Все мы привыкли к стандартным свечам зажигания, которые выдают искру. Но, японские ученые решили пойти дальше. Ими была создана первая лазерная система зажигания, которая может использоваться в двигателе внутреннего сгорания автомобиля. Размеры свечи позволяют с легкостью поместить ее в головку блока цилиндров. Свеча может использоваться в жестких тепловых условиях, так как у нее высокий уровень выносливости.
Новая разработка использует концентрированный световой импульс для поджога топливной смеси, что существенно отличается от работы искровой свечи. В процессе разработки ученые из Страны восходящего солнца столкнулись с рядом проблем связанных с подбором оптимальных показателей мощности и наиболее приемлемых размеров лазера.
Диаметр лазера, который используется в свече, составляет не более девяти миллиметров, длинна, при этом, составляет одиннадцать миллиметров. Лазер может излучать продолжительный ряд импульсов длительностью 800 пикосекунд. Именно благодаря таким возможностям лазера поджог горючей смеси стал возможным. Ведь одной вспышки не достаточно для поджигания, но подряд несколько импульсов легко выполняют эту функцию. На выходе лазер выдает пучок с концентрацией излучения около 100 гигаватт на сантиметр квадратный.
Согласно полученным данным OSA (Оптическое общество Америки), ученые из NINS создали двулучевую лазерную свечу (это, в теории, повышает скорость и равномерность поджога смеси). В процессе испытаний использовали частоту следования импульсов 100 Гц (частота достаточная для стандартного двигателя автомобиля). Так же есть информация о создании свечи с тремя лучами.
Из информации, полученной от ученых, стало известно, что они добились фокусировки импульса лазера в центр камеры сгорания, что создает оптимальные условия для полного сгорания смеси. Свечи, которые на данный момент используют для зажигания, не дают такого эффекта, плюс электроды этих свечей мешают симметрично распространять фронт пламени.
Новые свечи позволяют быстрее производить поджог горючей смеси и повышают качество ее сгорания.
Данная разработка направлена на повышение экономичности моторов и снижение выброса вредных веществ в атмосферу.
Ученые предполагают, что в скором будущем снизить затраты на производство керамических лазерных свечей, и выпускать их в больших объемах. С массовым производством их можно будет устанавливать в автомобили старого производства, что позволит увеличить КПД двигателя. Каждый сможет в свой автомобиль купить и установить лазерные свечи.