Partnerzy:

Reklama

Laserowy zapłon zamiast świecy w samochodach

Laserowy zapłon może zwiększyć sprawność silników spalinowych, co zmniejszyłoby zanieczyszczenie środowiska i obniżyło koszty eksploatacji – informuje serwis „EurekAlert”.

Do niedawna lasery na tyle mocne, by zapalić mieszankę paliwowo-powietrzną były zbyt duże, aby zmieściły się pod maską samochodu. Jednak podczas tegorocznej konferencji CLEO 2011 w Baltimore (1-6 maja) japońscy naukowcy przedstawią pierwszy wielowiązkowy system wystarczająco mały, by go przytwierdzić do cylindra silnika.

Jak wyjaśnił Takunori Taira z japońskiego instytutu nauk przyrodniczych, system laserowy został wykonany z proszkowych materiałów ceramicznych i można go będzie wytwarzać tanim kosztem na masową skalę. Z japońskimi naukowcami współpracuje zespół ekspertów z Rumunii.

Dotychczas stosowana świeca zapłonowa wyzwala iskrę elektryczną, która zapala mieszankę paliwowo-powietrzną. Jej wybuch porusza tłok, którego ruch przenoszony jest przez wał korbowy i przekładnie na koła. Dzięki zastąpieniu iskry elektrycznej laserowym impulsem można ograniczyć emisję tlenków azotu, jednego z głównych składników smogu, ponieważ silnik zadowoli się uboższą mieszanką (więcej powietrza, mniej paliwa).

Spalanie uboższej mieszanki w silniku ze świecami zapłonowymi wymagałoby większej energii iskry – a to uszkadza elektrody świecy i na dłuższą metę jest nieopłacalne. Natomiast laser wykorzystuje wysokooenergetyczne impulsy światła – nie ma więc elektrod. W dodatku zapala mieszankę nie przy wierzchołku cylindra, ale w jego centrum – dzięki czemu spalanie jest bardziej ekonomiczne.

Kolejnym plusem jest w przypadku lasera krótki czas trwania impulsu – liczony w nanosekundach (miliardowych częściach sekundy) – a nie milisekundach (tysięcznych częściach sekundy), co ułatwia idealne dobranie momentu zapłonu.

Wszystko to wymaga skoncentrowania mocy około 100 gigawatów (miliardów watów) na centymetr kwadratowy w postaci bardzo krótkich impulsów o energii ponad 10 milidżuli każdy. Takich impulsów musi bardzo wiele w ciągu sekundy. Nic dziwnego, że opracowanie małego i niezawodnego lasera o potrzebnych parametrach nie było łatwe. Lasera nie można zamontować gdzieś w bagażniku – musi być przy samym cylindrze, bo tak wielka energia zniszczyłaby światłowody.

Dzięki wykonaniu lasera z ceramiki YAG (itrowo-aluminiowo-galowej), z domieszką neodymem i chromem jest on bardzo odporny na ciężkie warunki użytkowania i łatwiej rozprasza ciepło niż na przykład lasery krystaliczne. A jego wymiary to zaledwie 9 na 11 milimetrów. Laser wytwarza jednocześnie dwie wiązki, by zapalać mieszankę w dwóch miejscach na raz. Trwają prace nad uzyskaniem trzech wiązek – dla dalszej poprawy parametrów.

Ponieważ pojedynczy, 800-pikosekundowy impuls byłby za słaby, za każdym razem emitowany jest ciąg impulsów. Typowy silnik wymagałby około 60 laserowych zapłonów w ciągu sekundy. Naukowcom udało się już osiągnąć 100 zapłonów na sekundę.

„Laserowego” silnika nie zainstalowano na razie w fabrycznym modelu samochodu, jednak jego twórcy współpracują z odpowiednimi firmami – między innymi Denso, należącą do grupy Toyota.

PAP – Nauka w Polsce

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

Reklama

OSTATNIE WPISY

Może Ci się spodobać także...

image
Mikroperforacja laserowa folii z kontrolą wizyjną: Jak kamera pomaga utrzymać jakość produkcji?

Na dzisiejszym rynku opakowań elastycznych doskonałość techniczna decyduje o funkcjonalności, a nie tylko o wyglądzie. Kontrola przepuszczalności materiału stała się...

LITILIT otwiera w Wilnie fabrykę laserów femtosekundowych
LITILIT otwiera w Wilnie fabrykę laserów femtosekundowych

Litewski producent LITILIT oficjalnie uruchomił w Wilnie nowy zakład produkcyjny o wartości 6 mln euro. Inwestycja ma odpowiedzieć na globalny...

Zawor EGR
NTK Vehicle Electronics z nową gamą zaworów EGR

Zawory EGR występują obecnie na rynku w trzech różnych rodzajach: pneumatyczne, elektryczne i elektryczne wyposażone w jednostkę chłodzącą Firma NGK...