[激光点火的原理]激光点火的核心作用是如何反映的?

激光泵也叫激光,是激光点火的能量源。

基于微芯片技术的准连续抽运无源调整QNd/YAG/Cr:YAG激光器具有体积小结构紧凑工作稳定使用寿命长整体固化转换效率高等优点,能够输出高峰值功率短脉冲宽度的激光脉冲是内燃机激光诱导火花点火系统的理想光源。

QNd/YAG/Cr:YAG激光

2传输束高压线路:光纤

光纤类似于传统发动机的高压线,其作用是传输光束,为激光火花提供能量。

光纤结构图

3点火技术:激光火花塞

激光火花的作用是使激光集中在点火点上,从而完成点火功能。

同时,激光火花可以根据需要提供多个激光的方案,即产生“多点”点火,进一步提高发动机的点火能力。多点点火激光火花塞使用陶瓷材料和复合结构,通过下图所示的两种多晶介质的光学耦合方法制造。是两束和三束激光火花塞。

激光火花最大的优点是不受积碳影响,没有普通火花电极磨损的问题,更换时间大大增加。

激光火花塞

二激光点火的核心作用是如何反映的?

1强大的点火能力。

激光点火和火花点火都是通过形成高温高压的等离子体点燃混合物,但激光点火能量比火花点火大得多。激光点火的点火能量转换速度比火花点火高5个等级,大大提高了点火能力。

同时,由于没有用于火花点火的电极,激光点火可以减少热量损失和淬火效果,从而提高火的稳定性。激光点火通过超强的点火能力,可以有效提高燃烧初期火焰发展速度,从而提高发动机的经济性,达到优化排放的目的。

2柔性点火控制

激光点火在点火位置点火能量和点火时间控制方面非常灵活。可以根据工作条件选择任意点火位置,根据火焰发展的要求设计具体的着火点,可以设计多个着火点实现多个点火,达到最佳的燃烧效果。

3点火过程可靠。

激光点火不受缸内燃料和燃烧的影响,由激光泵产生激光,在腐蚀性燃料中也能正常工作。同时,激光脉冲的高能量有助于实现自身清洁性,从而提高点火系统的寿命,保证更稳定的工作。与普通火花相比,没有电极损耗,因此激光点火不需要定期更换,维修管理更加方便。

1南京理工大学——微芯片激光器。

南京理工大学通过对发动机激光器的研究,设计了微芯片激光器的光路结构,建立了微芯片激光实验系统和数据测试系统,采用复合晶体结构和集成提取组件,研制了高性能ND 3360 YAG/CR 3360 YAG微芯片激光器。

A型原理样机的单脉冲能量为3.5mJ,脉冲宽度为2.1ns,峰值功率为1.67MW。

B型原理样机的单脉冲能量为1.4mJ,脉冲宽度1.0ns,峰值功率1.4MW。

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ND 3360 YAG/CR : YAG微芯片激光器

2清华大学3354乙醇燃烧研究

清华大学在光学发动机平台上使用可视化方法,比较研究了激光点火和火花点火对发动机燃烧过程的影响。

研究表明,激光点火可以提高燃烧速度,有效地减少燃烧循环波动,从而提高稀薄的燃烧极限表演费。

与此同时,由于激光点火可以更灵活地设置点火点,该小组研究了激光点火位置对燃烧的影响,发现合理设置点火位置会削弱墙面对早期火核的淬火效果。

该技术应用于汽油发动机点火,进一步减少发动机燃料消耗,提高发动机的排放性能,为未来新一代发动机提供了新的点火方式。

激光火花塞与普通火花塞的比较

激光点火发动机技术越来越成熟,证明了优秀的点火性能,这项技术正在以可见的速度接近我们未来生产生活所需的产业。通过目前的技术研究,从汽油发动机到天然气发动机,从转子发动机到四冲程发动机,激光点火技术已经成熟,从技术角度来看,已经具备了营销潜力。

结论:

未来,随着甲醇乙醇氨二甲醚等可再生能源燃料的发展,内燃机仍将在市场上占有一席之地,“激光点火”最终将迎来那个时代。

参考文献:

适合高旭恒内燃机激光点火的准连续抽运被动Q微芯片激光技术研究

张一柱。乙醇燃料激光点火火焰传播特性可视化实验研究清华大学,2018年


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