ES2301887T3 - Motor de combustion. - Google Patents
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Abstract
Motor de combustión con al menos un cilindro, en el cual se puede comprimir una mezcla de combustible-aire en el cilindro por un pistón, caracterizado porque la temperatura de la mezcla de combustible-aire en la cámara de combustión (25) se puede llevar al menos por encima de un 80% y hasta un 98% como máximo de la temperatura de encendido espontáneo de la mezcla de combustible-aire y el encendido de la combustión se realiza de forma controlada en el tiempo por medio de la introducción de una luz de láser (23) en la cámara de combustión (25).
Description
Motor de combustión.
\global\parskip0.900000\baselineskip
La presente invención se refiere a un motor de
combustión con al menos un cilindro, en el cual se puede comprimir
una mezcla de combustible-aire en el cilindro por un
pistón.
La amplitud constantemente creciente de la
aplicación de los motores de combustión de este tipo en los
automóviles y para la generación de energía eléctrica ha avanzado,
debido a la escasez de los combustibles fósiles, los cuales forman
la base para la fabricación de los combustibles de motor y con
motivo de las nuevas legislaciones nacionales que propugnan la
restricción de la emisión de gases de escape nocivos, la búsqueda de
nuevos conceptos de combustión de alta eficiencia y bajos en
contaminantes para motores de este tipo.
Aquí se puede citar, por ejemplo, el concepto
HCCI (Homogeneous Compressed Charge Ignition, Ignición de
Carga Comprimida Homogénea) en el que se inicia el encendido de una
mezcla extremadamente pobre y homogénea de
combustible-aire mediante el aumento de temperatura
durante el proceso de compresión cerca del punto muerto superior
del pistón. Con el Concepto HCCI, se combinan entre sí de manera muy
ventajosa las características de los conceptos de combustión
convencionales, puesto que por ejemplo en relación con el motor Otto
se utiliza una mezcla de combustible-aire homogénea
que reduce a un mínimo la formación de partículas (hollín) durante
el proceso de combustión y en relación con el motor diesel se logra
un encendido espontáneo de la mezcla de
combustible-aire, lo cual da lugar a un grado de
rendimiento termodinámica elevado. La aplicación de una mezcla de
combustible-aire pobre permite su combustión con
valores extremadamente bajos de óxidos de nitrógeno (NO_{x}).
El encendido espontáneo de la mezcla de
combustible-aire en la cámara de combustión se
alcanza generalmente por una combinación de distintas medidas,
como, por ejemplo, de una alta relación de compresión geométrica
\varepsilon y el precalentamiento de la carga del cilindro por
medidas apropiadas (precalentamiento del aire o recirculación de
los gases de escape). Puesto que con este concepto de combustión la
mezcla de combustible-aire se enciende más o menos
al mismo tiempo en todo el volumen del cilindro (de manera
volumétrica), la combustión tiene lugar con una extremada rapidez.
Puesto que además, contrariamente a lo que ocurre con los motores
Otto, no es necesaria ninguna propagación de llama, un Motor HCCI
de este tipo puede funcionar con elevadas relaciones
aire-combustible \lambda.
En este estado de la técnica es problemático el
ajuste efectivo del instante del encendido, el cual debe coincidir
casi exactamente con el instante en el cual el pistón alcanza su
punto muerto superior. A diferencia de los motores Otto o diesel
(encendido por bujías o inyectores) este instante de encendido no se
puede controlar precisamente de manera externa en un motor HCCI.
Este problema impide la aplicación amplia de la tecnología de los
motores HCCI, por lo cual sus ventajas permanecen sin ser
utilizadas.
En el documento JP 10-196508 A
se enseña aumentar la temperatura de la mezcla de
combustible-aire hasta el fraccionamiento de las
grandes moléculas de combustible, lo que se produce sólo
inmediatamente antes y/o al principio de la reacción de combustión.
De acuerdo con las enseñanzas de JP 10-196508 A
tampoco queda ya ningún margen de maniobra en el tiempo por la
aportación de una luz de láser a la cámara de combustión. Ésta debe
tener lugar inmediatamente después del punto muerto de la
compresión, puesto que la combustión ya comienza allí prácticamente
en base a los radicales.
El objeto de la invención es crear un motor de
combustión según este género que permita un funcionamiento pobre en
contaminantes y un control con precisión del instante del
encendido.
Según la invención se logrará eso por el hecho
de que la temperatura de la mezcla de
combustible-aire en la cámara de combustión se
puede llevar al menos por encima de aproximadamente un 80% y hasta
aproximadamente un 98% como máximo de la temperatura de encendido
espontáneo de la mezcla de combustible-aire y tiene
lugar el encendido de la combustión controlado en el tiempo por la
aportación de una luz de láser a la cámara de combustión. El
establecimiento de la distancia de la temperatura de la mezcla
combustible-aire respecto a la temperatura de
encendido espontáneo puede lograrse, por ejemplo (dependiendo de la
relación \lambda de aire-combustible y del
combustible elegido), por la elección de la relación de compresión
geométrica \varepsilon, por medidas conocidas para el
precalentamiento de la mezcla de combustible-aire y
medidas similares corrientes para el especialista.
Para ello es técnicamente ventajoso que por una
parte mediante la distancia comparativamente baja de la temperatura
de encendido espontáneo se debe aportar ciertamente sólo un poco de
energía de luz de láser que para el desencadenamiento del
encendido, pero por otra parte la mezcla aunque no esté aún tan
fuertemente calentada que comience ya una inflamación. Así, por
medio de la luz de láser, el instante del encendido es controlable
en el tiempo y con ello se puede preestablecer de manera
relativamente libre.
Con un motor de combustión encendido
temporalmente desde el exterior, de manera similar al concepto HCCI,
se desarrolla, por medio de la energía de la luz de láser aportada
puntualmente, un frente de choque, el cual desencadena la
combustión casi volumétrica (en el sentido de una combustión casi
instantánea en el volumen total de la cámara de combustión). Es
adicionalmente ventajoso que la velocidad de combustión pueda ser
influida directamente por la elección de los parámetros de
combustión (distancia con respecto a los límites de encendido
espontánea, exceso de aire, nivel de temperatura, etc.). Puede
impedirse así una combustión perjudicial demasiado rápida y el
proceso de combustión se efectúa siempre de manera controlada.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Se puede disminuir la energía de láser necesaria
para el encendido por la reducción de la distancia a la temperatura
de encendido espontáneo. En una forma ventajosa de realización de la
invención, se prevé, por ejemplo, que la temperatura de la mezcla
de combustible-aire en la cámara de combustión se
pueda llevar al menos por encima de aproximadamente un 85% de la
temperatura de encendido espontáneo de la mezcla de
combustible-aire. Se puede prever además que la
temperatura de la mezcla de combustible-aire en la
cámara de combustión se pueda llevar hasta aproximadamente un 98%
de la temperatura de encendido espontáneo de la mezcla de
combustible-aire como máximo.
En otra forma ventajosa de realización de la
invención se prevé que la relación aire-combustible
\lambda sea mayor de 1,5, preferiblemente mayor de 1,8. Mediante
la utilización de una mezcla de combustible-aire
extremadamente pobre de este tipo, puede reducirse aún más la
emisión de productos contaminantes (sobre todo de óxidos de
nitrógeno NO_{x}). Además se puede prever que la mezcla de
combustible-aire en la cámara de combustión sea al
menos homogénea en términos sectoriales. Eso significa, por ejemplo,
que la relación aire-combustible \lambda en la
cámara de combustión en su conjunto es aproximadamente constante. En
otros términos, que la relación aire-combustible
\lambda en un sector en torno al lugar de encendido es más pequeña
que en la cámara de combustión restante, o sea que la mezcla en
torno al lugar de encendido es más rica.
La formación de la mezcla de
combustible-aire preferiblemente homogéneos puede
tener lugar, por ejemplo en otra forma de realización ventajosa de
la invención, fuera de la cámara de combustión, como en una
antecámara, o en otra forma de realización ventajosa de la
invención en la cámara de combustión, preferiblemente durante el
tiempo de aspiración.
Se obtiene un grado de rendimiento termodinámico
especialmente alto cuando la relación de compresión geométrica
\varepsilon es mayor de 14, preferiblemente mayor de 16.
En otra forma de realización ventajosa de la
invención se prevé que el motor de combustión presente al menos una
fuente de luz de láser, al menos un dispositivo de transferencia
óptica y al menos una óptica de acoplamiento que se destina a
focalizar la luz de láser en la cámara de combustión, al menos sobre
un foco. Por la utilización de una única fuente de luz de láser
para todo el motor de combustión y mediante la transferencia óptica
de la luz de láser a cada cilindro, se puede colocar la fuente de
luz de láser en una posición apropiada en el motor de combustión,
protegida contra sacudidas y suciedad. Mediante la utilización de
elementos ópticos holográficos para focalizar la luz de láser en la
cámara de combustión, se puede producir también por un único rayo de
luz de láser una multiplicidad de puntos de combustión en la cámara
de combustión.
En otra forma de realización ventajosa de la
invención se prevé que cada cilindro presente una cámara de
combustión principal sin precámara con unas válvulas de admisión y
de escape y se encuentre al menos un foco de la luz de láser en la
cámara de combustión principal.
En otra forma ventajosa de realización de la
invención se prevé que la fuente de luz de láser presente un láser
de cuerpos fijos amplificado preferiblemente por láser de diodos, en
cuyo caso se prefiere como láser de cuerpos sólidos un láser Yb y/o
un láser Nd -preferiblemente un láser Nd con un absorbedor saturable
G^{4+}, y/o un láser Nd/YAG. Se permite la aplicación de estos
equipos de láser relativamente económicos por el hecho de que la
energía de encendido de la mezcla de
combustible-aire, ya avanzada a la proximidad de los
límites de encendido espontáneo, asciende tan sólo a
aproximadamente 1 a 30 mJ. De esta manera, es posible en una forma
adicional ventajosa de realización invención utilizar incluso
directamente diodos de láser como fuentes de luz de láser para el
impulso de láser de encendido.
La generación de impulsos de láser ultracortos
con una elevada densidad de energía se alcanza en otra forma de
realización ventajosa de la invención por la aplicación de un láser
conmutado activa o pasivamente.
En otra forma de realización ventajosa de la
invención se prevé que la duración de un impulso de luz de láser se
sitúe entre 1 ns y 100 ns, preferiblemente entre 5 ns y 50 ns.
Además, se puede prever en una forma ventajosa de realización de la
invención que la longitud de onda de la luz de láser se encuentre
por encima de 400 nm, preferiblemente por encima de 1000 nm. En
otra forma de realización ventajosa de la invención, se prevé que
la óptica de acoplamiento presente una ventana de cámara de
combustión -preferiblemente formada de zafiro- y fuera de la cámara
de combustión una lente o una disposición de lentes para focalizar
la luz de láser a través de la ventana de la cámara de combustión
al interior de la cámara de combustión. Para la reducción del
número de elementos constructivos ópticos, se puede prever en otra
forma de realización ventajosa de la invención que la ventana de la
cámara de combustión esté conformada como una lente de la propia
óptica de acoplamiento.
En una forma adicional de realización ventajosa
de la invención, se prevé que un control y/o una regulación
electrónicos de motor gobiernen en función de los parámetros de
motor considerados -preferiblemente el ángulo de cigüeñal
(\alpha) y/o el número de revoluciones (n) y/o la potencia del
motor (N) y/o de la presión actual (P_{z}) del cilindro en la
cámara de combustión- la(s) fuente(s) de luz de láser
y fijen de esta forma parámetros de la luz de láser como la
sucesión en el tiempo y/o la duración de impulso y/o la energía de
encendido. Eso permite una regulación y/o un control óptimos del
motor de combustión en su funcionamiento.
Se puede prever también aplicar por cada tiempo
de explosión dos o varios impulsos de encendido que se destinan al
encendido de la mezcla de combustible-aire, en cuyo
caso, de manera ventajosa, se prevén un control y/o una regulación
electrónicos de motor que controlen y/o regulen la energía de
encendido de un segundo impulso de luz de láser y/o posibles
impulsos adicionales de luz láser durante el mismo tiempo de
explosión de un cilindro en función de la presión actual del
cilindro después del primer impulso de luz de láser. Por medio de
la marcha de presión de cilindro, se puede constatar fácilmente si
el primer impulso de láser ya condujo al encendido. Si ese fue el
caso, pueden permanecer el segundo y los eventuales impulsos de
láser adicionales a un nivel normal más bajo, mientras que si no se
ha efectuado un encendido por el primer impulso de láser y con ello
resulta un aumento de presión de cilindro menor, se puede aumentar
el segundo impulso de láser en su intensidad y eventualmente en su
duración, para lograr un encendido seguro en este tiempo de
explosión.
Mediante el posible funcionamiento del motor de
combustión según la invención cerca de los límites de encendido
espontáneo de la mezcla de combustible-aire
homogénea es posible la utilización de cualquier combustible (motor
multicombustible). Puede preverse, por ejemplo, en el proceso de
arranque comenzar inicialmente el proceso de encendido con las
energías de encendido más elevadas disponibles, para obtener un
encendido seguro. Ventajosamente, se empieza así con una mezcla
pobre de combustible-aire y en el caso de que no se
efectúe un encendido se enriquece la mezcla de gases del próximo
cilindro sobre el que deba influirse, hasta que el motor haya
acabado con éxito el arranque. En la posterior marcha del motor a
régimen elevado, se puede elevar la relación
aire-combustible \lambda y reducir la energía de
encendido progresivamente. Puesto que los límites de encendido
espontáneo de la mezcla de combustible-aire
utilizada dependen de manera conocida de su temperatura y de la
relación de mezcla \lambda, puede tener lugar la introducción del
proceso de encendido en una ventana de encendido amplia mediante la
variación de estas magnitudes en función del combustible
utilizado.
Los restos de combustión que se hayan depositado
en la ventana de la cámara de combustión, pueden ser vaporizados
por un impulso de luz de láser de alta energía. Naturalmente, eso
debe suceder con la cámara de combustión que no esté llena de la
mezcla de combustible-aire (vacía). Este proceso de
limpieza puede tener lugar respectivamente con cada tiempo de
explosión, pero también después de un número dado de tiempos de
explosión o en cada proceso de arranque del motor de combustión.
Para la realización de este procedimiento se
puede prever de manera ventajosa que un control electrónico de
motor o bien una regulación electrónica de motor fije la relación
aire-combustible \lambda al principio de un
tiempo de explosión en función de parámetros de motor contemplados
-preferiblemente de la presión del cilindro- del tiempo de explosión
precedente o directamente anterior.
En una forma ventajosa adicional de realización
de la invención se prevé que la relación de compresión geométrica
\varepsilon sea variable, preferiblemente mediante un pistón de
geometría variable, preferiblemente con regulación hidráulica
Con la aplicación de un pistón de geometría
variable de este tipo, que puede ser regulado en forma hidráulica,
se modifica de manera apropiada un volumen adicional en el centro de
la culata para variar la relación de compresión \varepsilon. Esta
variación puede también realizarse alternativa o complementariamente
por una basculación del cigüeñal o por una modificación variable de
la distancia del centro del perno del pistón al borde superior del
pistón, preferiblemente en función de la presión.
El motor de combustión según la invención es
adecuado igualmente para su funcionamiento como motor estacionario o
móvil.
Otras ventajas y detalles de la invención
resultan de la siguiente descripción de las figuras. En ellas se
muestra:
Fig. 1 un esquema de un ejemplo de realización
de un motor de combustión según la invención,
Fig. 2 un ejemplo de realización de un cilindro
de un motor de combustión según la invención en un corte
longitudinal esquemático,
Fig. 3 otro ejemplo de realización de un
cilindro de un motor de combustión según la invención en un corte
longitudinal esquemático,
Fig. 4a, b otro ejemplo de realización de un
cilindro de un motor de combustión según la invención en un corte
longitudinal esquemático y en una vista en planta sobre la
culata,
Fig. 5 otro ejemplo de realización de un
cilindro de un motor de combustión según la invención en un corte
longitudinal esquemático, y
Fig. 6 la evolución en el tiempo de la
intensidad de luz de láser en un encendido triple regulado por
tiempo de explosión
La Fig. 1 muestra un motor de combustión según
la invención con seis cilindros 27 en una forma de realización
estacionaria. La mezcla de combustible-aire se lleva
al bloque de cilindros 1 por un conducto de entrada 2 y se evacua
por el conducto de escape 18. En un mezclador 3, se mezcla el
combustible aportado por la conducción 4 con aire aportado por la
conducción 5. En el compresor 6 del turbocargador se comprime la
mezcla de combustible-aire y llega al elemento
térmico 7, en el cual puede modificarse la temperatura de la mezcla
de combustible-aire, y la válvula de mariposa 8 al
sector delantero de las válvulas de admisión del bloque de cilindros
1 no representadas con más detalle. En la conducción de gases de
escape 18, se dispone el rodete 9 de la turbina del turbocargador.
Naturalmente, la formación de la mezcla podría tener lugar también
directamente dentro de la culata del cilindro en el colector de
aspiración o en el espacio del cilindro durante el tiempo de
aspiración.
Además se identifican una fuente de luz de láser
designada como 10 y una instalación de transferencia óptica que
consta de unos cables flexibles de fibra óptica 11 y que conduce la
luz de láser a la óptica de acoplamiento 24 de cada cilindro.
La fuente de luz de láser 10 está regulada por
un dispositivo de regulación electrónico 13 de motor que recibe los
valores actuales de funcionamiento del motor de los sistemas de
medida representados esquemáticamente para el número de
revoluciones 15, la potencia 16 del motor y la presión 17 del
cilindro. El ángulo actual del cigüeñal se designa por \alpha, la
potencia del motor por N, el número de revoluciones por n y los
valores actuales de presión de cilindro por P1 a P6. El valor del
ángulo del cigüeñal \alpha sirve sobre todo para la fijación en
el tiempo de los impulsos de encendido de láser a los distintos
cilindros 27.
Naturalmente, también sería posible prever para
cada uno de los distintos cilindros 27 un láser propio en la fuente
10 de luz de láser.
La Fig. 2 muestra un ejemplo de realización de
un cilindro 27 de un motor de combustión según la invención en un
corte longitudinal esquemático. Se representa el pistón 19, que
muestra una cavidad de pistón 19a en la posición correspondiente al
punto muerto superior. Sólo están representadas esquemáticamente la
válvula de admisión 20 y la válvula de escape 21. En este ejemplo
de realización, está previsto concentrar la luz de láser 23
procedente de la fuente de luz de láser 10 por una lente 24 a través
de una ventana 22 de cámara de combustión sobre un único punto de
combustión 26 de la cámara de combustión 25. Naturalmente, esta
representación no está a escala, especialmente también por lo que
se refiere a la relación de compresión geométrica \varepsilon.
Eso vale también para todas las demás figuras.
La Fig. 3 muestra otro ejemplo de realización de
un cilindro 27 de un motor de combustión según la invención, en el
cual la luz de láser 23 se enfoca a través de dos ópticas de
acoplamiento 24 y dos ventanas 22 de cámara de combustión sobre dos
puntos de combustión 26 de la cámara de combustión 25. La luz de
láser 23 que se lleva a través de las fibras ópticas 11, puede
proceder de la misma fuente de luz de láser o bien del mismo láser.
Sin embargo, es posible utilizar también elementos de láser
separados. Así mismo, se podría prever utilizar estos dos impulsos
de luz de láser desplazados en el tiempo para el encendido durante
el mismo tiempo de explosión o bien para el inicio del mismo.
La Fig. 4a muestra un ejemplo adicional de
realización de un cilindro 27 de un motor de combustión según la
invención, en el cual se ha previsto un pistón de geometría variable
28 accionado por fuerza hidráulica para la variación de la relación
de compresión geométrica \varepsilon. Por ajuste del volumen de
regulación 29 con el movimiento del pistón de geometría variable 28
se puede reducir o aumentar el volumen de regulación 29 con el
volumen de la cámara de combustión 25 unida con el volumen de
regulación 29. En este ejemplo tiene lugar la aportación de la luz
de láser 23 a través de una ventana 22 de cámara de combustión, no
representada, dispuesta en la pared lateral del cilindro. La Fig.
4b muestra una vista en planta sobre la culata de la Fig. 4a con el
pistón 19 retirado. Se pueden reconocer el pistón de geometría
variable 28 así como cada una de las dos válvulas de admisión y de
escape 20, 21.
La Fig. 5 muestra otro ejemplo de realización de
un cilindro 27 de un motor de combustión según la invención, en el
cual están previstos seis puntos de combustión 26 en la cámara de
combustión 25. La generación de estos puntos de combustión 26 puede
efectuarse por un elemento óptico holográfico no representado con
más detalle (por ejemplo, una red de difracción) en la óptica de
acoplamiento 24.
La Fig. 6 muestra una sucesión de impulsos de
encendido de láser en el tiempo para el encendido o bien el inicio
de tiempos de explosión sucesivos, con lo cual en este ejemplo de
realización están previstos tres impulsos de luz de láser por
proceso de encendido con fuerza de diferente intensidad en una
sucesión temporal limitada. De esta manera puede también obtenerse
un encendido fiable con mezclas de combustible-aire
muy pobres. Además tal encendido múltiple permite una regulación en
tiempo real de la intensidad de la luz de láser en función de la
presión del cilindro. Se puede prever, por ejemplo, que se aumente
la intensidad del segundo impulso de luz de láser, si el primer
impulso de luz de láser no condujo a un encendido, lo cual se puede
detectar por una subida muy plana de la presión de cilindro medida.
En la Fig. 6 se muestra eso, por ejemplo, para el tercer grupo de
impulsos de encendido (a la derecha del todo). En la representación
y en la descripción se ha renunciado a los elementos constructivos
o bien a las maneras de actuar que son corrientes para un
especialista.
Claims (30)
1. Motor de combustión con al menos un cilindro,
en el cual se puede comprimir una mezcla de
combustible-aire en el cilindro por un pistón,
caracterizado porque la temperatura de la mezcla de
combustible-aire en la cámara de combustión (25) se
puede llevar al menos por encima de un 80% y hasta un 98% como
máximo de la temperatura de encendido espontáneo de la mezcla de
combustible-aire y el encendido de la combustión se
realiza de forma controlada en el tiempo por medio de la
introducción de una luz de láser (23) en la cámara de combustión
(25).
2. Motor de combustión según la reivindicación
1, caracterizado porque la temperatura de la mezcla de
combustible-aire en la cámara de combustión (25)
puede llevarse al menos por encima del 85%, preferiblemente por
encima del 87% de la temperatura de encendido espontáneo de la
mezcla de combustible-aire.
3. Motor de combustión según la reivindicación 1
ó 2, caracterizado porque la temperatura de la mezcla de
combustible-aire en la cámara de combustión (25) se
puede llevar hasta un 95% como máximo, preferiblemente un 93% como
máximo de la temperatura de encendido espontáneo de la mezcla de
combustible-aire.
4. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la formación de
la mezcla tiene lugar fuera de la cámara de combustión (25).
5. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la formación de
la mezcla tiene lugar en la cámara de combustión (25),
preferiblemente durante el tiempo de aspiración.
6. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la mezcla de
combustible-aire en la cámara de combustión (25) es
homogénea, preferiblemente al menos en algunos sectores.
7. Motor de combustión según la reivindicación
6, caracterizado porque la relación
aire-combustible \lambda es aproximadamente
constante en toda la cámara de combustión (25).
8. Motor de combustión según la reivindicación
6, caracterizado porque la relación
combustible-aire \lambda es menor en una zona
alrededor del lugar de ignición que en el resto de la cámara de
combustión (25).
9. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la relación
aire-combustible \lambda es mayor de 1,5,
preferiblemente mayor de 1,8.
10. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la relación de
compresión geométrica \varepsilon es mayor de 14, preferiblemente
mayor de 16.
11. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque tiene al menos
una fuente de luz de láser (10), al menos un aparato de
transferencia óptica (11) y al menos una óptica de acoplamiento
(12) para enfocar la luz de láser (23) en la cámara de combustión
(25), al menos en un foco (26).
12. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque cada cilindro
(27) presenta una cámara de combustión principal (25) sin precámara
con válvulas de admisión y de escape (20, 21) y al menos un foco
(26) de la luz de láser (23) se encuentra en la cámara de combustión
principal (25).
13. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque es un motor
estacionario.
14. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la fuente de
luz de láser (10) muestra un láser de cuerpos sólidos
preferiblemente amplificado por láser de diodos, en el cual el
láser de cuerpos sólidos es preferiblemente un láser Yb y/o un láser
Nd, preferiblemente un láser Nd con un absorbedor saturable
G^{4+}, y/o un láser Nd/YAG.
15. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la fuente de
luz láser (10) comprende al menos un diodo de láser cuya luz (23)
llega por un cable de fibra óptica preferiblemente flexible (11) y
una óptica de acoplamiento (24) a la cámara de combustión (25).
16. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque la fuente de
luz de láser (10) comprende un láser conmutado activa o
pasivamente.
17. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque la longitud de
onda de la luz de láser (23) se encuentra por encima de 400 nm,
preferiblemente por encima de 1000 nm.
18. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque la duración de
un impulso de luz de láser se sitúa entre 1 ns y 100 ns,
preferiblemente entre 5 ns y 50 ns.
19. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque la instalación
de transferencia óptica (11) comprende cables de fibra óptica
flexibles.
20. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque para cada
cilindro (27) se han previsto dos o más fuentes de luz de láser
(10).
21. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque la óptica de
acoplamiento (24) muestra una ventana de cámara de combustión (22),
preferiblemente hecha de zafiro, y fuera de la cámara de combustión
(25) una lente o una disposición de lentes para enfocar la luz de
láser (23) hacia la cámara de combustión (25)a través de la
ventana (22) de la cámara de combustión.
22. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque se conforma
como lente la ventana de la cámara de combustión (22) de la propia
óptica de acoplamiento (24).
23. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 a 22, caracterizado porque se prevé un
control o regulación electrónico de motor (13) que, en función de
los parámetros de motor contemplados, preferiblemente el ángulo del
cigüeñal (\alpha), el número de revoluciones (n) y/o la potencia
del motor (N) y/o la presión actual del cilindro (P_{z}) en la
cámara de combustión (25), controla la fuente o fuentes de luz de
láser (10) y con ello fija parámetros de la luz de láser tales como
la sucesión temporal y/o la duración de impulso y/o la energía de
encendido.
24. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 a 23, caracterizado porque se prevé un
control o regulación electrónico de motor (13) que controla o
regula la energía de encendido del segundo impulso de luz de láser
y posibles impulsos adicionales de luz de láser durante el mismo
tiempo de explosión de un cilindro (27) en función de la presión
actual del cilindro (P_{z}) después del primer impulso de luz de
láser.
25. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 a 24, caracterizado porque la mezcla de
combustible-aire es encendida en cada tiempo de
explosión de un cilindro (27) por al menos dos impulsos de luz de
láser que se siguen temporalmente el uno al otro.
26. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 a 25, caracterizado porque se ha previsto
un control o regulación electrónico de motor (13), que fija la
relación aire combustible \lambda al principio de un tiempo de
explosión en función de los parámetros de motor considerados,
preferiblemente de la presión de cilindro (Pi) de tiempos de
explosión anteriores, o preferiblemente sólo del tiempo de explosión
directamente precedente.
27. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 26, caracterizado porque se puede variar
la relación de compresión geométrica \varepsilon, preferiblemente
por un pistón de geometría variable (28), preferiblemente con
regulación hidráulica.
28. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 a 27, caracterizado porque la relación de
compresión geométrica \varepsilon se puede variar por el ángulo
de giro del cigüeñal.
29. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 a 28, caracterizado porque se puede variar
la relación de compresión geométrica \varepsilon por una
modificación de la distancia del centro del perno del pistón al
borde superior del pistón (19) que preferiblemente depende de la
presión.
30. Motor de combustión según una de las
reivindicaciones 1 a 29, caracterizado porque después de un
número dado de tiempos de explosión y/o en el proceso de arranque
del motor de combustión, se proporciona un impulso de luz de láser
a la cámara de combustión (25) sin llenar de una mezcla de
combustible-aire.
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