[发明专利]激光火花塞及其运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种尤其用于机动车的内燃机的激光火花塞，该激光火花塞具有布置在朝向燃烧室的端部区域中的燃烧室窗口。

此外，本发明涉及一种用于这样的激光火花塞的运行方法。

背景技术

在这样的激光火花塞的运行过程中，在燃烧室窗口的朝向燃烧室的表面上形成沉积物，在此通过所述燃烧室窗口将激光束辐射到分配给激光火花塞的燃烧室中。由燃烧产物构成的沉积物对激光火花塞的可靠的运行产生不好的影响并且尤其降低其寿命。

发明内容

相应地，本发明的任务是，如此改进开头所提到的类型的一种激光火花塞和一种运行方法，从而实现可靠性和寿命的提高。

该任务按本发明在一种开头所提到的类型的激光火花塞上通过以下方式得到解决，即设置了用于对处于所述燃烧室窗口的区域中的空间区域和/或处于所述空间区域中的介质进行冷却的机构。

按本发明已经发现，一些在激光火花塞的运行过程中产生的燃烧产物尤其碳和碳化合物的在所述燃烧室窗口的朝向燃烧室的表面上的沉淀有利于在用具有较高的功率密度或者说能量密度的激光束来加载的情况下成功地-本身已知地-将这种表面清理干净。

此外，按本发明已经发现，对将所述燃烧室窗口的有关的表面包围的空间区域或者说处于其中的介质进行的冷却有利于对消融的清洗来说起促进作用的燃烧产物在燃烧室窗口表面上形成和沉淀。

因此，所述按本发明的冷却机构能够有利地有针对性地在所述燃烧室窗口的表面上产生并且加入这样的燃烧产物，所述燃烧产物有利于通过向所述燃烧室窗口加载具有较高的功率密度或者说能量密度的激光脉冲这种方式来进行有效的清洗。

按照所述按本发明的激光火花塞的一种因为不太复杂所以特别有利的实施方式，所述用于进行冷却的机构具有冷却体，该冷却体包括具有较大的导热能力尤其具有在常温下每开尔文和米大约90瓦特或更大的导热能力的材料。优选所述冷却体可以具有镍或者镍合金。此外可以完全由镍或者镍合金来形成整个冷却体。

所述冷却体优选以不能松开的方式比如借助于焊接与所述激光火花塞的壳体相连接。

如果所述用于进行冷却的机构尤其至少一个冷却体包围着尤其同心地包围着所述激光火花塞的光学的轴线，那么按照本发明就可以特别有效并且均匀地对有关的空间区域进行冷却。

作为按本发明争取达到的冷却作用的补充，在所述按本发明的激光火花塞的另一种十分有利的实施方式中，如果所述冷却体基本上构造为圆环形并且该冷却体的在该冷却体的朝向燃烧室的端面的区域中的内直径最大大约为由所述激光火花塞所辐射的激光束的辐射直径的大约百分之105到大约百分之200，那就有效地对所述燃烧室窗口的朝向燃烧室的表面进行蔽护以防止受到有害颗粒的影响。

此外，按照另一种发明变型方案，有利的是，所述冷却体的在该冷却体的朝向燃烧室的端面的区域中的内直径小于该冷却体的在该冷却体的背向燃烧室的端面的区域中的内直径。由此可以有利地获得最大可能的冷却作用，而同时没有对从所述冷却体中穿过的激光束产生不好的影响，因为被所述按本发明的冷却体所包围的空间区域最佳地与由所述激光火花塞发出的聚焦的激光束形状匹配。

在另一种十分有利的发明变型方案中提出，设置了导热机构，所述导热机构能够将来自所述激光火花塞的朝向燃烧室的端部区域的热量朝背向燃烧室的端部区域的方向导出，其中所述导热机构优选布置在所述激光火花塞的内部空间中并且/或者集成到所述激光火花塞的壳体的至少一个壁体区段中。

所述按本发明的用于进行冷却的机构特别有利地与所述导热机构处于良好的热接触之中，从而可以有效地将来自所述燃烧室窗口的朝向燃烧室的表面的区域的热量传导到所述激光火花塞的背向燃烧室的区域中。

所述导热机构比如可以在所述激光火花塞的进一步背向燃烧室的区域中具有接触区域，所述接触区域在将所述激光火花塞安装在内燃机比如静止的大型燃气发动机的气缸头中的情况下与所述气缸头之间建立良好的热接触。

所述按本发明的冷却机构除了一个或者多个冷却体之外尤其也可以具有基于流体的冷却系统，对于该基于流体的冷却系统来说在使用流体的情况下将热能从所述燃烧室窗口的朝向燃烧室的表面上运走。

作为所述冷却体的替代方案或者补充方案，也可以使用热管（“heatpipes”）或者其它的导热机构，用于对有关的空间区域进行冷却。热管也可以有利地直接集成到所述激光火花塞的壳体中。