Двигатели внутреннего сгорания в скором времени смогут использовать для поджига горючей смеси лазерное излучение вместо традиционного искрового разряда.

В работе ученых из университета штата Колорадо (США) под руководством Азера Ялина (Azer Yalin) впервые продемонстрирована возможность использования наносекундного Nd:YAG-типа из полого волокна в качестве источника зажигания газовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания.

Исследования проводились на стационарном генераторе электроэнергии, использующем 6-цилиндровый стационарный двигатель внутреннего сгорания с объемом цилиндра 18 л. Двигатель с турбонаддувом не подвергался никаким модификациям, вместо свечей зажигания были в те же отверстия ввернуты оптические вводы.

Ранее была продемострирована возможность использования волоконного лазера для поджига твердых и жидких веществ. Для поджига газовой смеси потребовалась большая энергия импульса (около 10 мДж) и точная фокусировка луча на небольшой площади. Группе д-ра Ялина удалось решить эту проблему с помощью полого волокна с покрытием, разработанным их японскими коллегами из университета Тохоку. Лазеры с полым волокном дают такую же интенсивность излучения, как и в случае сплошного волокна, однако показатели по фокусировке луча у них выше.

Лазер излучал на длине волны 1064 нм импульсы продолжительностью 8 нс с частотой 10 Гц. Ученым удалось достичь 98% эффективности зажигания (.т.е. только 2% импульсов не давали вспышки горючей смеси). Разработчики считают, что при реальном давлении смеси эффективность достигнет 100%.

Дополнительное преимущество лазерного зажигания - возможность сфокусировать луч в любом месте цилиндра для обеспечения оптимальных условий сгорания. Следующим этапом работы будет освоение работы с несколькими цилиндрами в двигателях мегаваттной мощности, сообщает Optics.