nieuws

Zuiniger motoren met laserbougie?

Techniek

Op een aanstaande Amerikaanse show van lasertechniek presenteert een Roemeens/Japans onderzoeksteam een laser die als bougie in benzinemotoren kan dienen. Ontsteking met lichtpulsen zou nieuwe mogelijkheden openen om aan betere verbranding te komen. Met als resultaat weer schoner en zuiniger motoren. Wat zijn de voordelen van een laser?

Zuiniger motoren met laserbougie?

Al eens eerder berichtten we over onderzoek aan lasers als ontsteking voor automotoren. Er was twee jaar geleden sprake van dat Ford tegelijk directe injectie en laserontsteking wilde invoeren.

We weten nu dat dit niet is gelukt, de directe injectie is er, maar zonder laser. Er was nog een probleempje, een laser paste niet in het bougiegat. De nieuwste laservinding past nu wel.

Dubbele laserstraal

Met 9 mm diameter en 11 mm lengte is de laser die volgende week gepresenteerd wordt zelfs dunner en korter dan een bougie. Zoals nu getoond zal die laser ook nog twee lichtbundels produceren, aan een versie met drie bundels wordt gewerkt.

Hiermee is het probleem opgelost dat in de hoopvolle berichten uit 2009 nog dwars zat. Omdat er toen geen geschikte laser was in klein formaat, zoals een bougie, werd laserlicht via optische vezels en spiegels de cilinder in geleid.

Alleen wist niemand welke optische vezel tegen de hitte van een automotor kon, en alle andere belastingen onder de motorkap. Nu zeggen de Roemeens/Japanse onderzoekers dat er geen optische vezels bestaan die de energie van hun laserstraal aankunnen.

Daarom wilden ze dus een laser ontwikkelen die direct in de cilinder past, zodat geen optische vezels of energieverlies gevende spiegels meer nodig zijn.

Supernauwkeurig

Om een indruk te geven waarover het gaat: het laserlicht bevat een energie van 100 gigawatt per vierkante centimeter. Uit keramische materialen wist een onderzoeksteam een duurzame en warmtegeleidende laser te maken, die in de motor kan overleven.

Onderzoeker Takunori Taira wijst erop dat de laser zijn energie in enkele nanoseconden ontplooit, terwijl bougies milliseconden nodig hebben om hun vonk op te bouwen. Dat is een factor miljoen maal langere tijd. De ontstekingstiming kan dus veel nauwkeuriger met laser.

Daarbij projecteert de laser zijn energie middenin de cilinder, waar de bougie alleen aan de rand kan ontsteken. De laser kan gericht worden naar een gewenst punt. Met twee lichtstralen heb je ook nog een dubbele vonk, als het ware. Verder kan de snelle laser meermaals per verbrandingsproces ontsteken.

Ook goed voor arm mengsel

Taira noemt nog meer voordelen. Niet alleen kan een laser heel gericht en heel precies getimed ontsteken, om de verbranding in een benzinemotor verder te optimaliseren. Beter dan een bougie kan de laser bovendien overweg met arme mengsels.

Die worden nu ook gebruikt in erg zuinige motoren, maar dan is sprake van een gelaagd mengsel. Bij de bougie mag het mengsel niet te arm zijn, anders ontsteekt het niet. Als de verbranding bij de bougie is begonnen ontsteekt dat de rest van een arm mengsel wel.

Direct een mager mengsel ontsteken gaat niet. Dat zou een erg energierijke vonk eisen, die snel de bougie-elektroden zou wegvreten. Zoveel energie kan een laser wel leveren, zonder daar enige schade van te ondervinden.

Als het allemaal waar is gaan we er snel meer van horen, zou je zeggen.

Peter Fokker (Redactie AMT)

Reageer op dit artikel