DE102008061242A1 - Internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Eine Brennkraftmaschine umfasst einen durch einen Kolben (10) und einen Zylinderkopf (12) begrenzten Brennraum (14) und eine Zündeinrichtung (20; 22) zum Zünden eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in dem Brennraum (14). Die Zündeinrichtung (20; 22) weist wenigstens eine Zündkerze (20) und wenigstens eine Laserzündvorrichtung (22) auf, sodass das Kraftstoff-Luft-Gemisch bei niedrigen mittleren effektiven Arbeitsdrücken PME durch die wenigstens eine Zündkerze (20) und bei hohen mittleren effektiven Arbeitsdrücken PME durch die wenigstens eine Laserzündvorrichtung (22) gezündet werden kann.An internal combustion engine comprises a combustion chamber (14) bounded by a piston (10) and a cylinder head (12) and an ignition device (20; 22) for igniting a fuel-air mixture in the combustion chamber (14). The ignition device (20; 22) comprises at least one spark plug (20) and at least one laser ignition device (22) such that the fuel-air mixture at low mean effective working pressures PME through the at least one spark plug (20) and at high mean effective working pressures PME by the at least one laser ignition device (22) can be ignited.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Gasmotor zum Verbrennen eines gasförmigen Kraftstoff-Luft-Gemisches.The The invention relates to an internal combustion engine, in particular a gas engine for burning a gaseous fuel-air mixture.

Im Stand der Technik sind verschiedene Zündverfahren für Gasmotoren bekannt. Beim Diesel-Verfahren erfolgt die Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches im Brennraum durch Einspritzen eines selbstzündenden flüssigen Zündkraftstoffes unter hohem Druck (Zündstrahl) in das verdichtete Kraftstoff-Luft-Gemisch. Beim Otto-Verfahren wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch fremdgezündet.in the State of the art are different ignition methods for Gas engines known. In the diesel process, the ignition takes place of the fuel-air mixture in the combustion chamber by injecting a self-igniting liquid ignition fuel under high pressure (ignition jet) into the compressed fuel-air mixture. In the Otto process, the fuel-air mixture is externally ignited.

Für das Otto-Verfahren werden die Zündung des gasförmigen Kraftstoff-Luft-Gemisches mittels einer elektrischen Zündvorrichtung (siehe z. B. DE 196 24 965 A1 , DE 10 2005 050 435 A1 ) und die Zündung des gasförmigen Kraftstoff-Luft-Gemisches mittels einer Laserzündvorrichtung (siehe z. B. DE 10 2007 001 087 A1 ) eingesetzt. Ferner ist aus der DE 101 45 944 A1 eine elektrische Zündkerze mit einer integrierten Laserzündvorrichtung zum Zwecke einer Mehrfachzündung bekannt.For the Otto process, the ignition of the gaseous fuel-air mixture by means of an electric ignition device (see, eg. DE 196 24 965 A1 . DE 10 2005 050 435 A1 ) and the ignition of the gaseous fuel-air mixture by means of a laser ignition device (see eg. DE 10 2007 001 087 A1 ) used. Furthermore, from the DE 101 45 944 A1 an electric spark plug with an integrated laser ignition device for the purpose of multiple ignition known.

Die Zündung der Ladungsgemische mit Hilfe von elektrischen Zündkerzen ist für geringe Drücke im Brennraum ein erprobtes, günstiges und zuverlässiges Verfahren. Die Lebensdauer der Zündelektroden ist bei mäßigen Drücken im Brennraum noch sehr hoch. Die für den Funkenüberschlag an den Elektroden benötigte elektrische Spannung ist allerdings direkt proportional zur Dichte des Ladungsgemisches zum Zündzeitpunkt. Je höher diese Dichte ist, umso größer muss auch die Anzahl an freien Elektronen für einen Durchbruch sein. Höhere Spannungen bedeuten aber auch, dass während des Spannungsdurchbruches sehr große Stromstärken fließen. Die Elektroden der Zündkerzen werden somit zusätzlich zur thermischen Beanspruchung durch die Verbrennung noch weiter aufgeheizt. Dies limitiert die Lebensdauer selbst von hochentwickelten Zündkerzen im Bereich eines mittleren effektiven Arbeitsdrucks PME im Zylinder von etwa 22 bar auf maximal etwa 1.000 Stunden.The Ignition of the charge mixtures with the help of electrical Spark plug is for low pressures in the Combustion chamber a proven, affordable and reliable Method. The life of the ignition electrodes is moderate Press in the combustion chamber still very high. The for the Flashover on the electrodes needed electrical However, voltage is directly proportional to the density of the charge mixture at the ignition point. The higher this density is, the larger the number of free electrons be for a breakthrough. Mean higher voltages but also that during the voltage breakthrough very large currents flow. The electrodes the spark plugs are thus in addition to the thermal Heat further burned by the combustion. This limits the lifetime even of advanced spark plugs in the range of a mean effective working pressure PME in the cylinder from about 22 bar to a maximum of about 1,000 hours.

Bei der Laserzündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches im Brennraum erfolgt eine Fokussierung eines von außen in den Brennraum gerichteten Laserstrahls an einem definierten Brennpunkt. Der Vorteil der Laserzündung liegt darin, dass der Zündort im Brennraum nahezu beliebig gewählt werden kann und das Verfahren insbesondere für hohe mittlere effektive Arbeitsdrücke geeignet ist. Die für die Laserzündung erforderliche Laserenergie nimmt mit höheren Dichten des zu zündenden Ladungsgemisches signifikant ab, da die Photonenabsorption der Moleküle im Ladungsgemisch entsprechend der Dichte immer effektiver wird.at the laser ignition of the fuel-air mixture in the combustion chamber Focusing takes place from the outside into the combustion chamber directed laser beam at a defined focus. The advantage The laser ignition lies in the fact that the ignition can be chosen almost arbitrarily in the combustion chamber and the Method especially for high mean effective working pressures suitable is. The required for the laser ignition Laser energy increases with higher densities of the ignited Charge mixture significantly, as the photon absorption of the molecules becomes more and more effective in the charge mixture according to the density.

Nachteile der Laserzündung sind die Kosten für die Laserapparatur, die Verschmutzung der optischen Brennraumgläser und ihre geringe Lebensdauer. Durch die während der Verbrennungsphasen entstehenden Rückstände können sich auf den Brennraumgläsern Ablagerungen bilden. Diese behindern den Strahlendurchgang des Laserlichts und absorbieren bzw. streuen das Laserlicht zurück in das Brennraumglas. Hierdurch geht einerseits Laserenergie für das Zünden im Brennraum verloren, andererseits nimmt auch die thermische Beanspruchung der Brennraumgläser signifikant zu. Dieser Effekt ist insbesondere bei geringem Ladedrücken sehr ausgeprägt, da hier die zum Zünden erforderliche Laserenergie besonders hoch ist.disadvantage the laser ignition are the costs for the laser apparatus, the pollution of the optical combustion chamber glasses and their short life. By the resulting during the combustion phases Residues can build up on the combustion chamber glasses Form deposits. These hinder the beam passage of the laser light and absorb or scatter the laser light back into it Combustion chamber glass. This is on the one hand laser energy for the ignition in the combustion chamber lost, on the other hand also decreases the thermal load of the combustion chamber glass significantly to. This effect is especially at low charge pressures very pronounced, since here the necessary for ignition Laser energy is particularly high.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine mit einem verbesserten Zündmechanismus für ein Kraftstoff-Luft-Gemisch sowie ein verbessertes Zündverfahren für ein Kraftstoff-Luft-Gemisch vorzusehen.It is therefore the object of the present invention, an internal combustion engine with an improved ignition mechanism for a Fuel-air mixture and an improved ignition process to provide for a fuel-air mixture.

Gemäß einem ersten Aspekt wird diese Aufgabe durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine sind in den Unteransprüchen angegeben.According to one first aspect, this object is achieved by an internal combustion engine the features of claim 1 solved. Advantageous embodiments and further developments of the internal combustion engine according to the invention are given in the subclaims.

Die Brennkraftmaschine der Erfindung umfasst einen durch einen Kolben und einen Zylinderkopf begrenzten Brennraum und eine Zündeinrichtung zum Zünden eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in dem Brennraum. Die Zündeinrichtung weist wenigstens eine elektrische Zündvorrichtung und wenigstens eine optische Zündvorrichtung auf.The Internal combustion engine of the invention comprises one by a piston and a cylinder head limited combustion chamber and an ignition device for igniting a fuel-air mixture in the combustion chamber. The ignition device has at least one electrical ignition device and at least one optical ignition device.

Durch das Vorsehen sowohl einer elektrischen Zündvorrichtung als auch einer optischen Zündvorrichtung zum Zünden des Kraftstoff-Luft-Gemisches im Brennraum können die Vorteile der beiden Systeme kombiniert und ihre Nachteile minimiert werden, sodass die Zündvorgänge mit geringerem Energieaufwand durchgeführt werden können und die Lebensdauern der elektrischen und der optischen Zündvorrichtungen verlängert werden können.By the provision of both an electric ignition device as well as an optical ignition device for ignition the fuel-air mixture in the combustion chamber can have the benefits combining the two systems and minimizing their disadvantages, so that the ignition processes with less energy can be performed and the lifetimes of the electrical and optical igniters can be.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ragt die wenigstens eine elektrische Zündvorrichtung in den Brennraum und fokussiert die wenigstens eine optische Zündvorrichtung einen Lichtstrahl im Brennraum der Brennkraftmaschine.In an embodiment of the invention, the at least one electrical Ignition device in the combustion chamber and focused at least an optical ignition device a light beam in the combustion chamber the internal combustion engine.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der Brennraum mit einer Vorkammer verbunden. In diesem Fall ragt die wenigstens eine elektrische Zündvorrichtung in diese Vorkammer und fokussiert die wenigstens eine optische Zündvorrichtung einen Lichtstrahl in dieser Vorkammer.In An alternative embodiment of the invention is the combustion chamber connected to an antechamber. In this case, the at least stands out an electric ignition device in this prechamber and focuses the at least one optical ignition device a ray of light in this antechamber.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ferner eine Steuervorrichtung vorgesehen, welche bei einem mittleren effektiven Arbeitsdruck PME kleiner als ein vorbestimmter Grenzwert die wenigstens eine elektrische Zündvorrichtung und bei einem mittleren effektiven Arbeitsdruck PME größer als der vorbestimmte Grenzwert die wenigstens eine optische Zündvorrichtung betätigt, um das Kraftstoff-Luft-Gemisch im Brennraum zu zünden. Der vorbestimmte Grenzwert liegt zum Beispiel im Bereich von etwa 12 bis 18 bar, bevorzugt im Bereich von etwa 14 bis 17 bar, bevorzugter bei etwa 16 bar.In a preferred embodiment of the invention is further a control device is provided, which at a medium effective Working pressure PME less than a predetermined limit, the at least an electric ignition device and at a middle effective working pressure PME greater than the predetermined Limit the at least one optical ignition device operated to add the fuel-air mixture in the combustion chamber ignite. The predetermined limit is, for example, in Range of about 12 to 18 bar, preferably in the range of about 14 to 17 bar, more preferably about 16 bar.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird die oben genannte Aufgabe durch ein Zündverfahren für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Zündverfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.According to one second aspect, the above object is achieved by an ignition method for an internal combustion engine having the features of the claim 6 solved. Advantageous embodiments and developments the ignition method according to the invention are the subject of the dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Zündverfahren für eine Brennkraftmaschine wird ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in einem durch einen Kolben und einen Zylinderkopf begrenzten Brennraum durch wenigstens eine elektrische Zündvorrichtung gezündet, wenn der mittlere effektive Arbeitsdruck PME kleiner als ein vorbestimmter Grenz wert ist, und durch wenigstens eine optische Zündvorrichtung gezündet, wenn der mittlere effektive Arbeitsdruck PME größer als der vorbestimmte Grenzwert ist.at the ignition method according to the invention for An internal combustion engine becomes a fuel-air mixture in one through a piston and a cylinder head limited combustion chamber ignited at least one electric igniter when the mean effective working pressure PME is less than a predetermined one Is worth the limit, and by at least one optical ignition device ignited when the mean effective working pressure PME is greater than the predetermined limit.

Das Zündverfahren der Erfindung kombiniert die Vorteile der bekannten elektrischen Funkenzündung und der bekannten optischen Zündung von Kraftstoff-Luft-Gemischen in Brennräumen von Brennkraftmaschinen und minimiert ihre Nachteile. Durch den Einsatz der elektrischen Funkenzündung ausschließlich für geringe bis mittlere PME kann die Lebensdauer der elektrischen Zündvorrichtungen deutlich erhöht werden. Der Einsatz der optischen Zündung nur für höhere PME, nach der Abschaltung der elektrischen Funkenzündung, erlaubt die Verwendung von optischen Vorrichtungen mit kleinerer Energie. Solche optischen Vorrichtungen sind erheblich kostengünstiger. Außerdem minimiert ein energieärmerer Lichtstrahl die thermische Belastung der Brennraumoptik, wodurch deren Lebensdauer erheblich gesteigert werden kann.The Ignition method of the invention combines the advantages of known electric spark ignition and the well-known optical ignition of fuel-air mixtures in combustion chambers of internal combustion engines and minimizes their disadvantages. By the Use of electric spark ignition exclusively For low to medium PME, the life of the electrical Ignition devices are significantly increased. Of the Use of optical ignition only for higher PME, after the shutdown of the electric spark ignition, allows the use of smaller energy optical devices. Such optical devices are considerably less expensive. It also minimizes a lower energy light beam the thermal load of the combustion chamber optics, whereby their life can be significantly increased.

Der vorbestimmte Grenzwert liegt zum Beispiel im Bereich von etwa 12 bis 18 bar, bevorzugt im Bereich von etwa 14 bis 17 bar, bevorzugter bei etwa 16 bar.Of the for example, the predetermined limit is in the range of about 12 to 18 bar, preferably in the range of about 14 to 17 bar, more preferably at about 16 bar.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch in dem Brennraum der Brennkraftmaschine gezündet.In An embodiment of the invention is the fuel-air mixture ignited in the combustion chamber of the internal combustion engine.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch in einer mit dem Brennraum verbundenen Vorkammer der Brennkraftmaschine gezündet.In An alternative embodiment of the invention is the fuel-air mixture in an associated with the combustion chamber antechamber of the internal combustion engine ignited.

Die vorliegende Erfindung ist insbesondere bei Gasmotoren zum Zünden eines gasförmigen Kraftstoff-Luft-Gemisches in vorteilhafter Weise einsetzbar. Grundsätzlich können der Brennkraftmaschinenaufbau und das Zündverfahren der Erfindung aber auch bei Benzin- und Dieselmotoren mit dem Zünden eines flüssigen Kraftstoffes verwendet werden.The The present invention is particularly applicable to gas engines for ignition a gaseous fuel-air mixture in an advantageous Way used. In principle, the internal combustion engine structure and the ignition method of the invention but also in gasoline and diesel engines with the ignition of a liquid Fuel used.

Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:Above and other features and advantages of the invention will become apparent the following description of preferred embodiments better understood with reference to the accompanying drawings. Show:

1 eine schematische Teilschnittansicht einer Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und 1 a schematic partial sectional view of an internal combustion engine according to a first embodiment of the invention; and

2 eine schematische Teilschnittansicht einer Brennkraftmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 a schematic partial sectional view of an internal combustion engine according to a second embodiment of the invention.

Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel eines Gasmotors beschrieben. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch enthält in diesem Fall einen gasförmigen Kraftstoff und Luft. Bei dem gasförmigen Kraftstoff handelt es sich beispielsweise um ein brennbares Gas wie beispielsweise Erdgas.The Invention will be described below using the example of a gas engine. The fuel-air mixture in this case contains a gaseous fuel and air. With the gaseous fuel For example, it is a combustible gas such as Natural gas.

Die vorliegende Erfindung kann aber grundsätzlich auch bei Benzinmotoren und Dieselmotoren eingesetzt werden, bei denen das Kraftstoff-Luft-Gemisch eine brennbare Flüssigkeit wie zum Beispiel Benzin und Luft in Form beispielsweise eines Kraftstoffnebels enthält. Außerdem ist die vorliegende Erfindung auch zur Zündung weiterer brennbarer Gase, beispielsweise eines Gemisches aus Wasserstoff und Sauerstoff, oder brennbarer Gemische mit einem Gas und einer Flüssigkeit geeignet, auch wenn diese Gase oder Gemische keine Luft enthalten. Der Begriff „Kraftstoff-Luft-Gemisch” soll im Rahmen dieser Erfindung alle genannten Varianten umfassen.The However, in principle, the present invention can also be applied to Petrol engines and diesel engines are used, in which the Fuel-air mixture a combustible liquid like for example, gasoline and air in the form of, for example, a fuel spray contains. In addition, the present invention also for the ignition of other combustible gases, for example a mixture of hydrogen and oxygen, or flammable Mixtures with a gas and a liquid suitable, even if these gases or mixtures do not contain air. The term "fuel-air mixture" is intended in the context of this invention, all mentioned variants include.

Bezug nehmend auf 1 wird nun ein erstes Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine der Erfindung beschrieben.Referring to 1 Now, a first embodiment of an internal combustion engine of the invention will be described.

Die Brennkraftmaschine hat in bekannter Weise einen durch einen Kolben 10 und einen Zylinderkopf 12 begrenzten Brennraum 14, in dem das gasförmige Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird und dabei Arbeit verrichtet.The internal combustion engine has in a known manner by a piston 10 and a cylinder head 12 limited combustion chamber 14 in which the gaseous fuel-air mixture is burned while doing work.

Die Zündung des gasförmigen Kraftstoff-Luft-Gemisches erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel von 1 direkt im Brennraum 14. Zu diesem Zweck ist eine elektrische Zündvorrichtung 20 in Form einer Zündkerze vorgesehen, die in den Brennraum 14 hinein ragt. Weiter ist eine optische Zündvorrichtung 22 in Form einer Laserzündvorrichtung vorgesehen, die eine Laservorrichtung 24 zum Erzeugen eines Laserstrahls 26 und eine Linsenanordnung 28 zum Fokussieren des Laserstrahls 26 durch ein Brennraumfenster 30 in den Brennraum 14 enthält.The ignition of the gaseous fuel-air mixture takes place in the embodiment of 1 directly in the combustion chamber 14 , To the Its purpose is an electric ignition device 20 provided in the form of a spark plug into the combustion chamber 14 protrudes into it. Next is an optical ignition device 22 provided in the form of a laser ignition device, which is a laser device 24 for generating a laser beam 26 and a lens arrangement 28 for focusing the laser beam 26 through a combustion chamber window 30 in the combustion chamber 14 contains.

In dem Ausführungsbeispiel von 1 befindet sich der Brennpunkt 32 der Laserzündvorrichtung 22 in der Nähe der Elektroden der elektrischen Zündkerze 20. Der Laserstrahl 26 kann aber grundsätzlich auf nahezu beliebigen Orten im Brennraum 14 fokussiert werden.In the embodiment of 1 is the focus 32 the laser ignition device 22 near the electrodes of the electric spark plug 20 , The laser beam 26 But basically it can be on almost any location in the combustion chamber 14 be focused.

In dem Ausführungsbeispiel von 1 sind eine elektrische Zündvorrichtung 20 und eine optische Zündvorrichtung 22 vorgesehen. Es können aber ebenso auch mehrere elektrische Zündvorrichtungen 20 und/oder mehrere optische Zündvorrichtungen an dem Brennraum 14 der Brennkraftmaschine angeordnet werden.In the embodiment of 1 are an electrical ignition device 20 and an optical ignition device 22 intended. But it can also be several electric igniters 20 and / or a plurality of optical ignition devices on the combustion chamber 14 the internal combustion engine can be arranged.

In dem Ausführungsbeispiel von 1 ist die optische Zündvorrichtung 22 als eine Laserzündvorrichtung mit einer Laservorrichtung 24 zum Erzeugen eines Laserstrahls 26 ausgestaltet. Grundsätzlich sind auch andere optische Zündvorrichtungen mit anderen energiereichen Lichtstrahlen denkbar.In the embodiment of 1 is the optical ignition device 22 as a laser ignition device with a laser device 24 for generating a laser beam 26 designed. In principle, other optical ignition devices with other high-energy light beams are conceivable.

Die wenigstens eine elektrische Zündvorrichtung 20 und die wenigstens eine optische Zündvorrichtung 22 werden durcheine Steuervorrichtung 34 angesteuert. Diese Steuervorrichtung 34 steuert die beiden Zündvorrichtungen 20, 22 derart, dass das gasförmige Kraftstoff-Luft-Gemisch in dem Brennraum 14 durch die elektrische Zündvorrichtung 20 gezündet wird, wenn ein mittlerer effektiver Arbeitsdruck PME kleiner als ein vorbestimmter Grenzwert ist, und durch die optische Zündvorrichtung 22 gezündet wird, wenn der mittlere effektive Arbeitsdruck PME größer als der vorbestimmte Grenzwert ist. Dieser vorbestimmte Grenzwert liegt zum Beispiel im Bereich von etwa 12 bis 18 bar, bevorzugt im Bereich von etwa 14 bis 17 bar, bevorzugter bei etwa 16 bar.The at least one electrical ignition device 20 and the at least one optical ignition device 22 are controlled by a control device 34 driven. This control device 34 controls the two igniters 20 . 22 such that the gaseous fuel-air mixture in the combustion chamber 14 through the electric ignition device 20 is ignited when a mean effective working pressure PME is less than a predetermined limit, and by the optical ignition device 22 is ignited when the mean effective working pressure PME is greater than the predetermined limit. This predetermined limit is for example in the range of about 12 to 18 bar, preferably in the range of about 14 to 17 bar, more preferably about 16 bar.

Da die elektrische Zündvorrichtung 20 nur bei niedrigen bis mäßigen Arbeitsdrücken PME benutzt wird, kann sie mit relativ niedrigen Spannungen betrieben werden, wodurch ihre Lebensdauer deutlich verbessert werden kann. Analog kann die Lebensdauer der Brennraumgläser 30 erheblich gesteigert werden, da die Laserzündvorrichtung 22 nur bei hohen Arbeitsdrücken PME benutzt wird und deshalb ein energieärmerer Laserstrahl für den Zündvorgang im Brennraum ausreichend ist. Die niedrigeren erforderlichen Energien sowohl für die elektrische Zündkerze 20 als auch die Laserzündvorrichtung 22 erlauben die Verwendung kostengünstigerer Komponenten und senken die Betriebskosten.As the electric ignition device 20 Only at low to moderate working pressures PME is used, it can be operated with relatively low voltages, whereby their life can be significantly improved. Similarly, the life of the combustion chamber glasses 30 be increased considerably, since the laser ignition device 22 PME is used only at high working pressures and therefore a low-energy laser beam is sufficient for the ignition process in the combustion chamber. The lower required energies for both the electric spark plug 20 as well as the laser ignition device 22 allow the use of lower cost components and reduce operating costs.

Unter Bezug af 2 wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine erörtert. Dabei sind gleiche bzw. analoge Komponenten und Bauteile mit den gleichen Bezugsziffern wie im ersten Ausführungsbeispiel gekennzeichnet.With reference af 2 Now, a second embodiment of an internal combustion engine will be discussed. The same or analogous components and components are identified by the same reference numerals as in the first embodiment.

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem obigen ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Zündung des gasförmigen Kraftstoff-Luft-Gemisches nicht im Brennraum 14 selbst, sondern in einer mit dem Brennraum 14 verbundenen Vorkammer 36 im Zylinderkopf 12 erfolgt.The second embodiment differs from the above first embodiment in that the ignition of the gaseous fuel-air mixture is not in the combustion chamber 14 yourself, but in one with the combustion chamber 14 connected antechamber 36 in the cylinder head 12 he follows.

Zu diesem Zweck sind die Zündvorrichtungen 20, 22 so angeordnet, dass die elektrische Zündkerze 20 in diese Vorkammer 36 ragt und der Brennpunkt 32 des von der Laserzündvorrichtung 22 erzeugten Laserstrahls 26 in der Vorkammer 36 liegt. Im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel ist hier zusätzlich ein entsprechendes Vorkammerfenster 38 zum Einkoppeln des von der Laservorrichtung 24 erzeugten Laserstrahls 26 in die Vorkammer 36 vorgesehen.For this purpose, the ignition devices 20 . 22 so arranged that the electric spark plug 20 in this antechamber 36 sticks out and the focal point 32 that of the laser ignition device 22 generated laser beam 26 in the antechamber 36 lies. In comparison to the first exemplary embodiment, a corresponding pre-chamber window is additionally present here 38 for coupling the laser device 24 generated laser beam 26 in the antechamber 36 intended.

Die übrigen Merkmale und Variationsmöglichkeiten entsprechen jenen des Ausführungsbeispiels von 1. Außerdem werden mit diesem Ausführungsbeispiel die gleichen Vorteile wie mit dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel erzielt.The remaining features and possible variations correspond to those of the embodiment of 1 , In addition, this embodiment achieves the same advantages as the first embodiment described above.

Es sei abschließend darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung auf keine speziellen Konstruktionen des Brennraums 14, der elektrischen Zündvorrichtung 20 und der optischen Zündvorrichtung 22 eingeschränkt sein soll.It should be noted in conclusion that the present invention does not apply to any particular constructions of the combustion chamber 14 , the electric ignition device 20 and the optical ignition device 22 should be limited.

1010
Kolbenpiston
1212
Zylinderkopfcylinder head
1414
Brennraumcombustion chamber
1616
Kolbenbodenpiston crown
1818
Muldetrough
2020
elektrische Zündvorrichtung (Zündkerze)electrical Ignition device (spark plug)
2222
optische Zündvorrichtung (Laserzündvorrichtung)optical Ignition device (laser ignition device)
2424
Laservorrichtunglaser device
2626
Laserstrahllaser beam
2828
Linsenanordnunglens assembly
3030
BrennraumfensterCombustion chamber window
3232
Brennpunkt des Laserstrahlsfocus of the laser beam
3434
Steuervorrichtungcontrol device
3636
Vorkammerantechamber
3838
VorkammerfensterVorkammerfenster

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Claims (9)

Brennkraftmaschine, mit einem durch einen Kolben (10) und einen Zylinderkopf (12) begrenzten Brennraum (14) und einer Zündeinrichtung (20; 22) zum Zünden eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in dem Brennraum (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Zündeinrichtung (20; 22) wenigstens eine elektrische Zündvorrichtung (20) und wenigstens eine optische Zündvorrichtung (22) aufweist.Internal combustion engine, with one through a piston ( 10 ) and a cylinder head ( 12 ) limited combustion chamber ( 14 ) and an ignition device ( 20 ; 22 ) for igniting a fuel-air mixture in the combustion chamber ( 14 ), characterized in that the ignition device ( 20 ; 22 ) at least one electrical ignition device ( 20 ) and at least one optical ignition device ( 22 ) having. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine elektrische Zündvorrichtung (20) in den Brennraum (14) ragt und die wenigstens eine optische Zündvorrichtung (22) einen Lichtstrahl (26) im Brennraum (14) fokussiert.Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the at least one electrical ignition device ( 20 ) in the combustion chamber ( 14 ) and the at least one optical ignition device ( 22 ) a light beam ( 26 ) in the combustion chamber ( 14 ) focused. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennraum (14) mit einer Vorkammer (36) verbunden ist und die wenigstens eine elektrische Zündvorrichtung (20) in die Vorkammer (36) ragt und die wenigstens eine optische Zündvorrichtung (22) einen Lichtstrahl (26) in der Vorkammer (36) fokussiert.Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the combustion chamber ( 14 ) with an antechamber ( 36 ) and the at least one electrical ignition device ( 20 ) in the antechamber ( 36 ) and the at least one optical ignition device ( 22 ) a light beam ( 26 ) in the antechamber ( 36 ) focused. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuervorrichtung (34) vorgesehen ist, welche bei einem mittleren effektiven Arbeitsdruck PME kleiner als ein vorbestimmter Grenzwert die wenigstens eine elektrische Zündvorrichtung (20) und bei einem mittleren effektiven Arbeitsdruck PME größer als der vorbestimmte Grenzwert die wenigstens eine optische Zündvorrichtung (22) betätigt, um das Kraftstoff-Luft-Gemisch im Brennraum (14) zu zünden.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that a control device ( 34 ) is provided, which at an average effective working pressure PME less than a predetermined limit, the at least one electric ignition device ( 20 ) and at a mean effective working pressure PME greater than the predetermined limit, the at least one optical ignition device ( 22 ) to the fuel-air mixture in the combustion chamber ( 14 ) to ignite. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Grenzwert im Bereich von etwa 12 bis 18 bar liegt.Internal combustion engine according to claim 4, characterized that the predetermined limit in the range of about 12 to 18 bar lies. Zündverfahren für eine Brennkraftmaschine, bei welchem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in einem durch einen Kolben (10) und einen Zylinderkopf (12) begrenzten Brennraum (14) durch wenigstens eine elektrische Zündvorrichtung (20) gezündet wird, wenn der mittlere effektive Arbeitsdruck PME kleiner als ein vorbestimmter Grenzwert ist, und durch wenigstens eine optische Zündvorrichtung (22) gezündet wird, wenn der mittlere effektive Arbeitsdruck PME größer als der vorbestimmte Grenzwert ist.Ignition method for an internal combustion engine, in which a fuel-air mixture in a by a piston ( 10 ) and a cylinder head ( 12 ) limited combustion chamber ( 14 ) by at least one electrical ignition device ( 20 ) is ignited when the mean effective working pressure PME is less than a predetermined threshold, and by at least one optical ignition device ( 22 ) is fired when the mean effective working pressure PME is greater than the predetermined threshold. Zündverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Grenzwert im Bereich von etwa 12 bis 18 bar liegt.Ignition method according to Claim 6, characterized that the predetermined limit in the range of about 12 to 18 bar lies. Zündverfahren nach Anspruch 6 oder 7, dass das Kraftstoff-Luft-Gemisch in dem Brennraum (14) der Brennkraftmaschine gezündet wird.Ignition method according to claim 6 or 7, that the fuel-air mixture in the combustion chamber ( 14 ) of the internal combustion engine is ignited. Zündverfahren nach Anspruch 6 oder 7, dass das Kraftstoff-Luft-Gemisch in einer mit dem Brennraum (14) verbundenen Vorkammer (36) der Brennkraftmaschine gezündet wird.Ignition method according to claim 6 or 7, that the fuel-air mixture in one with the combustion chamber ( 14 ) connected antechamber ( 36 ) of the internal combustion engine is ignited.
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