PARTENERIATE IN DOMENII PRIORITARE - 1/22 - RAPORT STIINTIFIC Contractul de Finantare nr. 58/2012 Sistem Laser pentru Aprinderea Motoarelor de Automobile (LASSPARK) Etapa I / 2012: Bujie laser bazata pe laserul comutat pasiv Nd:YAG/Cr 4+ :YAG cu dimensiuni si rezistenta corespunzatoare folosirii in aprinderea motoarelor. Proiectarea ferestrei optice pentru transferul radiatiei laser in camera de ardere. In comparatie cu aprinderea clasica a amestecului de combustibil dintr-un motor de automobil, folosind bujia electrica clasica, utilizarea unui laser aduce cateva avantaje, dintre care mentionam: i) ’scanteia’ poate fi plasata in pozitia dorita, la distanta ce poate fi aleasa fata de peretele camerei de ardere; ii) volumul din camera de ardere creste prin eliminarea bujiei electrice, astfel eliminandu-se si efectele de coreziune ale bujiei clasice; iii) energia pulsului laser poate fi modificata, sau mai multe pulsuri pot fi aplicate astfel incat sa se obtina aprinderea unor compozitii cu concentratie scazuta a combustibilului, de aici rezultand o economie de combustibil si o reducere a noxelor eliminate de autoturism, sau iv) desi ceva mai complicat, aprinderea combustibilului din camera de ardere se poate face in mai multe puncte. Dezavantajul principal al unui astfel de concept este dificultatea realizarii unui laser care sa aiba dimensiuni compacte, specifice unei bujii electrice, astfel oferind posibilitatea instalarii direct pe motorul autoturismului. In plus, un astfel de laser trebuie sa reziste conditiilor de temperatura si vibratii, specifice unei astfel de aplicatii. O fotografie a unei bujii clasice (FALKE) utilizata pe autoturismele Dacia este aratata in Fig. 1, dimensiunile acesteia fiind de aprox. 75 mm in lungime si HEX24 mm in diametru. Fig. 1 Imaginea unei bujii clasice FALKE WCD7. Proiectarea laserului a fost realizata astfel incat acesta sa arata si sa aiba dimensiunile cat mai apropiate de acest tip de bujie. Mediul laser a fost de tip Nd:YAG/Cr 4+ :YAG de tip compozit. Astfel, Nd:YAG (8 mm in lungimea si 5 mm diametru) si mediul Cr 4+ :YAG cu proprietati de absorbtie saturabila (grosime de 2 mm, transmisie initiala T 0 de 30% sau 40%) au fost realizate prin tehnici ceramice (Baikowski Co. Ltd., Japonia) si lipite optic in timpul fabricatiei. O suprafata a mediului Nd:YAG a fost depusa cu reflexie ridicata (HR, reflectivitate R> 99.9%) la lungimea emisiei laser, λ em = 1.064 μm) si cu transmisie mare (HT, transmisie T> 98%) la lungimea de unda de pompaj, λ p = 807 nm. Aceasta suprafata a constituit oglinda cu reflectie ridicata a rezonatorului, prin care de asemenea s-a efectuat pompajul optic. Suprafata exterioara a mediului Cr 4+ :YAG a fost depusa cu reflectivitte R~ 50% la λ em = 1.064 μm, rezonatorul optic avand astfel lungimea mediului Nd:YAG/Cr 4+ :YAG. Pompajul optic s-a facut cu o dioda laser (Jenoptik, Germania) cuplata la o fibra optica cu diametrul de 600 μm. A fost utilizat regimul pulsat, durata pulsului de pompaj fiind de 250 μs iar rata de repetitie variabila, intre 1 si 60 Hz. Radiatia de pompaj a fost transferata in mediul Nd:YAG cu ajutorul a doua lentile de dimensiuni reduse (diametrul de 6 la 7 mm). Energia pulsului laser emis de mediul Nd:YAG/Cr 4+ :YAG a avut valori in domeniul 2.7-3.0 mJ, in functie de distanta dintre lentila de focalizare si mediu. Dupa laserul Nd:YAG/Cr 4+ :YAG au fost plasate trei lentile. Doua lentile, prima divergenta cu diametrul de 6 mm si urmatoarea convergenta cu diametrul de 6.5 mm au fost folosite pentru a colima fasciculul laser (λ em = 1.06 μm), in timp ce ultima lentila (cu diametrul de 7.2 mm) a fost utilizata pentru a focaliza acest fascicul la dimensiuni suficiente pentru a realiza fenomenul de spargere a aerului. NOTA: Zonele marcate cu negru nu pot fi facute publice din cauza drepturilor de proprietate intelectuala.
22
Embed
PARTENERIATE IN DOMENII PRIORITARE - ecs.inflpr.roecs.inflpr.ro/rapoarte_contracte/02a. RS_Parteneriate 58_2012.pdf · PARTENERIATE IN DOMENII PRIORITARE - 1/22 - RAPORT STIINTIFIC
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
PARTENERIATE IN DOMENII PRIORITARE
- 1/22 -
RAPORT STIINTIFIC
Contractul de Finantare nr. 58/2012
Sistem Laser pentru Aprinderea Motoarelor de Automobile (LASSPARK)
Etapa I / 2012: Bujie laser bazata pe laserul comutat pasiv Nd:YAG/Cr4+
:YAG cu dimensiuni si rezistenta corespunzatoare folosirii in aprinderea motoarelor. Proiectarea ferestrei optice pentru transferul radiatiei laser in camera de ardere.
In comparatie cu aprinderea clasica a amestecului de combustibil dintr-un motor de automobil, folosind bujia electrica clasica, utilizarea unui laser aduce cateva avantaje, dintre care mentionam: i) ’scanteia’ poate fi plasata in pozitia dorita, la distanta ce poate fi aleasa fata de peretele camerei de ardere; ii) volumul din camera de ardere creste prin eliminarea bujiei electrice, astfel eliminandu-se si efectele de coreziune ale bujiei clasice; iii) energia pulsului laser poate fi modificata, sau mai multe pulsuri pot fi aplicate astfel incat sa se obtina aprinderea unor compozitii cu concentratie scazuta a combustibilului, de aici rezultand o economie de combustibil si o reducere a noxelor eliminate de autoturism, sau iv) desi ceva mai complicat, aprinderea combustibilului din camera de ardere se poate face in mai multe puncte. Dezavantajul principal al unui astfel de concept este dificultatea realizarii unui laser care sa aiba dimensiuni compacte, specifice unei bujii electrice, astfel oferind posibilitatea instalarii direct pe motorul autoturismului. In plus, un astfel de laser trebuie sa reziste conditiilor de temperatura si vibratii, specifice unei astfel de aplicatii. O fotografie a unei bujii clasice (FALKE) utilizata pe autoturismele Dacia este aratata in Fig. 1, dimensiunile acesteia fiind de aprox. 75 mm in lungime si HEX24 mm in diametru.
Fig. 1 Imaginea unei bujii clasice FALKE WCD7.
Proiectarea laserului a fost realizata astfel incat acesta sa arata si sa aiba dimensiunile cat mai apropiate de acest tip de bujie. Mediul laser a fost de tip Nd:YAG/Cr4+:YAG de tip compozit. Astfel, Nd:YAG (8 mm in lungimea si 5 mm diametru) si mediul Cr4+:YAG cu proprietati de absorbtie saturabila (grosime de 2 mm, transmisie initiala T0 de 30% sau 40%) au fost realizate prin tehnici ceramice (Baikowski Co. Ltd., Japonia) si lipite optic in timpul fabricatiei. O suprafata a mediului Nd:YAG a fost depusa cu reflexie ridicata (HR, reflectivitate R> 99.9%) la lungimea emisiei laser, λem= 1.064 µm) si cu transmisie mare (HT, transmisie T> 98%) la lungimea de unda de pompaj, λp= 807 nm. Aceasta suprafata a constituit oglinda cu reflectie ridicata a rezonatorului, prin care de asemenea s-a efectuat pompajul optic. Suprafata exterioara a mediului Cr4+:YAG a fost depusa cu reflectivitte R~ 50% la λem= 1.064 µm, rezonatorul optic avand astfel lungimea mediului Nd:YAG/Cr4+:YAG. Pompajul optic s-a facut cu o dioda laser (Jenoptik, Germania) cuplata la o fibra optica cu diametrul de 600 µm. A fost utilizat regimul pulsat, durata pulsului de pompaj fiind de 250 µs iar rata de repetitie variabila, intre 1 si 60 Hz. Radiatia de pompaj a fost transferata in mediul Nd:YAG cu ajutorul a doua lentile de dimensiuni reduse (diametrul de 6 la 7 mm). Energia pulsului laser emis de mediul Nd:YAG/Cr4+:YAG a avut valori in domeniul 2.7-3.0 mJ, in functie de distanta dintre lentila de focalizare si mediu. Dupa laserul Nd:YAG/Cr4+:YAG au fost plasate trei lentile. Doua lentile, prima divergenta cu diametrul de 6 mm si urmatoarea convergenta cu diametrul de 6.5 mm au fost folosite pentru a colima fasciculul laser (λem= 1.06 µm), in timp ce ultima lentila (cu diametrul de 7.2 mm) a fost utilizata pentru a focaliza acest fascicul la dimensiuni suficiente pentru a realiza fenomenul de spargere a aerului.
NOTA: Zonele marcate cu negru nu pot fi facute publice din cauza drepturilor de proprietate intelectuala.
- 2/22 -
O schema a laserului de tip ”bujie” este prezentata in Fig. 2. Modulul de focalizare a radiatiei de pompaj contine si mediul laser Nd:YAG/Cr4+:YAG, fiind aratat in Fig. 2a. Fig. 2b prezinta modulul de colimare a radiatiei laser, acesta continand si fereastra optica care permite transferul fasciculului in camera de ardere a motorului. Vederea generala a laserului este ilustrata in Fig. 2c, observandu-se ca forma si dimensiunile acestuia sunt apropiate de cele ale unei bujii electrice clasice.
Fig. 2 a) Modulul de focalizare a radiatiei de pompaj si care contine si mediul Nd:YAG/Cr4+:YAG; b) Corpul care permite focalizarea radiatiei laser si introducerea acesteia in camera de ardere; c) Vedere generala a laserului de tip bujie.
NOTA: Zonele marcate cu negru nu pot fi facute publice din cauza drepturilor de proprietate intelectuala.
- 3/22 -
Fereastra optica este prezentata schematic in Fig. 3. Aceasta a fost realizata din safir (Al2O3), avand diametrul de ~6.0 mm si diferite grosimi. Suprafata dinspre laser (S1) a fost depusa antireflex la 1.06 µm, in timp ce suprafata dintre camera de ardere (S2) a fost pastrata fara nici o depunere dielectrica.
Fig. 3 Schema a ferestei optice din safir.
Aceasta etapa a proiectului a avut drept scop si determinarea poziției optime a întregului ansamblu de comanda, control si gestiune a aprinderii unui motor in compartimentul motor. Rezultatele studiului au fost obținute in urma simulărilor realizate cu programul Catia v5 utilizat, in mod frecvent de către inginerii Renault Tehnologie Roumanie, pentru amplasarea tuturor elementelor in compartimentul motor. Catia oferă o suita de soluții de vizualizare a suprafețelor, de creare, modificare si validare a formelor complexe. Astfel, cu ajutorul dimensiunilor componentelor bujiei laser si a dimensiunilor si poziționării tuturor echipamentelor intr-un compartiment motor, a fost posibila crearea pieselor si traseelor 3D pentru componentele bujiei laser. Sistemul de aprindere laser este format din bujia laser, fibra optica, dioda laser, sistemul de răcire (format din element Peltier, radiator, ventilatoare) si sistemele de alimentare cu curent continuu ale acestora. Constrângerile majore pe care le-am avut in vedere au fost cele legate de temperatura din compartimentul motor, de volumul mare al diodei si sistemului de răcire cat si legate de flexibilitatea fibrei optice. Pentru realizarea etapelor acestui proiect a fost nevoie de alegerea unui motor si a unui vehicul din gama Renault-Dacia. Pentru alegerea motorului s-a ținut cont de mai mulți factori constructivi, funcționali si legați de logistica. Motorul ales, de tip Renault K7M 812, este un motor funcționând cu benzina, cu injecție indirecta in poarta supapei de admisie, cu 2 supape pentru fiecare cilindru. Acest ultim aspect permițând eventuale modificări ale chiulasei pentru realizarea de măsurători sau vizualizări in interiorul cilindrului in timpul proceselor termodinamice datorita unor spatii mai mari neutilizate in chiulasa fata de motorul cu 4 supape pe fiecare cilindru. Motorul este produs la uzina de la Mioveni , Romania, fapt ce poate fi considerat un avantaj din punct de vedere al ușurinței cu care poate fi procurat, in prima faza pentru teste, cat si al unor eventuale întâlniri cu cei de la uzina in vederea implementării sistemului de aprindere laser in producția de serie a motorului. Caracteristicile motorului sunt prezentate in tabelul de mai jos.
Cod K7M Nume 1,6 MPI Tip combustibil Benzina Putere maxima [kW/CP] 62 / 85 Cuplu maxim [Nm] 135 Cilindrii L4 Supape pe cilindru 2 / SOHC Cilindreea [cm3] 1598 Alezaj x Cursa [mm] 79.5 x 80.5 Raport comprimare [-] 9.5 Tipul injecției MPI - injecție indirecta Tipul admisiei Motor aspirat Distribitia Fara VVT pe curea Norma de poluare Euro 5 Cutia de viteze MT5
Vehiculul ales este o Dacia Duster datorita unui compartiment motor cu un volum mai mare fata de celelalte vehicule din gama Renault-Dacia si deci mai multe zone libere, acest lucru fiind necesar pentru
NOTA: Zonele marcate cu negru nu pot fi facute publice din cauza drepturilor de proprietate intelectuala.
- 4/22 -
amplasarea sistemelor de aprindere laser in compartimentul motor. Nu in ultimul rând, Duster primul SUV Dacia se bucura de un mare succes, din punct de vedere al vânzărilor, încă de la lansare. Poziționarea bujiei laser
Construcția bujiei laser permite amplasarea acesteia in același loc cu al bujiei clasice (cu electrozi) acesta reprezentând unul din principalele atuuri ale acestui proiect. Astfel se fac mari economii bugetare ne mai fiind necesare modificări ale chiulasei precedate de numeroase studii de proiectare, testare si fabricație a noii chiulase. In figura de mai jos se poate vedea poziția bujiei clasice si distantele minime pana la capul pistonului. Cu culoarea galben este schițata bujia laser, aceasta construcție ne influențând funcționarea motorului.
Poziționare fibrei optice
Fibra optica este elementul de legătura intre bujia laser si dioda laser. Fibra optică este o fibră de sticlă care transportă lumină de-a lungul său. Fibrele optice permit transmisii pe distanțe mai mari și la lărgimi de bandă mai mari decât alte medii de comunicație. Fibrele transmit semnalul cu pierderi mici și sunt imune la interferențe electromagnetice. In cadrul acestui studiu de amplasare a fibrei optice s-au întâmpinat dificultăți datorita constrângerilor legate de flexibilitate a sticlei din interiorul fibrei optice. Astfel, fibra nu permite o raza de curbura mai mica de 200 mm. Diametrul total al fibrei optice este de 8 mm iar din punct de vedere al lungimii nu apar constrângeri decât după o lungime mai mare de 2 metri. Studiul a fost făcut cu ajutorul softului Catia care a permis vizualizarea 3D a tuturor elementelor din compartimentul motor si amplasarea in zona optima a fibrei. S-au studiat mai multe variante de amplasare a volumului fibrei optice ținându-se cont de constrângerile menționate. După cum se poate vedea in figura de mai jos, bujia laser s-a considerat montata la cilindrul numărul 3 deoarece este plasata cel mai central in compartimentul motor.
Cutia cu sistemul de răcire al diodei laser (figura de mai jos) nu trebuie plasat in interiorul compartimentului motor din cauza restricțiilor legate de temperatura ambianta sistemului de răcire.
Temperatura de funcționare a diodei laser (măsurata cu senzor intern de temperatura) este intre 15 si 30o C. Singura zona mai libera ar fi fost intre motor si radiator dar acest motor este amplasat cu sistemul de
NOTA: Zonele marcate cu negru nu pot fi facute publice din cauza drepturilor de proprietate intelectuala.
- 5/22 -
evacuare spre partea frontala a vehiculului ceea ce ar fi dus la o temperatura ambientala mult peste cea suportata de dioda laser. Din cauza constrângerilor legate de temperatura ambientala din compartimentul motor s-a luat in considerare plasarea diodei laser si sistemului de răcire a acesteia in spațiul de depozitare din bordul autovehiculului. Pentru trecerea din zona compartimentului motor in zona habitaclului a fost aleasa o zona cat mai ușor de găurit fiind evitate zonele formate din mai mulți pereți pentru rigidizarea caroseriei. Aceasta varianta de amplasare este cea optima datorita spațiului accesibil in zona din dreapta a compartimentului motor (in zona stângă se găsesc bateria, furtun admisie aer in filtru, componente ale sistemului de frânare).
A fost studiata posibilitatea fibrei de a se putea misca liber in compartimentul motor. In figurile de mai sus sunt scoase in evidenta distantele de la fibra optica la cele mai apropiate elemente din compartimentul motor: - pana la filtrul de aer 30.858 mm; - pana la șurubul de fixare al filtrului de aer 33.603 mm; - pana la suportul de amortizor (caroserie) 18.602 mm; - pana la conducta sistemului de aer condiționat 19.576 mm; - pana la conducta sistemului de frânare 15.171 mm; - pana la capota 41.602 mm.
NOTA: Zonele marcate cu negru nu pot fi facute publice din cauza drepturilor de proprietate intelectuala.
- 6/22 -
Datorita vibrațiilor apărute in funcționarea motorului, a fost aplicat un coeficient de siguranța de c= 0,075 [-] pentru razele de curbura. Astfel razele de curbura alei fibrei optice au fost mărite de la 200 mm la 215 mm. Lungimea totala a fibrei optice de la bujia numărul 3 pana in torpedo este de aproximativ 1.33 m.
Poziționarea diodei laser împreuna cu sistemul de răcire al acesteia
Dioda laser (figura de mai jos) are nevoie de un sistem de răcire cuplat pe suprafața inferioara a acesteia. Pe aceasta suprafața este montat un element Peltier care permite, pe baza efectului termoelectric, când ii este aplicata o tensiune electrica sa creeze o diferența de temperatura intre cele doua suprafețe. Suprafața încălzita si cea răcita sunt determinate de polaritatea tensiunii aplicate la bornele elementului Peltier. Suprafata fierbinte al elementului Peltier este răcita cu un sistem de răcire format din camere speciale in care e vehiculat aer cu ajutorul unor ventilatoare acționate electric. Cutia cu sistemul de răcire al diodei laser nu trebuie plasat in interiorul compartimentului motor din cauza restricțiilor legate de temperatura ambianta sistemului de răcire. Temperatura de funcționare a diodei laser (măsurata cu senzor intern de temperatura) este intre 15 si 30 o C. Singura zona mai libera ar fi fost intre motor si radiator dar acest motor este amplasat cu sistemul de evacuare spre partea frontala a vehiculului ceea ce ar fi dus la o temperatura ambientala mult peste cea suportata de dioda laser.
In urma studiului in Catia prezentat anterior sistemul de racire, elementul Peltier si dioda laser vor fi plasate fie in torpedoul vehiculului, fie in zona pasagerului (pe scaun, sub scaun sau in zona picioarelor). Dimensiunile de gabarit ale sistemului de racire sunt 255 x 230 x 85 mm iar cele ale diodei laser 155 x 130 x 44 mm (figura de mai jos).
In vederea amplasării optime acestor dispozitive relativ voluminoase s-au încercat mai multe modalități de poziționare in compartimentul motor, nici una dintre aceste variante nefiind aleasa in primul rând din punct de vedere al dimensiunilor. Una dintre variantele de amplasare a sistemului de răcire încercate a fost in zona bateriei datorita unor distribuții mai mici de temperatura. După cum se poate vedea in figurile de mai jos înălțimea sistemului, simulat printr-un paralelipiped de dimensiuni 255 x 230 x 85 mm, ar strapunge capota vehiculului.
NOTA: Zonele marcate cu negru nu pot fi facute publice din cauza drepturilor de proprietate intelectuala.
- 7/22 -
O alta varianta încercata a fost in exteriorul compartimentului motor, pe caroserie in zona frontala a vehiculului, direct in curentul de aer. Datorita restricțiilor impuse fibrei optice cu privire la flexibilitate (raza minima de curbura 200 mm) aceasta varianta presupune realizarea unor modificări majore ale capotei care ar fi dus la posibile probleme legate de rigiditatea acesteia.
Traseul de alimentare cu curent a diodei laser si sistemului de răcire
Pentru alimentarea cu curent si controlul tuturor dispozitivelor folosite pentru funcționarea optima a acestui sistem inovativ de aprindere este nevoie de mai multe cabluri care vor fi montate astfel:
- Pentru dioda laser un cablu pentru controlul semnalului D-sub de 25 pini si 2 cabluri pentru alimentarea diodei (pozitiv / negativ);
- Pentru elementul Peltier 2 cabluri electrice (pozitiv / negativ); - Pentru alimentarea sistemului de răcire (ventilatoare) un cabluri pentru alimentarea cu curent a
ventilatoarelor (pozitiv / negativ).
Proiectarea unei camerei de ardere care sa permită vizualizarea procesului de aprindere si dezvoltare a combustibilului.
Au fost analizate mai multe variante de analiza a arderii (initierea nucleului de flacara, dezvoltarea flacariilor preformate si difuzive, viteza laminara de propagare a frontului de flacara) cu diferite instrumente de masura. a. Cu ajutorul unei camere cu volum constant (bomba)
Experimentele utilizând o camera cu volum constant se derulează pentru determinarea vitezelor laminare de propagare a frontului flăcării si pentru vizualizarea dezvoltării nucleului de flacără. Bomba simulează arderea ca volum constant a unui amestec omogen la sfârșitul procesului de comprimare din cilindrul unui motor cu ardere interna, ne ținând cont de mișcarea turbulenta a amestecului aer-combustibil. Se pot efectua astfel teste cu diferite condiții inițiale de presiune si temperatura care caracterizează sfârșitul procesului de comprimare. Rezultatele studiului sunt evidențiate in urma analizei pozițiilor succesive ale flacarii frontale folosind o tehnica de vizualizare Schlieren (înregistrare de imagini cu frecventa foarte mare ~60.000 cadre/s).
NOTA: Zonele marcate cu negru nu pot fi facute publice din cauza drepturilor de proprietate intelectuala.
- 8/22 -
Schema sistemului optic [1].
Cu ajutorul acestor experimente se poate determina de asemenea si locul in care se inițiază nucleul de flacără in volumul camerei de volum constant. Astfel analiza modificării poziției de inițiere a aprinderii cu ajutorul bujiei laser este posibila. b. Cu ajutorul sistemului tip AVL pentru evaluare vitezei de propagare a nucleului flăcării
Măsurarea formarii nucleului de flacara cu ajutorul senzorului VisioFlame. Variații ale testelor pentru generarea harților turației / sarcinii / avansurilor la aprindere. Dintre beneficiile in procesul de dezvoltare a motoarelor amintim:
- Identificarea zonelor de operare cu stabilitati bune si sarace a nucleului flacarii; - Ințelegerea acțiunilor necesare asupra curgerii din cilindru motor; - Rezultate directe asupra influentei câmpului de curgeri si debitului EGR asupra dezvoltării
nucleului de flacara; - Înțelegerea fenomenului de curgere (tumble) asupra propagării flacarii; - Înțelegerea fenomenului de schimb de gaze (distribuție) asupra nucleului flacarii; - Vizualizarea influentei poziției electrodului bujiei asupra propagării flecarii; - Evaluarea necesitații si șanselor pentru eventuale modificări.
Senzor VisioFlame cu 8 canale.
Măsurarea si evaluarea dezvoltării nucleului flăcării (cat de repede si in ce direcții) se determina sub influenta variației avansului la producerea scânteii, debitului de aer si debitului de gaze recirculate (EGR). Exemplul de mai jos prezintă răspunsul dezvoltării nucleului flăcării (mediu +/- deviația standard) pe o plaja de avansuri la scânteie.
devreme AVANSUL SCANTEII tarziu
Gazele reziduale (EGR) din zona bujiei pot avea influente similare asupra dezvoltării nucleului flăcării ca si a câmpului de curgeri. Ori de cate ori este cazul, măsurătorile nucleului de flacără sub variația nivelelor EGR ar trebui incluse in măsurătorile VisioFlame [2].
NOTA: Zonele marcate cu negru nu pot fi facute publice din cauza drepturilor de proprietate intelectuala.
- 9/22 -
c. Cu ajutorul sistemului AVL GASOLINE ENGINES MPFI pentru motoarele cu injecție indirecta Procedura de testare
Iregularitatea formarii amestecurilor sunt detectate pe baza analizei tipului flacarii. Amestecurile perfect omogene conduc la arderea amestecurilor preformate; pelicula de combustibil pe perete, arderea locala a amestecurilor difuzive, este prezentata luminos.
Raza in parcele polare este grade arbore cotit (RAC)
Sensul de creștere a turației motorului
Tipul flacarii preformate Tipul flacarii preformate si difuzive
In exemplul se prezintă o plaja de turații a unui motor cu injecție in poarta supapei de admisie MPFI. La turații medii, este observata o importanta flacăra difuziva datorita formarii unei pelicule de combustibil pe peretele porții supapei de admisie.
Una din cauzele acestui comportament se găsește în nereguli de formare a amestecului: fracțiuni substanțiale de combustibil se pot depune pe suprafața camerei de ardere și, astfel, duce la amestecuri sărace până când deficitul este compensat prin injecție suplimentara de combustibil. Acest lucru duce la stabilitatea slaba a arderii, în răspuns tranzitoriu întârziat și în creșteri ale emisiilor motorului. Se poate analiza tipului flăcării utilizând Visiolution pentru plajele de turație / sarcina, pentru regimuri staționare sau tranzitorii ale motorului. Se obțin astfel hărțile de turație si sarcina ale motorului pentru zonele cu ardere preformata si difuziva. Sunt identificate zonele de operare ale motoarelor cu deficit in formarea amestecurilor.
Beneficii in procesul de dezvoltare a motorului - Verificare daca evenimentele de injecție sunt cauza fluctuațiilor arderii; - Se aplica pentru regimuri staționare si tranzitorii ale motorului; - Vizualizarea imediata a efectelor variației sistemului de injecție asupra tipului flacarii
preformate /difuzive; - Evaluarea șanselor de modificare.
Metodologia pentru achiziția datelor consta in utilizarea unor bujii cu senzori Visiolution cu 8 sau 40 canale optice împreuna cu sistemul de achiziție si licența programului de evaluare a tipului flăcării [3].
Senzor cu 8 canale. Senzor cu 40 canale pentru a rezolutie unghiulara mai buna.
[1] BIRTAS Adrian, VOICU Iulian, CHIRIAC Radu, APOSTOLESCU Nicolae, and PETCU Cristian, ”Constant Volume Burning Characteristics of HHO Gas”, China.
[2] AVL List GmbH: https://www.avl.com/c/document_library/get_file?uuid=5a641354-3942-4ae1-9eae-9c2e7dbdbeca&groupId=10138.
[2] AVL List GmbH: https://www.avl.com/c/document_library/get_file?uuid=221b41e5-0a52-44cc-ad09-569f2dffaa9e&groupId=10138.
NOTA: Zonele marcate cu negru nu pot fi facute publice din cauza drepturilor de proprietate intelectuala.
- 10/22 -
A fost investigata teoretic si experimental o noua configuratie laser, in care radiatia de pompaj este introdusa in mediul laser (de forma rectangulara) prin una dintre suprafetele sale laterale, folosind o prisma optica de dimensiuni reduse. Aceasta configuratie este compacta, usor de aliniat si contine un numar redus de elemente optice. In plus, permite plasarea mediului Cr4+:YAG in modul clasic, adica intre mediul laser Nd:YAG si oglinda de extractie, dar si intre oglinda cu reflectivitate ridicata a rezonatorului si mediul Nd:YAG. Aceasta geometrie poate permite cresterea performantelor laserului Nd:YAG/Cr4+:YAG. Rezultatele au fost prezentate intr-un manuscris care a fost trimis pentru corectie si posibila publicare in revista internationala Laser Physics Letters. Manuscrisul este prezentat in continuoarea raportului. In perioada 7-9 noiembrie 2012 a avut loc Conferinta Nationala a Cercetarii si Inovarii (Biblioteca Nationala a Romaniei, Bucuresti, Romania) la care din partea institutului INCDFLPR s-a participat cu posterul ”Dispozitiv laser pentru aprinderea motoarelor de autoturisme, Bujia Laser” in cadrul Expozitiei Cercetarii Romanesti. O copie a posterului este atasata la raport.
- 11/22 -
Indicatori de proces si de rezultat
Numarul de proiecte realizate în parteneriat international - Mobilitati interne - Mobilitati internationale - Valoarea investitiilor în echipamente pentru proiecte Mii lei Numarul de întreprinderi participante 1
Indicatori de proces
Numarul de IMM participante -
Numarul de articole publicate sau acceptate spre publicare în fluxul stiintific principal international
1 manuscris trimis pentru publicare si
care se afla in proces de evaluare
Number of articles published in journals indexed AHCI or ERIH Category A or B (appliesto the Humanities only) -
Number of chapters published in collective editions, in major foreign languages, at prestigious foreign publishing houses (applies only to Social Sciences and Humanities)
-
Number of books authored in major foreign languages at prestigious foreign publishing houses (applies only to Social Sciences and Humanities)
-
Number of books edited in major foreign languages at prestigious foreign publishing houses (applies only to Social Sciences and Humanities)
-
Factorul de impact relativ cumulat al publicatiilor publicate sau acceptate spre publicare
Numarul de citari normalizat la domeniul publicatiilor - Numarul de cereri de brevete de invenţie inregistrate (registered patent application), în urma proiectelor, din care:
- naţionale (în România sau în altă ţară); - la nivelul unei organizaţii internaţionale (EPO/ PCT/ EAPO/
ARIPO etc.)*
- - -
Numarul de brevete de invenţie acordate (granted patent), în urma proiectelor, din care:
- naţionale (în România sau în altă ţară); - la nivelul unei organizaţii internaţionale (EPO/ PCT/ EAPO/
ARIPO etc.)*
- - -
Veniturile rezultate din exploatarea brevetelor si a altor titluri de proprietate intelectuala -
Veniturile rezultate în urma exploatarii produselor, serviciilor si tehnologiilor dezvoltate -
Ponderea contributiei financiare private la proiecte 12.1% - Etapa I
15%- Proiect
Indicatori de rezultat
Valoarea contributiei financiare private la proiecte 82.000 - Etapa I 530.000 - Proiect
- 12/22 -
Manuscris trimis pentru Laser Physics Letters
Novel ‘prism-by lateral-pumped’ laser configuration for compact solid-
state lasers
T. Dascalu,* G. Salamu, O. Sandu, F. Voicu, and N. Pavel
*
Laboratory of Solid-State Quantum Electronics, National Institute for Laser, Plasma and Radiation Physics,
Bucharest, R-077125, Romania
Abstract
We propose a new laser configuration in which the pump radiation is coupled into the laser crystal
through a prism. The laser medium is square shaped and the prism is attached on one of its lateral
sides, nearby one of the crystal extremity. The diode-laser fiber end is placed closed of the prism
hypotenuses, the pump radiation is coupled into the laser crystal through the opposite surface of
the prism and then it propagates into the crystal trough total internal reflections. This laser
geometry is simply to align and permits realizing of compact diode-pumped laser systems, as well
as power scaling. A diode-pumped Nd:YAG laser that yields pulses of 2.1 mJ energy under the
pump with pulses of 9.9 mJ is demonstrated. The laser slope efficiency was 0.22. Furthermore, this
geometry enables obtaining of passively Q-switched lasers with the saturable absorber crystal
placed between the resonator high-reflectivity mirror and the laser crystal. A Nd:YAG laser,
passively Q-switch by a Cr4+
:YAG crystal with initial transmission T0= 0.90 that delivers laser pulses
with energy of 93 µJ, duration of 26 ns and pump threshold of 1.9 mJ is realized in order to prove