DE102004001554A1

DE102004001554A1 - Device for igniting an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102004001554A1
Application number: DE200410001554
Authority: DE
Inventors: Manfred Vogel; Werner Herden; Rainer Ecker; Jan Richter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-01-10
Filing date: 2004-01-10
Publication date: 2005-08-04
Also published as: WO2005066488A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Zünden einer Brennkraftmaschine mit einem Zündlaser (4) vorgeschlagen, wobei der Zündlaser (4) in den Brennraum (3) einer Brennkraftmaschine hineinragt. Der Zündlaser (4) wird über einen Lichtleiter (7, 17) von einer Pumplichtquelle (14) optisch gepumpt.A device for igniting an internal combustion engine with an ignition laser (4) is proposed, wherein the ignition laser (4) protrudes into the combustion chamber (3) of an internal combustion engine. The ignition laser (4) is optically pumped via a light guide (7, 17) by a pumping light source (14).

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Zünden einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs. Aus der WO 02/081904 ist bereits eine Vorrichtung zum Zünden einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der an einem Zylinder einer Brennkraftmaschine ein Zündlaser angeordnet ist. Der Zündlaser wird von zwei Lichtquellen optisch gepumpt. Eine dieser Lichtquellen ist mit dem Zündlaser über eine Glasfaser verbunden, während die andere Lichtquelle unmittelbar an dem Zündlaser angebracht ist. Nur wenn beide Pumplichtquellen aktiv sind, wird durch den Zündlaser ein Lichtimpuls in den Brennraum einer Brennkraftmaschine eingebracht.The The invention is based on a device for igniting an internal combustion engine after the genus of the independent Claim. From WO 02/081904 is already a device to ignite an internal combustion engine, in which a cylinder on a Internal combustion engine an ignition laser is arranged. The ignition laser is optically pumped by two light sources. One of these light sources is about one with the ignition laser Glass fiber connected while the other light source is attached directly to the ignition laser. Just when both pump light sources are active, the ignition is triggered a light pulse is introduced into the combustion chamber of an internal combustion engine.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Zünden einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass nur eine Pumplichtquelle zum Pumpen und Aktivieren des Zündlasers vorgesehen ist. Die so aufgebaute Vorrichtung zum Zünden der Brennkraftmaschine ist daher besonders einfach aufgebaut, da auch keine weitere elektrische Zuleitung zu den Zündlasern benötigt wird.The inventive device to ignite an internal combustion engine with the features of the independent claim has in contrast the advantage that only one pump light source for pumping and activating of the ignition laser is provided. The thus constructed device for igniting the Internal combustion engine is therefore particularly simple in construction, as well no additional electrical supply to the ignition lasers is needed.

Weitere Vorteile und Verbesserungen ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche. Besonders vorteilhaft wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine angewendet, bei der dann mehrere Zündlaser vorgesehen sind, die jeweils einem Zylinder zugeordnet sind. Es wird für diesen Fall nur eine zentrale Einheit für den Pumplaser vorgesehen. Der Pumplaser kann besonders einfach eine Mehrzahl von Halbleiterelementen aufweisen, die jeweils zum Pumpen eines der Zündlaser vorgesehen ist. Alternativ ist es auch möglich, das Licht eines einzigen Halbleiterlaserelementes durch einen optischen Verteiler mehreren unterschiedlichen Zündlasern zuzuordnen. Die Lichtleiterstruktur wird besonders einfach als Glasfaser ausgebildet. Der Zündlaser ist besonders einfach aufgebaut, wenn er einen passiven Q-switch aufweist. Eine sichere Zündung wird gewährleistet, wenn der Zündlaser eine Fokussieroptik und ein entsprechendes Brennraumfenster aufweist.Further Advantages and improvements result from the characteristics of the dependent Claims. The device according to the invention is particularly advantageous in a multi-cylinder internal combustion engine applied, in which then several ignition lasers are provided, the each associated with a cylinder. It will be for this Case only a central unit for provided the pump laser. The pump laser is particularly easy Have a plurality of semiconductor elements, each for pumping one of the ignition lasers is provided. Alternatively, it is also possible to use the light of a single semiconductor laser element through an optical distributor several different ignition lasers assigned. The light guide structure becomes particularly simple as a glass fiber educated. The ignition laser is particularly simple if it has a passive Q-switch. A safe ignition is guaranteed when the ignition laser has a focusing optics and a corresponding combustion chamber window.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenembodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description closer explained. Show it

1 eine schematische Gesamteinsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Zünden einer Brennkraftmaschine und 1 a schematic overall view of the inventive device for igniting an internal combustion engine and

2 und 3 jeweils ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pumplasers. 2 and 3 in each case an embodiment of the invention Pumplasers.

Beschreibungdescription

In der 1 wird schematisch die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Zünden einer Brennkraftmaschine dargestellt. Die Brennkraftmaschine wird hier schematisch durch einen Zylinder 1 angedeutet, in dem ein beweglicher Kolben 2 angeordnet ist. Der von dem Zylinder 1 und Kolben 2 umschlossene Raum bildet einen Brennraum 3, in den ein brennfähiges Luft-Benzin-Gemisch durch hier nicht dargestellte Ventile eingebracht wird. Durch Zünden dieses Luft-Benzin-Gemisches wird der Druck im Brennraum 3 erhöht, was zu einer Bewegung des Kolbens 2 in den Zylinder 1 führt. Diese Bewegung des Kolbens 2 wird über ein Pleul in eine entsprechende Drehbewegung einer Kurbelwelle umgesetzt. Es handelt sich hier somit um einen üblichen Benzin-Otto-Motor. In der Regel erfolgt heute die Zündung des Benzin-Luft-Gemisches in dem Brennraum durch einen Zündfunken an einer Zündkerze, d. h. zwischen zwei Elektroden wird ein elektrischer Funkenüberschlag im Brennraum erzeugt.In the 1 is schematically illustrated the inventive device for igniting an internal combustion engine. The internal combustion engine is here schematically by a cylinder 1 indicated in which a movable piston 2 is arranged. The one from the cylinder 1 and pistons 2 enclosed space forms a combustion chamber 3 , in which a combustible air-fuel mixture is introduced by valves not shown here. By igniting this air-fuel mixture, the pressure in the combustion chamber 3 increases, causing a movement of the piston 2 in the cylinder 1 leads. This movement of the piston 2 is converted via a Pleul in a corresponding rotational movement of a crankshaft. It is thus a conventional gasoline petrol engine. As a rule, today the ignition of the gasoline-air mixture in the combustion chamber by a spark on a spark plug, ie between two electrodes, an electrical flashover is generated in the combustion chamber.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Zünden einer Brennkraftmaschine weist hier keine Zündkerze, sondern einen Zündlaser 4 auf. Von dem Zündlaser 4 wird ein fokussierter Laserstrahl 5 im Brennraum 3 erzeugt, dessen Hitze zumindest im Fokuspunkt so groß ist, dass das brennfähige Gemisch im Brennraum 3 entflammt wird. Der Zündlaser 4 weist ein stabförmiges Laserelement 6 auf. Zur Anregung des Laserlichts in dem stabförmigen Laserelement 6 wird über einen Lichtleiter 7 Energie in der Form von Pumplicht zugeführt. Zwischen dem Ende des Lichtleiters 7 und dem stabförmigen Laserelement 6 sind zunächst eine Einkoppeloptik 8 und ein Einkoppelspiegel 9 angeordnet. Durch die Einkoppeloptik 8 wird sichergestellt, dass das Pumplicht des Lichtleiters 7 aus dem Lichtleiter 7 heraus in das stabförmige Laserelement 6 durch den Spiegel 9 hindurch eingebracht wird. Der Einkoppelspiegel 9 ist so ausgebildet, dass er Durchlässigkeit für die Wellenlänge des Pumplichtes, aber eine volle Reflektion für die Wellenlänge des in dem stabförmigen Laserelement 6 erzeugten Zündlaserlichtes aufweist. Auf der dem Brennraum 3 zugewandten Seite des stabförmigen Laserelements 6 ist zunächst ein sogenannter Q-switch 10, ein Auskoppelspiegel 11, eine Fokussieroptik 12 und danach ein Brennraumfenster 13 angeordnet. Bei dem Q-switch 10 handelt es sich um ein nicht lineares optisches Material, welches bis zu einer bestimmten Schwelle der Emissionen des stabförmigen Laserelements möglichst undurchsichtig ist und jenseits dieser Intensitätsschwelle möglichst durchsichtig ist. Ein solch starkes nicht lineares Verhalten weist zum Beispiel ein mit Chrom dotiertes YAG- oder LiF-Kristall auf. Der nach dem Q-switch 10 folgende Auskoppelspiegel 11 weist möglichst eine vollständige Reflektivität für die Wellenlänge des Pumplichts, das durch den Lichtleiter 7 eingebracht wird, auf. Für die Wellenlänge des Lichtes des stabförmigen Laserelements 6 weist der Auskoppelspiegel 11 eine gewisse Reflektivität auf. Dem Auskoppelspiegel 11 nachgeordnet ist die Fokussieroptik 12 und ein Brennraumfenster 13 aus Quarzglas oder Saphir. Das Brennraumfenster (13) kann einige Millimeter in den Brennraum hineinragen, bündig mit der Wand des Brennraums abschließen oder aber einen gewissen Rücksprung gegenüber der Wand des Brennraums aufweisen. Je weiter das Brennraumfenster (13) in den Brennraum hineinragt um so stärker wird die Oberfläche des Brennraumfensters (13) erwärmt. Die Temperatur kann dabei so eingestellt werden dass evtl. auf der Oberfläche anhaftende Rußpartikel wieder abgebrannt werden können. Die Position des Brennraumfenster wird so gewählt, dass eine gute Selbstreinigung bei noch vertretbarer thermischer Belastung und nur geringen Störungen der Strömungsverhältnisse im Brennraum erreicht werden.The inventive device for igniting an internal combustion engine here has no spark plug, but an ignition laser 4 on. From the ignition laser 4 becomes a focused laser beam 5 in the combustion chamber 3 produced, whose heat is so great at least in the focal point that the combustible mixture in the combustion chamber 3 is inflamed. The ignition laser 4 has a rod-shaped laser element 6 on. For excitation of the laser light in the rod-shaped laser element 6 is over a light guide 7 Energy supplied in the form of pump light. Between the end of the light guide 7 and the rod-shaped laser element 6 are initially a Einkoppeloptik 8th and a coupling mirror 9 arranged. Through the coupling optics 8th ensures that the pump light of the light guide 7 from the light guide 7 out into the rod-shaped laser element 6 through the mirror 9 is introduced through. The coupling mirror 9 is formed so as to be transmissive to the wavelength of the pump light but to be a full reflection of the wavelength of the laser beam in the rod 6 having generated ignition laser light. On the combustion chamber 3 facing side of the rod-shaped laser element 6 is initially a so-called Q-switch 10 , a Auskoppelspiegel 11 , a focusing optics 12 and then a combustion chamber window 13 arranged. At the Q-switch 10 it is a nonlinear optical material, which is up to a certain threshold of the emissions of the rod-shaped laser element is as opaque as possible and as transparent as possible beyond this intensity threshold. Such a strong nonlinear behavior has, for example, a chromium-doped YAG or LiF crystal. The after the Q-switch 10 following output mirror 11 As far as possible, a complete reflectivity for the wavelength of the pump light, through the light guide 7 is introduced, on. For the wavelength of the light of the rod-shaped laser element 6 has the output mirror 11 a certain reflectivity. The Auskoppelspiegel 11 downstream is the focusing optics 12 and a combustion chamber window 13 made of quartz glass or sapphire. The combustion chamber window ( 13 ) may protrude a few millimeters into the combustion chamber, flush with the wall of the combustion chamber or have a certain recess with respect to the wall of the combustion chamber. The further the combustion chamber window ( 13 ) protrudes into the combustion chamber the stronger the surface of the combustion chamber window ( 13 ) is heated. The temperature can be adjusted so that possibly adhering to the surface soot particles can be burned again. The position of the combustion chamber window is chosen so that a good self-cleaning can be achieved with still acceptable thermal load and only minor disturbances of the flow conditions in the combustion chamber.

Wenn durch den Lichtleiter 7 Licht mit einer ersten Wellenlänge in das stabförmige Element 6 eingebracht wird, so wird in dem laseraktiven Material des stabförmigen Laserelements 6 Laserlicht einer zweiten Wellenlänge erzeugt. Das stabförmige Laserelement 6 besteht beispielsweise aus laseraktivem Material wie mit Neodym oder Ytterbium dotierten Einkristallen oder Gläsern. Nach dem Einschalten des Pumplichts erfolgt mit einer gewissen Zeitverzögerung ein starker Laserimpuls, der durch die Optik 12 in einem Fokuspunkt im Brennraum 3 fokussiert wird. In diesem Fokuspunkt erreicht die Energiedichte des Laserlichtes und somit auch die Temperatur eine solche Höhe, dass das im Brennraum 3 vorhandene Benzin-Luft-Gemisch entzündet wird. Durch das Pumplicht wird in das laseraktive Material des stabförmigen Laserelements 6 eine Energiemenge bereitgestellt, die sich dann in einem starken, sehr energiereichen Laserimpuls entlädt. Da das Pumplicht über eine gewisse Zeit zugeführt wird in der Größenordnung zwischen 200μs bis zu 2ms, muss der Lichtleiter 7 nicht so aufgebaut sein, dass durch ihn hindurch sehr große Energiemengen pro Zeiteinheit transportiert werden können. Es ist ausreichend, wenn eine Leistung von 100W über den Lichtleiter übertragen werden kann, was mit flexiblen Lichtleiterstrukturen wie beispielsweise Glasfasern möglich ist. Das über den Lichtleiter 7 zugeführte Pumplicht wird von einer Pumplichtquelle 14 erzeugt. Die Pumplichtquelle 14 weist weitere Ausgänge für mehrere Lichtleiter 17 auf, die entsprechend den anderen Zylindern einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine zugeordnet sind. Der genaue innere Aufbau der Pumplichtquelle wird in den nachfolgenden Figuren beschrieben.If through the light guide 7 Light having a first wavelength in the rod-shaped element 6 is introduced, is in the laser-active material of the rod-shaped laser element 6 Laser light of a second wavelength generated. The rod-shaped laser element 6 consists for example of laser-active material such as neodymium or ytterbium-doped single crystals or glasses. After switching on the pump light takes place with a certain time delay, a strong laser pulse, by the optics 12 in a focal point in the combustion chamber 3 is focused. In this focal point, the energy density of the laser light and thus the temperature reached such a height that in the combustion chamber 3 existing gasoline-air mixture is ignited. By the pumping light is in the laser-active material of the rod-shaped laser element 6 provided an amount of energy, which then discharges in a strong, very high-energy laser pulse. Since the pump light is supplied over a certain time in the order of between 200μs up to 2ms, the light guide must 7 not be constructed so that very large amounts of energy per unit of time can be transported through it. It is sufficient if a power of 100W can be transmitted via the optical fiber, which is possible with flexible optical fiber structures such as glass fibers. The over the light guide 7 supplied pump light is from a pump light source 14 generated. The pump light source 14 has further outputs for several optical fibers 17 on, which are assigned according to the other cylinders of a multi-cylinder internal combustion engine. The exact internal structure of the pumping light source will be described in the following figures.

Der Vorteil der Vorrichtung zum Zünden eines brennfähigen Gemischs in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine, wie sie in der 1 dargestellt wird, ist besonders für den Einsatz bei einem Kraftfahrzeug geeignet. An den Zylindern 1 der Brennkraftmaschine müssen nur unmittelbar die Zündlaser angeordnet sein. Diese können relativ einfach aufgebaut sein und müssen in ihrer Anmessungen, insbesondere in ihrem Durchmesser, die Abmessungen üblicher Zündkerzen in der Größenordnung von ca. 14 mm nicht überschreiten sondern können diese sogar deutlich unterschreiten. Die Lichtleiter 7, 17 zur Zuführung des Pumplichts können flexibel ausgebildet werden, so dass die vom Motor erzeugten Vibrationen nicht zu einer Zerstörung der Lichtleiter 7 bzw. zur Übertragung der Vibrationen auf die Pumplichtquelle 14 führen. Die von dem Motor weggebaute Pumplichtquelle 14 erfährt daher nur sehr geringe Schüttelbeanspruchungen und ist auch thermisch gut von dem heißen Motor entkoppelbar. Es wird daher die mechanische und Temperaturbelastung der Pumplichtquelle 14 deutlich entschärft. Weiterhin erfordert der hier gezeigte Aufbau keinen elektrischen Anschluss des Zündlasers 14.The advantage of the device for igniting a combustible mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine, as in the 1 is shown, is particularly suitable for use in a motor vehicle. At the cylinders 1 the internal combustion engine need only be arranged directly the ignition laser. These can be relatively simple and must not exceed in their dimensions, in particular in their diameter, the dimensions of conventional spark plugs in the order of about 14 mm, but they can even be significantly lower. The light guides 7 . 17 for supplying the pump light can be made flexible, so that the vibrations generated by the engine does not destroy the optical fiber 7 or for transmitting the vibrations to the pumping light source 14 to lead. The pump light source removed from the engine 14 Therefore experiences only very low shaking stresses and is thermally well decoupled from the hot engine. It therefore becomes the mechanical and thermal loading of the pumping light source 14 clearly defused. Furthermore, the structure shown here requires no electrical connection of the ignition laser 14 ,

Alternativ kann aber auch daran gedacht werden, den passiven Q-switch 10 durch andere Elemente zu ersetzen, die aktiv durch ein elektrisches Signal angesteuert werden müssen wie beispielsweise Pockelzellen, Kerrzellen oder akustooptische Modulatoren. In diesem Fall wäre aber jedoch wieder eine Zuführung von elektrischen Signalen zum Zündlaser 4 vorzusehen.Alternatively, it can also be thought of, the passive Q-switch 10 be replaced by other elements that must be actively driven by an electrical signal such as Pockel cells, Kerr cells or acousto-optic modulators. In this case, however, would again be a supply of electrical signals to the ignition laser 4 provided.

In der 2 wird ein erstes Ausführungsbeispiel der Pumplichtquelle 14 dargestellt. Die Pumplichtquelle 14 der 2 weist eine Vielzahl von Halbleiterlaserelementen 21 auf, die jeweils mittels einer Einkoppeloptik 22 mit Lichtleitern 7, 17 verbunden sind. Die Anzahl an Halbleiterlaserelementen 21 entspricht dabei der Anzahl der Lichtleiter 7, 17, d. h. für jeden dieser Lichtleiter ist ein Halbleiterlaserelement 21 vorgesehen. Die Halbleiterlaserelemente 21 sind durch entsprechende elektrische Leitungen 23 mit einer Pulsstromversorgung 24 verbunden Die Pulsstromversorgung 24 ist über eine Zuleitung 25 mit der Batterie des Kraftfahrzeuges verbunden. Weiterhin weist die Pulsstromversorgung 24 noch Eingänge für Ansteuerleitungen 26 auf, die an ein hier nicht gezeigtes Motorsteuergerät angeschlossen sind. Immer dann, wenn auf einer der Ansteuerleitungen 26 ein entsprechendes Signal erzeugt wird, wird von der Pulsstromversorgung 24 über die Ansteuerleitungen 23 das entsprechende Halbleiterlaserelement 21 mit einem Betriebsstrom beaufschlagt. Dadurch wird das Halbleiterlaserelement aktiviert und sendet entsprechendes Laserlicht mit einer ersten Wellenlänge aus. Dieses Laserlicht wird über die optische Einkopplung 22 in den jeweils angesteuerten Lichtleiter 7, 17 eingespeist. Es kann so durch entsprechende Ansteuersignale an den Leitungen 26 ein Laserimpuls an einem Zündlaser 4, der einem bestimmten Zylinder 1 der Brennkraftmaschine 1 zugeordnet ist, ausgelöst werden. Durch die entsprechenden elektrischen Ansteuerimpulse an den Ansteuerleitungen 26 werden so selektiv in den einzelnen Zylindern 1 der Brennkraftmaschine Laserimpulse eingebracht, was zu einer Entzündung des in den jeweiligen Zylindern angeordneten Benzin-Luft-Gemisches führt.In the 2 is a first embodiment of the pumping light source 14 shown. The pump light source 14 of the 2 has a plurality of semiconductor laser elements 21 on, each by means of a coupling optics 22 with light guides 7 . 17 are connected. The number of semiconductor laser elements 21 corresponds to the number of optical fibers 7 . 17 That is, for each of these light guides is a semiconductor laser element 21 intended. The semiconductor laser elements 21 are by appropriate electrical lines 23 with a pulse power supply 24 connected The pulse power supply 24 is via a supply line 25 connected to the battery of the motor vehicle. Furthermore, the pulse power supply 24 still inputs for control lines 26 on, which are connected to a not shown here engine control unit. Whenever on one of the control lines 26 a corresponding signal is generated is from the pulse power supply 24 via the control lines 23 the corresponding Halbleiterlaserele ment 21 subjected to an operating current. Thereby, the semiconductor laser element is activated and emits corresponding laser light having a first wavelength. This laser light is transmitted via the optical coupling 22 in the respectively controlled light guide 7 . 17 fed. It can so by appropriate control signals to the lines 26 a laser pulse on an ignition laser 4 , the one particular cylinder 1 the internal combustion engine 1 is assigned to be triggered. By the corresponding electrical drive pulses to the Ansteuerleitungen 26 become so selective in the individual cylinders 1 the laser combustion engine introduced laser pulses, which leads to an inflammation of the arranged in the respective cylinders gasoline-air mixture.

Eine weitere Ausgestaltung der Pumplichtquelle 14 wird in der 3 gezeigt. In der 3 werden vier Lichtleiter 7, 17 gezeigt, die über jeweils eine Einkoppeloptik 22 an einen optischen Verteiler 31 optisch angekoppelt sind. Der optische Verteiler 31 verteilt das Licht eines Lichtleiters 32 wahlweise auf eine der vier angeschlossenen Wellenleiter 7, 17. Der optische Verteiler 31 wird von einem hier nicht dargestellten Motorsteuerungsgerät über eine Ansteuerleitung 35 geschaltet. Der Lichtleiter 32 ist über eine Einkoppeloptik 22 optisch an ein Halbleiterlaserelement 33 angeschlossen. Das Halbleiterlaserelement 33 wird von einer elektrischen Pulsstromversorgung mit einem elektrischen Strom versorgt. Aus Vereinfachungsgründen wurden hier entsprechende Ansteuerleitungen für die einzelnen Elemente nicht dargestellt. Wenn in einem der Zylinder der Brennkraftmaschine ein Laserimpuls eingebracht werden soll, so wird durch ein Steuergerät die Pulsstromversorgung 34 aktiviert und somit das Halbleiterlaserelement 33 zum Aussenden von Laserlicht veranlasst. Dieses Laserlicht wird durch die optische Ankopplung 32 und den Lichtleiter 32 dem optischen Verteiler 31 zugeführt. Der optische Verteiler 31 weist beispielsweise verstellbare Spiegel auf, die piezoelektrisch oder mittels eines Stellmotors angesteuert werden. Das von dem Lichtleiter 32 in den optischen Verteiler 31 eingebrachte Licht wird dann von dem optischen Verteiler 31 auf eine der angekoppelten Lichtleiter 7, 17 verteilt. Es wird so ein Laserimpuls in einem Zylinder der Brennkraftmaschine erzeugt.Another embodiment of the pumping light source 14 will be in the 3 shown. In the 3 become four light guides 7 . 17 shown, each via a Einkoppeloptik 22 to an optical distributor 31 are optically coupled. The optical distributor 31 distributes the light of a light guide 32 optionally on one of the four connected waveguides 7 . 17 , The optical distributor 31 is from an engine control unit, not shown here via a control line 35 connected. The light guide 32 is via a Einkoppeloptik 22 optically to a semiconductor laser element 33 connected. The semiconductor laser element 33 is supplied by an electric pulse power supply with an electric current. For reasons of simplification, corresponding control lines for the individual elements were not shown here. If a laser pulse is to be introduced in one of the cylinders of the internal combustion engine, the pulse power supply is generated by a control unit 34 and thus activates the semiconductor laser element 33 causes the emission of laser light. This laser light is generated by the optical coupling 32 and the light guide 32 the optical distributor 31 fed. The optical distributor 31 has, for example, adjustable mirrors, which are controlled piezoelectrically or by means of a servomotor. That of the light guide 32 in the optical distributor 31 introduced light is then from the optical distributor 31 on one of the coupled light guides 7 . 17 distributed. It is generated such a laser pulse in a cylinder of the internal combustion engine.

Die Pumplichtquelle nach der 2 weist eine mehrfache Pulsstromversorgung und mehrere Halbleiterlaserelemente auf. Im Unterschied dazu weist die Vorrichtung nach der 3 nur eine Pulsstromversorgung, ein Halbleiterlaserelement, dafür aber einen optischen Verteiler auf. Welche dieser beiden Vorrichtungen jeweils zweckmäßiger bzw. günstiger ist, orientiert sich daher an den relativen Kosten für die einzelnen Bauelemente.The pump light source after the 2 has a multiple pulse power supply and a plurality of semiconductor laser elements. In contrast, the device according to the 3 only a pulse power supply, a semiconductor laser element, but an optical distributor on. Which of these two devices is more appropriate or cheaper, therefore, is based on the relative cost of the individual components.

Claims

Device for igniting an internal combustion engine with an ignition laser ( 4 ), through which a laser pulse ( 5 ) in a combustion chamber ( 3 ) of the internal combustion engine is introduced, wherein the ignition laser ( 4 ) partially into the combustion chamber ( 3 ), characterized in that a pumping light source ( 14 ) is provided that the pump light source ( 14 ) and the ignition laser ( 4 ) via an optical waveguide structure ( 7 . 17 ) and that the laser pulse ( 5 ) in the combustion chamber ( 3 ) by the light of the pump light source ( 14 ) is triggered.

Device according to Claim 1, characterized in that a plurality of ignition lasers ( 4 ) provided by the pump light source ( 14 ) are optically pumped and that from the pump light source ( 14 ) to each of the ignition lasers ( 4 ) a light guide structure ( 7 . 17 ) is provided.

Apparatus according to claim 2, characterized in that the pump light source ( 14 ) a plurality of semiconductor laser elements ( 21 ), each one of the optical waveguide structures ( 7 . 17 ) assigned.

Device according to claim 2 , characterized in that the pumping light source ( 14 ) a semiconductor laser element ( 33 ) and an optical distributor ( 31 ) and that the optical distributor ( 31 ) the light from the semiconductor light source ( 33 ) selectively on the optical waveguide structures ( 7 . 17 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the optical fibers are formed as glass fibers are.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the ignition laser ( 4 ) a laser element ( 6 ) and on the combustion chamber side facing the laser element ( 6 ) a passive Q-switch ( 10 ) having.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the ignition laser ( 4 ) a focusing optics ( 12 ) and a combustion chamber window ( 13 ) and that the combustion chamber window ( 13 ) in the combustion chamber ( 3 ) protrudes.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the ignition laser ( 4 ) a focusing optics ( 12 ) and a combustion chamber window ( 13 ) and that the combustion chamber window ( 13 ) flush with the combustion chamber ( 3 ) completes.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the ignition laser ( 4 ) a laser element ( 6 ) of doped single crystal or doped glass.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the doping of the laser element ( 6 ) Has neodymium or yttrium.