RU2645364C1 - Laser igniter - Google Patents

Laser igniter Download PDF

Info

Publication number
RU2645364C1
RU2645364C1 RU2017104355A RU2017104355A RU2645364C1 RU 2645364 C1 RU2645364 C1 RU 2645364C1 RU 2017104355 A RU2017104355 A RU 2017104355A RU 2017104355 A RU2017104355 A RU 2017104355A RU 2645364 C1 RU2645364 C1 RU 2645364C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
laser
spark plug
laser spark
optical window
plug according
Prior art date
Application number
RU2017104355A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Борисович Болотин
Original Assignee
Николай Борисович Болотин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Борисович Болотин filed Critical Николай Борисович Болотин
Priority to RU2017104355A priority Critical patent/RU2645364C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2645364C1 publication Critical patent/RU2645364C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/12Engines characterised by precombustion chambers with positive ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P23/00Other ignition
    • F02P23/04Other physical ignition means, e.g. using laser rays
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00Sparking plugs
    • H01T13/40Sparking plugs structurally combined with other devices
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: invention relates to power machines, specifically to laser spark plugs with an ignition cell, and can be useful in transport and heat power engineering. Task of creating an invention corresponding to achieved technical result, is to extend life of laser candle by preventing contamination of optics and laser beam outlet. Solution of these problems is achieved in laser spark plug containing housing, insulator, microchip laser installed in cavity inside insulator, vacuum tube connected to it, optical window, focusing lens, prechamber with cylindrical cavity, turning into conical, limited by conical wall and end bottom, washer with central hole – between optical window and prechamber, several outlet openings on conical wall, in that birotate turbine is installed on inner surface of cylindrical cavity inside cylindrical cavity, and axial hole is made on end bottom.
EFFECT: technical result: increase in service life of laser spark plug by preventing contamination of optics and laser beam outlet.
9 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к воспламенителям (свечам зажигания, в частности лазерным с встроенной форкамерой, которая способна значительно улучшить эффективность распространения факела зажигания и эффективность сжигания топливовоздушной смеси за счет одновременного применения для воспламенения лазерного луча и подогрева и активации топливовоздушной смеси ТВС мощным электрическим полем. Изобретение может найти применение при использовании в двигателе внутреннего сгорания - ДВС, как карбюраторных, так и инжекторных и дизельных, а также в роторных двигателях, газопоршневых и других типах двигателей и в энергетических установках.The invention relates to igniters (spark plugs, in particular laser ones with a built-in prechamber, which can significantly improve the efficiency of spreading the ignition flame and the efficiency of burning the air-fuel mixture due to the simultaneous use of a powerful electric field for fuel assembly ignition of the laser beam and heating and activation of the fuel-air mixture. The invention can find application when used in an internal combustion engine - internal combustion engine, both carburetor, and injection and diesel, as well as in rotary engines, gas piston and other types of engines and in power plants.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Обычно боковой заземленный электрод электрической свечи зажигания изогнут и имеет L-образную форму, будучи перпендикулярным к направлению осевого центрального электрода так, чтобы поперечное сечение разрядной части, так называемой «мини-форкамеры», обращенной к осевому центральному электроду, было прямоугольным.Usually, the lateral grounded electrode of the electric spark plug is bent and L-shaped, perpendicular to the direction of the axial central electrode so that the cross section of the discharge part, the so-called “mini-chamber”, facing the axial central electrode, is rectangular.

Когда возникает искровой разряд свечи зажигания, искра появляется между осевым центральным электродом и концевой разрядной частью заземленного электрода, расположенной ниже осевого центрального электрода. Газовая смесь в искровом промежутке, сформированном этими электродами, воспламеняется за счет искры так, что сжатая газовая смесь воспламеняется сначала в «мини-форкамере» между электродами, а потом горизонтально истекающий факел воспламеняет остальную ТВС. В обычных конструкциях высокое давление газа, вызванное воспламенением, может быть заблокировано концевой разрядной частью так, что эффект распространения горения на воздушно-топливную газовую смесь в камере сгорания является недостаточно хорошим. А запуск двигателя при отрицательных температурах вообще вызывает затруднение из-за охлаждения воспламеняющего факела от холодных металлических частей головки цилиндра.When a spark discharge occurs, the spark appears between the axial central electrode and the end discharge part of the grounded electrode located below the axial central electrode. The gas mixture in the spark gap formed by these electrodes is ignited by the spark so that the compressed gas mixture is ignited first in the “mini-chamber” between the electrodes, and then the horizontally expiring torch ignites the rest of the fuel assembly. In conventional designs, the high gas pressure caused by ignition can be blocked by the end discharge part so that the effect of the propagation of combustion on the air-fuel gas mixture in the combustion chamber is not good enough. And starting the engine at low temperatures generally causes difficulty due to the cooling of the flaming flame from the cold metal parts of the cylinder head.

Когда остаточный углерод (продукт неполного сгорания топливовоздушной смеси - ТВС) остается в искровом промежутке между электродами, то углерод может накапливаться и изменяться от фазы частиц до фазы соединения на поверхностях электродов так, что между электродами может возникнуть короткое замыкание. В таком состоянии, даже при подаче напряжения, искра может не возникать, что ведет к серьезным проблемам вплоть до остановки двигателя или выпуску топливовоздушной смеси через выхлопную трубу без сгорания. Когда несгоревшая газовая смесь выпускается в выхлопную трубу, часто проявляется эффект обратной вспышки, при этом проявляется аварийный эффект и снижается эффективность сгорания. Выход из строя одного из нескольких цилиндров может длительное время оставаться без внимания, что приведет к поломке двигателя из-за дисбаласа роторных частей.When the residual carbon (the product of incomplete combustion of the fuel-air mixture - FA) remains in the spark gap between the electrodes, carbon can accumulate and change from the phase of the particles to the phase of the connection on the surfaces of the electrodes so that a short circuit can occur between the electrodes. In this state, even when voltage is applied, a spark may not occur, which leads to serious problems up to stopping the engine or releasing the air-fuel mixture through the exhaust pipe without combustion. When an unburned gas mixture is discharged into the exhaust pipe, a reverse flash effect is often manifested, with an emergency effect and a reduced combustion efficiency. Failure of one of several cylinders can remain unattended for a long time, which will lead to engine failure due to imbalance of rotor parts.

Во время работы ДВС из-за коррозии может появиться трещина на конце осевого центрального электрода, что приводит к возникновению критического повреждения. Срок службы свечи зажигания может снизиться из-за такого дефекта.During the operation of the internal combustion engine, a crack may appear at the end of the axial central electrode due to corrosion, which leads to critical damage. Spark plug life may be reduced due to such a defect.

Известна электрическая свеча зажигания по патенту РФ на изобретение №2366053, МПК Н01Т 13/20, опубл. 27.08.2009 г. Эта свеча зажигания содержит центральный электрод и боковой электрод цилиндрической формы, между ними образуется «мини-форкамера». Искровой разряд осуществляется на цилиндрическую стенку, а выход продуктов сгорания осуществляется в кольцевой зазор.Known electric spark plug according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2366053, IPC Н01Т 13/20, publ. August 27, 2009. This spark plug contains a central electrode and a side electrode of cylindrical shape, between them a “mini-chamber” is formed. Spark discharge is carried out on a cylindrical wall, and the output of combustion products is carried out in an annular gap.

Недостаток этой свечи - возможное засорение кольцевого зазора из-за отложения твердых частиц продуктов сгорания на обоих электродах, особенно при работе на обогащенной смеси.The disadvantage of this candle is the possible clogging of the annular gap due to the deposition of solid particles of combustion products on both electrodes, especially when working on an enriched mixture.

Известна свеча зажигания по патенту РФ на изобретение №2366052, МПК Н01Т 13/00, опубл. 27.08.2009 г. Эта свеча содержит центральный электрод и Г-образный боковой электрод, плоскость которого скручена по длине для создания вихревого движения продуктов сгорания.Known spark plug according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2366052, IPC Н01Т 13/00, publ. August 27, 2009. This candle contains a central electrode and a L-shaped side electrode, the plane of which is twisted along the length to create a vortex motion of the combustion products.

Недостаток: плохой запуск двигателя при отрицательных температурах.Disadvantage: poor engine starting at low temperatures.

Известна лазерная свеча зажигания по патенту РФ на изобретение №22576691, МПК F02P 23/04, опубл. 26.01.2015 г., прототип.Known laser spark plug according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 22576691, IPC F02P 23/04, publ. 01/26/2015, the prototype.

Эта свеча в лазерной свече зажигания, содержащей корпус, изолятор микрочип-лазер, установленный в полости внутри изолятора, оптическое окно, фокусирующую линзу и мишень, установленную в форкамере, в которую под углом входит несколько выходных отверстий,This candle is in a laser spark plug containing a housing, a microchip laser insulator installed in a cavity inside the insulator, an optical window, a focusing lens and a target mounted in a prechamber, into which several exit openings enter at an angle,

Недостатки:Disadvantages:

- отложение копоти на оптике и отверстии для выхода лазерного луча лазерной свечи,- soot deposition on the optics and the hole for the exit of the laser beam of the laser candle,

- большая потребная мощность лазера при ограниченных габаритах свечи лазерного зажигания, которую целесообразно изготовить по габаритам как точную копию стандартных электрических свеч зажигания,- the large required laser power with limited dimensions of the laser spark plug, which it is advisable to produce the dimensions as an exact copy of standard electric spark plugs,

- относительно низкая полнота сгорания топлива в цилиндре ДВС из-за его воспламенения в одной точке и, как следствие, эмиссия вредных веществ в выхлопных газах.- relatively low completeness of combustion of fuel in the engine cylinder due to its ignition at one point and, as a result, emission of harmful substances in exhaust gases.

Технический результат: увеличение срока службы свечи лазерного зажигания за счет предотвращения загрязнения оптики и выходного отверстия лазерного луча.Effect: increase the service life of the laser spark plugs by preventing contamination of the optics and the outlet of the laser beam.

Технический результат достигнут в лазерной свече зажигания, содержащей корпус, изолятор, микрочип-лазер, установленный в полости внутри изолятора, соединенную с ним вакуумную трубку, оптическое окно, фокусирующую линзу, форкамеру с цилиндрической полостью, переходящей в коническую, ограниченную конической стенкой и торцовым днищем, шайбу с центральным отверстием - между оптическим окном и форкамерой, несколько выходных отверстий на конической стенке, тем, что внутри цилиндрической полости на внутренней поверхности цилиндрической полости установлена биротативная турбина, а на торцовом днище выполнено осевое отверстие.The technical result was achieved in a laser spark plug containing a housing, an insulator, a microchip laser installed in a cavity inside the insulator, a vacuum tube connected to it, an optical window, a focusing lens, a prechamber with a cylindrical cavity turning into a conical, bounded by a conical wall and end face , a washer with a central hole - between the optical window and the prechamber, several output holes on the conical wall, so that inside the cylindrical cavity on the inner surface of the cylindrical polo A biotic turbine is installed, and an axial hole is made on the end bottom.

Биротативная турбина может быть выполнена из двух ступеней с внешними ступицами. Между внешними ступицами и корпусом могут быть установлены подшипники скольжения. Подшипники скольжения могут быть выполнены керамическими.The biotic turbine can be made of two stages with external hubs. Friction bearings can be installed between the outer hubs and the housing. Plain bearings can be made of ceramic.

Шайба может быть выполнена с внутренней поверхностью, имеющей параболическую форму, Лазерная свеча может содержать дополнительное оптическое окно с защитной полостью между оптическим окном и дополнительным оптическим окном. Микрочип-лазер может быть установлен на амортизаторе. На изоляторе со стороны внутренней полости может быть нанесено металлизированное покрытие, контактирующее с корпусом. Выходные отверстия могут быть выполнены тангенциально.The washer may be made with an inner surface having a parabolic shape. The laser candle may comprise an additional optical window with a protective cavity between the optical window and the additional optical window. A microchip laser can be mounted on a shock absorber. On the insulator from the side of the internal cavity, a metallized coating can be applied in contact with the housing. Outlets can be made tangentially.

Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг. 1…7, гдеThe invention is illustrated in the drawings of FIG. 1 ... 7, where

- на фиг. 1 представлена лазерная свеча зажигания,- in FIG. 1 shows a laser spark plug,

- на фиг. 2 приведена форкамера,- in FIG. 2 shows a prechamber,

- на фиг. 3 приведен разрез А-А,- in FIG. 3 shows a section aa,

- на фиг. 4 приведен вид В,- in FIG. 4 shows view B,

- на фиг. 5 приведены треугольники скоростей,- in FIG. 5 shows the triangles of speeds,

- на фиг. 6 приведен процесс входа продуктов сгорания в выходное отверстие до внедрения изобретения,- in FIG. 6 shows the process of entering the combustion products into the outlet before the implementation of the invention,

- на фиг. 7 приведен процесс входа продуктов сгорания в выходное отверстие после внедрения изобретения.- in FIG. 7 shows the process of entry of combustion products into the outlet after the implementation of the invention.

Лазерная свеча зажигания (фиг. 1) содержит корпус 1 (металлический), изолятор 2, во внутренней полости 3 которого установлен микрочип-лазер 4, внутренний высоковольтный провод 5 соединяет его с клеммным наконечником 6.The laser spark plug (Fig. 1) contains a housing 1 (metal), an insulator 2, in the inner cavity 3 of which a microchip laser 4 is installed, an internal high-voltage wire 5 connects it to the terminal tip 6.

Микрочип-лазер 4 установлен во внутренней полости 3 на амортизаторе 7, к нему присоединена вакуумная трубка 8. Вакуумная трубка 8 - это металлическая и керамическая трубка, внутри которой создан вакуум. Вакуумная трубка 8 установлена вдоль продольной оси лазерной свечи зажигания. На противоположном торце 9 вакуумной трубки 8 закреплена фокусирующая линза 10.The microchip laser 4 is installed in the inner cavity 3 on the shock absorber 7, a vacuum tube 8 is attached to it. The vacuum tube 8 is a metal and ceramic tube inside which a vacuum is created. The vacuum tube 8 is installed along the longitudinal axis of the laser spark plug. At the opposite end 9 of the vacuum tube 8, a focusing lens 10 is fixed.

Под фокусирующей линзой 10 установлено оптическое окно 11 и дополнительное оптическое окно 12 с защитной полостью 13 между ними.An optical window 11 and an additional optical window 12 with a protective cavity 13 between them are mounted under the focusing lens 10.

Под дополнительным оптическим окном 12 установлена шайба 14 с центральным отверстием 15, выполненным в центре шайбы 14 для выхода луча лазера 16. Шайба 14 имеет внутреннюю поверхность 17, выполненную параболической формы.Under the additional optical window 12, a washer 14 is installed with a central hole 15 made in the center of the washer 14 to exit the laser beam 16. The washer 14 has an inner surface 17 made of a parabolic shape.

Под шайбой 14 выполнена форкамера 18, имеющая цилиндрическую полость 19, переходящую в коническую полость 20 в виде усеченного конуса. Коническая полость 20 ограничена торцовым днищем 21 и конической стенкой 22. Цилиндрическая полость 19 ограничена внутренней цилиндрической поверхностью 23. В конической стенке 22 выполнены выходные отверстия 24 (фиг. 1, 2, 5). Выходные отверстия 24 могут быть выполнены тангенциально.A prechamber 18 is made under the washer 14, having a cylindrical cavity 19, which passes into a conical cavity 20 in the form of a truncated cone. The conical cavity 20 is limited by the end face 21 and the conical wall 22. The cylindrical cavity 19 is limited by the inner cylindrical surface 23. Outlets 24 are made in the conical wall 22 (Figs. 1, 2, 5). The outlet openings 24 may be performed tangentially.

Для подвода энергии к микрочип-лазеру 4 (земляной контакт) предусмотрено металлизированное покрытие 25 на внутренней поверхности изолятора 2 и контакт 26 на амортизаторе 7 с внутренней стороны.To supply energy to the microchip laser 4 (ground contact) provides a metallized coating 25 on the inner surface of the insulator 2 and contact 26 on the shock absorber 7 from the inside.

Лазерная свеча зажигания ввернута в головку блока цилиндров 27 по резьбе 28. Головка блока цилиндров 27 соединена заземляющим проводом 29 с заземлением 30.The laser spark plug is screwed into the cylinder head 27 through a thread 28. The cylinder head 27 is connected by a ground wire 29 to ground 30.

На внутренней цилиндрической поверхности 23 установлена биротативная газовая турбина 31, имеющая два рабочих колеса 32 и 33 с внешними ступицами 34 и 35 (фиг. 1 и 2).On the inner cylindrical surface 23 there is installed a biotic gas turbine 31 having two impellers 32 and 33 with external hubs 34 and 35 (Figs. 1 and 2).

Между корпусом 1 и внешними ступицами 34 и 35 установлены подшипники скольжения 36 и 37. Подшипники скольжения 36 и 37 выполнены керамическими.Between the housing 1 and the outer hubs 34 and 35, sliding bearings 36 and 37 are mounted. The plain bearings 36 and 37 are made of ceramic.

На торцовом днище 21 выполнено осевое отверстие 38.An axial hole 38 is made on the end face 21.

Посторонние частицы показаны поз. 39 на фиг. 2.Foreign particles are shown in pos. 39 in FIG. 2.

На фиг. 2 приведена более детально форкамера 18.In FIG. 2 shows in more detail the prechamber 18.

На фиг. 3 приведен разрез А-А биротативной газовой турбины 31.In FIG. 3 shows a section A-A of a biotational gas turbine 31.

Выходные отверстия 24 могут быть выполнены тангенциальными (фиг. 4).Outlets 24 can be made tangential (Fig. 4).

На фиг. 5 приведены треугольники скоростей до и после внедрения предложенного технического решения. Обозначения, использованные на фиг. 4…7:In FIG. 5 shows the triangles of speeds before and after the implementation of the proposed technical solution. The designations used in FIG. 4 ... 7:

V1 - скорость продуктов сгорания до внедрения изобретения,V 1 - the rate of combustion products prior to the implementation of the invention,

V2 - скорость продуктов сгорания после внедрения изобретения,V 2 - the rate of combustion products after the implementation of the invention,

V0 - осевая составляющая скорости продуктов сгорания,V 0 is the axial component of the velocity of the combustion products,

Vu1 - окружная составляющая скорости продуктов сгорания до внедрения изобретения,V u1 is the peripheral component of the velocity of the combustion products prior to the implementation of the invention,

Vu2 - окружная составляющая скорости продуктов сгорания после внедрения изобретения,V u2 is the peripheral component of the velocity of the combustion products after the implementation of the invention,

На фиг. 6 приведен процесс входа продуктов сгорания V1 в выходное отверстие 24 до внедрения изобретения, видно, что направление вектора скорости V1 и оси выходного отверстия 24 не совпадает, что приводит к большим аэродинамическим потерям.In FIG. Figure 6 shows the process of entering the combustion products V 1 into the outlet 24 before the invention is introduced, it can be seen that the direction of the velocity vector V 1 and the axis of the outlet 24 do not coincide, which leads to large aerodynamic losses.

На фиг. 7 приведен процесс входа продуктов сгорания V2 в выходное отверстие 24 после внедрения изобретения, при этом вектор скорости V2 совпадает с осью выходного отверстия 24.In FIG. 7 shows the process of entry of combustion products V 2 into the outlet 24 after the introduction of the invention, while the velocity vector V 2 coincides with the axis of the outlet 24.

Работа устройстваDevice operation

При работе лазерной свечи зажигания, например, в составе двигателя внутреннего сгорания - ДВС (фиг. 1…7), в состав которого входит эта свеча зажигания, двигатель запускают стартером (не показано). После впрыска ТВС (топливовоздушной смеси) ее часть через выходные отверстии 24 попадает в форкамеру 18. В момент опережения зажигания распределитель (не показан) подает потенциал на клеммный наконечник 6 и далее на микрочип-лазер 4, который генерирует лазерное излучение. Лазерное излучение по вакуумной трубке 8 передается на фокусирующую линзу 10, которая создает лазерный луч 16. Лазерный луч 16 проходит оптические окна 11 и 12 и центральное отверстие 15 шайбы 14 и фокусируется на точке фокусировки Ф. ТВС, находящаяся в форкамере 18, воспламеняется и фронт пламени в виде шара, радиально идет до выходных отверстий 24 и осевого отверстия 38 и выходит из них в камеру сгорания цилиндра двигателя (не показано). Внутренняя поверхность 17 параболической форы отражает фронт пламени в сторону выходных отверстий 24. Это увеличивает эффективность лазерной свечи зажигания.When the laser spark plug is operating, for example, as part of an internal combustion engine - ICE (Fig. 1 ... 7), which includes this spark plug, the engine is started by a starter (not shown). After injection of the fuel assembly (air-fuel mixture), part of it through the outlet openings 24 enters the pre-chamber 18. At the time of ignition advance, a distributor (not shown) supplies the potential to the terminal tip 6 and then to the microchip laser 4, which generates laser radiation. Laser radiation through a vacuum tube 8 is transmitted to a focusing lens 10, which creates a laser beam 16. The laser beam 16 passes through the optical windows 11 and 12 and the central hole 15 of the washer 14 and focuses on the focus point F. The FA located in the prechamber 18 is ignited and the front flame in the form of a ball, radially goes to the outlet holes 24 and the axial hole 38 and out of them into the combustion chamber of the engine cylinder (not shown). The inner surface 17 of the parabolic handicap reflects the flame front toward the outlet openings 24. This increases the efficiency of the laser spark plug.

При этом рабочие колеса 32 и 33 биротативной газовой турбины 31 закручиваются в противоположные стороны и закручивают проходящий через него поток и отбрасывают посторонние частицы 39 (фиг. 2) на периферию.In this case, the impellers 32 and 33 of the biotational gas turbine 31 are twisted in opposite directions and twisted the flow passing through it and discarded foreign particles 39 (Fig. 2) to the periphery.

Применение биротативной газовой турбины 31 уменьшает окружную составляющую скорости продуктов сгорания перед выходными отверстиями 24, и значительно уменьшают аэродинамические потери на них. Это приводит к увеличению мощности воспламеняющих факелов, исходящих из выходных отверстий 24 (фиг. 6 и 5).The use of a biotational gas turbine 31 reduces the peripheral component of the velocity of the combustion products in front of the outlet openings 24, and significantly reduces aerodynamic losses on them. This leads to an increase in the power of flammable flames emanating from the outlet openings 24 (FIGS. 6 and 5).

Большая часть продуктов сгорания выбрасывается через осевое отверстие 38.Most of the combustion products are ejected through the axial hole 38.

Посторонние частицы 39 (несгоревший углерод) центробежными силами отбрасывается на периферию, и центральное отверстие 15 в шайбе 14 не засоряется.Foreign particles 39 (unburned carbon) are discarded by centrifugal forces to the periphery, and the central hole 15 in the washer 14 is not clogged.

Такая организация процесса воспламенения ТВС обеспечит 100% воспламенение даже в самых плохих условиях при низкой температуре и высокой влажности при малой мощности микрочип-лазер 4 (фиг. 1). Также этот подход может быть применен на двигателях, работающих на криогенных топливах: водороде и сжиженном природном газе. Для воспламенения криогенного топлива, имеющего очень низкую температуру, не понадобится значительно увеличивать мощность свечи зажигания. Особенно хорошо этот эффект будет проявляться на двигателях большой мощности и на двигателях, работающих на природном газе.Such an organization of the fuel assembly ignition process will provide 100% ignition even in the worst conditions at low temperature and high humidity at low power microchip laser 4 (Fig. 1). Also, this approach can be applied on engines operating on cryogenic fuels: hydrogen and liquefied natural gas. To ignite a cryogenic fuel having a very low temperature, it is not necessary to significantly increase the power of the spark plug. This effect will be especially well manifested on high power engines and on engines running on natural gas.

В итоге применение изобретения позволит:As a result, the application of the invention will allow:

1. Предотвратить отложение посторонних части (копоти) на фокусирующей линзе и в центральном отверстии для выхода лазерного луча и тем самым значительно продлить срок службы лазерной свечи зажигания.1. To prevent the deposition of foreign parts (soot) on the focusing lens and in the Central hole for the exit of the laser beam and thereby significantly extend the life of the laser spark plug.

2. Уменьшить габаритные размеры лазерной свечи зажигания до габаритов стандартных электрических свеч зажигания.2. Reduce the overall dimensions of the laser spark plug to the dimensions of standard electric spark plugs.

3. Уменьшить потребную мощность лазера за счет применения параболической формы внутренней поверхности шайбы.3. Reduce the required laser power through the use of a parabolic shape of the inner surface of the washer.

4. Упростить конструкцию системы зажигания за счет уменьшения числа деталей при объединении лазерной свечи зажигания и форкамеры.4. Simplify the design of the ignition system by reducing the number of parts when combining a laser spark plug and a prechamber.

7. Уменьшить расход топлива за счет его более полного сгорания, обеспеченного более четким воспламенением ТВС в камере сгорания ДВС мощным факелом форкамеры.7. Reduce fuel consumption due to its more complete combustion, provided more accurate ignition of the fuel assemblies in the combustion chamber of the internal combustion engine with a powerful prechamber torch.

8. Снизить эмиссию вредных веществ вследствие более полного сгорания топлива.8. Reduce the emission of harmful substances due to more complete combustion of the fuel.

Claims (9)

1. Лазерная свеча зажигания, содержащая корпус, изолятор, микрочип-лазер, установленный в полости внутри изолятора, соединенную с ним вакуумную трубку, оптическое окно, фокусирующую линзу, форкамеру с цилиндрической полостью, переходящей в коническую, ограниченную конической стенкой и торцовым днищем, шайбу с центральным отверстием - между оптическим окном и форкамерой, несколько выходных отверстий на конической стенке, отличающаяся тем, что внутри цилиндрической полости на внутренней поверхности цилиндрической полости установлена биротативная газовая турбина, а на торцовом днище выполнено осевое отверстие.1. A laser spark plug comprising a housing, an insulator, a microchip laser installed in a cavity inside the insulator, a vacuum tube connected to it, an optical window, a focusing lens, a prechamber with a cylindrical cavity turning into a conical, bounded by a conical wall and end face, a washer with a central hole - between the optical window and the prechamber, several outlet openings on the conical wall, characterized in that a bir is installed inside the cylindrical cavity on the inner surface of the cylindrical cavity -commutative gas turbine, and an end-bottom an axial hole. 2. Лазерная свеча зажигания по п. 1, отличающаяся тем, что биротативная газовая турбина выполнена в виде двух рабочих колес с внешними ступицами.2. The laser spark plug according to claim 1, characterized in that the birobotative gas turbine is made in the form of two impellers with external hubs. 3. Лазерная свеча зажигания по п. 1, отличающаяся тем, что между внешними ступицами и корпусом установлены подшипники скольжения.3. The laser spark plug according to claim 1, characterized in that the bearings are installed between the outer hubs and the housing. 4. Лазерная свеча зажигания по п. 1, отличающаяся тем, что подшипники скольжения выполнены керамическими.4. The laser spark plug according to claim 1, characterized in that the bearings are ceramic. 5. Лазерная свеча зажигания по п. 1, отличающаяся тем, что шайба выполнена с внутренней поверхностью, имеющей параболическую форму,5. The laser spark plug according to claim 1, characterized in that the washer is made with an inner surface having a parabolic shape, 6. Лазерная свеча зажигания по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит дополнительное оптическое окно с защитной полостью между оптическим окном и дополнительным оптическим окном.6. The laser spark plug according to claim 1, characterized in that it contains an additional optical window with a protective cavity between the optical window and the additional optical window. 7. Лазерная свеча зажигания по п. 1, отличающаяся тем, что микрочип-лазер установлен на амортизаторе.7. The laser spark plug according to claim 1, characterized in that the microchip laser is mounted on a shock absorber. 8. Лазерная свеча зажигания по п. 1, отличающаяся тем, что на изоляторе со стороны внутренней полости нанесено металлизированное покрытие, контактирующее с корпусом.8. The laser spark plug according to claim 1, characterized in that on the insulator from the side of the inner cavity a metallized coating is applied in contact with the housing. 9. Лазерная свеча зажигания по п. 1, отличающаяся тем, что выходные отверстия выполнены тангенциально.9. The laser spark plug according to claim 1, characterized in that the outlet openings are made tangentially.
RU2017104355A 2017-02-09 2017-02-09 Laser igniter RU2645364C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017104355A RU2645364C1 (en) 2017-02-09 2017-02-09 Laser igniter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017104355A RU2645364C1 (en) 2017-02-09 2017-02-09 Laser igniter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2645364C1 true RU2645364C1 (en) 2018-02-21

Family

ID=61258839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017104355A RU2645364C1 (en) 2017-02-09 2017-02-09 Laser igniter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2645364C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060032471A1 (en) * 2004-08-04 2006-02-16 Azer Yalin Fiber laser coupled optical spark delivery system
JP2006329116A (en) * 2005-05-27 2006-12-07 Nissan Motor Co Ltd Fuel reformed engine
US20140109855A1 (en) * 2012-10-19 2014-04-24 Ge Jenbacher Gmbh & Co Og Laser spark plug
RU2538770C1 (en) * 2013-09-05 2015-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "Спектралазер" Method of laser ignition of fuel in internal combustion engine, device for laser ignition of fuel in internal combustion engine, and laser ignition plug
RU2574189C1 (en) * 2015-01-26 2016-02-10 Валерий Дмитриевич Дудышев Laser igniter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060032471A1 (en) * 2004-08-04 2006-02-16 Azer Yalin Fiber laser coupled optical spark delivery system
JP2006329116A (en) * 2005-05-27 2006-12-07 Nissan Motor Co Ltd Fuel reformed engine
US20140109855A1 (en) * 2012-10-19 2014-04-24 Ge Jenbacher Gmbh & Co Og Laser spark plug
RU2538770C1 (en) * 2013-09-05 2015-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "Спектралазер" Method of laser ignition of fuel in internal combustion engine, device for laser ignition of fuel in internal combustion engine, and laser ignition plug
RU2574189C1 (en) * 2015-01-26 2016-02-10 Валерий Дмитриевич Дудышев Laser igniter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2576691C1 (en) Igniter
US20170044970A1 (en) Controlled spark ignited flame kernel flow in fuel-fed prechambers
CN105637216B (en) Controlled spark ignition flame kernel flow
WO2015113439A1 (en) Sparking plug
RU2576099C1 (en) Internal combustion engine
WO2015024516A1 (en) Spark plug and ignition system of internal combustion engine using same
WO2015113438A1 (en) Spark plug and ignition system of internal combustion engine using spark plug
RU2645364C1 (en) Laser igniter
RU2338910C2 (en) Gas turbine combustion chamber igniter
RU2651906C1 (en) Laser spark plug
RU2643880C1 (en) Laser igniter
RU2643879C1 (en) Laser igniter
RU2647891C1 (en) Laser spark plug
RU2647889C1 (en) Laser spark plug
RU2647499C1 (en) Laser spark plug
RU2645396C1 (en) Laser spark plug
RU2649720C1 (en) Laser spark plug
RU2645363C1 (en) Laser igniter
RU2648683C1 (en) Laser spark plug
RU2647892C1 (en) Laser spark plug
RU2652086C1 (en) Laser spark plug
RU2634972C1 (en) Laser spark plug
RU2652085C1 (en) Laser spark plug
RU2674090C1 (en) Combustion chamber of gas turbine engine, ignition system of chamber for combustion of gas turbine engine and method for igniting combustion chamber of gas turbine engine
RU2134473C1 (en) Sparking plug system