugewandte Oberfläche des Brennraumfensters 58 ist in Figur 2 mit dem Bezugszeichen 60 versehen.

Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 38 zweiteilig ausgebildet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Innenteil 62 mit einem Außenteil 64 des Gehäuses 38 verschraubt. Es sind auch andere Verbindungen möglich, insbesondere stoffschlüssige Verbindungen durch Löten oder Schweißen. Zwischen einer Stirnseite (ohne Bezugszeichen) des Innenteils und einem Absatz 66 des Außenteils 64 ist das Brennraumfenster 58 dichtend eingespannt. Eventuell erforderliche zusätzliche Dichtelemente sind in Figur 2 nicht dargestellt. Da Außenteil 64 und Innenteil 62 durch ein Gewinde 68 miteinander verbunden werden können, kann durch ein entsprechendes Anzugsmoment die Anpresskraft mit der das Brennraumfenster 58 zwischen Innenteil 62 und dem Absatz 66 des Außenteils 64 eingespannt wird, eingestellt werden. Bei Schweiß- oder Lötverbindungen ist diese

Anpresskraft durch eine geeignete Prozessführung, zum Beispiel durch mechanisches Pressen während des Fügevorgangs, zu realisieren.

Der Außenteil 64 beziehungsweise das Gehäuse 38 weisen ein Außengewinde 70 auf, das dazu dient, den Zündlaser 26 in einen nicht dargestellten Zylinderkopf einer

Brennkraftmaschine beispielsweise einzuschrauben.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, das Außengewinde 70 nicht bis an eine Stirnseite 72 des Gehäuses 38 zu führen, sondern es in einem Abstand L vor der Stirnseite 72 enden zu lassen. Dies bedeutet, dass der Durchmesser des Gehäuses 38 in dem Bereich zwischen dem Ende des Außengewindes 17 und der Stirnseite 72 des Gehäuses kleiner ist als der Kernlochdurchmesser des Außengewindes 70. Infolgedessen wird der Querschnitt des Gehäuses 38, insbesondere des Außenteils 64, in diesem Bereich verringert und somit der Wärmestrom von der Stirnseite 72 in die dem Brennraum abgewandten Bereiche des Gehäuses 38 reduziert. Dies führt dazu, dass sich bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine sich das Brennraumfenster 58 und insbesondere die dem Brennraum zugewandte Oberfläche 60 des Brennraumfensters 58 schneller aufheizen und somit die Abbrandtemperatur von 400° schneller erreicht wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist ein weiteres erfindungsgemäßes konstruktives Merkmal zur Steuerung beziehungsweise Erhöhung der Oberflächentemperatur des Brennraumfensters 58 dargestellt. An der Stirnseite 72 ist nämlich ein Wärmeleitring 74 ausgebildet, der entweder einstückig mit dem Außenteil 64 des Gehäuses 38 ausgebildet sein kann oder als separates Bauteil aus einem gut wärmeleitfähigen Material, wie beispielsweise Nickel oder Kupfer, hergestellt sein kann. In diesem Fall empfiehlt es sich, den Wärmeleitring 74 zum Beispiel durch Löten oder Schweißen mit dem Gehäuse 38 stoffschlüssig und somit gut wärmeleitend zu verbinden.

Der Wärmeleitring 74 hat gewissermaßen die Aufgabe einer Kühlrippe, wobei er erfindungsgemäß Wärme aus dem Brennraum in das Gehäuse 38 und damit auch in das Brennraumfenster 58 einleiten soll. Es versteht sich von selbst, dass durch die Geometrie und die Abmessungen des Wärmeleitrings weitere Parameter zur Beeinflussung der Oberflächentemperatur beziehungsweise der Betriebstemperatur des Brennraumfensters vorhanden sind. Grundsätzlich gilt, dass eine große wärmeübertragende Oberfläche zwischen Wärmeleitring 74 und der umgebenden Brennluft und den Abgasen im Brennraum zu einer erhöhten Wärmeübertragung führt. Eine große Masse beziehungsweise ein großes Volumen des Wärmeleitrings führt zu einer erhöhten thermischen Trägheit. Diese Parameter können eingesetzt werden, um einerseits ein rasches Aufheizen zu ermöglichen und andererseits eine gewisse thermische Trägheit zu erreichen, so dass unter allen Betriebszuständen die höchst zulässige Oberflächentemperatur des Brennraumfensters 58 nicht erreicht beziehungsweise überschritten wird.

Es versteht sich von selbst, dass die beiden erfindungsgemäßen Merkmale, nämlich dass der Wärmeleitring 74 und das nicht bis an die Stirnseite 72 ausgebildete Außengewinde 70 auch einzeln an einem Zündlaser 26 ausgebildet werden können. Es ist nicht erforderlich, diese beiden Merkmale zusammen an einem Zündlaser 26 zu realisieren.

In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zündlasers

26 dargestellt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwischen dem Gehäuse 38 und dem Brennraumfenster 58 Zwischenringe 76 und 78 eingelegt. Diese Zwischenringe 76 beziehungsweise 78 bestehen aus einem schlecht wärmeleitenden Material, wie zum

Beispiel Glimmer. Allerdings sind auch alle anderen Materialien, die eine schlechte Wärmeleitfähigkeit und ausreichende Temperaturbeständigkeit haben, geeignet. Der erste Zwischenring 76 und der zweite Zwischenring 78 können auch einzeln eingesetzt werden, je nachdem in welchem Umfang die Wärmeleitung beziehungsweise die Wärmeabfuhr innerhalb des Zündlasers 26 gesteuert werden soll.

Wenn beispielsweise nur der erste Zwischenring 76 zwischen dem Innenteil 62 und dem Brennraumfenster 58 eingelegt wird, wird die Wärmeleitung vom Brennraumfenster 58 in das Innenteil 62 reduziert, so dass die Temperatur des laseraktiven Festkörpers 44 reduziert wird. Gleichzeitig erhöht sich die

Betriebstemperatur des Brennraumfensters 58.

Durch die Dicke des ersten Zwischenrings 76 kann die Wärmeabfuhr aus dem Brennraumfenster in das Innenteil 62 in weiten Grenzen gesteuert werden. Wenn der zweite Zwischenring 78 zwischen dem Brennraumfenster 58 und dem Absatz 66 des

Außenteils 64 eingelegt wird, wird die Wärmeübertragung von dem Gehäuse 38 in das Brennraumfenster 58 verringert.

Somit kann durch das Anbringen des ersten Zwischenrings 76 und/oder des zweiten Zwischenrings 78 die Betriebstemperatur des Brennraumfensters 58 und die

Geschwindigkeit, mit der das Brennraumfenster 58 sich erwärmt, bei einem Kaltstart in weiten Grenzen gesteuert werden.

In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zündlasers 26 dargestellt. Dabei ist das Brennraumfenster 58 aus zwei verschiedenen Materialien aufgebaut. Konzentrisch beziehungsweise koaxial zu einer optischen Achse 80 des Zündlasers 26 ist das Brennraumfenster 50 aus einem ersten Material mit optimierten optischen Eigenschaften hergestellt. Dieser erste Bereich ist in Figur 4 mit dem Bezugszeichen 82 versehen. Beispielsweise kann in diesem ersten Bereich 82 das Brennraumfenster 58 aus einem kristallinen Saphir (AI₂O₃) hergestellt werden. Kristalliner Saphir hat eine relative hohe Wärmeleitfähigkeit von cirka 40 W/mK bei

Raumtemperatur.

In einem radial äußeren zweiten Bereich 84 ist das Brennraumfenster 58 aus einem anderen transparenten Material wie zum Beispiel Quarz, YAG oder Zirkonoxid hergestellt. Die genannten Materialen sind beispielhaft genannt und nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen. Allen diesen Materialien ist gemeinsam, dass sie eine deutlich niedrigere Wärmeleitfähigkeit als kristalliner Saphir haben. Daher ist es durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Brennraumfensters 58 aus zwei verschiedenen Materialien möglich, die Wärmeableitung beziehungsweise die Wärmeeinleitung in das Brennraumfenster 58 in weiten Grenzen zu steuern.

Um beispielsweise ein solches Brennraumfenster herzustellen, ist es möglich, auf ein Saphirfenster einen Quarzring mit geringerer Wärmeleitfähigkeit aufzuschmelzen. Es ist naturgemäß auch möglich, andere Werkstoffe miteinander zu kombinieren. Im Zusammenhang mit der Erfindung umfasst der allgemeine Begriff „Quarz" auf jeden

Fall Quarzglas, fused silica, sowie SiO₂ in amorpher Form.

Allen Ausführungsformen, die exemplarisch anhand der Figuren 2 bis 4 dargestellt und erläutert worden sind, ist gemeinsam, dass sie einzeln oder in beliebiger Kombination in einem Zündlaser 26 realisiert werden können. Dadurch kann ein in Serie gefertigter

Zündlaser 26 durch Kombination einzelner oder mehrerer erfindungsgemäßer Merkmale bezüglich der Betriebstemperatur und der Aufheizgeschwindigkeit des Brennraumfensters 58 in weiten Bereichen an die Einsatzbedingungen angepasst werden.

Claims

Ansprüche

1. Zündlaser für eine Laserzündeinrichtung (27) einer Brennkraftmaschine, mit einem laseraktiven Festkörper (44), mit einem Brennraumfenster (58) und mit einem Gehäuse (38), dadurch gekennzeichnet, dass an einem dem

Brennraum (14) zugewandten Ende des Gehäuses (38) Mittel zur Beeinflussung der Wärmeleitung ausgebildet sind.

2. Zündlaser nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Beeinflussung der Wärmeleitung ein Wärmeleitelement, insbesondere einen Wärmeleitring (74), aus einem gut wärmeleitenden Material, insbesondere aus Nickel (Ni) und/oder vernickeltem Kupfer (Cu), umfassen.

3. Zündlaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (38) ein Außengewinde (70) ausgebildet ist, und dass das Außengewinde (70) in einem Abstand (L) von einem dem Brennraum (14) zugewandten Ende des Zündlasers (26) endet.

4. Zündlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Beeinflussung der Wärmeleitung mindestens ein Zwischenelement, insbesondere ringförmiges Zwischenelement (76, 78), zwischen dem Gehäuse (38) und dem Brennraumfenster (58) aus einem schlecht wärmeleitenden Material, insbesondere aus Glimmer, umfassen.

5. Zündlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennraumfenster (58) aus zwei verschiedenen Materialien besteht.

6. Zündlaser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das

Brennraumfenster (58) in einem direkt um eine optische Achse (80) des Zündlasers (26) herum angeordneten ersten Bereich (82) aus einem transparenten Material mit optimierten optischen Eigenschaften besteht, und dass das Brennraumfenster (58) in einem radial äußeren zweiten Bereich (84) aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit besteht.

7. Zündlaser nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennraumfenster (58) in dem ersten Bereich (82) aus kristallinem Saphir (AI₂O3) und/oder in dem zweiten Bereich (84) aus Quarzglas, YAG oder

Zirkonoxid besteht.

8. Zündlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (38) zweiteilig mit einer äußeren Gehäusewand (70) und einer inneren Gehäusewand (72) ausgebildet ist.

9. Zündlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der laseraktive Festkörper (44) eine passive Güteschaltung (46), einen Einkoppelspiegel (42) und/oder einen Auskoppelspiegel (48) umfasst.

10. Laserzündeinrichtung (27) umfassend eine Steuereinrichtung (32), einen Zündlaser (26), eine Lichtleitereinrichtung (28), die mit einem Pumplicht aus einer Pumplichtquelle (30) gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündlaser (26) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.