WO2013007441A1 - Vorkammermodul für eine laserzündkerze und herstellungsverfahren hierfür - Google Patents

Vorkammermodul für eine laserzündkerze und herstellungsverfahren hierfür Download PDF

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WO2013007441A1
WO2013007441A1 PCT/EP2012/059974 EP2012059974W WO2013007441A1 WO 2013007441 A1 WO2013007441 A1 WO 2013007441A1 EP 2012059974 W EP2012059974 W EP 2012059974W WO 2013007441 A1 WO2013007441 A1 WO 2013007441A1
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WO
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module
prechamber
spark plug
diaphragm means
chamber
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PCT/EP2012/059974
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French (fr)
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Martin Weinrotter
Pascal Woerner
Joerg Engelhardt
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Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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Priority to JP2014519467A priority patent/JP2014522939A/ja
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/54—Sparking plugs having electrodes arranged in a partly-enclosed ignition chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/50—Sparking plugs having means for ionisation of gap
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T21/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
    • H01T21/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs of sparking plugs
    • 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
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826—Assembling or joining

Definitions

  • the invention relates to a prechamber module for a laser spark plug, wherein the prechamber module has a mounting region for releasably securing the prechamber module to the laser spark plug.
  • the invention further relates to a manufacturing method for such a
  • An antechamber module of the type mentioned is known for example from WO 2010/094551 A1.
  • Laser spark plug with the pre-chamber module is possible and at the same time an improved protection of a combustion chamber window or other optical
  • Components of the laser spark plug is ensured before emanating from the prechamber module dirt particles.
  • the diaphragm means according to the invention advantageously make it possible to irradiate laser radiation from the laser spark plug into the interior of the prechamber or prechamber module in order to ignite an ignitable air / fuel mixture present there, while at least one radially outer region of a combustion chamber window of the laser spark plug is effectively covered by the diaphragm means is so that the entry of dirt particles is reduced to an outer surface of the combustion chamber window when using the pre-chamber module according to the invention.
  • the geometry of the diaphragm means according to the invention in particular the geometry of the opening of the diaphragm means, adapted to a beam path of the emanating from the laser spark plug laser radiation, wherein the opening has the smallest possible cross-sectional area and thus an efficient protection of the combustion chamber in front of the prechamber derived dirt particles
  • the opening has the smallest possible cross-sectional area and thus an efficient protection of the combustion chamber in front of the prechamber derived dirt particles
  • Opening the aperture means has substantially truncated cone shape, wherein a top surface in the region of the interior of the pre-chamber module and a bottom surface which is larger than the top surface, is arranged in a vorhuntabgewandten region of the diaphragm means.
  • a further improvement can be achieved in that the diaphragm means have an at least partially convexly shaped surface in the area of the cover surface, which advantageously results in a deflection of fluid and dirt particle flows which flow from an interior of the antechamber module onto the aperture of the diaphragm means are directed.
  • Aperture means in a radially outer region a substantially
  • step-shaped recess which advantageously allows a reliable positive engagement of the pre-chamber module to a corresponding receiving area of the laser spark plug.
  • the diaphragm means are integrally formed with the pre-chamber module.
  • both the pre-chamber module (without diaphragm means) can be manufactured as a separate component, as well as the diaphragm means. Subsequently, the two separate components can be brought into contact with each other in the axial direction and connected to each other by a suitable joining method, for example by means of welding, in particular ultrasonic welding and / or laser welding and / or friction welding.
  • the components pre-chamber module, diaphragm means for this purpose each have corresponding axial end faces, which are formed in terms of their geometry so that they at least partially with the
  • Vorschmodul may be provided according to a further advantageous embodiment, that the diaphragm means are formed so that they by the pre-chamber module, which with its mounting region on the
  • Laser spark plug is fastened, at least in the axial direction in a corresponding receiving opening of the laser spark plug are clamped.
  • a joint between the pre-chamber module and the diaphragm means is further away from a region of the prechamber module facing the combustion chamber than the fastening region. If the joint is radially further inward than the
  • Mounting area for fastening the prechamber module to the Laser spark plug results in a particularly efficient protection of the joint against external influences, since the joint is coaxially surrounded by a receiving region of the laser spark plug, which cooperates with the mounting region of the pre-chamber module according to the invention.
  • the prechamber module can also be limited in the radial direction to the outside, whereby further degrees of freedom to the geometric
  • the pre-chamber module has a greater wall thickness, in particular in the radial direction, in the fastening region than at a contact or joint between the pre-chamber module and the diaphragm means.
  • FIG. 1 schematically shows a partial cross section of a first embodiment of the pre-chamber module according to the invention
  • FIG. 2 schematically shows a partial cross section of a pre-chamber module according to the invention in the installed position on a laser spark plug
  • FIG. 3 is a simplified flowchart of an embodiment of a
  • FIG. 1 schematically shows a partial cross-section of an antechamber module 10 according to the invention, which is provided for attachment in an end region of a combustion chamber-facing end region of a laser spark plug 100 shown schematically by a dashed line in FIG.
  • the prechamber module 10 primarily realizes the known function of a prechamber for the laser spark plug 100.
  • the prechamber module 1 10 is in a fastening region 1 10a on the laser spark plug 100 or a
  • the attachment between the pre-chamber module 110 and the laser spark plug 100 is preferably carried out by means of a releasable connection, for example by means of a press fit or a screw connection or the like, which the maintenance costs of
  • Prechamber module 1 10 can be exchanged flexibly.
  • the simple replacement of the pre-chamber module 1 10 with respect to the laser spark plug 100 also enables efficient cleaning, if necessary.
  • the laser spark plug 100 which are also arranged in the receiving chamber of the laser spark plug 100 accommodating the prechamber module 110 and are generally difficult to access at the laser spark plug 100, at least when the prechamber module 110 is installed.
  • the prechamber module 1 comprises 10 diaphragm means 1 12 which are located in a end region 1 10b of the prechamber module 1 10 facing away from the combustion chamber. So in Figure 1 left, are arranged.
  • the diaphragm means 1 12 limit the interior I of the pre-chamber module 1 10 in the axial direction RA and at the same time have an opening 1 12a for irradiation of laser radiation L from the laser spark plug 100 in the interior I of the pre-chamber module 1 10.
  • Combustor window or the optical components of the laser spark plug 100, which has an inventive pre-chamber module 1 10 increases.
  • the opening 1 12a is approximately frusto-conical
  • Laser spark plug 100 is provided and through the opening 1 12a of the diaphragm means 1 12 through into the interior I of the pre-chamber module 1 10 is irradiated.
  • a top surface of the opening 1 12a of the diaphragm means 1 12 disposed in the pre-chamber facing portion of the diaphragm means 1 12, i. in Figure 1 right of the opening 1 12a.
  • a bottom surface of the opening 1 12a which is larger than the top surface, at the left end of the pre-chamber module 1 10 in Figure 1, i. in one of the laser spark plug 100 facing end portion 1 12b of the prechamber module 1 10, respectively.
  • the surface of the diaphragm means 12 is convexly formed, at least in sections, resulting in a particularly efficient
  • the diaphragm means 1 12 in a radially outer region B2 has a substantially stipulatenfömige
  • Recess A which allows a simplified assembly or fitting of the pre-chamber module 1 10 in the correspondingly shaped receiving area of the laser spark plug 100.
  • the diaphragm means 1 12 are integrally formed with the pre-chamber module 1 10, which for example by the provision of two separate components
  • Prechamber module 1 10 diaphragm means 1 12 and a subsequent joining of the two components 1 10, 1 12 together in the region of the joint F can be achieved.
  • the pre-chamber module 1 10 and the diaphragm means 1 12 are mutually separate components, and a contact area between the components 1 10, 1 12 is formed so that the diaphragm means 1 12 through the pre-chamber module 1 10 at least in the axial direction in a corresponding receiving opening of the laser spark plug 100 can be clamped.
  • a contact area between the components 1 10, 1 12 is formed so that the diaphragm means 1 12 through the pre-chamber module 1 10 at least in the axial direction in a corresponding receiving opening of the laser spark plug 100 can be clamped.
  • cooperating face areas in the pre-chamber module 1 10 and the diaphragm means 1 12 may be provided which overlap at least partially, whereby a force transmission in the axial direction of the laser spark plug 100 connectable pre-chamber module 1 10 is made possible on the diaphragm means 1 12.
  • pre-chamber module 1 10 and the diaphragm means 1 12 are integrally connected to one another, it is provided that the joint F between the pre-chamber module 1 10 and the diaphragm means 1 12 further from a combustion chamber facing end portion 1 10b ' of the pre-chamber module 1 10 is removed, as the attachment portion 1 10a, see.
  • the joint F between the pre-chamber module 1 10 and the diaphragm means 1 12 further from a combustion chamber facing end portion 1 10b ' of the pre-chamber module 1 10 is removed, as the attachment portion 1 10a, see.
  • the joint F has in the present embodiment, a first distance d1 of the combustion chamber facing end portion 1 10b 'of the
  • Prechamber module 1 10 while the mounting portion 1 10a, via the prechamber module 1 10 is preferably detachably connected to the laser spark plug 100, a second distance d2 ⁇ d1 to the combustion chamber facing end portion 1 1 Ob 'of the prechamber module 1 10.
  • the attachment area 110a and the joining area F advantageously do not overlap one another in the axial direction, resulting in a mechanically particularly stable configuration.
  • a wall thickness w2 of the prechamber module 110 in the joining region F may preferably be smaller than a wall thickness w1 of the remaining prechamber module 110.
  • the diaphragm means 1 12 are formed so that they the interior I of the
  • Vorammermoduls 1 10 at least partially limited in the radial direction RR ( Figure 1) to the outside, whereby further degrees of freedom in terms of the geometry of the prechamber or the prechamber module 1 10 are given.
  • Another aspect of the present invention relates to a manufacturing method for a pre-chamber module 1 10. According to the invention
  • Prechamber module 1 10 10b disposed in a combustion chamber end facing away from the aperture 1 12, which limit the interior I of the pre-chamber module 1 10 in the axial direction RA ( Figure 1) and an opening 1 12a to
  • a one-piece design of the pre-chamber module 1 10 can be obtained, for example, that initially separately manufactured components
  • Prechamber module 1 10, diaphragm means 1 12 are joined together,
  • a maximum of about 10% to about 20% of an axial contact surface between the pre-chamber module 1 10 and the diaphragm means 1 12 are welded together, preferably by in particular equidistantly arranged welding points.
  • the diaphragm means 1 12 can also be connected to the prechamber module 110 by means of a press fit.
  • the attachment portion 1 10a of the pre-chamber module 1 10 is preferably formed so that it has a screw connection with a corresponding
  • FIG. 3 shows a simplified flowchart of an embodiment of the method according to the invention.
  • a first step 200 is a first step 200 .
  • Inventive pre-chamber module 1 10 provided. In one
  • the diaphragm means 1 12 are arranged in the manner described above on the pre-chamber module 1 10, for example by means of a clamping by axial force or a
  • a releasable connection of the prechamber module 110b with the laser spark plug 100 can be realized, for example, by a screw connection in which the fastening region 1 10a, e.g. has an external thread, which can cooperate with a corresponding internal thread in a housing of the laser spark plug 100.
  • a play or transition fit between the components 100, 1 10 is also conceivable, these by means of a
  • Grub screw can be fixed relative to each other.
  • the diaphragm means are assigned, which are not themselves part of a pre-chamber module 1 10. This can be a
  • the aperture means are preferably designed releasably with the laser spark plug.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Vorkammermodul (110) für eine Laserzündkerze (100), wobei das Vorkammermodul (110) einen Befestigungsbereich (110a) zur lösbaren Befestigung des Vorkammermoduls (110) an der Laserzündkerze (100) aufweist. Erfindungsgemäß weist das Vorkammermodul (110) in einem brennraumabgewandten Endbereich (110b) Blendenmittel (112) auf, die einen Innenraum (I) des Vorkammermoduls (110) in axialer Richtung (RA) begrenzen und eine Öffnung (112a) zur Einstrahlung von Laserstrahlung (L) aus der Laserzündkerze (100) in den Innenraum (I) des Vorkammermodules (110) aufweisen.

Description

Beschreibung Titel
Vorkammermodul für eine Laserzündkerze und Herstellungsverfahren hierfür Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Vorkammermodul für eine Laserzündkerze, wobei das Vorkammermodul einen Befestigungsbereich zur lösbaren Befestigung des Vorkammermoduls an der Laserzündkerze aufweist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Herstellungsverfahren für ein derartiges
Vorkammermodul.
Ein Vorkammermodul der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der WO 2010/094551 A1 bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Vorkammermodul der eingangs genannten Art und ein entsprechendes Herstellungsverfahren hierfür dahingehend zu verbessern, dass eine einfache Ausstattung einer
Laserzündkerze mit dem Vorkammermodul möglich ist und gleichzeitig ein verbesserter Schutz eines Brennraumfensters oder sonstiger optischer
Komponenten der Laserzündkerze vor von dem Vorkammermodul ausgehenden Schmutzpartikeln gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird bei dem Vorkammermodul der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Vorkammermodul in einem brennraumabgewandten Endbereich Blendenmittel aufweist, die einen
Innenraum des Vorkammermoduls in axialer Richtung begrenzen und eine Öffnung zur Einstrahlung von Laserstrahlung aus der Laserzündkerze in den Innenraum des Vorkammermoduls aufweisen.
Die erfindungsgemäßen Blendenmittel ermöglichen vorteilhaft die Einstrahlung von Laserstrahlung aus der Laserzündkerze in den Innenraum der Vorkammer bzw. des Vorkammermoduls, um ein dort vorliegendes zündfähiges Luft- /Kraftstoffgemisch zu entzünden, während gleichzeitig zumindest ein radial äußerer Bereich eines Brennraumfensters der Laserzündkerze wirksam durch die Blendenmittel abgedeckt wird, so dass der Eintrag von Schmutzpartikeln auf eine Außenoberfläche des Brennraumfensters bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Vorkammermoduls verringert wird.
Besonders vorteilhaft ist die Geometrie der erfindungsgemäßen Blendenmittel, insbesondere die Geometrie der Öffnung der Blendenmittel, angepasst an einen Strahlengang der von der Laserzündkerze ausgehenden Laserstrahlung, wobei die Öffnung eine möglichst geringe Querschnittsfläche aufweist und somit einen effizienten Schutz des Brennraumfensters vor aus der Vorkammer herrührenden Schmutzpartikeln wie beispielsweise Ölaschen bietet. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die
Öffnung der Blendenmittel im Wesentlichen Kegelstumpfform aufweist, wobei eine Deckfläche im Bereich des Innenraums des Vorkammermoduls und eine Bodenfläche, die größer ist als die Deckfläche, in einem vorkammerabgewandten Bereich der Blendenmittel angeordnet ist. Diese Konfiguration ergibt eine besonders gute Anpassung der Öffnung der Blendenmittel an die üblicherweise
Kegelform aufweisende Strahlgeometrie von mittels der Laserzündkerze bereitgestellter und in den Innenraum des Vorkammermoduls eingestrahlter Laserstrahlung. Eine weitere Verbesserung kann einer anderen Ausführungsform zufolge dadurch erzielt werden, dass die Blendenmittel im Bereich der Deckfläche eine zumindest abschnittsweise konvex geformte Oberfläche aufweisen, wodurch sich vorteilhaft eine Ablenkung von Fluid- und Schmutzpartikelströmungen ergibt, welche aus einem Innenraum des Vorkammermoduls auf die Öffnung der Blendenmittel gerichtet sind. Auf diese Weise kann vorteilhaft zumindest ein Teil dieser Fluid- und Schmutzpartikelströmungen in eine radial innere Richtung abgelenkt werden, wodurch verhindert wird, dass sich die betreffenden Partikel auf der Außenoberfläche des Brennraumfensters einer mit dem
Vorkammermodul ausgestatteten Laserzündkerze niederschlagen. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die
Blendenmittel in einem radial äußeren Bereich eine im Wesentlichen
stufenförmige Ausnehmung aufweisen, die vorteilhaft eine zuverlässige formschlüssige Anlage des Vorkammermoduls an einen entsprechenden Aufnahmebereich der Laserzündkerze ermöglicht.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Blendenmittel einstückig ausgebildet mit dem Vorkammermodul. Beispielsweise kann sowohl das Vorkammermodul (ohne Blendenmittel) als separates Bauteil gefertigt werden, ebenso die Blendenmittel. Anschließend können die beiden separaten Bauteile in axialer Richtung in Kontaktlage miteinander gebracht und durch ein geeignetes Fügeverfahren miteinander verbunden werden, beispielsweise mittels Schweißen, insbesondere Ultraschallschweißen und/oder Laserschweißen und/oder Reibschweißen. Besonders vorteilhaft weisen die Komponenten Vorkammermodul, Blendenmittel hierzu jeweils entsprechende axiale Stirnflächen auf, die hinsichtlich ihrer Geometrie so ausgebildet sind, dass sie zumindest teilweise mit der
korrespondierenden Stirnfläche des anderen Bauteils zusammenwirken. Sofern die Blendenmittel nicht einstückig ausgebildet sind mit dem
Vorkammermodul kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Blendenmittel so ausgebildet sind, dass sie durch das Vorkammermodul, welches mit seinem Befestigungsbereich an der
Laserzündkerze befestigbar ist, wenigstens in axialer Richtung in einer entsprechenden Aufnahmeöffnung der Laserzündkerze verspannbar sind.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Fügestelle zwischen dem Vorkammermodul und den Blendenmitteln weiter von einem brennraumzugewandten Bereich des Vorkammermoduls entfernt ist, als der Befestigungsbereich. Sofern die Fügestelle radial weiter innen liegt als der
Befestigungsbereich zur Befestigung des Vorkammermoduls an der Laserzündkerze ergibt sich dadurch ein besonders effizienter Schutz der Fügestelle vor äußeren Einwirkungen, da die Fügestelle koaxial umgeben ist von einem Aufnahmebereich der Laserzündkerze, der mit dem Befestigungsbereich des erfindungsgemäßen Vorkammermoduls zusammenwirkt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Blendenmittel so ausgebildet sind, dass sie den Innenraum des
Vorkammermoduls zumindest bereichsweise auch in radialer Richtung nach außen begrenzen, wodurch weitere Freiheitsgrade zur geometrischen
Ausgestaltung der Vorkammer bzw. des Vorkammermoduls möglich sind.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Vorkammermodul in dem Befestigungsbereich eine größere Wandstärke, insbesondere in radialer Richtung, aufweist als an einer Kontakt- bzw. Fügestelle zwischen dem Vorkammermodul und den Blendenmitteln. Dadurch ist einerseits eine stabile Befestigung des Vorkammermoduls an der Laserzündkerze ermöglicht, während gleichzeitig ein verringerter Materialaufwand zur mechanischen Verbindung des Vorkammermoduls mit den Blendenmitteln gegeben ist.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein
Verfahren zur Herstellung eines Vorkammermoduls gemäß Patentanspruch 1 1 angegeben. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt 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 und deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
Figur 1 schematisch einen teilweisen Querschnitt einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vorkammermoduls,
Figur 2 schematisch einen teilweisen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Vorkammermoduls in Einbaulage an einer Laserzündkerze, und
Figur 3 ein vereinfachtes Flussdiagramm einer Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figur 1 zeigt schematisch einen teilweisen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Vorkammermoduls 1 10, das zur Anbringung in einem brennraumzugewandten Endbereich einer in Figur 1 schematisch mittels einer gestrichelten Linie dargestellten Laserzündkerze 100 vorgesehen ist.
Das Vorkammermodul 1 10 realisiert primär die an sich bekannte Funktion einer Vorkammer für die Laserzündkerze 100. Hierzu ist das Vorkammermodul 1 10 in einem Befestigungsbereich 1 10a an der Laserzündkerze 100 bzw. einem
Gehäuse der Laserzündkerze 100 befestigt. Die Befestigung zwischen dem Vorkammermodul 1 10 und der Laserzündkerze 100 erfolgt vorzugsweise mittels einer lösbaren Verbindung, beispielsweise mittels einer Presspassung oder einer Schraubverbindung oder dergleichen, was die Wartungskosten einer
entsprechend ausgestatteten Laserzündkerze 100 verringert, weil das
Vorkammermodul 1 10 flexibel ausgetauscht werden kann.
Insbesondere ermöglicht der einfache Austausch des Vorkammermoduls 1 10 bezüglich der Laserzündkerze 100 auch eine effiziente Reinigung ggf.
vorhandener optischer Komponenten, z.B. eines Brennraumfensters (nicht gezeigt), der Laserzündkerze 100, die ebenfalls in dem das Vorkammermodul 1 10 aufnehmenden Aufnahmebereich der Laserzündkerze 100 angeordnet und zumindest bei Einbaulage des Vorkammermoduls 1 10 an der Laserzündkerze 100 in der Regel schwer zugänglich sind.
Erfindungsgemäß weist das Vorkammermodul 1 10 Blendenmittel 1 12 auf, die in einem brennraumabgewandten Endbereich 1 10b des Vorkammermoduls 1 10, also in Figur 1 links, angeordnet sind. Die Blendenmittel 1 12 begrenzen den Innenraum I des Vorkammermoduls 1 10 in axialer Richtung RA und weisen gleichzeitig eine Öffnung 1 12a zur Einstrahlung von Laserstrahlung L aus der Laserzündkerze 100 in den Innenraum I des Vorkammermoduls 1 10 auf.
Durch den gegenüber dem Innenraum I des Vorkammermoduls 1 10 verringerten Öffnungsquerschnitt der Öffnung 1 12a der Blendenmittel 1 12 ist vorteilhaft ein Eintrag von Schmutzpartikeln und sonstigen Schadstoffen aus dem Innenraum I der Vorkammer bzw. des Vorkammermoduls 1 10 auf optische Komponenten der Laserzündkerze 100, die sich in Figur 1 links des Vorkammermoduls 1 10 befinden (nicht gezeigt), verringert, so dass sich die Standzeit des
Brennraumfensters bzw. der optischen Komponenten der Laserzündkerze 100, die über ein erfindungsgemäßes Vorkammermodul 1 10 verfügt, erhöht.
Besonders vorteilhaft ist die Öffnung 1 12a in etwa kegelstumpfförmig
ausgebildet, wodurch eine optimale Anpassung ihrer Form an die üblicherweise etwa Kegelform aufweisende Laserstrahlung L gegeben ist, die von der
Laserzündkerze 100 bereitgestellt und durch die Öffnung 1 12a der Blendenmittel 1 12 hindurch in den Innenraum I des Vorkammermoduls 1 10 eingestrahlt wird.
Besonders bevorzugt ist eine Deckfläche der Öffnung 1 12a der Blendenmittel 1 12 in dem vorkammerzugewandten Bereich der Blendenmittel 1 12 angeordnet, d.h. in Figur 1 rechts der Öffnung 1 12a. Demgegenüber ist eine Bodenfläche der Öffnung 1 12a, die größer ist als die Deckfläche, an dem in Figur 1 linken Ende des Vorkammermoduls 1 10, d.h. in einem der Laserzündkerze 100 zugewandten Endbereich 1 12b des Vorkammermoduls 1 10, angeordnet.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist in einem Bereich B1 der Deckfläche der Öffnung 1 12a die Oberfläche der Blendenmittel 1 12 zumindest abschnittsweise konvex geformt, wodurch sich eine besonders effiziente
Reduktion bzw. Umlenkung von Fluidströmungen aus dem Innenraum I des Vorkammermoduls 1 10 auf die Öffnung 1 12a des Blendenmittels, d.h. in Figur 1 nach links, ergibt. Beispielsweise wird eine sich in etwa in axialer Richtung in Figur 1 von rechts nach links auf die Öffnung 1 12a zubewegende
Partikelströmung durch die konvexen Oberflächenbereiche der Blendenmittel 1 12 zumindest teilweise in eine radial innere Richtung abgelenkt, wodurch sich der axiale Strömungsanteil entsprechend reduziert.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen die Blendenmittel 1 12 in einem radial äußeren Bereich B2 eine im Wesentlichen stufenfömige
Ausnehmung A auf, was eine vereinfachte Montage bzw. Einpassung des Vorkammermoduls 1 10 in dem entsprechend geformten Aufnahmebereich der Laserzündkerze 100 ermöglicht.
Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Blendenmittel 1 12 einstückig ausgebildet sind mit dem Vorkammermodul 1 10, was beispielsweise durch die Vorsehung zweier separater Bauteile
Vorkammermodul 1 10, Blendenmittel 1 12 und ein anschließendes Fügen der beiden Bauteile 1 10, 1 12 aneinander im Bereich der Fügestelle F erreicht werden kann. In diesem Fall kann das Vorkammermodul 1 10 zusammen mit den
Blendenmitteln 1 12 in einem Montagevorgang als einheitliches Ersatzteil von der Laserzündkerze 100 getrennt bzw. mit der Laserzündkerze 100 verbunden werden, vgl. den Befestigungsbereich 1 10a.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform stellen das Vorkammermodul 1 10 und die Blendenmittel 1 12 voneinander separate Bauteile dar, und ein Kontaktbereich zwischen den Komponenten 1 10, 1 12 ist so ausgebildet, dass die Blendenmittel 1 12 durch das Vorkammermodul 1 10 wenigstens in axialer Richtung in einer entsprechenden Aufnahmeöffnung der Laserzündkerze 100 verspannbar sind. Hierzu können beispielsweise entsprechend
zusammenwirkende Stirnflächenbereiche bei dem Vorkammermodul 1 10 und den Blendenmitteln 1 12 vorgesehen sein, die sich zumindest teilweise überlappen, wodurch eine Kraftübertragung in axialer Richtung von dem mit der Laserzündkerze 100 verbindbaren Vorkammermodul 1 10 auf die Blendenmittel 1 12 ermöglicht ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform, bei der das Vorkammermodul 1 10 und die Blendenmittel 1 12 einstückig miteinander verbunden sind, ist vorgesehen, dass die Fügestelle F zwischen dem Vorkammermodul 1 10 und den Blendenmitteln 1 12 weiter von einem brennraumzugewandten Endbereich 1 10b' des Vorkammermoduls 1 10 entfernt ist, als der Befestigungsbereich 1 10a, vgl. hierzu Figur 2.
Die Fügestelle F weist bei der vorliegenden Ausführungsform einen ersten Abstand d1 von dem brennraumzugewandten Endbereich 1 10b' des
Vorkammermoduls 1 10 auf, während der Befestigungsbereich 1 10a, über den das Vorkammermodul 1 10 vorzugsweise lösbar mit der Laserzündkerze 100 verbindbar ist, einen zweiten Abstand d2 < d1 zu dem brennraumzugewandten Endbereich 1 1 Ob' des Vorkammermoduls 1 10 aufweist.
Bei dieser Konfiguration überlappen sich der Befestigungsbereich 1 10a und der Fügebereich F vorteilhaft nicht einander in axialer Richtung, so dass sich eine mechanisch besonders stabile Konfiguration ergibt.
Darüber hinaus kann bei einer weiteren Erfindungsvariante eine Wandstärke w2 des Vorkammermoduls 1 10 in dem Fügebereich F (Figur 1 ) bevorzugt kleiner ausgebildet sein als eine Wandstärke w1 des restlichen Vorkammermoduls 1 10.
Bei noch einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Blendenmittel 1 12 so ausgebildet sind, dass sie den Innenraum I des
Vorkammermoduls 1 10 zumindest bereichsweise auch in radialer Richtung RR (Figur 1 ) nach außen begrenzen, wodurch weitere Freiheitsgrade hinsichtlich der Geometrie der Vorkammer bzw. des Vorkammermoduls 1 10 gegeben sind.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein Vorkammermodul 1 10. Erfindungsgemäß werden an dem
Vorkammermodul 1 10 in einem brennraumabgewandten Endbereich 1 10b Blendenmittel 1 12 angeordnet, die den Innenraum I des Vorkammermoduls 1 10 in axialer Richtung RA (Figur 1 ) begrenzen und eine Öffnung 1 12a zur
Einstrahlung der Laserstrahlung L aus der Laserzündkerze 100 in den Innenraum I des Vorkammermoduls 1 10, insbesondere auf den Zündpunkt ZP, aufweisen.
Eine einstückige Ausbildung des Vorkammermoduls 1 10 kann beispielsweise dadurch erhalten werden, dass zunächst separat gefertigte Bauteile
Vorkammermodul 1 10, Blendenmittel 1 12 aneinandergefügt werden,
beispielsweise mittels Schweißen. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden maximal etwa 10% bis etwa 20% einer axialen Kontaktfläche zwischen dem Vorkammermodul 1 10 und den Blendenmitteln 1 12 miteinander verschweißt, vorzugsweise durch insbesondere äquidistant zueinander angeordnete Schweißpunkte.
Alternativ können die Blendenmittel 1 12 auch mittels einer Presspassung mit dem Vorkammermodul 1 10 verbunden werden.
Der Befestigungsbereich 1 10a des Vorkammermoduls 1 10 ist bevorzugt so ausgebildet, dass er eine Schraubverbindung mit einem entsprechenden
Aufnahmebereich der Laserzündkerze 100 ermöglicht.
Figur 3 zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem ersten Schritt 200 wird ein
erfindungsgemäßes Vorkammermodul 1 10 bereitgestellt. In einem
nachfolgenden Schritt 210 werden die Blendenmittel 1 12 in der vorstehend beschriebenen Weise an dem Vorkammermodul 1 10 angeordnet, beispielsweise im Wege einer Klemmung durch axiale Kraftbeaufschlagung oder einen
Fügeprozess wie z.B. Schweißen.
Eine lösbare Verbindung des Vorkammermoduls 1 10b mit der Laserzündkerze 100 ist beispielsweise durch eine Schraubverbindung realisierbar, bei der der Befestigungsbereich 1 10a z.B. ein Außengewinde aufweist, das mit einem entsprechenden Innengewinde in einem Gehäuse der Laserzündkerze 100 zusammenwirken kann. Eine Spiel- bzw. Übergangspassung zwischen den Komponenten 100, 1 10 ist ebenfalls denkbar, wobei diese mittels einer
Madenschraube relativ zueinander fixiert werden können.
Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es ferner möglich, eine
Laserzündkerze vorzusehen, der Blendenmittel zugeordnet werden, die selbst nicht Bestandteil eines Vorkammermoduls 1 10 sind. Dadurch kann eine
Laserzündkerze ohne Vorkammer realisiert werden, welche dennoch zum Schutz des Brennraumfensters Blendenmittel aufweist. Bei dieser Variante werden die Blendenmittel bevorzugt lösbar mit der Laserzündkerze ausgelegt.

Claims

Ansprüche
1 . Vorkammermodul (1 10) für eine Laserzündkerze (100), wobei das
Vorkammermodul (1 10) einen Befestigungsbereich (1 10a) zur lösbaren Befestigung des Vorkammermoduls (1 10) an der Laserzündkerze (100) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorkammermodul (1 10) in einem brennraumabgewandten Endbereich (1 10b) Blendenmittel (1 12) aufweist, die einen Innenraum (I) des Vorkammermoduls (1 10) in axialer Richtung (RA) begrenzen und eine Öffnung (1 12a) zur Einstrahlung von Laserstrahlung (L) aus der Laserzündkerze (100) in den Innenraum (I) des Vorkammermodules (1 10) aufweisen.
2. Vorkammermodul (1 10) nach Anspruch 1 , wobei die Öffnung (1 12a) der Blendenmittel (1 12) im wesentlichen Kegelstumpfform aufweist, wobei eine Deckfläche im Bereich des Innenraums (I) des Vorkammermoduls (1 10) und eine Bodenfläche, die größer ist als die Deckfläche, in einem
vorkammerabgewandten Bereich (1 12b) der Blendenmittel (1 12) angeordnet ist.
3. Vorkammermodul (1 10) nach Anspruch 2, wobei die Blendenmittel (1 12) im Bereich (B1 ) der Deckfläche eine zumindest abschnittsweise konvex geformte Oberfläche aufweisen.
4. Vorkammermodul (1 10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Blendenmittel (1 12) in einem radial äußeren Bereich (B2) eine im
wesentlichen stufenförmige Ausnehmung (A) aufweisen.
5. Vorkammermodul (1 10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Blendenmittel (1 12) einstückig ausgebildet sind mit dem Vorkammermodul Vorkammermodul (1 10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Blendenmittel (1 12) bezüglich des Vorkammermoduls (1 10) als separates Bauteil ausgeführt sind und so ausgebildet sind, dass sie durch das
Vorkammermodul (1 10) wenigstens in axialer Richtung in einer
entsprechenden Aufnahmeöffnung der Laserzündkerze (100) verspannbar sind.
Vorkammermodul (1 10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei es durch Fügen eines als separates Bauteil ausgebildeten Vorkammermoduls (1 10) mit als separates Bauteil ausgeführten Blendenmitteln (1 12) erhalten wird, insbesondere mittels Schweißen.
Vorkammermodul (1 10) nach Anspruch 7, wobei eine Fügestelle (F) zwischen dem Vorkammermodul (1 10) und den Blendenmitteln (1 12) weiter von einem brennraumzugewandten Endbereich (1 10b') des
Vorkammermoduls (1 10) entfernt ist, als der Befestigungsbereich (1 10a).
Vorkammermodul (1 10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Blendenmittel (1 12) so ausgebildet sind, dass sie den Innenraum (I) des Vorkammermoduls (1 10) zumindest bereichsweise auch in radialer Richtung (RR) nach außen begrenzen.
Vorkammermodul (1 10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Vorkammermodul (1 10) in dem Befestigungsbereich (1 10a) eine größere Wandstärke (w1 ) aufweist als an einer Kontakt- bzw. Fügestelle (F) zwischen dem Vorkammermodul (1 10) und den Blendenmitteln (1 12)
Verfahren zur Herstellung eines Vorkammermoduls (1 10) für eine
Laserzündkerze (100), wobei das Vorkammermodul (1 10) einen
Befestigungsbereich (1 10a) zur lösbaren Befestigung des
Vorkammermoduls (1 10) an der Laserzündkerze (100) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Vorkammermodul (1 10) in einem
brennraumabgewandten Endbereich (1 10b) Blendenmittel (1 12) angeordnet werden, die einen Innenraum (I) des Vorkammermoduls (1 10) in axialer Richtung (RA) begrenzen und eine Öffnung (1 12a) zur Einstrahlung von Laserstrahlung (L) aus der Laserzündkerze (100) in den Innenraum (I) des Vorkammermodules (1 10) aufweisen.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei die Blendenmittel (1 12) mittels
Schweißen mit dem Vorkammermodul (1 10) gefügt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei maximal etwa 10 Prozent bis 20 Prozent einer axialen Kontaktfläche zwischen dem Vorkammermodul (1 10) und den Blendenmitteln (1 12) miteinander verschweißt sind, vorzugsweise durch insbesondere äquidistant zueinander angeordnete Schweißpunkte.
14. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei die Blendenmittel (1 12) mittels einer Presspassung mit dem Vorkammermodul (1 10) verbunden werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 12, wobei das
Vorkammermodul (1 12) in dem Befestigungsbereich (1 10a) mit der
Laserzündkerze (100) verschraubt wird.
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