WO2011060987A1 - Laserzündkerze - Google Patents

Laserzündkerze Download PDF

Info

Publication number
WO2011060987A1
WO2011060987A1 PCT/EP2010/064228 EP2010064228W WO2011060987A1 WO 2011060987 A1 WO2011060987 A1 WO 2011060987A1 EP 2010064228 W EP2010064228 W EP 2010064228W WO 2011060987 A1 WO2011060987 A1 WO 2011060987A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
spark plug
laser spark
combustion chamber
flow
prechamber
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/064228
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Herden
Martin Weinrotter
Pascal Woerner
Juergen Raimann
Igor Orlandini
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to JP2012540333A priority Critical patent/JP2013511659A/ja
Priority to EP10759880A priority patent/EP2504564A1/de
Priority to US13/510,152 priority patent/US8844491B2/en
Publication of WO2011060987A1 publication Critical patent/WO2011060987A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P23/00—Other ignition
    • F02P23/04—Other physical ignition means, e.g. using laser rays
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/02—Engines characterised by precombustion chambers the chamber being periodically isolated from its cylinder
    • F02B19/04—Engines characterised by precombustion chambers the chamber being periodically isolated from its cylinder the isolation being effected by a protuberance on piston or cylinder head
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/12—Engines characterised by precombustion chambers with positive ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/26—Starting; Ignition
    • F02C7/264—Ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P13/00—Sparking plugs structurally combined with other parts of internal-combustion engines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a laser spark plug, in particular for a
  • Combustion chamber window which separates the antechamber from a combustion chamber facing away from the laser spark plug.
  • Such a laser spark plug is already known from DE 10 2006 018 973 A1.
  • a disadvantage of the known laser spark plug is the fact that in one of the antechamber facing surface region of the
  • a laser spark plug of the type mentioned above in that at least one flow-guiding element is provided in the prechamber and arranged so that there is a fluid flow occurring in the prechamber, which towards the combustion chamber window moves, deflects in a radially inner direction.
  • the indication of the radially inner direction refers to a
  • Longitudinal axis or optical axis of the laser spark plug or the antechamber, i. the radially inner direction is substantially perpendicular to the longitudinal axis of the laser spark plug.
  • the provision of the flow-guiding element according to the invention advantageously results in an effective deflection of the combustion chamber window surface facing the prechamber in the case of conventional laser spark plugs
  • Fluid flows such as those that occur during a compression stroke of an internal combustion engine containing the laser spark plug, in which an ignitable air / fuel mixture flows into the prechamber.
  • the deflection of the fluid flow according to the invention is advantageously carried out such that the fluid flow into a radially inner region of the
  • flow-guiding element has a substantially concave flow-guiding surface.
  • Other variants of the invention may also provide flow guiding surfaces, e.g. only partially formed concave, as long as a direct admission of the
  • Combustor window surface or an adjacent volume region is prevented by the fluid flow.
  • Overflow which provides a fluid connection between the antechamber and a Combustion chamber allows. This takes into account the fact that fluid flows in the pre-chamber usually propagate from the ignition point or from the overflow channel.
  • the flow-guiding element is arranged directly in the region of the combustion chamber window, whereby an additional mechanical protection of that volume region in the region of
  • Combustion window results in which the desired Restgaspolster is to train.
  • the flow-guiding element is designed so that it together with one of the antechamber facing surface of the
  • Combustion chamber window surrounds a substantially frusto-conical volume range, the base surface is in the region of the combustion chamber window or is formed by a surface of the combustion chamber window.
  • a corresponding cover surface of the truncated cone-shaped volume region in this case represents a passage opening for the laser radiation to the interior of the prechamber.
  • flow-guiding element surrounds an optical axis of the laser spark plug, in particular concentrically.
  • a particularly stable structure is given according to a further variant of the invention, when the flow-guiding element is formed integrally with a housing of the laser spark plug.
  • Overflow channel is provided, which has a fluid connection between the
  • Prechamber and a combustion chamber allows, and that the overflow is curved. Due to the unique nature of the curvature of the invention
  • Overflow in contrast to conventionally designed as a bore overflow, is advantageously a further degree of freedom in the leadership of a
  • Fluid flow in the interior of the antechamber given, causing the flow-carrying elements according to the invention can be advantageously supported in terms of a desired fluid deflection.
  • a particularly favorable flow guidance in the region of the overflow channels is given by the fact that a longitudinal axis of a first portion of the
  • Overflow channel which opens into an inner region of the prechamber, includes a larger angle with the optical axis of the laser spark plug as a longitudinal axis of a second portion of the overflow channel, which opens into an outer region surrounding the prechamber.
  • the first longitudinal axis of the first section of the overflow channel may well include a right angle with the optical axis of the laser spark plug, while the second longitudinal axis of the second portion of the overflow preferably include an acute angle, in particular an angle ⁇ 20 °, with the optical axis of the laser spark plug can.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a laser spark plug according to the invention in a partial cross section
  • Figure 2 shows a second embodiment of an inventive
  • FIG. 3 shows a third embodiment of a laser spark plug according to the invention.
  • FIG. 1 shows a partial cross section of a first embodiment of the laser spark plug 100 according to the invention.
  • the laser spark plug 100 has an integrated laser device 105 which can generate laser radiation 20 and focus it on the ignition point ZP lying in a prechamber 110 of the laser spark plug 100.
  • the laser spark plug 100 may also be configured to be supplied with laser radiation from a remote source (not shown) that concentrates it to the ignition point. In this case, the local
  • the interior of the prechamber 110 is separated from the combustion chamber remote part 100a of the laser spark plug 100 by a combustion chamber window 140.
  • the laser spark plug 100 or its prechamber 1 10 has over
  • Overflow 120 the fluid communication between the pre-chamber 1 10 and an outer area 200, in which it is in the installed position of
  • Laser spark plug 100 can act in an internal combustion engine, for example, to a combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the laser spark plug 100 furthermore has at least one flow-guiding element 130, which in the present case has a substantially rotationally symmetrical design and is arranged in the region of a surface of the combustion chamber window 140 facing the prechamber 110.
  • the flow-guiding element 130 effects the deflection of a fluid flow F directed onto the combustion chamber window 140 into a radially inner region or a radially inner direction relative to the optical axis OA of the laser spark plug 100.
  • the arrow F 'shown by dashed lines in FIG. 1 shows the deflected according to the invention fluid flow.
  • a residual gas cushion 150 can advantageously form in the volume region 11, which advantageously protects the surface of the combustion chamber window 140 from dirt particles and other undesirable elements, such as during combustion due to laser ignition in the prechamber 1 10 arise.
  • the flow-guiding element 130 preferably has a substantially concave flow-guiding surface 130 a, which advantageously corresponds to the Ignition point ZP or an overflow 120 faces, so that an efficient flow deflection is possible in a radially inner region.
  • flow-guiding element 130 need not necessarily be arranged directly adjacent to the combustion chamber window 140, this advantageously results in the formation of a particularly good
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the invention
  • flow-guiding element 130 is designed such that, together with the surface of combustion chamber window 140 facing prechamber 110, it surrounds a substantially frusto-conical volume region 11 whose base lies in the region of combustion chamber window 140 or is formed directly through the surface of combustion chamber window 140 is.
  • a cover surface of the frustoconical volume range 1 1 1 still allows - albeit limited - fluid communication of the volume range 1 1 1 with the remaining volume of the prechamber 1 10 and the transmission of the laser radiation 20 to the ignition point ZP.
  • a particularly uniform flow guidance or deflection of the fluid flow F (FIG. 1) from the combustion chamber window 140 can take place in that the flow-guiding element 130 surrounds an optical axis OA of the laser spark plug 100, in particular concentrically.
  • the flow-guiding element 130 may preferably also be integrally formed with the housing 101 of the laser spark plug, whereby a mechanically particularly stable configuration is achieved.
  • FIG. 3 shows a further advantageous embodiment of the laser spark plug 100 according to the invention, in which the lateral transfer passages 120 'are curved.
  • a longitudinal axis L1 of a first section of the laser spark plug 100 in which the lateral transfer passages 120 'are curved.
  • Overflow 120 ' which in a prechamber 1 10 surrounding
  • the angle oc2 between the second longitudinal axis L2 and the optical axis OA is preferably less than about 50 °, more preferably less than about 20 °.
  • the shaping of the curved overflow channels 120 'and of the flow-guiding element 130 is coordinated such that an optimized flow deflection is ensured by the volume region 11 (FIG. 2) to be protected, while at the same time ignition torches (not shown) are in a particularly favorable orientation out of the Pre-chamber 1 10 can escape into the combustion chamber 200.
  • the ignition point ZP is preferably selected so that it is outside the volume range to be protected 1 1 1, in particular in a right in Figure 1 room half of the pre-chamber 1 10th

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Laserzündkerze (100), insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs oder einen Großgasmotor, mit einer Vorkammer (110) zur Aufnahme eines zündfähigen Mediums und einem Brennraumfenster (140), das die Vorkammer (110) von einem brennraumabgewandten Teil (100a) der Laserzündkerze (100) trennt. Erfindungsgemäß ist in der Vorkammer (110) mindestens ein strömungsführendes Element (130) vorgesehen und so angeordnet, dass es eine in der Vorkammer (110) auftretende Fluidströmung (F), die sich auf das Brennraumfenster (140) zu bewegt, in eine radial innere Richtung umlenkt.

Description

Beschreibung Titel
Laserzündkerze Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Laserzündkerze, insbesondere für eine
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs oder einen Großgasmotor, mit einer Vorkammer zur Aufnahme eines zündfähigen Mediums und einem
Brennraumfenster, das die Vorkammer von einem brennraumabgewandten Teil der Laserzündkerze trennt.
Eine derartige Laserzündkerze ist bereits aus der DE 10 2006 018 973 A1 bekannt. Nachteilig an der bekannten Laserzündkerze ist die Tatsache, dass sich in einem der Vorkammer zugewandten Oberflächenbereich des
Brennraumfensters kein Restgaspolster aus einem verbrannten
Luft-/Kraftstoffgemisch bilden bzw. erhalten kann, das zu dem Schutz des Brennraumfensters vor dem permanenten Eintrag weiterer
Verbrennungsprodukte beitragen könnte.
Offenbarung der Erfindung
Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laserzündkerze der vorstehend genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die Bildung bzw. der Erhalt eines Restgaspolsters im Bereich des Brennraumfensters begünstigt wird.
Diese Aufgabe wird bei einer Laserzündkerze der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in der Vorkammer mindestens ein strömungsführendes Element vorgesehen und so angeordnet ist, dass es eine in der Vorkammer auftretende Fluidstromung, die sich auf das Brennraumfenster zu bewegt, in eine radial innere Richtung umlenkt. Im Sinne der vorliegenden Erfindung bezieht sich die Angabe der radial inneren Richtung auf eine
Längsachse bzw. optische Achse der Laserzündkerze bzw. der Vorkammer, d.h. die radial innere Richtung steht im wesentlichen senkrecht auf der Längsachse der Laserzündkerze.
Untersuchungen der Anmelderin zufolge ergibt sich durch die Vorsehung des erfindungsgemäßen strömungsführenden Elements vorteilhaft eine wirksame Ablenkung von sich bei konventionellen Laserzündkerzen ungehindert auf die der Vorkammer zugewandte Brennraumfensteroberfläche zu bewegenden
Fluidströmungen, wie sie beispielsweise während eines Verdichtungstaktes einer die Laserzündkerze enthaltenden Brennkraftmaschine entstehen, bei dem ein zündfähiges Luft-/Kraftstoffgemisch in die Vorkammer einströmt. Die erfindungsgemäße Ablenkung der Fluidströmung erfolgt dabei vorteilhaft derart, dass sich die Fluidströmung in einen radial inneren Bereich der
Vorkammer fortsetzt und nicht einen direkt im Oberflächenbereich des
Brennraumfensters liegenden Volumenbereich beaufschlagt. Dadurch kann sich während des Betriebs der Laserzündkerze ein Restgaspolster in diesem
Oberflächenbereich ausbilden, das nicht fortwährend durch neue, aus dem
Inneren der Vorkammer herrührende Fluidströmungen gestört wird.
Eine besonders effiziente Umlenkung von die Restgaspolsterbildung störenden Fluidströmungen ist erfindungsgemäß dadurch möglich, dass das
strömungsführende Element eine im Wesentlichen konkav ausgebildete strömungsführende Oberfläche aufweist. Andere Erfindungsvarianten können auch strömungsführende Oberflächen vorsehen, welche z.B. nur abschnittsweise konkav ausgebildet sind, solange eine direkte Beaufschlagung der
Brennraumfensteroberfläche bzw. eines angrenzenden Volumenbereichs durch die Fluidströmung verhindert wird.
Bei einer weiteren Erfindungsvariante wird eine besonders günstige
Fluidströmungsumlenkung dadurch erzielt, dass die strömungsführende
Oberfläche einem in der Vorkammer angeordneten Zündpunkt zugewandt ist, auf den die Laserzündkerze Laserstrahlung bündelt, und/oder mindestens einem
Überströmkanal, der eine Fluidverbindung zwischen der Vorkammer und einem Brennraum ermöglicht. Dadurch wird der Tatsache Rechnung getragen, dass sich Fluidströmungen in der Vorkammer üblicherweise ausgehend von dem Zündpunkt ausbreiten oder ausgehend von dem Überströmkanal.
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Laserzündkerze ist vorgesehen, dass das strömungsführende Element direkt im Bereich des Brennraumfensters angeordnet ist, wodurch sich ein zusätzlicher mechanischer Schutz desjenigen Volumenbereichs im Bereich des
Brennraumfensters ergibt, in dem sich das gewünschte Restgaspolster ausbilden soll.
Besonders vorteilhaft ist das strömungsführende Element so ausgebildet, dass es zusammen mit einer der Vorkammer zugewandten Oberfläche des
Brennraumfensters einen im Wesentlichen kegelstumpfformigen Volumenbereich umgibt, dessen Grundfläche im Bereich des Brennraumfensters liegt bzw. durch eine Oberfläche des Brennraumfensters gebildet ist. Eine entsprechende Deckelfläche des kegelstumpfformigen Volumenbereichs stellt dabei eine Durchtrittsöffnung für die Laserstrahlung zu dem Innenraum der Vorkammer dar. Eine besonders gleichmäßige erfindungsgemäße Strömungsumlenkung ist einer weiteren Erfindungsvariante zufolge dadurch gegeben, dass das
strömungsführende Element eine optische Achse der Laserzündkerze, insbesondere konzentrisch, umgibt.
Ein besonders stabiler Aufbau ist einer weiteren Erfindungsvariante zufolge gegeben, wenn das strömungsführende Element einstückig ausgebildet ist mit einem Gehäuse der Laserzündkerze.
Eine weitere sehr vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Laserzündkerze ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein
Überströmkanal vorgesehen ist, der eine Fluidverbindung zwischen der
Vorkammer und einem Brennraum ermöglicht, und dass der Überströmkanal gekrümmt ist. Durch die erfindungsgemäße Eigenart der Krümmung des
Überströmkanals, im Gegensatz zu herkömmlich als Bohrung ausgeführten Überströmkanälen, ist vorteilhaft ein weiterer Freiheitsgrad bei der Führung einer
Fluidströmung im Innenbereich der Vorkammer gegeben, wodurch die erfindungsgemäßen strömungsführenden Elemente hinsichtlich einer gewünschten Fluidumlenkung vorteilhaft unterstützt werden können.
Eine besonders günstige Strömungsführung im Bereich der Überströmkanäle ist dadurch gegeben, dass eine Längsachse eines ersten Abschnitts des
Überströmkanals, der in einen Innenbereich der Vorkammer mündet, einen größeren Winkel einschließt mit der optischen Achse der Laserzündkerze als eine Längsachse eines zweiten Abschnitts des Überströmkanals, der in einen die Vorkammer umgebenden Außenbereich mündet. Die erste Längsachse des ersten Abschnitts des Überströmkanals kann dabei durchaus einen rechten Winkel mit der optischen Achse der Laserzündkerze einschließen, während die zweite Längsachse des zweiten Abschnitts des Überströmkanals bevorzugt einen spitzen Winkel, insbesondere einen Winkel < 20°, mit der optischen Achse der Laserzündkerze einschließen kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
In der Zeichnung zeigt:
Figur 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Laserzündkerze in einem teilweisen Querschnitt,
Figur 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Laserzündkerze, und
Figur 3 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Laserzündkerze.
Figur 1 zeigt einen teilweisen Querschnitt einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Laserzündkerze 100. Die Laserzündkerze 100 verfügt über eine integrierte Lasereinrichtung 105, die Laserstrahlung 20 erzeugen und auf den in einer Vorkammer 1 10 der Laserzündkerze 100 liegenden Zündpunkt ZP bündeln kann. Alternativ kann die Laserzündkerze 100 auch so ausgelegt sein, dass sie von einer entfernt angeordneten Quelle (nicht gezeigt) mit Laserstrahlung versorgt wird, die sie auf den Zündpunkt bündelt. In diesem Fall kann die lokale
Lasereinrichtung 105 entfallen.
Der Innenraum der Vorkammer 1 10 ist von dem brennraumabgewandten Teil 100a der Laserzündkerze 100 durch ein Brennraumfenster 140 getrennt.
Ferner verfügt die Laserzündkerze 100 bzw. ihre Vorkammer 1 10 über
Überströmkanäle 120, die eine Fluidverbindung zwischen der Vorkammer 1 10 und einem Außenbereich 200, bei dem es sich in Einbaulage der
Laserzündkerze 100 in einer Brennkraftmaschine beispielsweise um einen Brennraum der Brennkraftmaschine handeln kann, ermöglichen.
Erfindungsgemäß verfügt die Laserzündkerze 100 ferner über mindestens ein strömungsführendes Element 130, welches vorliegend im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet und im Bereich einer der Vorkammer 1 10 zugewandten Oberfläche des Brennraumfensters 140 angeordnet ist.
Das strömungsführende Element 130 bewirkt vorteilhaft die Umlenkung einer auf das Brennraumfenster 140 gerichteten Fluidströmung F in einen radial inneren Bereich bzw. eine radial innere Richtung bezogen auf die optische Achse OA der Laserzündkerze 100. Der in Figur 1 gestrichelt gezeichnete Pfeil F' zeigt die erfindungsgemäß umgelenkte Fluidströmung.
Durch die erfindungsgemäße Strömungsumlenkung von F zu F' kann sich vorteilhaft ein Restgaspolster 150 in dem Volumenbereich 1 1 1 ausbilden, das vorteilhaft die Oberfläche des Brennraumfensters 140 vor Schmutzpartikeln und weiteren unerwünschten Elementen schützt, wie sie bei der Verbrennung infolge der Laserzündung in der Vorkammer 1 10 entstehen.
Das strömungsführende Element 130 weist bevorzugt eine im Wesentlich konkav ausgebildete strömungsführende Oberfläche 130a auf, die vorteilhaft dem Zündpunkt ZP bzw. einem Überströmkanal 120 zugewandt ist, so dass eine effiziente Strömungsumlenkung in einen radial inneren Bereich möglich ist.
Obwohl das erfindungsgemäße strömungsführende Element 130 nicht notwendig direkt angrenzend an das Brennraumfenster 140 angeordnet werden muss, ergibt sich hierdurch vorteilhaft die Ausbildung eines besonders gut
strömungsgeschützten Volumenbereichs 1 1 1 , der mit hoher Zuverlässigkeit die Ausbildung und dauerhafte Erhaltung eines Restgaspolsters 150 ermöglicht. Figur 2 zeigt einer weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Laserzündkerze 100.
Im Unterschied zu der Erfindungsvariante gemäß Figur 1 ist das
strömungsführende Element 130 vorliegend so ausgebildet, dass es zusammen mit der der Vorkammer 1 10 zugewandten Oberfläche des Brennraumfensters 140 einen im Wesentlichen kegelstumpfförmigen Volumenbereich 1 1 1 umgibt, dessen Grundfläche im Bereich des Brennraumfensters 140 liegt bzw. vorliegend direkt durch die Oberfläche des Brennraumfensters 140 gebildet ist. Eine Deckelfläche des kegelstumpfförmigen Volumenbereichs 1 1 1 ermöglicht nach wie vor eine - wenn auch begrenzte - Fluidkommunikation des Volumenbereichs 1 1 1 mit dem restlichen Volumen der Vorkammer 1 10 sowie die Transmission der Laserstrahlung 20 auf den Zündpunkt ZP.
Erfindungsgemäß kann eine besonders gleichmäßige Strömungsführung bzw. Ablenkung der Fluidströmung F (Figur 1 ) von dem Brennraumfenster 140 dadurch erfolgen, dass das strömungsführende Element 130 eine optische Achse OA der Laserzündkerze 100, insbesondere konzentrisch, umgibt.
Das strömungsführende Element 130 kann bevorzugt auch einstückig ausgebildet sein mit dem Gehäuse 101 der Laserzündkerze, wodurch eine mechanisch besonders stabile Konfiguration erzielt wird.
Figur 3 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Laserzündkerze 100, bei der die lateralen Überströmkanäle 120' gekrümmt sind. Vorliegend schließt eine Längsachse L1 eines ersten Abschnitts des
Überströmkanals 120', der in den Innenbereich der Vorkammer 1 10 mündet, einen größeren Winkel od ein mit der optischen Achse OA der Laserzündkerze 100 als eine zweite Längsachse L2 eines zweiten Abschnitts des
Überströmkanals 120', der in einen die Vorkammer 1 10 umgebenden
Außenbereich 200 mündet. Der Winkel oc2 zwischen der zweiten Längsachse L2 und der optischen Achse OA beträgt bevorzugt weniger als etwa 50°, besonders bevorzugt weniger als etwa 20°.
Dadurch ist einerseits bei dem Beschicken der Vorkammer 1 10 mit einem zündfähigen Luft-/Kraftstoffgemisch aus dem Außenbereich 200 bzw. Brennraum gewährleistet, dass das Gemisch direkt auf den Zündpunkt ZP bzw. zumindest nicht direkt auf das Brennraumfenster 140 strömt. Andererseits ist durch die erfindungsgemäße Anordnung der zweiten Längsachse L2 vorteilhaft
sichergestellt, dass aus der Vorkammer 1 10 austretende Zündfackeln, die zur Entzündung des in dem Brennraum 200 vorliegenden Gemischs dienen, sich nicht rein radial von der Vorkammer 1 10 weg erstrecken, sondern vielmehr auch zumindest zu einem gewissen Anteil sich in axialer Richtung bezüglich der Längsachse bzw. optischen Achse OA der Laserzündkerze 100, d.h. in Figur drei nach rechts, ausbreiten.
Erfindungsgemäß erfolgt eine Abstimmung der Formgebung der gekrümmten Überströmkanäle 120' und des strömungsführenden Elements 130 derart, dass eine optimierte Strömungsablenkung von dem zu schützenden Volumenbereich 1 1 1 (Figur 2) gewährleistet ist, während gleichzeitig Zündfackeln (nicht gezeigt) in besonders günstiger Orientierung aus der Vorkammer 1 10 in den Brennraum 200 austreten können.
Um die Ausbildung des Restgaspolsters 150 (Figur 1 ) nicht durch die
Laserzündung selbst zu beeinträchtigen, wird der Zündpunkt ZP bevorzugt so gewählt, dass er außerhalb des zu schützenden Volumenbereichs 1 1 1 liegt, insbesondere in einer in Figur 1 rechten Raumhälfte der Vorkammer 1 10.

Claims

Ansprüche
1 . Laserzündkerze (100), insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs oder einen Großgasmotor, mit einer Vorkammer (1 10) zur Aufnahme eines zündfähigen Mediums und einem Brennraumfenster (140), das die Vorkammer (1 10) von einem brennraumabgewandten Teil (100a) der Laserzündkerze (100) trennt, dadurch gekennzeichnet, dass in der
Vorkammer (1 10) mindestens ein strömungsführendes Element (130) vorgesehen und so angeordnet ist, dass es eine in der Vorkammer (1 10) auftretende Fluidströmung (F), die sich auf das Brennraumfenster (140) zu bewegt, in eine radial innere Richtung umlenkt.
2. Laserzündkerze (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das strömungsführende Element (130) eine im wesentlichen konkav
ausgebildete strömungsführende Oberfläche (130a) aufweist.
3. Laserzündkerze (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die strömungsführende Oberfläche (130a) einem in der Vorkammer (1 10) angeordneten Zündpunkt (ZP) zugewandt ist, auf den die Laserzündkerze (100) Laserstrahlung (20) bündelt, und/oder mindestens einem
Überströmkanal (120), der eine Fluidverbindung zwischen der Vorkammer (1 10) und einem Brennraum (200) ermöglicht.
4. Laserzündkerze (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das strömungsführende Element (130) direkt im Bereich des Brennraumfensters (140) angeordnet ist.
5. Laserzündkerze (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das strömungsführende Element (130) so ausgebildet ist, dass es zusammen mit einer der Vorkammer (1 10) zugewandten Oberfläche des Brennraumfensters (140) einen im wesentlichen kegelstumpfförmigen Volumenbereich (1 1 1 ) umgibt, dessen Grundfläche im Bereich des Brennraumfensters (140) liegt bzw. durch eine Oberfläche des Brennraumfensters (140) gebildet ist.
6. Laserzündkerze (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das strömungsführende Element (130) eine optische Achse (OA) der Laserzündkerze (100), insbesondere konzentrisch, umgibt.
7. Laserzündkerze (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das strömungsführende Element (130) einstückig ausgebildet ist mit einem Gehäuse (101 ) der Laserzündkerze (100).
8. Laserzündkerze (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Überströmkanal (120') vorgesehen ist, der eine Fluidverbindung zwischen der Vorkammer (1 10) und einem
Brennraum (200) ermöglicht, und dass der Überströmkanal (120') gekrümmt ist.
9. Laserzündkerze (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längsachse (L1 ) eines ersten Abschnitts des Überströmkanals (120'), der in einen Innenbereich der Vorkammer (1 10) mündet, einen größeren Winkel (a1 ) einschließt mit der optischen Achse (OA) der Laserzündkerze (100) als eine Längsachse (L2) eines zweiten Abschnitts des Überströmkanals (120'), der in einen die Vorkammer (1 10) umgebenden Außenbereich (200) mündet.
PCT/EP2010/064228 2009-11-23 2010-09-27 Laserzündkerze WO2011060987A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012540333A JP2013511659A (ja) 2009-11-23 2010-09-27 レーザ点火プラグ
EP10759880A EP2504564A1 (de) 2009-11-23 2010-09-27 Laserzündkerze
US13/510,152 US8844491B2 (en) 2009-11-23 2010-09-27 Laser spark plug

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009047021A DE102009047021A1 (de) 2009-11-23 2009-11-23 Laserzündkerze
DE102009047021.2 2009-11-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011060987A1 true WO2011060987A1 (de) 2011-05-26

Family

ID=42941843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2010/064228 WO2011060987A1 (de) 2009-11-23 2010-09-27 Laserzündkerze

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8844491B2 (de)
EP (1) EP2504564A1 (de)
JP (1) JP2013511659A (de)
DE (1) DE102009047021A1 (de)
WO (1) WO2011060987A1 (de)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010027943A1 (de) * 2010-04-20 2011-10-20 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Laserzündkerze für eine Brennkraftmaschine
DE102010029398A1 (de) * 2010-05-27 2011-12-01 Robert Bosch Gmbh Laserinduzierte Fremdzündung für eine Brennkraftmaschine
DE102010029347A1 (de) 2010-05-27 2011-12-01 Robert Bosch Gmbh Laserinduzierte Fremdzündung für eine Brennkraftmaschine
DE102011083143A1 (de) * 2011-09-21 2013-03-21 Robert Bosch Gmbh Vorkammermodul für eine Laserzündkerze
DE102013226119A1 (de) * 2013-02-11 2014-08-14 Robert Bosch Gmbh Laserzündsystem
JP6478509B2 (ja) 2014-07-31 2019-03-06 株式会社Ｓｏｋｅｎ レーザ点火装置
WO2016028760A1 (en) 2014-08-18 2016-02-25 Woodward, Inc. Torch igniter
JP6261481B2 (ja) * 2014-09-19 2018-01-17 日本特殊陶業株式会社 点火プラグ
US11421601B2 (en) 2019-03-28 2022-08-23 Woodward, Inc. Second stage combustion for igniter
JP7332252B2 (ja) * 2020-02-10 2023-08-23 東芝エネルギーシステムズ株式会社 ガスタービン燃焼器

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4122805A (en) * 1976-08-02 1978-10-31 General Motors Corporation Diesel engine combustion chambers
GB2047802A (en) * 1979-04-21 1980-12-03 Bosch Gmbh Robert Ic engine spark ignition chambers
DE3203874A1 (de) * 1982-02-05 1983-08-18 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Zuendkerze fuer brennkraftmaschinen
JPS58162773A (ja) * 1982-03-23 1983-09-27 Toyota Motor Corp 筒内噴射成層燃焼エンジンの点火方法
US4712525A (en) * 1985-11-30 1987-12-15 Isuzu Motors Limited Combustion chamber of internal combustion engine
US5367869A (en) * 1993-06-23 1994-11-29 Simmonds Precision Engine Systems Laser ignition methods and apparatus for combustors
FR2873763A1 (fr) * 2004-07-29 2006-02-03 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif d'allumage pour moteur a combustion interne et moteur comportant un tel dispositif
DE102006018973A1 (de) 2006-04-25 2007-10-31 Kuhnert-Latsch-GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter Herr Dr.-Ing. Reinhard Latsch, 76530 Baden-Baden) Laserzündung in einer Vorkammer
DE102007045180A1 (de) * 2007-09-21 2009-04-02 Robert Bosch Gmbh Brennkraftmaschine mit laserinduzierter Fremdzündung
EP2072803A2 (de) * 2007-12-19 2009-06-24 GE Jenbacher GmbH & Co OHG Vorrichtung zur Zündung eines Brennstoff/Luftgemischs im Brennraum einer Brennkraftmaschine
WO2010007066A1 (de) * 2008-07-15 2010-01-21 Robert Bosch Gmbh Laserzündkerze mit vorrichtung zur beeinflussung der strömung des luft-kraftstoff-gemisches und zur verbesserung der entflammung
DE102008062573A1 (de) * 2008-12-16 2010-06-17 Ge Jenbacher Gmbh & Co. Ohg Zündkerze für eine Brennkraftmaschine und Vorkammeranordnung hierfür

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9015A (en) * 1852-06-15 Manufacture of granular fuel from brush-wood and twigs
US9010A (en) * 1852-06-08 Grease-cock
JPS5116102U (de) * 1974-07-25 1976-02-05
JPS5116102A (ja) 1974-07-31 1976-02-09 Yamashita Electric Purasuchitsukukatsuji
JPS5588074U (de) * 1978-12-14 1980-06-18
JPS59826B2 (ja) 1978-12-26 1984-01-09 株式会社リコー 静電印刷用導電性トナ−
US4358952A (en) * 1980-03-26 1982-11-16 Robert Bosch Gmbh Optical engine knock sensor
US4434753A (en) 1981-05-18 1984-03-06 Nippon Soken, Inc. Ignition apparatus for internal combustion engine
JPH05116102A (ja) 1991-10-05 1993-05-14 Oi Seisakusho:Kk 現物検知による送材車自動運転装置
JPH09250438A (ja) * 1996-03-14 1997-09-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd エンジン着火装置
DE19703309C1 (de) * 1997-01-30 1998-08-13 Man B & W Diesel Ag Verbrennungs-Vorkammer, die mittels mindestens zweier Bauteile gebildet ist
JP4473802B2 (ja) * 2005-09-15 2010-06-02 ヤンマー株式会社 火花点火機関
DE102007015036B4 (de) * 2007-03-29 2008-11-20 Multitorch Gmbh Laserzündung für Gasgemische
US7770552B2 (en) 2007-10-31 2010-08-10 Caterpillar Inc. Laser igniter having integral pre-combustion chamber
DE102008062572A1 (de) * 2008-12-16 2010-06-17 Ge Jenbacher Gmbh & Co. Ohg Zündkerze
DE102009002167A1 (de) * 2009-04-03 2010-10-14 Robert Bosch Gmbh Laserzündkerze und Vorkammermodul hierfür
DE102009046472A1 (de) * 2009-11-06 2011-05-12 Robert Bosch Gmbh Laserzündkerze
DE102009047019A1 (de) * 2009-11-23 2011-05-26 Robert Bosch Gmbh Laserzündkerze

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4122805A (en) * 1976-08-02 1978-10-31 General Motors Corporation Diesel engine combustion chambers
GB2047802A (en) * 1979-04-21 1980-12-03 Bosch Gmbh Robert Ic engine spark ignition chambers
DE3203874A1 (de) * 1982-02-05 1983-08-18 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Zuendkerze fuer brennkraftmaschinen
JPS58162773A (ja) * 1982-03-23 1983-09-27 Toyota Motor Corp 筒内噴射成層燃焼エンジンの点火方法
US4712525A (en) * 1985-11-30 1987-12-15 Isuzu Motors Limited Combustion chamber of internal combustion engine
US5367869A (en) * 1993-06-23 1994-11-29 Simmonds Precision Engine Systems Laser ignition methods and apparatus for combustors
FR2873763A1 (fr) * 2004-07-29 2006-02-03 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif d'allumage pour moteur a combustion interne et moteur comportant un tel dispositif
DE102006018973A1 (de) 2006-04-25 2007-10-31 Kuhnert-Latsch-GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter Herr Dr.-Ing. Reinhard Latsch, 76530 Baden-Baden) Laserzündung in einer Vorkammer
DE102007045180A1 (de) * 2007-09-21 2009-04-02 Robert Bosch Gmbh Brennkraftmaschine mit laserinduzierter Fremdzündung
EP2072803A2 (de) * 2007-12-19 2009-06-24 GE Jenbacher GmbH & Co OHG Vorrichtung zur Zündung eines Brennstoff/Luftgemischs im Brennraum einer Brennkraftmaschine
WO2010007066A1 (de) * 2008-07-15 2010-01-21 Robert Bosch Gmbh Laserzündkerze mit vorrichtung zur beeinflussung der strömung des luft-kraftstoff-gemisches und zur verbesserung der entflammung
DE102008062573A1 (de) * 2008-12-16 2010-06-17 Ge Jenbacher Gmbh & Co. Ohg Zündkerze für eine Brennkraftmaschine und Vorkammeranordnung hierfür

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009047021A1 (de) 2011-05-26
US8844491B2 (en) 2014-09-30
EP2504564A1 (de) 2012-10-03
JP2013511659A (ja) 2013-04-04
US20120279469A1 (en) 2012-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2011060987A1 (de) Laserzündkerze
DE102009000956A1 (de) Laserzündkerze und Vorkammermodul hierfür
EP2325477B1 (de) Laserzündkerze
DE102008040429A1 (de) Strömungsschutzvorrichtung an einer Laserzündkerze zur Verbesserung des Entflammungsverhaltens
DE102018007093A1 (de) Vorkammerzündkerze für einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs
DE102008062572A1 (de) Zündkerze
EP2577043B1 (de) Laserinduzierte fremdzündung für eine brennkraftmaschine
DE102009000958A1 (de) Laserzündkerze
WO2013041289A1 (de) Vorkammermodul für eine laserzündkerze
EP2379859A1 (de) Laserzündkerze in einer vorkammer
DE102009002167A1 (de) Laserzündkerze und Vorkammermodul hierfür
DE102013109278A1 (de) Zündkerze für eine mit Gas betriebene Brennkraftmaschine
WO2011147623A1 (de) Laserinduzierte fremdzündung für eine brennkraftmaschine
WO2013007439A1 (de) Laserzündkerze und reinigungsverfahren hierfür
DE102010029347A1 (de) Laserinduzierte Fremdzündung für eine Brennkraftmaschine
DE102011075385A1 (de) Laserzündkerze und Betriebsverfahren hierfür
WO2013007441A1 (de) Vorkammermodul für eine laserzündkerze und herstellungsverfahren hierfür
DE102011075559A1 (de) Laserzündkerze
DE202011050966U1 (de) Zündkerzenstecker
DE102005020664B4 (de) Brenner für flüssige Brennstoffe
DE102004030790B4 (de) Zündkerze mit Zündkabel
DE102019110604A1 (de) Mehrteiliges Brennstoffversorgungs- und Zündsystem für eine mit einem Gasbrennverfahren betriebene Brennkraftmaschine
DE102013022497B3 (de) Vorkammerzündkerze mit Drucksensor für eine mit Gas betriebene Brennkraftmaschine
DE102011083450A1 (de) Rotationskolbenbrennkraftmaschine und Betriebsverfahren hierfür
DE102011075551A1 (de) Laserzündkerze

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10759880

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2010759880

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010759880

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012540333

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13510152

Country of ref document: US