Что такое лазерные свечи и как они работают

Лазер вскоре заменит свечи заживания в автомобиле

Несмотря на все внимание, уделяемое электромобилям, почтенный бензиновый двигатель внутреннего сгорания (ДВС) по-прежнему очень популярен у нас, и, похоже, он совсем не собирается уходить. В настоящее время подсистема воспламенения воздушной смеси топлива для автомобиля ICE, работающего на бензине, представляет собой высокоочищенную управляемую компьютером систему впрыска топлива, включающую в себя множество существенных технических достижений

В настоящее время подсистема воспламенения воздушной смеси топлива для автомобиля ICE, работающего на бензине, представляет собой высокоочищенную управляемую компьютером систему впрыска топлива, включающую в себя множество существенных технических достижений.

Она гораздо более эффективна и динамически адаптируема по сравнению с классической, более простой системой на основе карбюратора с механическим распределителем и фиксированным временем зажигания, которая была стандартом не так много лет назад.

Почему стоит рассмотреть лазерную свечу зажигания (LSP) и лазерное зажигание? LSP устраняет необходимость в выступающем электроде обычной свечи зажигания, тем самым увеличивая площадь сгорания.

Кроме того, энергия лазера может быть направлена ​​в разные места в цилиндре, чтобы зажечь топливную смесь, что в будущем может улучшить производительность.

Наконец, несколько лазерных лучей могут быть направлены в цилиндр для более полного сгорания топлива.

Каждая основанная на лазере «свеча зажигания» состояла из лазерного диодного источника 807 мкм, который затем «накачивал» лазер для увеличения выходной мощности. При накачке использовалась длительность импульса накачки 250 мкс с частотой повторения около 100 Гц.

Окончательный выходной сигнал был связан с цилиндром двигателя через оптическое волокно длиной 600 мкм.

Блок-схема экспериментальной установки включает диодный лазер (DL), оптоволокно (OF), лазерную свечу зажигания (LSP), цилиндр двигателя (CYL) и электронный блок управления (ECU) (a). Вид двигателя, оснащенного системой лазерного зажигания (б)

Общая схема доставляла импульсы 4 мДж с длиной волны 1,06 мкм и шириной 0,8 нс в цилиндр.

Чтобы энергия лазера достигала цилиндра, каждый из них был снабжен сапфировым окном, прикрепленным специальным эпоксидным клеем. Адгезив может выдерживать рабочие температуры от -70 до + 170 ° C.

Лазерный луч фокусировался внутри каждого цилиндра в том же месте, где обычная свеча зажигания создает искру.

Устройство было испытано на двух видах топлива на четырехтактном, четырехцилиндровом, многоточечном бензиновом двигателе для легковых автомобилей со стандартными электрическими свечами зажигания 30 мДж и с лазерными свечами зажигания (рисунок выше).

Используя стехиометрическое соотношение воздух-топливо (λ ~ 1), указывающее на отсутствие не сгоревшего топлива или воздуха, двигатель с лазерными свечами дал почти 8% -ное увеличение эффективной мощности двигателя, 7,5% -ное снижение удельного расхода топлива (BSFC) и 20% -ное снижения выбросов окиси углерода (СО) (рисунок ниже). При низком нестехиометрическом воздушно-топливном соотношении (λ ~ 1,25), которое оставляет не сгоревший воздух после сгорания, соответствующие цифры составляли 29% увеличение эффективной мощности двигателя, 21% снижение BSFC и 30% снижение CO.

Показаны графики зависимости эффективной мощности двигателя (a) и удельного расхода топлива (BSFC) двигателя от момента зажигания (b) при частоте вращения коленвала 2000 об / мин и среднем эффективном давлении (BMEP) = 2 бар при соотношениях воздух-топливо (λ), равных λ ~ 1 и λ ~ 1,25. Линии представляют данные, построенные с использованием полиномиальных функций.

Разработка этой системы зажигания была сделана командой, состоящей из румынских исследователей из Национального института лазерной, плазменной и радиационной физики, Renault Technologie Roumanie и Политехнического университета Бухареста.

В статье Optics Express «Об улучшении с помощью лазерного зажигания рабочих характеристик бензинового двигателя легкового автомобиля» представлены полные сведения об электрооптической конструкции на основе лазера, а также графики производительности, анализ вышеприведенных показателей и много другой интересной информации.

Использование лазеров для эпиляции в России

Все лазеры для эпиляции относятся к медицинским изделиям, это однозначно трактуется частью 1 статьи 38 Федерального закона от 21.11.2011 № 323-ФЗ. Поэтому перед приобретением аппарата вы должны убедиться, что он имеет действующее регистрационное удостоверение Росздравнадзора. Проверить это можно на сайте www.roszdravnadzor.ru. Лазерная эпиляция входит в перечень работ и услуг по косметологии, относящихся к медицинской деятельности (учрежден Федеральной службой по надзору в сфере здравоохранения и социального развития Российской Федерации). Наконец, сама процедура лазерной эпиляции проводится в специально оборудованном помещении – кабинете аппаратной косметологии.

Закон однозначно определяет лазеры для эпиляции как медицинские устройства, а лазерную эпиляцию – как медицинскую услугу. Это значит, что выполнять лазерную эпиляцию можно только в условиях предприятия индустрии красоты, имеющего медицинскую лицензию, а аппарат для лазерной эпиляции должен иметь регистрационное удостоверение Росздравнадзора.

Некоторые недобросовестные продавцы вводят покупателей в заблуждение, предлагая лазерные аппараты, зарегистрированные как бытовые устройства, и обещая возможность работы на них без медицинской лицензии. Покупатели лазерных аппаратов для эпиляции без регистрационного удостоверения и специалисты, работающие на лазерных аппаратах в учреждениях без медицинской лицензии, нарушают закон. Наказание за это нарушение может быть очень серьезным, вплоть до уголовной ответственности.

Изолятор

Изолятор предназначен для отделения стержня клеммы и центрального электрода свечи зажигания от ее корпуса, чтобы не происходило пробоя высокого напряжения на «массу» автомобиля. Для этого изолятор должен обладать высоким электрическим сопротивления, поэтому он изготовлен из оксида алюминия, содержащего стекловидные добавки. Для снижения токов утечки горлышко изолятора имеет оребрение.

Наряду с механическими и электрическими нагрузками изолятор подвергается также высоким термическим нагрузкам. При работе двигателя на максимальных оборотах у опоры изолятора температура достигает 850 °С, а у головки изолятора — около 200 °С. Данные температуры возникают вследствие цикличных процессов сгорания рабочей смеси в цилиндре двигателя. Для того, чтобы температуры в области опоры не становились высокими, материал изолятора должен обладать хорошей теплопроводностью.

Чем иридиевые свечи отличаются от платиновых?

Без свечей зажигания невозможно завести автомобиль. Задача этой детали – преобразовать напряжение от катушки зажигания в искру, тем самым воспламеняя смесь топлива и воздуха. Свечи должны иметь высокую надежность, так как они работают в режиме быстрого переключения. На городских дорогах водителю приходится часто начинать и прекращать движение, поэтому стоит выделить наиболее важные требования к современным свечам зажигания:

• Рабочее напряжение, возникающее между электродами свечи, очень высоко и может доходить до 40 кВ.
• Так как процесс поджига топлива происходит при высоких температурах, свеча должна иметь хорошие изоляционные свойства.
• Химические процессы в камере сгорания не должны влиять на работу свечи и способствовать возникновению нагара.

Эффективность и исправность работы двигателя напрямую зависит от того, насколько надежно функционирует искра. Перебой в зажигании приводит к тому, что вся топливно-воздушная смесь, не сгоревшая в цилиндре, переходит в выхлопную систему. Сгорание топлива в катализаторе крайне не желательно, он может выйти из строя.

Что общего у иридиевых и платиновых свечей зажигания?

Для того что бы выбрать свечи зажигания, нужно детально изучить все параметры, от них зависит правильная эксплуатация двигателя. Сейчас большой популярностью пользуются иридиевые и платиновые свечи зажигания. Их электроды – биметаллические, т.е. опорная часть изготовлена из однородного металла, обычно это медь, а рабочая – металл с повышенными характеристиками.

Иридиевые свечи

Основное преимущество таких деталей в том, что использование редких металлов позволяет увеличить износостойкость, он менее восприимчив к коррозии, а значит, лучше переносит высокие температуры и большие нагрузки. Еще один плюс в том, что иридиевые и платиновые свечи имеют тонкий центральный электрод, который выдает более мощную искру. К тому же тонкий наконечник, уменьшая нагрузку на создание заряда, способствует увеличению срока эксплуатации модуля зажигания.

В чем отличие иридиевых свечей от платиновых

Самое очевидное различие этих свечей – используемый металл. Иридий, в отличие от платины, имеет более высокую температуру плавления, а значит – калильное число иридиевых свечей выше, чем у платиновых. Это число определяет степень самоочищения свечи и показывает температурный режим работы. Чем оно больше, тем меньше свеча будет перегреваться и сможет работать в более агрессивных условиях. Сплав металла с иридием, благодаря лазерной сварке электродов, обладает высокими проводниковыми характеристиками. Это свойство позволило уменьшить диаметр центрального электрода. У иридиевой свечи он составляет порядка 0,4 мм, в то время как у платиновой – около 0,7 мм.

Платиновые свечи

Стоимость иридиевых свечей много дешевле изделий из платины. Цена в данном случае не зависит от редкости металла, ведь иридий в природе встречается гораздо реже, чем платина. Основную роль играет объем металла, необходимый для изготовления наконечника свечи, как выяснилось ранее – иридия расходуется меньше.

Так как высокая температура искры гарантирует возгорание даже обедненной смеси топлива и воздуха, то платиновые свечи зажигания актуально использовать в двигателях с нагнетателями воздуха, в то время как иридиевые свечи рассчитаны на современные двигатели и часто используются в гоночных автомобилях. Срок службы каждого изделия рассчитан на определенный пробег. Ресурсы платиновых деталей не меньше 50 тыс. км, в то время как более прочные изделия из иридия прослужат 100 тыс. км. И те и другие, тем не менее, благодаря более стабильному заряду, способны повысить мощность мотора и снизить расход топлива.

Основную опасность для платиновых деталей представляет износ цилиндро – поршневой группы, из-за которого высока вероятность попадания масла на свечу, а так же использование некачественного бензина. Это приводит к тому, что на платиновом наконечнике образовывается металлический накал, который будет пробивать. Иридиевые свечи более терпимы к качеству бензина, однако при эксплуатации этих изделий не рекомендуется использовать топливо с октановым числом ниже предписанного.

Объединяя все вышесказанное можно сказать, что платиновые свечи по ряду характеристик все же уступают иридиевым. Однако при том, что различия не столь критичны, цена на иридиевые детали в разы дешевле.

Формула изобретения

1. Лазерная свеча зажигания, содержащая оптику и форкамеру, отделенную от оптики шайбой с центральным отверстием, и днище с выходными отверстиями в нем, отличающаяся тем, что лазерная свеча зажигания выполнена с возможность одновременного создания коронного разряда и лазерного луча.

2. Лазерная свеча зажигания по п. 1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможность вращения коронного разряда.

3. Лазерная свеча выполнена по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью создания коронного разряда внутри форкамеры.

4. Лазерная свеча зажигания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью создания коронного разряда вне форкамеры.

5. Лазерная свеча зажигания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью одновременного создания коронного разряда внутри и вне форкамеры.

6. Лазерная свеча зажигания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью расщепления лазерного луча.

7. Лазерная свеча зажигания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит последовательно установленные клеммный наконечник, высоковольтный преобразователь и твердотельный лазер, соединенные внутренним высоковольтным проводом и внутренними проводами, а также оптику, включая фокусирующую линзу и оптическое окно.

8. Лазерная свеча зажигания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что шайба выполняет функцию внутреннего электрода и выполнена из электропроводного материала и соединена с внутренним высоковольтным проводом.

9. Лазерная свеча зажигания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что шайба выполнена с кольцевым остроконечным выступом на торце, обращенном к форкамере.

10. Лазерная свеча зажигания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что шайба выполнена с локальными остроконечными выступами на торце, обращенном к форкамере.

11. Лазерная свеча зажигания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что на шайбе выполнено под углом к оси воспламенителя несколько отверстий.

12. Лазерная свеча зажигания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что концентрично электроизоляционной втулке выполнен внешний кольцевой электрод.

13. Лазерная свеча зажигания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что внешний кольцевой электрод выполнен в виде сужающегося сопла.

14. Лазерная свеча зажигания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что внешний кольцевой электрод выполнен в виде расширяющегося сопла.

15. Лазерная свеча зажигания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что внешний кольцевой электрод выполнен в виде сужающееся-расширяющегося сопла.

16. Лазерная свеча зажигания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что внутри внешнего кольцевого электрода выполнено средство закрутки потока.

17. Лазерная свеча зажигания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что выходные отверстия выполнены радиальными.

18. Лазерная свеча зажигания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что выходные отверстия выполнены тангенциальными

19. Лазерная свеча зажигания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что выходные отверстия выполнены цилиндрической формы.

20. Лазерная свеча зажигания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что выходные отверстия выполнены конической формы с расширением в сторону выхода.

21. Лазерная свеча зажигания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что на входе в выходные отверстия выполнены фаски.

22. Лазерная свеча зажигания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что на выходе из выходных отверстий выполнены фаски.

23. Лазерная свеча зажигания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что на входе в выходные отверстия выполнены радиусные скругления.

24. Лазерная свеча зажигания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что на выходе из выходных отверстий выполнены радиусные скругления.

Как продлить срок службы свечей?

Есть несколько простых рекомендаций, которые помогут этим деталям работать стабильно в течение всего срока эксплуатации:

1. Используйте качественный бензин, который рекомендует производитель. Эта информация указана в техпаспорте.
2. Постоянно следите за системой зажигания. Она должна быть исправной и работать стабильно.
3. Свечи нужно вкручивать аккуратно, подбирать с учетом параметров авто и менять своевременно.

Большое значение имеет правильный уход за свечами зажигания. Чтобы менять их реже, следуйте этим правилам:

• учитывайте калильное число, не устанавливайте слишком «горячие» или «холодные» свечи, чтобы это не привело к серьезным поломкам двигателя и дорогостоящему ремонту;
• помогайте свечам самоочищаться – запускайте мотор на максимальных оборотах, чтобы повысить температуру до 500°С и прочистить детали от нагара;
• для авто с газобаллонным оборудованием покупайте специальные свечи тонким центральным электродом и напайками особой конструкции;
• ни в коему случае не меняйте свечи с торцевыми уплотнениями на детали с коническими уплотнениями, так как это снизит эффективность работы и степень охлаждения;
• меняйте свечи зажигания строго по рекомендациям производителя, ориентируйтесь на пробег 15-20 тыс. км., доверяйте диагностику и ремонт только специалистам СТО.

Помните: несвоевременная замена свечи зажигания может спровоцировать пробой изолятора под давлением на на больших оборотах и повышенных температурах. Это приведет к потере мощности мотора, перерасходу топлива и другим неисправностям.

Что такое свеча зажигания?

Свеча зажигания — специальное устройство для воспламенения горючей смеси в цилиндре двигателя. Процесс работы одного цилиндра можно разделить на 4 пункта:

• Заполнение цилиндра горючим веществом.
• Сжатие горючего вещества поршнем и воспламенение вещества свечой.
• Процесс расширения объема цилиндра за счет движения поршня в обратном направлении (При воспламенении давление существенно увеличивается, из-за чего происходит обратное движение поршня и за счет этой силы автомобиль может ездить).
• Выталкивание продуктов сгорания через выхлопную трубу машины.

Процесс работы двигателя — круговой, в двигателе любой машины далеко не один цилиндр, количество свечей всегда равняется количеству цилиндров. Из-за этого могут возникать огромные проблемы с двигателем. Ведь если у вас сломается свеча в одном цилиндре, или же случится поломка в самом цилиндре, вы не сможете отличить эти нюансы. При каких-либо проблемах с двигателем большинство первым делом меняет свечи, отчасти это правильный ход. Ведь починка двигателя и даже его разбор стоит дороже чем новые свечи.

Симптомы неисправностей

Дополнительные факторы, влияющие на состоянии свечи, а также ее рабочей температуры:

• качество топлива;
• увеличенная компрессия;
• изменение момента зажигания;
• температурный режим региона, в котором эксплуатируется автомобиль;
• влажность.

О неисправности свечей зажигания могут свидетельствовать следующие симптомы в работе автомобиля:

1. Плохой пуск мотора на холодную. Концентрация влаги образовывается на непрогретых свечах в цилиндрах при пуске силового агрегата. Если при этом межэлектродный зазор большой, возникает необходимость возрастания напряжения пробоя, электроэнергия стремится к меньшему сопротивлению, тоесть увлажненным электродам. Также влияет снижение на холоде емкости аккумулятора, как следствие на образование искры приходится очень малое количество энергии, мотор не заводится.
2. Увеличение потребления топливной смеси машиной. Недостаточное воспламенение в цилиндрах приводит к снижению мощности, для ее возмещения в остальные цилиндры (в которых свечи исправны) поступает излишнее количество горючего.
3. Посторонние шумы, издаваемые во время прогрева силового агрегата либо на холостых оборотах.
4. Возрастание вредных выбросов из выхлопной трубы.
5. Залитые топливом СЗ.
6. Снижение тяги машины, транспортное средство не набирает достаточно оборотов.

Неприятные последствия несвоевременной замены СЗ:

1. Снижение ресурса катализатора. Недостаточное воспламенение топливной смеси в цилиндрах приводит к попаданию остатков недогоревшего горючего в катализатор. Попадая в катализатор, топливо догорает, при этом слой на сотах катализатора выгорает. Повреждение может быть нанесено и лямбда – зонду.
2. Поломка катушки зажигания. Увеличенное напряжение пробоя способствует возрастанию расстояния между свечными электродами — это приводит к пробою изоляции слоев катушки, она выходит из стоя.
3. Уменьшение эксплуатационного периода мотора. Поступление топливной смеси в неисправный цилиндр приводит к попаданию топлива в картер мотора, при этом снижается ресурс масла и изнашивается цилиндр.

При езде на неисправных свечах зажигания могут образовываться взрывные хлопки внутри камеры сгорания. Это чревато заменой: коленчатого вала, поршневой группы, шатуна.

На что обратить внимание при выборе свечей зажигания?

Основная характеристика этих деталей – калильное число. Обозначается оно буквами и цифрами, например, Denso IK20TT или Bosch WR M 7 DPX. Эта величина определяет, в каком тепловом диапазоне может работать свеча зажигания. Оптимальные значения находятся в границах от 400 до 900 градусов.

Единой шкалы измерения калильного числа нет, у каждого производителя свои стандарты. Но чаще всего в качестве индикатора выступает российский ГОСТ, по нему свечи имеют калильные числа 8, 11, 14, 17, 20, 23 и 26. Как узнать калильное число свечей зажигания? Для этого нужно разобраться в их классификации:

• Горячие свечи. У них калильное число в диапазоне 11-14. Такие свечи отводят меньше тепла. Применяются в ДВС с низкой степенью сжатия и при использовании низкооктановых видов топлива. В таких моторах температура в камерах сгорания невысокая.
• Средние свечи. Калильное число варьируется в пределах 17-19. Занимают промежуточное положение между холодными и горячими. Считаются самыми распространенными и востребованными для современных моторов.
• Холодные свечи. Отличаются калильным числом от 20 и выше и отводят больше тепла. Используются в ДВС с высокими степенями сжатия и высокой компрессией, а также при использовании высокооктановых видов топлива.

Чем ниже калильное число, тем свеча “горячее”, и наоборот. Изучить калильное число свечей зажигания большинства производителей поможет таблица:

Производитель	Тепловая характеристика свечи << <�холодная……………….. горячая>>>
ГОСТ	23	20	17	14	11
Bosch	5	6	7	8/9	10
Beru	6	6	7	8/9	10
Champion	х	7/8	9/10	11/12	х
NGK	7	6	5	х
DENSO	22	20	16	х
MotorCraft	х	22	32	42/82	х
Prestolite	х	22	32	42/82	х
AutoLite	3	4	5	х
Brisk	х	14	15	17	19
Iskra	95	85	65	55	х

На что влияет калильное число? Свеча с определенными параметрами должна эффективно отводить лишнее тепло, чтобы не перегреваться. Если перегрев случится и температура дойдет до критической точки, то возникнет калильное зажигание.

Если тепловой диапазон не соблюден из-за неправильного выбора свечи, то могут произойти следующие проблемы:

• если свеча работает при температуре ниже 400 градусов, то быстро будут накапливаться угольные отложения, а двигатель может остановиться;
• если свеча работает при температуре выше 900 градусов в условиях высоких скоростей, то произойдет калильное зажигание и повреждение мотора.

Последовательность замены

p, blockquote 20,1,0,0,0 –>

Несмотря на кажущуюся простоту, к этой операции следует отнестись ответственно. Замену следует производить полным комплектом (!)

. Частичная замена одной-двух «подгулявших» свечей возможна только на непродолжительное время.

p, blockquote 21,0,0,0,0 –>

Различный зазор и тип свечей, их состояния приводит к непременному сбою синхронности зажигания, повышенной детонации, способствует повышенному износу двигателя.

p, blockquote 22,0,0,0,0 –>

Подбор свечей зажигания следует производить по автомобилю на основании справочных данных. Основываться на рекомендациях типа «это самые лучшие» не следует. Лучше приобретать изделия только от проверенных производителей.

p, blockquote 23,0,0,0,0 –>

p, blockquote 24,0,0,0,0 –>

В качестве основного инструмента для замены свечей лучше использовать специальную длинную головку с резиновыми вставками для захвата извлекаемой свечи. Перед ее покупкой следует измерить диаметр посадочного конструктивного отверстия.

p, blockquote 25,0,0,0,0 –>

Области применения лазерных установок

Лазерную медицину можно условно разделить на три основных раздела:

1. лазерная диагностика;
2. лазерная терапия;
3. лазерная хирургия.

Лазер может быть применен для выполнения практически любой хирургической процедуры где нужно удалять, коагулировать, испарять ткань. Хирургические лазерные системы применяются в:

• открытой торакальной хирургии;
• открытой абдоминальной хирургии;
• эндоскопической хирургии легких, сердца, пищевода, кишечника и т. д.;
• сосудистой хирургии и пр.

Как показывает практика, наиболее частое применение лазерные медицинские приборы находят в:

1. удалении доброкачественных опухолей и метастазов;
2. прижигании (уплотнении) кровеносных сосудов для уменьшения кровопотери;
3. резекции органов брюшной полости;
4. лечении стенозов;
5. герметизации лимфатических сосудов для уменьшения опухоли;
6. открытых биопсиях печени, почках, селезенки, легких.;
7. выпаривании патогенных тканей;
8. удаление миндалин у детей;
9. удаление кожных доброкачественных новообразований;
10. лечении окклюзий;
11. пересадки волос и т.д.

Заключение

В заключение можно сказать, что хоть приобрести их в настоящее время проблематично, а выполнить лазерные фары своими руками затруднительно, не стоит пренебрегать последним пунктом. Доработка фар также снизит опасность езды в ночное и туманное время.

Лазерная фара для авто – это отличное решение. Несмотря на то, что не все водители знают о таком нововведении и могут быть удивлены. В любом случае это убережет машину от столкновения. Обязательно нужно помнить, что угол наклона цилиндра должен быть тщательно отрегулирован. В противном случае при наезде на возвышенность световая полоска попадет точно на ветровое стекло позади идущего автомобиля.