Лазерные свечи зажигания – маленькое чудо большой науки

Быть женщиной всегда и во всем — наша миссия.

Автолюбителю. Лазерные свечи зажигания из Японии.

Автолюбитель! Выясним для начала, что такое свечи зажигания. Свеча зажигания – это устройство для зажигания топливной смеси в различных тепловых двигателях. Бывают свечи дуговые, накаливания, искровые, каталитические. В бензиновых моторах внутреннего сгорания применяют искровые свечи. Возгорание горючей смеси происходит в результате электрического разряда в несколько десятков тысяч вольт, которые происходят между электродами свечи. А теперь еще появились лазерные свечи зажигания, которые будут эффективнее своих предшественниц.

Японские инженеры изобрели впервые лазерную систему зажигания для моторов внутреннего сгорания. Эти свечи обладают сильной выносливостью, при жестких тепловых условиях использования.

Основное отличие этих свечей от применяемых нами в том, что для поджигания топлива в них используется не искра, а концентрированный световой импульс. При создании этих свечей инженерам необходимо было решить некоторые проблемы, связанные с силой лазера и его миниатюрностью.

Румынские ученые из института радиационной физики и лазера, помогли японцам создать микролазер. Такой лазер необходимой мощности получили путем объединения двух разных материалов.

Новый микролазер, устанавливаемый в свечу, по длине всего 11мм, а диаметр 9 мм. Он способен излучать длинный луч из 800 пикосекундных импульсов. Если вспышка такого луча одиночная, то она не способна воспроизвести пламя, а множественные импульсы достаточно наполнят цилиндры необходимой энергией. Сконцентрированная энергия в пучке лазера способна достигнуть сто гигаватт на квадратный сантиметр.

Стало известно из Оптического Американского сообщества, что эксперты NINS сделали свечу с двумя лазерными пучками, способную повысить скорость и одновременное воспламенение топлива. Испытание ее проводили на частоте сто Гц. Кроме того, ученым удалось собрать и трехлучевой лазер.

По словам ученых, лазерную энергию они могут сфокусировать прямо в саму камеру сгорания, что создаст все условия для эффективного сгорания топлива. Используя обычные свечи, такого эффекта не добиться. С появлением лазерных свечей, появится возможность контролировать время подачи лазерного импульса. Эти качества лазерных свечей, повышают экономичность двигателя и соответственно уменьшают количество вредных выхлопов.

Со слов инженеров, лазерные свечи зажигания можно производить в больших количествах и стоить это будет не дорого. А тестировать, эти чудо-свечи будут японские и румынские инженеры.

Автолюбитель! Видео о лазерных свечах зажигания пока не нашла, здесь речь идет правильном выборе простых свечей зажигания. Счастливого пути!

Уважаемый читатель!

У меня к Вам просьба: если у Вас есть что добавить по данной теме или Вы можете поделиться своим опытом, обязательно оставьте свой комментарий.

Также на эту тему можно прочесть:

1 комментарий Автолюбителю. Лазерные свечи зажигания из Японии.

Японцы всегда производят отличные товары!Отличная статья. Много полезного для себя усвоил. Большой плюс автору. С удовольствием приглашаю в гости — будем делать проекты друг друга лучше:)

Материалы: http://allatv777.ru/avtolyubitel/avtolyubitelyu-lazernyie-svechi-zazhiganiya-iz-yaponii

Инженеры и учёные из Страны восходящего солнца построили первую лазерную систему зажигания для ДВС, которая достаточно мала, чтобы поместиться в головке блока цилиндров, и достаточно вынослива, чтобы работать в жёстких тепловых условиях.

В отличие от искровых свечей новое устройство поджигает топливную смесь концентрированными световыми импульсами. При создании такой свечи исследователям из японского Национального института естественных наук (NINS) пришлось решить ряд проблем, связанных с мощностью и миниатюрностью лазера.

При участии учёных из румынского национального института лазеров, плазмы и радиационной физики (INFLPR) японцы построили микролазер из керамического композита путём спекания порошков. Причём лазер с нужными свойствами был получен совмещением двух различных материалов: иттрий-алюминий-галлиевого композита, легированного неодимом, и такого же, но только с добавкой хрома.

Новый лазер, встроенный в корпус свечи, насчитывает в диаметре всего 9 миллиметров, а в длину — 11 мм. Он способен выдавать длинную серию 800-пикосекундных импульсов. Одна такая вспышка недостаточна для инициации пламени, но несколько импульсов подряд уже поставляют в цилиндр двигателя достаточно энергии. При этом концентрация излучения в выходном пучке составляет порядка 100 гигаватт на квадратный сантиметр.

По информации Оптического общества Америки, специалисты NINS построили лазерную свечу с двумя лучами (что, по идее, должно повысить быстроту и равномерность поджига смеси) и испытали её с частотой следования импульсов в 100 Гц (этого уже достаточно для обычного ДВС). Также учёные создали трёхлучевую лазерную свечу.

Как объясняют изобретатели, они могут сфокусировать лазерный импульс в центре камеры сгорания. Это создаёт условия для полного сгорания смеси. С обычной свечой такого эффекта добиться трудно, к тому же её электроды мешают симметричному распространению фронта пламени.

Кроме того, для качественного сгорания важно, что с новой системой поджиг происходит намного быстрее, чем от искры, и время его можно контролировать с большой точностью. Всё вместе это позволит повысить экономичность моторов и снизить выбросы вредных веществ.

Со слов экспериментаторов, керамические лазерные свечи можно производить недорого и в больших объёмах.

Пока, правда, новинка не была установлена на автомобиле. Такими тестами японо-румынская команда намерена заняться в будущем. А нынешнюю свою работу создатели необычных свечей представят на конференции по лазерам и электрооптике (CLEO 2011), которая откроется в Балтиморе 1 мая.

Новый автомобиль питается колечками от банок содовой

Учёные построили моторы на искусственных мускулах

Американцы испытали морской боевой лазер

Немцы опробовали мысленное управление автомобилем

Немцы пересекли Австралию на электромобиле с кайтом

Вот если бы СВЧ.

Но утверждать, что «у них» все по другому, я бы не стал.

хотя если Вы про остальные современные «навороты» — то согласен. Говорят теперь напичканные электроникой авто приходится куда чаще в автосервис возить, не то что, например, немецкие автомобили 90х — там и электроники совсем чуть чуть и остальные агрегаты на высоком уровне :)

Также и здесь, ДВС пора отправлять на покой.

Пока не закончится нефть отправить «ДВС на покой» нам никто не позволит.

Всё на самом деле упирается в деньги, если бензин будет 10 центов, электро авто похоронят ещё на сотню лет.

тот что в дивиди или в указке при нужной фокусировке не подойдут?

Аккумуляторы больше чем за сотню лет не смогли победить ДВС, кто его знает может понадобится ещё сотня или же окажется выгодным перейти на водород.

Сказать акумы наше всё, остальные ветки тупиковы это по крайней мере не дальновидно

Неужели Вы думаете, что сейчас нет пригодных аккумуляторов и по этой причине не делают электромобили? Могу Вас заверить — все давно есть, притом во множестве вариантов, и войдет в обиход как только нам продадут последнюю канистру бензина.

Tesla Roadster cнабжена ноутбучными аккумуляторами, и еще в 2006 году на одной зарядке могла проехать 400 км. Уже неплохо. А если взять снова батареи от ноутбука, только уже современные? Думаю, пробег увеличится раза в полтора-два. Или же останется прежним, но уменьшится масса автомобиля и себестоимость.

Поэтому очень скоро электричество вытеснит бензин.

Если есть емкие батареи — электромобиль сделать достаточно легко, возможно даже китайцы этим займутся, а потом эстафету перехватят и мировые лидеры.

Как бы не хотелось Kodak продавать свою пленку для фотоаппаратов и предлагать услуги по проявке, цифровые камеры положили этому конец.

Аналогией бы это было, если бы Kodak имела триллионные активы и контрольные пакеты акций всех других производителей фототехники. Если бы это было так — мы все еще пользовались бы пленочными мыльницами, таскали пленку в проявку, печатали бы фотографии в салонах. Сейчас производители топлива и нефтедобывающие компании являются законодателями рынка, электромобилей мы не увидим покуда им будет это выгодно.

А если говорить о 2006 годе как о далёких временах аккумуляторостроения, то во времена лошадиных повозок 1899 году электромобиль проезжал 167 км на одной зарядке!

P. S. В тесла роудстере акумы похожие на мобилочные или нотбучные, но дешевле, так как их 6831 штук там стоит. И общая цена даже для такого дорого авто была бы слишком высока

1. Проблемы сжижения хранения транспортировки безопасности.

2. Проблемы использования в ДВС (КПД падает процентов на 10)

А оно нашло применение только из-за демпинговых цен на него. Как только начнется эра аккумуляторов это недо уйдет сосцены вникуда вместе с ДВС. Ибо электричество из газа вырабатывать еще проще чем из нефти или угля.

«Они с радостью перейдут на аккумулятор потому как нефть и газ всеравно нужны, для выработки электричества.» Нужны, но не в таком объеме. Более того "кучи проблем с нефтепереработкой, маслами всякими, " от перехода на электротранспорт эти проблемы станут как раз основными. Может вы говорили про рядовых «нефтяников», но как известно политика определяется директорами, которые при уменьшении добычи будут терять денюшку, и которые как раз по Вашим словам должны тратить эти денюшки на изобретение супер-пупер аккумуляторов

Конечно, они сейчас «засасывают» чужие мозги — и это даёт им новое измерение .. монокультура давно кончилась ..

Лет так через 10 это вполне достижимо.

Топливным элементам платина больше не нужна

Ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории разработали топливный элемент, которому не требуется дорогостоящая платина. Новая водородная топливная ячейка может стать экологически чистой заменой современным источникам энергии, которые используются повсеместно – от портативных компьютеров до автомобилей.

И аккумуляторы: Добыли нефть (а можно и не добывать а использовать АЭС, ветряки, солнечные батареи). Передали по проводам (5% потери) на «заправку». Зарядили аккумулятор (3% потери). Превратили в механическое перемещение автомобиля (3% потери). Итого ДВС = КПД

аккумуляторы потери 36%

сто и требовалось доказать 2-3раза.

И эти цифры не теория целая фирма в америке проводила годичный эксперимент с несколькими десятками автомобилей на аккумуляторах и этот результат подтвердился и даже превзошел в некоторых случаях, когда использоваоась электроэнергия от солнесных батарей установленных не конкретном гараже.

Думаю, стоило бы сделать ссылку на источник..

По информации от одного из участников разработки (DENSO Corporation), данная технология еще долго не будет использоваться в коммерческих целях (а не так как сказано в последних двух строчках статьи BBC). Основные моменты для улучшения в лазерных свечах — уменьшение стоимости, размера, увеличение надежности. Свечи зажигания все еще основной компонент системы зажигания в ДВС (исключая дизель).

Вобщем зимой обычный ДВС выигрывает по всем статьям. А с нашими длинными и холодными зимами это вообще большой +.

Просто даже интересно, самое узкое и единственное узкое место в электромобиле это аккумулятор, то есть если кто то что то придумает-создаст-изобретет в этом направлении недорогое, емкое и быстрозаряжаемое, то будет революция.

Не забывайте что в гибриде и электрокаре, расход топлива или энергии зависит от условий движения и количества включенных потребителей. Например: печка, кондиционер, свет фар, музыка. В то время, как для обычных ДВС это не так «болезнено». Да и гибрид, и электрокар предназначены для не спешной и экономной езды в городских пробках. Да и их показатели приведены для летнего периода времени. А вы кричите что это заговор производителей ДВС и нефтяников!

Сначала хочу заметить, что я никогда не считал нефтяников причиной задержки внедроения электромобилей (прочитайте мои посты выше).

Далее если Вы считаете обогрев салона проблемой аккумуляторов, а использование дополнительных дровишек (бензин в гибридах) большим преимуществом, то это не так. Ведь «падение» КПД при использовании аккумуляторов для отопления салона — согласитесь ведь тоже ПОЛЬЗА.

Материалы: http://www.membrana.ru/particle/16076

Из транспортных средств таким «счастливчиком» является, пожалуй, велосипед – в автомобильном же мире уверенно лидируют свечи зажигания.

Модернизацией свечей занимаются как солидные фирмы, так и многочисленные «самоделкины», увлеченные кажущейся простотой задачи. Различить их продукцию несложно даже… по рекламе! Если фирмы всегда осторожны в своих обещаниях «чудес», то доморощенные специалисты, распилив или просверлив электрод обычной свечи, тут же заявляют о решении всех назревших проблем современного двигателестроения.

А каков эффект от таких свечей на самом деле?

Сначала освежим в памяти творения «великих»…Хорошо знакомые всем многоэлектродные свечи повышают скорость горения топлива, сулят повышенный ресурс и облегчают пуск двигателя при низких температурах. Свечи с «тонкими» центральными электродами (ЗР, 2005, № 1) также имеют достоинства – такой электрод меньше греется и легче самоочищается, а уменьшение зоны разряда резко стабилизирует искрообразование и повышает его интенсивность. Отсюда – и повышенная мощность, и уменьшенный топливный аппетит двигателя. Третий вид «необычных» фирменных «поджигателей» – это всякого рода самоочищающиеся свечи (ЗР, 2003, № 3), разряд на которых «лижет» поверхность керамического изолятора, выжигая нагары с его поверхности. И, наконец, отметим свечи с факельным принципом поджога топлива – например, украинский PLAZMOFOR. С этими свечами далеко не все однозначно, но при известной настройке двигателя определенный эффект они могут дать. Понятно, что необходимость регулировки относит их к разряду тюнинговых.

Отметим еще раз – ни одна серьезная фирма не обещает от даже самых продвинутых свечей чудес. Эффекты исчисляются единицами процентов роста мощности и снижения расхода топлива – большие приросты обещают разве что по части долгожительства. К подробному анализу их характеристик мы вернемся в специальном обзоре – сегодня же нас интересуют «самоделкины»!

Принцип «самоделкиных» прост – надо взять изделие известной фирмы, сделать с ним что-то свое, назвать громким именем и объяснить всем, что, например, дырочка в боковом электроде превращает простую свечу в некий «Плазмотрон»! Объяснять, что любая обычная свеча, генерируя искру, тоже создает плазму, при этом не стоит. А дальше – по методу «Лиса Алиса и кот Базилио»: с три короба навре. ой, извините, наобещаешь и делай «что хошь»… Увы – общий уровень технической грамотности многих автомобилистов позволяет вешать им лапшу на уши в полный рост. Но…

Но мотор – не человек, его не обманешь! В качестве Совета «верховных судий» используем моторные стенды с вазовскими двигателями – карбюраторным 2108 и впрысковым 2111, обвешанными комплексом измерительной аппаратуры. А за базовый комплект свечей возьмем самый обычный – одноэлектродные APS A17 ДВРМ. От него и будем отсчитывать эффекты, вычисляя проценты прироста (или убывания) мощности, расхода топлива, токсичности. Результаты – в таблице.

Кстати, мы совсем забыли представить наших «самоделкиных»… Виноваты – исправляемся.

БОЙ ПЕРЕСВЕТА С…

Идея совсем не нова. Еще в далеких шестидесятых мастера аналогичным образом пилили электроды у свечек – особенно на мотоциклах. Тогда это делалось в основном для облегчения пуска. Что говорит мотор сегодня? Увеличение мощности – в пределах точности замера, ухудшение СО – посерьезнее. Что до обещанного ресурса, то напомним: увеличение поверхности нагрева у бокового электрода должно привести к росту его температуры, по нашим оценкам – примерно на 8–10%, в сравнении с обычным вариантом «одноэлектродки».

Следовательно, возрастет и скорость тепловой эрозии электрода. Да и опыт сорокалетней давности подтверждает это – такие свечи долго не ходят. Поэтому подобное «извращение» при наличии нормальных многоэлектродных свечей – не более чем пережиток времен дефицита.

Фотография искрообразования демонстрирует красивый конус разряда, якобы подтверждающий эффективность изобретения. Но есть маленький нюанс: на изображении наложено более 50 разрядов. А вот одиночная искра – самая что ни на есть обычная. И результаты стендового моторного теста это подтверждают – слабенькие «плюсы» давятся серьезными «минусами».

Объяснение результатов весьма прозрачно. Если бы «изобретатели» почитали учебник по теории ДВС, то узнали, что фронт пламени, как и все живое, при своем движении не любит сопротивления. А больше всего – контакта с металлическими поверхностями, где пламя тут же гаснет. Ну и какой, спрашивается, резон пламени лезть в узенькую дырочку в электроде, когда вокруг открытое пространство? А вот температурное состояние бокового электрода поменялось кардинально – кончик электрода, «отрезанный» дырочкой, должен раскалиться – ведь против физики не попрешь! А тут уже и до калильного зажигания недалеко. Не говоря уже о ресурсе… А самое интересное – это то, что дырочка, оказывается, называется «форкамерой»! Вот уж действительно – «слышал звон…».

Кто не знает, что такое сопло Лаваля, напоминаем: это такое сопло, которое сначала сужается, а потом расширяется. Да, на таком сопле можно разогнать поток до сверхзвуковой скорости – только вот зачем оно свече? И откуда взяться в открытом пространстве искрового зазора закритическому перепаду давления? Удивленные моторы не устроили оваций с карбюратором и провалили почти все с инжектором. Про ресурс говорить не будем – сколько можно?

ДЛЯ СКОЛЬЗКИХ ДОРОГ

И совсем уж чудное (ударение ставьте как хотите) изобретение продается в красивых коробочках и за сумасшедшие деньги – почти за 1000 рублей. Называется оно очень скромно – «Бугаец», по имени изобретателя.

А вот описание… Оказывается, уж извините, под юбкой накапливается тепловая энергия, которая выстреливает в нужный момент и в нужном направлении. Тут и снижение расхода топлива на 30%, а на весьма для нас актуальной скорости 200 км/ч – аж на 300% – с 19 до 7 л! И токсичности никакой, и рост мощности бешеный. Даже диаграммы изменения давления в цилиндре при установке этих свечей приведены. Правда, любой мало-мальски понимающий специалист по ДВС, глядя на эти диаграммы, будет долго смеяться. Из них следует, что при использовании этих чудо-свечей мощность двигателя резко уменьшится – ведь растет отрицательная работа сжатия, которую, наоборот, пытаются уменьшать… Но это за пределами понимания «изобретателя»…Да, кстати – при использовании этих свечей не страшен никакой гололед! Жаль, зима кончилась…

И еще один классный ход, давно апробированный специалистами по продажам чудо-препаратов. Как и там, в коробочку вложена «незаметная» инструкция – мол, не забудьте провести полную регулировку карбюратора и системы зажигания, да еще с использованием весьма продвинутых газоанализаторов, умеющих измерять СО2. (Где взять такой прибор и сколько он стоит, инструкция не говорит.) Согласитесь, что при выполнении таких процедур двигателю станет лучше и на самых обычных свечах. Но читаем дальше – оказывается, если двигатель впрысковый, то свечи можно просто завернуть и ехать дальше. Оно и понятно – «крутить» там особо нечего, а потенциальных покупателей терять неохота.

Что ж – пробуем оба варианта. В итоге – то, что и следовало ожидать. Как в том бородатом анекдоте – «не в лотерею, а в карты, и не выиграл, а проиграл». Ну ничего из обещанного рекламой не нашли, а вот заметное ухудшение по определенным параметрам точно «словили». К тому же на высоких оборотах впрысковый двигатель «загремел», мощность упала – пришлось быстро «убегать» с режима «вниз по нагрузке».

Объяснение простое – из области теории ДВС и газодинамики. «Выплеску» тепловой энергии просто неоткуда взяться! На обычную свечу поставили ширму, которая никакого факела в принципе дать не может – форкамеры в ее классическом понимании не получилось. А вот ухудшить вентиляцию искрового зазора и замедлить начальную фазу сгорания она способна, что и подтверждают проведенные испытания.

ИСПОРТИЛ ХОРОШУЮ ВЕЩЬ…

Итог прост – он был предсказуем. Подробности – в нашей таблице. В качестве образца-эталона приведены параметры известных фирменных свечей – «платинового Боша» и «иридиевого Денсо». Что получилось, то получилось…

Оптимизацией конструкции свечей можно достичь если не всего, то многого. Но для этого надо иметь оборудование, технологии, материалы и, извините, знания. Впрочем, этот принцип известен не только по моторам…

Да, но ведь все «самоделкины», как правило, кем-то сертифицированы! Возможно. Но дело в том, что процедура сертификации свечей проходит на соответствие действующему ОСТ, то есть по формальным признакам (устойчивости искрообразования под заданным давлением, величине давления прекращения искрообразования, герметичности, напряжению пробоя и т.п.). А все это легко обеспечивают базовые свечи, даже испорченные. И патент выдается только по признакам отсутствия аналогов без доказательств на стадии патентования полезных свойств. То есть достаточно сделать боковой электрод в форме сердечка, а центральный – в виде стрелы (идею дарим!), и патент обеспечен. Предлагаем и название: «форкамерный кардиоплазматронный гипервозжигатель карбонооксидной субстанции»! Что касается 300% снижения расхода топлива на скорости 200 км/ч, то это вопрос к проверяющим организациям и правоохранительным органам. Если они, конечно, в курсе…

И еще… Любопытно, знают ли о подобной модернизации своей продукции создатели свечей типа NGK или Eyquem? И как они к этому относятся?

Материалы: http://www.zr.ru/content/articles/12493-svechi_dla_gololeda/