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EP2191128A2 - Verfahren zum betreiben einer zündeinrichtung - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer zündeinrichtung

Info

Publication number
EP2191128A2
EP2191128A2 EP08803158A EP08803158A EP2191128A2 EP 2191128 A2 EP2191128 A2 EP 2191128A2 EP 08803158 A EP08803158 A EP 08803158A EP 08803158 A EP08803158 A EP 08803158A EP 2191128 A2 EP2191128 A2 EP 2191128A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
combustion chamber
chamber window
radiation
optical signal
ignition device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08803158A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Herden
Martin Weinrotter
Pascal Woerner
Manfred Vogel
Juergen Raimann
Bernd Schmidtke
Heiko Ridderbusch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2191128A2 publication Critical patent/EP2191128A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P23/00—Other ignition
    • F02P23/04—Other physical ignition means, e.g. using laser rays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/022—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions using an optical sensor, e.g. in-cylinder light probe
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/10—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94—Investigating contamination, e.g. dust
    • 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
    • F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/15—Preventing contamination of the components of the optical system or obstruction of the light path
    • G01N2021/155—Monitoring cleanness of window, lens, or other parts
    • G01N2021/157—Monitoring by optical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/71—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
    • G01N21/718—Laser microanalysis, i.e. with formation of sample plasma

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an ignition device, in particular an internal combustion engine, which has a combustion chamber window for the optical connection of the ignition device with a combustion chamber.
  • the invention further relates to a corresponding ignition device.
  • a disadvantage may be a deterioration of the optical properties of the combustion chamber window over an operating period of the ignition device, for example due to deposits, which are reflected in particular on a combustion chamber side surface of the combustion chamber window.
  • a transmission of optical radiation to be introduced into the combustion chamber through the combustion chamber window and / or of radiation originating from the combustion chamber, for example radiation to be analyzed, can be impaired by the pollution effects described above, so that reliable operation of the ignition device is no longer possible.
  • This object is achieved according to the invention in the method of the aforementioned type in that a detectable in the region of the combustion chamber window optical signal is evaluated to close a state of the combustion chamber window.
  • the analysis of optical signals occurring in the region of the combustion chamber window supplies information not only about combustion processes taking place in the combustion chamber itself, but also about a state of the combustion chamber window.
  • the evaluation of such optical signals according to the invention advantageously makes it possible to draw conclusions, in particular as regards a degree of soiling of the combustion chamber window, as well as further possibly occurring effects which may impair the operation of the ignition device.
  • the evaluation results can advantageously be used to adapt an operation of the ignition device to the respective operating state, in particular the dirty state of the combustion chamber window, thereby ensuring reliable operation of the ignition device over a longer period of operation.
  • a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention provides that the ignition device has a laser device, by means of which a laser pulse is emitted through the combustion chamber window into the combustion chamber.
  • the use of such a laser-based ignition device in conjunction with the operating method according to the invention offers a multiplicity of synergy effects.
  • the laser-based ignition device can advantageously be used for generating a test radiation which enables an investigation according to the invention of the combustion chamber window by evaluating interacting with the combustion chamber window portions of the test radiation as an optical signal in the context of the present invention.
  • a particularly advantageous in any case at the laser-based igniter existing pump light source can be used to provide the test radiation.
  • a further advantageous variant of the method according to the invention provides that radiation emitted by an ignition plasma is evaluated as an optical signal.
  • a reference signal can be determined, for example by evaluating the radiation radiated from the ignition plasma in a new state of the ignition device or the combustion chamber window or its intensity. This during further operation of the
  • Ignition means detected optical signal can now be related to the reference signal, so that the corresponding ratio quantifies a fouling state of the combustion chamber window.
  • the optical signal can also be used to characterize the flame kernel, so that in addition to obtaining information about a state of the combustion chamber window, an analysis of combustion processes taking place in the combustion chamber is simultaneously made possible.
  • a particularly precise information about a contamination state of the combustion chamber window is, according to another variant of the invention, obtained by the fact that at the combustion chamber window - A -
  • the stray radiation can result in a laser-based ignition device, for example.
  • a pulse serving as an ignition pulse so that no separate loading of the combustion chamber window with a test radiation for the evaluation of the invention is required.
  • a separate test radiation source can also be provided, which generates test radiation, in particular outside activation times of an optionally existing laser-based ignition device, in order to enable the evaluation according to the invention.
  • a separate test radiation source can also be provided, which generates test radiation, in particular outside activation times of an optionally existing laser-based ignition device, in order to enable the evaluation according to the invention.
  • further laser pulses can be generated by a laser-based ignition device, which can be used as test radiation and are preferably emitted outside the activation time ranges provided for the ignition pulses.
  • the test radiation in particular with regard to its intensity, be selected such that the deposits located on a surface of the combustion chamber window are at least partially converted into a plasma, and that a radiation emitted by this plasma acts as optical signal is evaluated.
  • the plasma resulting from the deposits has characteristic emission spectra of the fouling on the combustion chamber window forming compounds, which are usually different from the wavelengths used in a laser-based igniter, and which are also usually different from the wavelengths emitted by the ignition plasma, so Accordingly, these emission spectra can be easily analyzed in the context of the method according to the invention, which can be advantageously identified even single contributing to the contamination of the combustion chamber window chemical compounds. Test radiation having such an intensity can simultaneously be advantageously used for cleaning the combustion chamber window.
  • the combustion chamber preferably through the combustion chamber window, with a test radiation is acted upon, and that a component of the combustion chamber, in particular on a piston head of a piston associated with the combustion chamber, reflected portion of the test radiation is evaluated as an optical signal.
  • the test radiation preferably has a relatively low intensity in order not to lead to an undesired formation of a Zündplasmas in the combustion chamber.
  • An optical separation of the relevant reflected portion of the test radiation from further signals can be achieved, for example, by providing the reflective component of the combustion chamber with a fluorescent layer which effects a transformation of the wavelength of the test radiation.
  • a delay filtering of the reflected test radiation is also conceivable.
  • a further very advantageous variant of the invention provides for subjecting the combustion chamber window to test radiation irradiated at a prescribable angle, in which case in particular also a test radiation radiated essentially perpendicularly onto the combustion chamber window or its surface can be provided.
  • Test radiation of other radiation components in particular to reflect on other objects than the combustion chamber window to separate parts of the test radiation, according to the invention advantageously a runtime filtering of the interest reflected portion of the test radiation can be made, due to the known geometry of the ignition device and thus the length of the corresponding optical paths possible is.
  • a higher temporal resolution in the inventive time filter can be advantageously achieved by the provision of a - especially multiply - folded beam path for the test radiation.
  • an optical retarder can also be provided in the beam path.
  • this information determined according to the invention can advantageously be used to request maintenance of the ignition device and / or cleaning of the combustion chamber window, which can be accomplished, for example, by applying a corresponding defect entry in an error memory of a control device controlling the ignition device.
  • a further advantageous variant of the method provides, as a function of the evaluation of the optical signal, to carry out a cleaning of the combustion chamber window, which can be carried out in conjunction with a laser-based ignition system, in particular by acting on the combustion chamber window with high-energy laser pulses.
  • a cleaning of the combustion chamber window which can be carried out in conjunction with a laser-based ignition system, in particular by acting on the combustion chamber window with high-energy laser pulses.
  • no manual maintenance operation of the ignition device must be initiated.
  • the high-energy laser pulses can only be performed every n operating cycles of the internal combustion engine, where n> 1.
  • an ignition device gem Claim 15 specified.
  • the principle of the invention can be used advantageously in internal combustion engines of motor vehicles or in stationary engines, or even in gas turbines.
  • a combination of the operating method according to the invention with a laser-based ignition system is particularly advantageous due to the synergy effects discussed above, the evaluation according to the invention can also be used advantageously in such igniting devices with combustion chamber windows which have no laser system, for example in high-voltage ignition systems, etc.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of an ignition device according to the invention
  • FIG. 2 shows a detailed view of a laser device of the ignition device according to FIG. Figure 1, and Figure 3a - 3g: different embodiments of the ignition device for use with the operating method according to the invention.
  • An internal combustion engine carries in Figure 1 overall the reference numeral 10. It is used to drive a motor vehicle, not shown.
  • the internal combustion engine 10 comprises a plurality of cylinders, of which only one is designated by the reference numeral 12 in FIG.
  • a combustion chamber 14 of the cylinder 12 is limited by a piston 16.
  • Fuel enters the combustion chamber 14 directly through an injector 18, which is connected to a designated also as a rail or common rail fuel pressure accumulator 20.
  • Mixture formation may also be generally outside the combustion chamber 14, e.g. in an intake manifold (not shown), so that a corresponding air / fuel mixture to the combustion chamber 14 in a known manner by an inlet valve (not shown) can be supplied.
  • an intake manifold not shown
  • an inlet valve not shown
  • fuel 22 is ignited by means of a laser pulse 24 which is emitted by a laser device 26 comprehensive ignition 27 into the combustion chamber 14.
  • the laser device 26 is fed via a light guide device 28 with a pumping light, which is provided by a pumping light source 30.
  • the pump light source 30 is controlled by a control and regulating device 32, which also controls the injector 18.
  • the pumping light source 30 may be a semiconductor laser diode which, depending on a control current, has a corresponding pumping light via the pump
  • Optical fiber device 28 outputs to the laser device 26.
  • semiconductor laser diodes and other small-sized pump light sources are preferably used for use in the automotive field, any type of pump light source is principally usable for the operation of the ignition device 27 according to the invention.
  • FIG. 2 schematically shows a detail view of the laser device 26 from FIG. 1.
  • the laser device 26 has a laser-active solid 44, to which a passive Q-switching 46, also referred to as Q-switch, is optically arranged downstream.
  • the laser-active solid 44 forms here, together with the passive Q-switching circuit 46 and the coupling mirror 42 arranged on the left thereof in Figure 2 and the Auskoppelapt 48, a laser oscillator whose oscillatory behavior depends on the passive Q-switching 46 and thus at least indirectly controllable in a conventional manner is.
  • the pumping light 60 is directed onto the coupling-in mirror 42 by the light guide device 28 already described with reference to FIG. Since the coupling mirror 42 is transparent to the wavelengths of the pumping light 60, this penetrates
  • the passive Q-switching circuit 46 While the passive Q-switching circuit 46 has its basic state in which it has a relatively small transmission coefficient, a laser operation in the laser-active solid 44 or in the by the coupling mirror 42 and the
  • Auskoppelapt 48 limited solids 44, 46 avoided. As the pumping time increases, however, the radiation density in the laser oscillator 42, 44, 46, 48 increases, so that the passive Q-switching circuit 46 fades, i. assumes a larger transmission coefficient and laser operation can begin.
  • a laser pulse 24 also referred to as a giant pulse, which has a relatively high peak power.
  • the laser pulse 24 is coupled into the combustion chamber 14 (FIG. 1) of the internal combustion engine 10 using a further optical waveguide device or directly through a combustion chamber window of the laser device 26, not shown in FIG. 2, so that fuel 22 present therein is ignited.
  • an active Q-switching can be provided, which fades with appropriate control to a predetermined time and thus triggers the laser pulse 24.
  • an optical signal detectable in the region of the combustion chamber window is evaluated in order to conclude a state of the combustion chamber window.
  • the pulse energy of the required for the ignition laser pulses 24 can be specified depending on the inventively determined degree of contamination of the combustion chamber window.
  • FIG. 3a A first configuration of the ignition device for carrying out the operating method according to the invention is shown in FIG. 3a.
  • the laser pulse 24 generated by the laser device 26 is focused onto the ignition point ZP located in the combustion chamber 14 by a focusing lens 49 symbolized as a biconvex lens in FIG. 3 a and by a combustion chamber window 50 arranged downstream of the focusing lens 49. see.
  • This also ignites an air / fuel mixture located in the combustion chamber 14, whereby an ignition plasma 22a forms in the region of the ignition point ZP.
  • the combustion chamber window 50 and the focusing optics 49 may also be monolithic, i. as a component, be formed. Such a combination is also referred to as a so-called "combustion chamber lens.”
  • the surface geometry of at least one surface of the combustion chamber lens is selected as a function of the beamforming to be realized by the combustion chamber lens.
  • part of the radiation emitted by the ignition plasma 22a which enters the housing 26 'of the laser device 26 from the combustion chamber 14 through the combustion chamber window 50, is used as an optical signal, on the basis of which an evaluation is carried out, the conclusions about the state the combustion chamber window 50 allows, in particular its pollution.
  • the fraction of the radiation emitted by the ignition plasma 22a, which is evaluated according to the invention, is shown as arrow 240 in FIG. 3a.
  • the radiation component 240 passes through the combustion chamber window 50 and the focusing optics 49 as well as through the laser device 26 and is fed to an evaluation device, not shown in FIG. 3 a.
  • the components 42, 44, 46, 48 of the laser device 26 are presently permeable to the wavelengths of interest of the radiation component 240. Otherwise, a detector (see reference numeral 241 'of the embodiment according to FIG. 3c) or an optical fiber which receives the radiation component 240 could be arranged in the region of the combustion chamber window 50. These components are preferably also arranged in the housing 26 '.
  • the evaluation device can examine an intensity of the radiation component 240 in order, for example, to determine the intensity of the radiation component 240
  • the intensity of the radiation component 240 can be recorded as a reference signal, with which the intensities of the radiation component 240 ascertained in the ensuing operation of the ignition device 27 are compared.
  • a transmission factor of the combustion chamber window 50 decreases correspondingly, so that the evaluation device is supplied with a radiation component 240 with a correspondingly reduced intensity.
  • the intensity of the radiation component 240 is subject to approximately the same attenuation by the contamination of the combustion chamber window 50 as the laser pulse 24, so that the pulse energy of the laser pulse 24 can be adjusted in dependence on the detected contamination in order to enable a safe ignition even with a dirty combustion chamber window 50.
  • the ignition device 27 can therefore be safely operated with a soiled combustion chamber window 50 until about 10% of the pulse energy of the laser pulses 24 through the
  • FIG. 3b shows a further advantageous configuration of the ignition device 27 according to the invention, in which the deposits 51 generated by the laser device 26 are at least partially scattered on the combustion chamber window 50 and / or on deposits 51 of the combustion chamber window 50 facing the combustion chamber 14.
  • the resulting scattered light or scattered radiation is partially reflected back into the housing 26 'of the laser device 26.
  • a first part of the scattered light is symbolized in FIG. 3b) by the arrow 241 and is detected by the detector 241 'arranged in the region of the focusing optics 49.
  • a further part of the scattered light can also initially pass through the focusing optics 49 before it is detected by a correspondingly arranged detector not shown in FIG. 3b. This part of the scattered light is indicated by the arrow 242 in FIG. 3b.
  • the evaluation according to the invention of the radiation power of the scattered light 241, 242 advantageously gives very accurate information about the deposits 51 and thus about the soiling state of the combustion chamber window. With an increasing thickness of the deposits 51 on the combustion chamber window 50, the intensity of the scattered light 241, 242 will increase. According to the invention, the intensity of the scattered light 241, 242 is advantageously related to an intensity of the emitted laser pulse 24 which is at least partially scattered by the deposits 51 in the region of the combustion chamber window 50 and thus forms the scattered light 241, 242.
  • the optical fiber not shown in FIG. 3b which guides the scattered light 241, 242 to a detector (not shown) arranged remotely.
  • the light guide device 28 (FIG. 2), which primarily serves to supply the pump light 60, can also be used with particular advantage to transmit the scattered light 241, 242 from the laser device 26 to a detector arranged remotely.
  • the optical waveguide device 28 may comprise, for example, a plurality of individual optical fibers, of which only some are used for transmitting the pumping light 60, and of which the others can be used for transmitting the scattered light 241, 242.
  • a focusing optics (not shown in FIG. 3b) which focuses the scattered light 241, 242 on the detector 241 'or possibly a corresponding optical fiber.
  • the intended as ignition pulse laser pulse 24 can be used at the same time quasi as test radiation which causes the scattered light 241, 242 when interacting with the deposits 51.
  • a separate laser pulse can be generated by the laser device 26, which does not lead to the generation of a Zündplasmas 22a due to a lower pulse energy, but also causes a scattered radiation 241, 242, which can be evaluated according to the invention.
  • test radiation can also be supplied to the combustion chamber window 50 via a separate optical waveguide device (not shown), which, for example, can also be used to transmit the scattered light 241, 242 to be evaluated to a remotely located evaluation unit.
  • the pumping light 60 can also be used as test radiation.
  • the combustion chamber window 50 is subjected to a test radiation in such a way that the deposits 51 located on the surface of the combustion chamber window 50 are at least partially converted into a plasma 51a, as symbolized in FIG. 3c.
  • the radiation emitted by the plasma 51a can advantageously also be supplied to an evaluation according to the invention. Due to the characteristic emission spectra of the constituents of the deposits 51, detailed information about the type of deposits 51 and the degree of soiling are obtained in this process variant. A spectral analysis of the radiation obtained is therefore particularly preferably carried out.
  • a high-energy laser pulse 24 is preferably used as the test radiation. Such high-energy laser pulses 24 can advantageously also be used simultaneously for cleaning the combustion chamber window 50.
  • the wavelengths of the emission spectra of the plasma 51a differ significantly from the wavelengths of the commonly used pumping light 60 ( Figure 2) and the Zündplasmas 22a and are accordingly easy to separate from it. It is also possible for the radiation emitted by the plasma 51a to pass through the laser device 26 analogously to the radiation 240 according to FIG. 3a and then to be fed to a detector in a suitable manner.
  • the combustion chamber 14 preferably through the combustion chamber window 50, to be exposed to a test radiation 24, as shown in FIG. 3d.
  • the test radiation may in turn preferably be a laser pulse 24 generated by the laser device 26.
  • the test radiation is reflected at a component of the combustion chamber 14, in particular at a piston bottom 16a of a piston 16 assigned to the combustion chamber 14 (FIG. 1).
  • the reflected portion 245 passes from the piston crown 16a, as symbolized by the dashed arrow in FIG. 3d, through the laser device 26 and is analyzed analogously to the configuration according to FIG. 3a.
  • the reflected portion 245 can also be detected analogously to FIG. 3 c, like the beams 243, 244.
  • Separation of the reflected portion 245 from other radiation components can be promoted according to the invention by increasing a length of the optical path of the test radiation 24 and / or the reflected portion 245, for example by convolution of the optical path or provision of an optical retarder (not shown) ,
  • Test radiation 24 may be provided, which is, for example, by the application of a fluorescent layer on the piston head 16a reachable.
  • the test radiation 24 in the method variant described here preferably has a relatively low intensity.
  • FIG. 3e Another very advantageous configuration of the ignition device according to the invention is shown in Figure 3e.
  • a separate test radiation generator 30 'located away from the laser device 26 generates a test radiation which is supplied to the laser device 26 via a separate optical fiber device 29a.
  • the test radiation is focused onto a point in the region of the combustion chamber window 50 by means of a focusing optics 29a 'arranged downstream of the optical waveguide device 29a.
  • a proportion of the test radiation which is dependent on the degree of soiling of the combustion chamber window 50 is reflected in the region of the combustion chamber-side surface 50a of the combustion chamber window 50 onto the further focusing optics 29b 'which receive the latter
  • Radiation in a further optical fiber device 29b bundles to supply them to the remote detector 241 '.
  • the intensity of the reflected radiation 246 is preferably related to the intensity of the radiation radiated by means of the focusing optics 29a '. This ratio is advantageously dependent on the degree of soiling of the combustion chamber window 50, but not on influences from the combustion chamber 14 or the laser device 26.
  • test radiation can be irradiated at a predeterminable angle to a surface normal of the combustion chamber window 50, wherein the test radiation can also initially pass through the primary focusing optics 49 of the laser device 26 or directly from the further focusing optics 29a 'onto the combustion chamber window 50.
  • the focusing optics 29a ', 29b' form the inputs and outputs of the optical fibers 29a, 29b onto the combustion chamber window 50, thus increasing the signal-to-noise ratio.
  • the focusing optics 29a ', 29b' may also be omitted.
  • the components 29b, 29b ' can be dispensed with if a corresponding detector is arranged directly at the location of the focusing optics 29b' shown in FIG. 3e.
  • test radiation generator 30 can advantageously be part of the pumping light source 30.
  • the test radiation can advantageously also be coupled laterally into the combustion chamber window 50, so that the test radiation in FIG. 3e can be found in the combustion chamber window 50, e.g. from bottom to top over a plurality of total reflections on the left and right in Figure 3e left and right surface of the combustion chamber window 50 and is decoupled at an upper end in Figure 3e to a corresponding evaluation again from the combustion chamber window 50.
  • the corresponding reflections of the test radiation in the combustion chamber window 50 are also dependent on its contamination 51.
  • test radiation 246, in contrast to FIG. 3 e is radiated substantially perpendicular to the combustion chamber window 50.
  • a reflected portion of the test radiation 246 is advantageously separated by a delay filter from other radiation components. This ensures that only the portions of the test radiation 246 which are of interest in accordance with the invention and are reflected on the combustion chamber window 50 are evaluated, and not also other portions reflected, in particular, at objects other than the combustion chamber window 50.
  • the delay filter is favored by a convolution of the beam path in a conventional manner.
  • Figure 3 f shown several unspecified reflector arrangements are provided.
  • a further extension of the optical path length can also be provided, for example by introducing an optical retarder 247, which is, for example, an element with a relatively large refractive index (n> 1).
  • the laser pulse 24 provided for ignition or else a separate laser pulse can also be used as test radiation 246 in the configuration according to FIG. 3f.
  • the components implementing the folded beam path and the retarder 247 are advantageously integrated together with the laser device 26 in a common housing 26 ', which is preferably the housing 26' assigned to the laser device 26.
  • the radiation emission of a location P located outside of the ignition plasma 22a is detected in the combustion chamber 14.
  • the focusing optics 29c 'and their associated light guide device 29c is provided, which feeds the radiation of interest from the location P to an unspecified detector. Since the combustion chamber window 50 is also included in the beam path from the location P to the focusing optics 29c 'in this variant of the invention, conclusions about a degree of soiling of the combustion chamber window 50 are possible by evaluating the relevant radiation.
  • the optical signal obtained in the configuration according to FIG. 3g can advantageously also be used to characterize the flame kernel in the region of the location P.
  • An optional spectral evaluation advantageously provides characteristic information about the type and temperature of the flame kernel at the location P as well as about the mixture composition.
  • a cleaning of the combustion chamber window 50 or a maintenance of the ignition device 27 can be requested.
  • a corresponding error entry in a fault memory of the ignition device 27 controlling controller 32 ( Figure 1) is applied, for. as soon as the contamination of the combustion chamber window 50 exceeds a predefinable threshold.
  • the control device 32 can also directly effect the cleaning of the combustion chamber window 50 by application of high-energy laser pulses 24. However, such a self-cleaning is performed to relieve the laser device 26 and in particular the pump light source 30 only when a correspondingly high degree of contamination is given.
  • the repeated, rapid achievement of a high degree of contamination can be interpreted according to the invention such that unsuitable operating materials for the internal combustion engine 10 are used. Also in this case, an error entry can be made or a renewed maintenance can be requested.
  • the use of unsuitable operating materials can also be inferred, with a corresponding error entry again being made or renewed maintenance being requested.
  • the principle according to the invention can advantageously also be provided in the case of ignition devices without laser ignition.
  • the operation of the ignition device according to the invention is also conceivable together with stationary engines.
  • the evaluation according to the invention can be carried out at each
  • Ignition device or internal combustion engine take place, in which a combustion chamber window 50 is present, and in which, if necessary, a test radiation source is providable.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Zündeinrichtung (27), insbesondere einer Brennkraftmaschine, die ein Brennraumfenster (50) zur optischen Verbindung der Zündeinrichtung (27) mit einem Brennraum (14) aufweist. Erfindungsgemäß wird ein im Bereich des Brennraumfensters (50) erfassbares optisches Signal ausgewertet, um auf einen Zustand des Brennraumfensters (50) zu schließen. Dadurch lassen sich insbesondere Verschmutzungen des Brennraumfensters (50) erkennen.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Betreiben einer Zündeinrichtung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Zündeinrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, die ein Brennraumfenster zur optischen Verbindung der Zündeinrichtung mit einem Brennraum aufweist.
Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Zündeinrichtung.
Derartige Betriebsverfahren und Zündeinrichtungen sind bekannt. Nachteilig kann sich über eine Betriebsdauer der Zündeinrichtung eine Verschlechterung der optischen Eigenschaften des Brennraumfensters ergeben, beispielsweise aufgrund von Ablagerungen, die sich insbesondere auf einer brennraumseitigen Oberfläche des Brennraumfensters niederschlagen.
Insbesondere eine Transmission von durch das Brennraumfenster in den Brennraum einzubringender optischer Strahlung und / oder von aus dem Brennraum stammender, beispielsweise zu analysierender Strahlung, kann durch die vorstehend beschriebenen Verschmutzungseffekte beeinträchtigt werden, so dass kein zuverlässiger Betrieb der Zündeinrichtung mehr möglich ist.
Offenbarung der Erfindung Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Betriebsverfahren für eine Zündeinrichtung und eine Zündeinrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass ein zuverlässiger Betrieb auch über eine längere Betriebsdauer hinweg, insbesondere auch bei auftretenden Verschmutzungen des Brennraumfensters, gegeben ist.
Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein im Bereich des Brennraumfensters erfassbares optisches Signal ausgewertet wird, um auf einen Zustand des Brennraumfensters zu schließen.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass die Analyse von im Bereich des Brennraumfensters auftretenden optischen Signalen Informationen nicht nur über in dem Brennraum stattfindende Verbrennungsvorgänge selbst, sondern auch über einen Zustand des Brennraumfensters liefert.
Dementsprechend ermöglicht die erfindungsgemäße Auswertung solcher optischen Signale vorteilhaft Rückschlüsse insbesondere auf einen Verschmutzungsgrad des Brennraumfensters sowie weitere gegebenenfalls auftretende Effekte, die einen Betrieb der Zündeinrichtung beeinträchtigen können. Die Auswertungsergebnisse können erfindungsgemäß vorteilhaft dazu verwendet werden, einen Betrieb der Zündeinrichtung an den jeweiligen Betriebszustand, insbesondere Verschmutzungszustand des Brennraumfensters, anzupassen, wodurch ein zuverlässiger Betrieb der Zündeinrichtung auch über einen längeren Betriebszeitraum hinweg sichergestellt ist.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Zündeinrichtung eine Lasereinrichtung aufweist, mittels der ein Laserimpuls durch das Brennraumfenster in den Brennraum abgestrahlt wird. Die Nutzung einer derartigen laserbasierten Zündeinrichtung in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren bietet eine Vielzahl von Synergieeffekten. Einerseits kann die laserbasierte Zündeinrichtung vorteilhaft zur Erzeugung einer Teststrahlung verwendet werden, die eine erfindungsgemäße Untersuchung des Brennraumfensters ermöglicht, indem mit dem Brennraumfenster wechselwirkende Anteile der Teststrahlung als optisches Signal im Sinne der vorliegenden Erfindung ausgewertet werden. Ganz besonders vorteilhaft kann auch eine ohnehin bei der laserbasierten Zündeinrichtung vorhandene Pumplichtquelle verwendet werden, um die Teststrahlung bereitzustellen.
Darüberhinaus ist es vorteilhaft möglich, das Brennraumfenster bei einem entsprechenden Verschmutzungszustand durch die Erzeugung hochenergetischer Laserimpulse mittels der laserbasierten Zündeinrichtung zu reinigen.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Lasereinrichtung kann auch eine separate Teststrahlungsquelle vorgesehen sein, die das Brennraumfenster mit Teststrahlung beaufschlagt. Diese Erfindungsvariante ermöglicht vorteilhaft den Einsatz der erfindungsgemäßen Auswertungsverfahren auch in Verbindung mit solchen Zündeinrichtungen, die kein Lasersystem aufweisen.
Eine weitere vorteilhafte erfindungsgemäße Verfahrensvariante sieht vor, dass von einem Zündplasma abgestrahlte Strahlung als optisches Signal ausgewertet wird. Vorteilhaft kann bei dieser Verfahrensvariante ein Referenzsignal ermittelt werden, bspw. unter Auswertung der von dem Zündplasma in einem Neuzustand der Zündeinrichtung bzw. des Brennraumfensters abgestrahlten Strahlung bzw. ihrer Intensität. Das während des weiteren Betriebs der
Zündeinrichtung ermittelte optische Signal kann fortan auf das Referenzsignal bezogen werden, so dass das entsprechende Verhältnis einen Verschmutzungszustand des Brennraumfensters quantifiziert.
Alternativ oder zusätzlich zu der Auswertung der von dem Zündplasma abgestrahlten Strahlung kann auch eine von einem Flammenkern im Brennraum abgestrahlte Strahlung verwendet werden.
Einer weiteren sehr vorteilhaften Erfindungsvariante zufolge kann das optische Signal auch zur Charakterisierung des Flammenkerns verwendet werden, so dass neben dem Erhalt von Informationen über einen Zustand des Brennraumfensters gleichzeitig auch eine Analyse von in dem Brennraum stattfindenden Verbrennungsprozessen ermöglicht ist.
Eine besonders präzise Information über einen Verschmutzungszustand des Brennraumfensters wird einer weiteren Erfindungsvariante zufolge dadurch erhalten, dass an dem Brennraumfenster - A -
und / oder an auf einer Oberfläche des Brennraumfensters befindlichen Ablagerungen gestreute Streustrahlung als optisches Signal ausgewertet wird. Die Streustrahlung kann sich bei einer laserbasierten Zündeinrichtung bspw. infolge der Beaufschlagung des Brennraumfensters mit einem als Zündimpuls dienenden Laserimpuls ergeben, so dass keine separate Beaufschlagung des Brennraumfensters mit einer Teststrahlung zur erfindungsgemäßen Auswertung erforderlich ist.
Alternativ hierzu kann auch eine separate Teststrahlungsquelle vorgesehen sein, die - insbesondere außerhalb von Ansteuerzeiten einer ggf. vorhandenen laserbasierten Zündeinrichtung - Teststrahlung erzeugt, um die erfindungsgemäße Auswertung zu ermöglichen. Anstelle der zur Zündung eines in dem Brennraum vorgesehen Luft-/ Kraftstoffgemischs verwendeten Zündimpulse können von einer laserbasierten Zündeinrichtung auch weitere Laserimpulse erzeugt werden, die als Teststrahlung verwendbar sind und bevorzugt außerhalb der für die Zündimpulse vorgesehenen Ansteuerzeitbereiche abgegeben werden.
Bei einer weiteren ganz besonders vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens ist vorgesehen, die Teststrahlung insbesondere hinsichtlich ihrer Intensität, so zu wählen, dass die auf einer Oberfläche des Brennraumfensters befindlichen Ablagerungen zumindest teilweise in ein Plasma umgewandelt werden, und dass eine von diesem Plasma abgestrahlte Strahlung als optisches Signal ausgewertet wird. Das aus den Ablagerungen entstehende Plasma weist charakteristische Emissionsspektren der die Verschmutzung auf dem Brennraumfenster bildenden Verbindungen auf, die üblicherweise verschieden sind von den Wellenlängen, die bei einer laserbasierten Zündeinrichtung verwendet werden, und die üblicherweise auch verschieden sind von den von dem Zündplasma emittierten Wellenlängen, so dass diese Emissionsspektren dementsprechend einfach im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens analysiert werden können, wodurch vorteilhaft sogar einzelne zu der Verschmutzung des Brennraumfensters beitragende chemische Verbindungen identifiziert werden können. Teststrahlung mit einer derartigen Intensität kann gleichzeitig vorteilhaft zur Reinigung des Brennraumfensters eingesetzt werden.
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften erfindungsgemäßen Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass der Brennraum, vorzugsweise durch das Brennraumfenster hindurch, mit einer Teststrahlung beaufschlagt wird, und dass ein an einer Komponente des Brennraums, insbesondere an einem Kolbenboden eines dem Brennraum zugeordneten Kolbens, reflektierter Anteil der Teststrahlung als optisches Signal ausgewertet wird.
Bei dieser Erfindungsvariante weist die Teststrahlung bevorzugt eine verhältnismäßig niedrige Intensität auf, um nicht zu einer unerwünschten Bildung eines Zündplasmas in dem Brennraum zu führen. Eine optische Separierung des interessierenden reflektierten Anteils der Teststrahlung von weiteren Signalen kann bspw. dadurch erzielt werden, dass die reflektierende Komponente des Brennraums mit einer fluoreszierenden Schicht versehen ist, die eine Transformation der Wellenlänge der Teststrahlung bewirkt. Auch eine Laufzeitfilterung der reflektierten Teststrahlung ist denkbar.
Eine weitere sehr vorteilhafte Erfindungsvariante sieht vor, das Brennraumfenster mit unter einem vorgebbaren Winkel eingestrahlter Teststrahlung zu beaufschlagen, wobei insbesondere auch eine im Wesentlichen senkrecht auf das Brennraumfenster bzw. dessen Oberfläche eingestrahlte Teststrahlung vorgesehen sein kann.
Um die bei senkrechter Beaufschlagung des Brennraumfensters reflektierten Anteile der
Teststrahlung von anderen Strahlungsanteilen, insbesondere von an anderen Objekten als dem Brennraumfenster reflektieren Anteilen der Teststrahlung zu separieren, kann erfindungsgemäß vorteilhaft eine Laufzeitfilterung der interessierenden reflektierten Anteilte der Teststrahlung vorgenommen werden, die aufgrund der bekannten Geometrie der Zündeinrichtung und damit der Länge der entsprechenden optischen Wege möglich ist.
Eine höhere zeitliche Auflösung bei der erfindungsgemäßen Laufzeitfilterung kann vorteilhaft durch die Vorsehung eines - insbesondere auch mehrfach - gefalteten Strahlengangs für die Teststrahlung erzielt werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein optischer Retarder in dem Strahlengang vorgesehen sein.
Generell kann aus einem Vergleich des erfindungsgemäß ausgewerteten optischen Signals, das nach einer gewissen Betriebsdauer der Zündeinrichtung erhalten wird, zu einem mit einem Neusystem / gereinigten System erhaltenen korrespondieren optischen Signal auf einen Verschmutzungszustand des Brennraumfensters und / oder dessen Beschädigung geschlossen werden. Diese erfindungsgemäß ermittelten Informationen können einer weiteren Erfindungsvariante zufolge vorteilhaft dazu genutzt werden, eine Wartung der Zündeinrichtung und / oder eine Reinigung des Brennraumfensters anzufordern, was bspw. durch das Anlegen eines entsprechenden Fehlereintrags in einem Fehlerspeicher eines die Zündeinrichtung steuernden Steuergeräts bewerkstelligbar ist.
Eine weitere vorteilhafte Verfahrensvariante sieht vor, in Abhängigkeit der Auswertung des optischen Signals eine Reinigung des Brennraumfensters durchzuführen, was in Verbindung mit einem laserbasierten Zündsystem insbesondere durch die Beaufschlagung des Brennraumfensters mit hochenergetischen Laserimpulsen erfolgen kann. Ganz besonders vorteilhaft muss bei dieser Verfahrensvariante kein manueller Wartungsvorgang der Zündeinrichtung eingeleitet werden.
Bei einer nur geringfügigen Verschmutzung des Brennraumfensters werden vorteilhaft nur verhältnismäßig wenige hochenergetische Laserimpulse zur Reinigung des Brennraumfensters abgegeben, um das Lasersystem der Zündeinrichtung, insbesondere eine darin vorgesehene Pumplichtquelle, zu entlasten. Beispielsweise können die hochenergetischen Laserimpulse nur alle n Arbeitszyklen der Brennkraftmaschine durchgeführt werden, wobei n > 1.
Bei einer anderen sehr vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit der Auswertung des optischen Signals auf die Verwendung ungeeigneter Betriebsstoffe, insbesondere Schmierstoffe, für einen den Brennraum aufweisenden Zylinder geschlossen wird. Derartige Rückschlüsse können bspw. dann gezogen werden, wenn sich wiederholt nach verhältnismäßig kurzen Zeitabständen, insbesondere im Anschluss an einen Wartungsvorgang, eine verhältnismäßig starke Verschmutzung des Brennraumfensters ergibt. Aus den Emissionsspektren, die sich ergeben, wenn die Ablagerungen erfindungsgemäß in ein Plasma umgewandelt werden, können besonders vorteilhaft auch instantan Rückschlüsse auf die Verwendung ungeeigneter Moleküle bzw. Verbindungen in den Betriebsstoffen gezogen werden, so dass in Abhängigkeit hiervon u.U. eine sofortige Stillegung der Brennkraftmaschine oder andere Systemreaktionen eingeleitet werden können, insbesondere um weitere mögliche Schäden durch den Einsatz falscher bzw. unzulässiger Betriebsstoffe zu verhindern. Eine Kombination der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrensvarianten ist ebenfalls denkbar, wodurch insbesondere die Möglichkeit einer noch präziseren Auswertung und / oder einer Plausibilisierung der einzelnen Auswertungen gegeben ist.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Zündeinrichtung gem. Patentanspruch 15 angegeben.
Das erfindungsgemäße Prinzip kann vorteilhaft bei Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen oder auch bei Stationärmotoren eingesetzt werden, oder auch bei Gasturbinen. Obwohl eine Kombination des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens mit einem laserbasierten Zündsystem aufgrund der vorstehend diskutierten Synergieeffekte besonders vorteilhaft ist, kann die erfindungsgemäße Auswertung auch bei solchen Zündeinrichtungen mit Brennraumfenster vorteilhaft angewendet werden, die kein Lasersystem aufweisen, bspw. bei Hochspannungszündsystemen, usw.
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 oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung beziehungsweise Darstellung in der Beschreibung beziehungsweise in der Zeichnung.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung zeigt:
Figur 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zündeinrichtung,
Figur 2 eine Detailansicht einer Lasereinrichtung der Zündeinrichtung gem. Figur 1, und Figur 3a - 3g: verschiedene Ausfuhrungsformen der Zündeinrichtung zur Verwendung mit dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren.
Ausführungsformen der Erfindung
Eine Brennkraftmaschine trägt in Figur 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie dient zum Antrieb eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs. Die Brennkraftmaschine 10 umfasst mehrere Zylinder, von denen in Figur 1 nur einer mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet ist. Ein Brennraum 14 des Zylinders 12 wird von einem Kolben 16 begrenzt. Kraftstoff gelangt in den Brennraum 14 direkt durch einen Injektor 18, der an einen auch als Rail beziehungsweise Common-Rail bezeichneten Kraftstoff-Druckspeicher 20 angeschlossen ist.
Die Gemischbildung kann ganz allgemein auch außerhalb des Brennraums 14, z.B. in einem Saugrohr (nicht abgebildet), erfolgen, so dass ein entsprechendes Luft-/Kraftstoffgemisch dem Brennraum 14 in bekannter Weise durch ein Einlassventil (nicht gezeigt) zugeführt werden kann.
In den Brennraum 14 eingespritzter Kraftstoff 22 wird mittels eines Laserimpulses 24 entzündet, der von einer eine Lasereinrichtung 26 umfassenden Zündeinrichtung 27 in den Brennraum 14 abgestrahlt wird. Hierzu wird die Lasereinrichtung 26 über eine Lichtleitereinrichtung 28 mit einem Pumplicht gespeist, welches von einer Pumplichtquelle 30 bereitgestellt wird. Die Pumplichtquelle 30 wird von einer Steuer- und Regeleinrichtung 32 gesteuert, die auch den Injektor 18 ansteuert.
Beispielsweise kann es sich bei der Pumplichtquelle 30 um eine Halbleiter-Laserdiode handeln, die in Abhängigkeit eines Steuerstroms ein entsprechendes Pumplicht über die
Lichtleitereinrichtung 28 an die Lasereinrichtung 26 ausgibt. Obwohl Halbleiter-Laserdioden und andere klein bauende Pumplichtquellen bevorzugt für einen Einsatz in dem Kraftfahrzeugbereich verwendet werden, ist für den Betrieb der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung 27 prinzipiell jede Art von Pumplichtquelle verwendbar.
Figur 2 zeigt schematisch eine Detailansicht der Lasereinrichtung 26 aus Figur 1. Wie aus Figur 2 ersichtlich, weist die Lasereinrichtung 26 einen laseraktiven Festkörper 44 auf, dem eine auch als Q-switch bezeichnete passive Güteschaltung 46 optisch nachgeordnet ist. Der laseraktive Festkörper 44 bildet hierbei zusammen mit der passiven Güteschaltung 46 sowie dem in Figur 2 links hiervon angeordneten Einkoppelspiegel 42 und dem Auskoppelspiegel 48 einen Laser-Oszillator aus, dessen Schwingverhalten von der passiven Güteschaltung 46 abhängt und damit zumindest mittelbar in an sich bekannter Weise steuerbar ist.
Bei der in Figur 2 abgebildeten Konfiguration der Lasereinrichtung 26 wird Pumplicht 60 durch die bereits unter Bezugnahme auf Figur 1 beschriebene Lichtleitereinrichtung 28 von der ebenfalls bereits beschriebenen Pumplichtquelle 30 auf den Einkoppelspiegel 42 geleitet. Da der Einkoppelspiegel 42 für die Wellenlängen des Pumplichts 60 durchsichtig ist, dringt das
Pumplicht 60 in den laseraktiven Festkörper 44 ein und führt darin zu einer an sich bekannten Besetzungsinversion.
Während die passive Güteschaltung 46 ihren Grundzustand aufweist, in dem sie einen verhältnismäßig kleinen Transmissionskoeffizienten besitzt, wird ein Laserbetrieb in dem laseraktiven Festkörper 44 beziehungsweise in dem durch den Einkoppelspiegel 42 und den
Auskoppelspiegel 48 begrenzten Festkörper 44, 46 vermieden. Mit steigender Pumpdauer steigt jedoch die Strahlungsdichte in dem Laser-Oszillator 42, 44, 46, 48 an, so dass die passive Güteschaltung 46 ausbleicht, d.h. einen größeren Transmissionskoeffizienten annimmt, und der Laserbetrieb beginnen kann.
Auf diese Weise entsteht ein auch als Riesenimpuls bezeichneter Laserimpuls 24, der eine verhältnismäßig hohe Spitzenleistung aufweist. Der Laserimpuls 24 wird gegebenenfalls unter Verwendung einer weiteren Lichtleitereinrichtung oder auch direkt durch ein in Figur 2 nicht abgebildetes Brennraumfenster der Lasereinrichtung 26 in den Brennraum 14 (Figur 1) der Brennkraftmaschine 10 eingekoppelt, so dass darin vorhandener Kraftstoff 22 entzündet wird.
Anstelle einer passiven Güteschaltung 46 kann auch eine aktive Güteschaltung vorgesehen sein, die unter entsprechender Ansteuerung zu einem vorgebbaren Zeitpunkt ausbleicht und damit den Laserimpuls 24 auslöst. Erfindungsgemäß wird ein im Bereich des Brennraumfensters erfassbares optisches Signal ausgewertet, um auf einen Zustand des Brennraumfensters zu schließen. Dadurch lassen sich insbesondere Verschmutzungen des Brennraumfensters, wie sie durch eine Ablagerung von Verbrennungsprodukten und anderen Stoffen aus dem Brennraum entstehen, erkennen, und der Betrieb der Zündeinrichtung 27 kann stets an einen aktuellen Verschmutzungsgrad des
Brennraumfensters angepasst werden, so dass auch über eine längere Betriebsdauer hinweg ein zuverlässiger Betrieb der Zündeinrichtung 27 und damit auch der Brennkraftmaschine 10 gegeben ist. Beispielsweise kann die Impulsenergie der für die Zündung erforderlichen Laserimpulse 24 in Abhängigkeit des erfindungsgemäß ermittelten Verschmutzungsgrades des Brennraumfensters vorgegeben werden.
Eine erste Konfiguration der Zündeinrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens ist in Figur 3a abgebildet.
Wie aus Figur 3 a ersichtlich ist, wird der von der Lasereinrichtung 26 erzeugte Laserimpuls 24 durch eine in Figur 3 a als bikonvexe Linse symbolisierte Fokussieroptik 49 und durch ein der Fokussieroptik 49 nachgeordnetes Brennraumfenster 50 hindurch auf den in dem Brennraum 14 befindlichen Zündpunkt ZP fokussiert, vgl. auch Figur 1. Dadurch wird ein in dem Brennraum 14 befindliches Luft-/ Kraftstoffgemisch entzündet, wodurch sich im Bereich des Zündpunkts ZP ein Zündplasma 22a bildet. Das Brennraumfenster 50 und die Fokussieroptik 49 können auch monolithisch, d.h. als ein Bauteil, ausgebildet sein. Eine derartige Kombination wird auch als sog. „Brennraumlinse" bezeichnet. Die Oberflächengeometrie mindestens einer Oberfläche der Brennraumlinse ist in Abhängigkeit der durch die Brennraumlinse zu realisierenden Strahlformung gewählt.
Erfindungsgemäß wird derjenige Teil der von dem Zündplasma 22a abgestrahlten Strahlung, der von dem Brennraum 14 durch das Brennraumfenster 50 hindurch in das Gehäuse 26' der Lasereinrichtung 26 eintritt, als optisches Signal verwendet, auf dessen Basis eine Auswertung durchgeführt wird, die Rückschlüsse auf den Zustand des Brennraumfensters 50 erlaubt, insbesondere auf dessen Verschmutzung. Der erfindungsgemäß ausgewertete Anteil der von dem Zündplasma 22a emittierten Strahlung ist in Figur 3 a als Pfeil 240 dargestellt. Der Strahlungsanteil 240 tritt wie bereits beschrieben durch das Brennraumfenster 50 und die Fokussieroptik 49 sowie durch die Lasereinrichtung 26 hindurch und wird einer in Figur 3 a nicht abgebildeten Auswerteinrichtung zugeführt. Die Komponenten 42, 44, 46, 48 der Lasereinrichtung 26 sind vorliegend für die interessierenden Wellenlängen des Strahlungsanteils 240 durchlässig. Andernfalls könnte im Bereich des Brennraumfensters 50 ein Detektor (vgl. Bezugszeichen 241' der Ausführungsform gemäß Figur 3c) oder auch eine Lichtleitfaser angeordnet sein, die den Strahlungsanteil 240 aufnehmen. Diese Komponenten sind bevorzugt ebenfalls in dem Gehäuse 26' angeordnet.
Einer besonders vorteilhaften Erfindungsvariante zufolge kann die Auswerteinrichtung eine Intensität des Strahlungsanteils 240 untersuchen, um hieraus bspw. die
Transmissionseigenschaften des Brennraumfensters 50 abzuleiten. Insbesondere kann bei einem Neusystem die Intensität des Strahlungsanteils 240 als Referenzsignal aufgenommen werden, mit dem in einem nachfolgenden Betrieb der Zündeinrichtung 27 die fortan ermittelten Intensitäten des Strahlungsanteils 240 verglichen werden. Bei einer Zunahme der Verschmutzung des Brennraumfensters 50 verringert sich ein Transmissionsfaktor des Brennraumfensters 50 entsprechend, so dass der Auswerteinrichtung ein Strahlungsanteil 240 mit entsprechend verminderter Intensität zugeführt wird.
Die Intensität des Strahlungsanteils 240 unterliegt näherungsweise derselben Dämpfung durch die Verschmutzung des Brennraumfensters 50 wie der Laserimpuls 24, so dass in Abhängigkeit der detektierten Verschmutzung die Impulsenergie des Laserimpulses 24 angepasst werden kann, um auch bei einem verschmutzten Brennraumfenster 50 ein sicheres Zünden zu ermöglichen.
Bei einer Auslegung der Zündeinrichtung 27 mit einer Leistungsreserve von ca. 15% kann die Zündeinrichtung demnach etwa solange noch sicher mit einem verschmutzten Brennraumfenster 50 betrieben werden, bis etwa 10% der Impulsenergie der Laserimpulse 24 durch die
Verschmutzung dissipiert wird. Erst dann muss eine Reinigung des Brennraumfensters 50, ggf. im Wege eines Serviceeingriffs, erfolgen, oder auch eine Selbstreinigung durch die Abgabe hochenergetischer Laserimpulse. Jedenfalls ermöglicht die erfindungsgemäße Analyse des Zustands des Brennraumfensters 50 einen bedarfsangepassten Betrieb der Lasereinrichtung 26, was zur Steigerung ihrer Lebensdauer und zur Energieeinsparung beiträgt.
Figur 3b zeigt eine weitere vorteilhafte Konfiguration der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung 27, bei der der von der Lasereinrichtung 26 erzeugte Laserimpuls 24 an dem Brennraumfenster 50 und / oder an auf einer dem Brennraum 14 zugewandten Oberfläche des Brennraumfensters 50 befindlichen Ablagerungen 51 zumindest teilweise gestreut wird. Das sich hierbei ergebende Streulicht bzw. die Streustrahlung wird teilweise zurück in das Gehäuse 26' der Lasereinrichtung 26 reflektiert. Ein erster Teil des Streulichts ist in Figur 3b) durch den Pfeil 241 symbolisiert und wird durch den im Bereich der Fokussieroptik 49 angeordneten Detektor 241' erfasst. Ein weiterer Teil des Streulichts kann auch zunächst durch die Fokussieroptik 49 hindurchtreten, bevor er durch einen entsprechend angeordneten und in Figur 3b nicht abgebildeten Detektor erfasst wird. Dieser Teil des Streulichts ist in Figur 3b durch den Pfeil 242 angedeutet.
Die erfindungsgemäße Auswertung der Strahlungsleistung des Streulichts 241, 242 gibt vorteilhaft sehr genaue Informationen über die Ablagerungen 51 und damit über den Verschmutzungszustand des Brennraumfensters. Mit einer zunehmenden Dicke der Ablagerungen 51 auf dem Brennraumfenster 50 wird die Intensität des Streulichts 241, 242 zunehmen. Vorteilhafterweise wird die Intensität des Streulichts 241, 242 erfindungsgemäß auf eine Intensität des abgestrahlten Laserimpulses 24 bezogen, der im Bereich des Brennraumfensters 50 durch die Ablagerungen 51 zumindest teilweise gestreut wird und damit das Streulicht 241, 242 bildet.
Neben der in Figur 3b dargestellten lokalen Anordnung des Detektors 241 ' kann erfindungsgemäß vorteilhaft auch eine nicht in Figur 3b abgebildete Lichtleitfaser vorgesehen sein, die das Streulicht 241, 242 zu einem entfernt angeordneter Detektor (nicht gezeigt) leitet. Ganz besonders vorteilhaft kann auch die primär der Zuführung von Pumplicht 60 dienende Lichtleitereinrichtung 28 (Figur 2) dazu eingesetzt werden, das Streulicht 241, 242 von der Lasereinrichtung 26 an einen entfernt angeordneten Detektor zu übertragen. Die Lichtleitereinrichtung 28 kann hierzu beispielsweise mehrere einzelne Lichtleitfasern aufweisen, von denen nur manche zur Übertragung des Pumplichts 60 verwendet werden, und von denen die weiteren zur Übertragung des Streulichts 241, 242 nutzbar sind. Zur Verbesserung eines Signal-Rausch- Verhältnisses kann vorteilhaft auch eine nicht in Figur 3b gezeigte Fokussieroptik vorgesehen sein, die das Streulicht 241, 242 auf den Detektor 241 ' oder ggf. eine entsprechende Lichtleitfaser bündelt.
Erfindungsgemäß kann vorteilhaft - wie vorstehend beschrieben - der als Zündimpuls vorgesehene Laserimpuls 24 gleichzeitig quasi als Teststrahlung verwendet werden, die bei Wechselwirkung mit den Ablagerungen 51 das Streulicht 241, 242 hervorruft.
Alternativ hierzu kann auch ein separater Laserimpuls durch die Lasereinrichtung 26 erzeugt werden, der aufgrund einer niedrigeren Impulsenergie nicht zur Erzeugung eines Zündplasmas 22a führt, aber ebenfalls eine Streustrahlung 241, 242 verursacht, die erfindungsgemäß ausgewertet werden kann.
Die Teststrahlung kann dem Brennraumfenster 50 ferner über eine gesonderte Lichtleitereinrichtung (nicht gezeigt) zugeführt werden, die bspw. auch zur Übertragung des auszuwertenden Streulichts 241, 242 an eine entfernt angeordnete Auswerteinheit verwendbar ist. Auch das Pumplicht 60 kann als Teststrahlung verwendet werden.
Die Vorsehung einer gesonderten Lichtquelle (nicht gezeigt) zur Erzeugung der Teststrahlung ist ebenfalls denkbar.
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Erfindungsvariante wird das Brennraumfenster 50 derart mit einer Teststrahlung beaufschlagt, dass die auf der Oberfläche des Brennraumfensters 50 befindlichen Ablagerungen 51 zumindest teilweise in ein Plasma 51a umgewandelt werden, wie es vorliegend in Figur 3c symbolisiert ist. Die von dem Plasma 51a abgestrahlte Strahlung kann vorteilhaft ebenfalls einer erfindungsgemäßen Auswertung zugeführt werden. Aufgrund der charakteristischen Emissionsspektren der Bestandteile der Ablagerungen 51 werden bei dieser Verfahrensvariante detaillierte Information über die Art der Ablagerungen 51 und den Verschmutzungsgrad erhalten. Eine Spektralanalyse der erhaltenen Strahlung wird daher besonders bevorzugt durchgeführt. Um das Plasma 51a zu erzeugen, wird bevorzugt ein hochenergetischer Laserimpuls 24 als Teststrahlung eingesetzt. Derartige hochenergetische Laserimpulse 24 können vorteilhaft gleichzeitig auch zur Reinigung des Brennraumfensters 50 verwendet werden.
Bei der Konfiguration gemäß Figur 3c erfolgt die Analyse der durch das Plasma 51a emittierten Strahlung 243, 244 analog zu der Erfindungsvariante gemäß Figur 3b.
Die Wellenlängen der Emissionsspektren des Plasmas 51a unterscheiden sich deutlich von den Wellenlängen des üblicherweise verwendeten Pumplichts 60 (Figur 2) sowie des Zündplasmas 22a und sind dementsprechend leicht hiervon zu separieren. Es ist ferner möglich, dass die durch das Plasma 51a emittierte Strahlung analog zu der Strahlung 240 gemäß Figur 3 a durch die Lasereinrichtung 26 hindurchtritt und danach in geeigneter Weise einem Detektor zugeleitet wird.
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Erfindungsvariante ist vorgesehen, dass der Brennraum 14, vorzugsweise durch das Brennraumfenster 50 hindurch, mit einer Teststrahlung 24 beaufschlagt wird, wie es in Figur 3d abgebildet ist. Bei der Teststrahlung kann es sich wiederum bevorzugt um einen von der Lasereinrichtung 26 erzeugten Laserimpuls 24 handeln. Die Teststrahlung wird erfindungsgemäß an einer Komponente des Brennraums 14, insbesondere an einem Kolbenboden 16a eines dem Brennraum 14 zugeordneten Kolbens 16 (Figur 1) reflektiert. Der reflektierte Anteil 245 tritt von dem Kolbenboden 16a wie in Figur 3d durch den gestrichelten Pfeil symbolisiert durch die Lasereinrichtung 26 hindurch und wird in zu der Konfiguration gemäß Figur 3a analoger Weise analysiert. Der reflektierte Anteil 245 kann auch analog zu Figur 3c wie die Strahlen 243, 244 detektiert werden.
Eine Separierung des reflektierten Anteils 245 von anderen Strahlungsanteilen kann erfindungsgemäß dadurch begünstigt werden, dass eine Länge des optischen Weges der Teststrahlung 24 und / oder des reflektierten Anteils 245, bspw. durch Faltung des Strahlengangs oder Vorsehung eines optischen Retarders (nicht gezeigt), vergrößert wird.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch eine Transformation der Wellenlänge der
Teststrahlung 24 vorgesehen werden, die bspw. durch das Aufbringen einer fluoreszierenden Schicht auf dem Kolbenboden 16a erreichbar ist. Zur Vermeidung einer unbeabsichtigten Zündung weist die Teststrahlung 24 bei der vorliegend beschriebenen Verfahrensvariante bevorzugt eine verhältnismäßig geringe Intensität auf.
Eine weitere sehr vorteilhafte Konfiguration der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung ist in Figur 3e angegeben. Ein gesonderter Teststrahlungsgenerator 30', der entfernt von der Lasereinrichtung 26 angeordnet ist, erzeugt eine Teststrahlung, die der Lasereinrichtung 26 über eine gesonderte Lichtleitereinrichtung 29a zugeführt wird. Die Teststrahlung wird mittels einer der Lichtleitereinrichtung 29a nachgeordneten Fokussieroptik 29a' auf einen Punkt im Bereich des Brennraumfensters 50 fokussiert. Ein von dem Verschmutzungsgrad des Brennraumfensters 50 abhängiger Anteil der Teststrahlung wird im Bereich der brennraumseitigen Oberfläche 50a des Brennraumfensters 50 auf die weitere Fokussieroptik 29b' reflektiert, die die empfangene
Strahlung in eine weitere Lichtleitereinrichtung 29b bündelt, um sie dem entfernt angeordneten Detektor 241' zuzuführen.
Bevorzugt wird die Intensität der reflektierten Strahlung 246 zur Auswertung auf die Intensität der mittels der Fokussieroptik 29a' eingestrahlten Strahlung bezogen. Dieses Verhältnis ist vorteilhaft abhängig von dem Verschmutzungsgrad des Brennraumfensters 50, nicht jedoch von Einflüssen aus dem Brennraum 14 oder der Lasereinrichtung 26.
Die Teststrahlung kann wie abgebildet unter einem vorgebbaren Winkel zu einer Oberflächennormalen des Brennraumfensters 50 eingestrahlt werden, wobei die Teststrahlung auch zunächst durch die primäre Fokussieroptik 49 der Lasereinrichtung 26 oder direkt von der weiteren Fokussieroptik 29a' auf das Brennraumfenster 50 treten kann.
Die Fokussieroptiken 29a', 29b' bilden vorliegend die Ein- und Ausgänge der Lichtleitfasern 29a, 29b auf das Brennraumfenster 50 ab und steigern damit das Signal-Rausch- Verhältnis. Alternativ können die Fokussieroptiken 29a', 29b' ggf. auch entfallen. Insbesondere können die Komponenten 29b, 29b' dann entfallen, wenn ein entsprechender Detektor direkt an dem Ort der in Figur 3e abgebildeten Fokussieroptik 29b' angeordnet ist.
Erfindungsgemäß kann ferner auch eine Polarisationsabhängigkeit der reflektieren Strahlung 246, insbesondere zur Oberflächenanalyse, ausgewertet werden. Der Teststrahlungsgenerator 30' kann vorteilhaft Bestandteil der Pumplichtquelle 30 sein.
Bei der in Figur 3e abgebildeten Erfindungsvariante kann die Teststrahlung vorteilhaft auch lateral in das Brennraumfenster 50 eingekoppelt werden, so dass die Teststrahlung sich in Figur 3e in dem Brennraumfenster 50 z.B. von unten nach oben über mehrere Totalreflexionen an der in Figur 3e linken und rechten Oberfläche des Brennraumfensters 50 ausbreitet und an einem in Figur 3e oberen Ende zu einer entsprechenden Auswertung wieder aus dem Brennraumfenster 50 ausgekoppelt wird. Die entsprechenden Reflexionen der Teststrahlung in dem Brennraumfenster 50 sind ebenfalls abhängig von dessen Verschmutzung 51.
Bei der in Figur 3 f abgebildeten Erfindungsvariante ist vorgesehen, dass die Teststrahlung 246 im Unterschied zu Figur 3e im Wesentlichen senkrecht auf das Brennraumfenster 50 gestrahlt wird. Hierbei wird ein reflektierter Anteil der Teststrahlung 246 vorteilhaft über eine Laufzeitfilterung von anderen Strahlungsanteilen separiert. Dadurch ist gewährleistet, dass nur die erfindungsgemäß interessierenden, an dem Brennraumfenster 50 reflektierten Anteile der Teststrahlung 246 ausgewertet werden, und nicht etwa auch weitere, insbesondere an anderen Objekten als dem Brennraumfenster 50 reflektierte Anteile.
Die Laufzeitfilterung wird durch eine Faltung des Strahlengangs in an sich bekannter Weise begünstigt. Hierzu sind wie in Figur 3 f abgebildet mehrere nicht näher bezeichnete Reflektoranordnungen vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine weitere Verlängerung der optischen Weglänge vorgesehen werden, bspw. durch das Einbringen eines optischen Retarders 247, bei dem es sich bspw. um ein Element mit verhältnismäßig großem Brechungsindex (n>l) handelt.
Ebenso wie bei den vorstehend beschriebenen Erfindungsvarianten kann auch bei der Konfiguration gemäß Figur 3f der zur Zündung vorgesehene Laserimpuls 24 oder aber ein separater Laserimpuls als Teststrahlung 246 verwendet werden.
Die den gefalteten Strahlengang realisierenden Komponenten und der Retarder 247 sind vorteilhaft zusammen mit der Lasereinrichtung 26 in ein gemeinsames Gehäuse 26' integriert, bei dem es sich bevorzugt um das der Lasereinrichtung 26 zugeordnete Gehäuse 26' handelt. Bei der in Figur 3g abgebildeten Erfindungsvariante wird die Strahlungsemission eines außerhalb des Zündplasmas 22a befindlichen Orts P in dem Brennraum 14 erfasst. Hierzu ist die Fokussieroptik 29c' und die ihr zugeordnete Lichtleitereinrichtung 29c vorgesehen, die die interessierende Strahlung von dem Ort P einem nicht näher bezeichneten Detektor zuführt. Da das Brennraumfenster 50 auch bei dieser Erfindungsvariante in dem Strahlengang von dem Ort P zu der Fokussieroptik 29c' enthalten ist, sind durch Auswertung der betreffenden Strahlung wiederum Rückschlüsse auf einen Verschmutzungsgrad des Brennraumfensters 50 möglich.
In einer besonders einfachen, passiven Ausführung wird nur die Strahlung eines das Zündplasma 22a umgebenden Flammenkerns detektiert, während in einer aktiven Ausführung auch eine Beaufschlagung des Orts P mit einer Teststrahlung, bspw. dem Pump licht 60 möglich ist.
Das bei der Konfiguration gemäß Figur 3g erhaltene optische Signal kann vorteilhaft auch zur Charakterisierung des Flammenkerns im Bereich des Orts P verwendet werden.
Durch eine entsprechend hohe zeitliche Auflösung bei der Analyse der aus dem Flammenkern stammenden Strahlung kann z.B. dessen Ausbreitungsgeschwindigkeit und Größe bestimmt werden. Eine optionale Spektralauswertung liefert vorteilhaft charakteristische Informationen über die Art und Temperatur des Flammenkerns an dem Ort P sowie über die Gemischzusammensetzung.
Generell kann in Abhängigkeit einer Auswertung des erfindungsgemäß erhaltenen optischen Signals bspw. eine Reinigung des Brennraumfensters 50 oder auch eine Wartung der Zündeinrichtung 27 angefordert werden. Hierzu wird ein entsprechender Fehlereintrag in einem Fehlerspeicher des die Zündeinrichtung 27 steuernden Steuergeräts 32 (Figur 1) angelegt, z.B. sobald die Verschmutzung des Brennraumfensters 50 einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet.
Sofern die Zündeinrichtung 27 über eine Laserlichtquelle 26 verfügt, kann das Steuergerät 32 auch direkt die Reinigung des Brennraumfensters 50 durch eine Beaufschlagung mit hochenergetischen Laserimpulsen 24 bewirken. Eine derartige Selbstreinigung wird zur Entlastung der Lasereinrichtung 26 und insbesondere der Pumplichtquelle 30 jedoch nur dann durchgeführt, wenn ein entsprechend hoher Verschmutzungsgrad gegeben ist.
Das wiederholte, schnelle Erreichen eines hohen Verschmutzungsgrads kann erfindungsgemäß derart interpretiert werden, dass ungeeignete Betriebsstoffe für die Brennkraftmaschine 10 verwendet werden. Auch in diesem Fall kann ein Fehlereintrag erfolgen bzw. eine erneute Wartung angefordert werden.
Aus den Emissionsspektren des Zündplasmas 22a, des aus den Ablagerungen 51 gebildeten Plasmas 51a und des Flammenkerns (vgl. Ort P) kann insbesondere auch auf die Verwendung ungeeigneter Betriebsstoffe geschlossen werden, wobei wiederum ein entsprechender Fehlereintrag erfolgen bzw. eine erneute Wartung angefordert werden kann.
Das erfindungsgemäße Prinzip kann vorteilhaft auch bei Zündeinrichtungen ohne Laserzündung vorgesehen werden.
Ferner ist der Betrieb der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung auch zusammen mit Stationärmotoren denkbar. Generell kann die erfindungsgemäße Auswertung bei jeder
Zündeinrichtung bzw. Brennkraftmaschine erfolgen, bei der ein Brennraumfenster 50 vorhanden ist, und bei der ggf. eine Teststrahlungsquelle vorsehbar ist.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Zündeinrichtung (27), insbesondere einer
Brennkraftmaschine, die ein Brennraumfenster (50) zur optischen Verbindung der Zündeinrichtung (27) mit einem Brennraum (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Bereich des Brennraumfensters (50) erfassbares optisches Signal ausgewertet wird, um auf einen Zustand des Brennraumfensters (50) zu schließen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündeinrichtung (27) eine
Lasereinrichtung (26) aufweist, mittels der ein Laserimpuls (24) durch das Brennraumfenster (50) in den Brennraum (14) abgestrahlt wird.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Zündplasma (22a) und/oder einem Flammenkern im Brennraum (14) abgestrahlte Strahlung als optisches Signal ausgewertet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Signal auch zur Charakterisierung des Flammenkerns verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Brennraumfenster (50) und/oder an auf einer Oberfläche des Brennraumfensters (50) befindlichen Ablagerungen (51) gestreute Streustrahlung (241, 242) als optisches Signal ausgewertet wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennraumfenster (50) mit einer Teststrahlung beaufschlagt wird, und dass eine infolge der Beaufschlagung des Brennraumfensters (50) mit der Teststrahlung auftretende Strahlung, insbesondere eine Streustrahlung (241, 242), ausgewertet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teststrahlung so gewählt ist, dass die auf einer Oberfläche des Brennraumfensters (50) befindlichen Ablagerungen (51) zumindest teilweise in ein Plasma (51a) umgewandelt werden, und dass eine von dem Plasma (51a) abgestrahlte Strahlung (243, 244) als optisches Signal ausgewertet wird.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennraum (14), vorzugsweise durch das Brennraumfenster (50) hindurch, mit einer Teststrahlung beaufschlagt wird, und dass ein an einer Komponente des Brennraums (14), insbesondere an einem Kolbenboden (16a) eines dem Brennraum (14) zugeordneten Kolbens (16), reflektierter Anteil (245) der Teststrahlung als optisches Signal ausgewertet wird.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennraumfenster (50) mit einer Teststrahlung beaufschlagt wird, und dass ein an dem Brennraumfenster (50) reflektierter Anteil (246) der Teststrahlung als optisches Signal ausgewertet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Teststrahlung im wesentlichen senkrecht auf das Brennraumfenster (50) gestrahlt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der an dem Brennraumfenster (50) reflektierte Anteil (246) der Teststrahlung mittels einer Laufzeitfilterung von anderen Strahlungsanteilen, insbesondere von an anderen Objekten als dem Brennraumfenster (50) reflektierten Anteilen der Teststrahlung, separiert wird.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Auswertung des optischen Signals eine Wartung der Zündeinrichtung und/oder eine Reinigung des Brennraumfensters (50) angefordert wird.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Auswertung des optischen Signals eine Reinigung des Brennraumfensters (50) durchgeführt wird, insbesondere mittels einer Beaufschlagung des Brennraumfensters (50) mit Laserimpulsen (24).
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Auswertung des optischen Signals auf die Verwendung ungeeigneter Betriebsstoffe, insbesondere Schmierstoffe, für einen den Brennraum (14) aufweisenden Zylinder (12) geschlossen wird.
15. Zündeinrichtung (27), insbesondere einer Brennkraftmaschine, die ein Brennraumfenster (50) zur optischen Verbindung der Zündeinrichtung (27) mit einem Brennraum (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Bereich des Brennraumfensters (50) erfassbares optisches Signal auswertbar ist, um auf einen Zustand des Brennraumfensters (50) zu schließen.
16. Zündeinrichtung (27) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildet ist.
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