ES2364880T3

ES2364880T3 - Motor de combustión interna con un dispositivo de generación de luz láser.

Info

Publication number: ES2364880T3
Application number: ES06019157T
Authority: ES
Inventors: Herbert Kopecek; Kurt Iskra; Martin Weinrotter; Josef Graf; Johann Klausner
Original assignee: GE Jenbacher GmbH and Co OHG
Current assignee: Innio Jenbacher GmbH and Co OG
Priority date: 2005-09-22
Filing date: 2006-09-13
Publication date: 2011-09-15
Anticipated expiration: 2026-09-13
Also published as: JP2007085350A; AT502565A1; DE502006009334D1; ATE506534T1; EP1767777B1; EP1767777A3; PT1767777E; US20070068475A1; AT502565B1; EP1767777A2

Abstract

Motor de combustión interna con un dispositivo de generación de luz láser, caracterizado porque el dispositivo de generación d e luz láser (1) está config urado de tal form a que es a decuado par a e mitir luz láser (16) con u na estructura de modos transversal variable en el tiempo.

Description

La presente invención se refiere a un motor de combustión interna con un dispositivo de generación de luz láser.

Los dispositivos convencionales de generación de luz láser, que se emplean en el campo del encendido por láser de motores de combustión interna, presentan, en general, un resonador láser, que está configurado de tal forma que la luz láser emiti da por el dis positivo de generación de lu z láser pr esenta u n p erfil de Gauss (estruct ura de m odos TEM00), es decir, que l a distribución de la intensidad cae transversalmente con un desarrollo exponencial. Además, en particular en láser d e impulsos, se uti lizan con frec uencia también dispositivos de generación de luz láser c on resonador lás er inesta ble. T ambién e n este conce pto de resonador, se produce una d istribución de l a inte nsidad variable transversalmente sobre la sección transversal del haz.

Un inconveniente esencial para el empleo de alta capacidad de motores de combustión interna encendidos por láser consiste en l a eficienc ia re ducida, con l a que l a l uz lá ser es intro ducida e n el v olumen d e pl asma qu e de be calentarse para el encendido seguro de la mezcla de combustible yaire. Estas pérdidas resultan, por una parte, a partir de las pérdidas de transmisión de la radiación láser, que pasa por el volumen de encendido antes de la rotura del plasma inducida por láser y, por otra parte, a partir de pérdidas, que se producen a través del paso lateral de la radiación láser del volumen de plasma en virtud del tamaño demasiado reducido del plasma o lateralmente en virtud de la geometría del foco muy dilatada.

El pro blema de la i nvención es d esarrollar un m otor de combustión interna de l tip o indicado al pr incipio, d e tal manera que se eleva la eficiencia, con la que se utiliza la luz láser para el encendido.

Este problema se soluciona por medio de un motor de combustión interna con las características de la reivindicación

1.

En un motor de combustión interna de este tipo, es posible introducir la energía mínima necesaria para la generación de un núcleo de plasma a través de radiación láser, que presenta una estructura de modos TEM00, en la cámara de combustión. Esta radiación láser presenta propiedades de enfoque ideales.

Por lo demás, la energía total necesaria para la generación de un núcleo de llama inflamable es introducida en forma de una luz láser rica en energía, que se configura posteriormente, con una estructura de modos de orden transversal superior en la cámar a d e c ombustión. Es to se r ealiza ya d urante l a confi guración de un vol umen de plasma suficientemente grande, de modo que se reducen al mínimo las pérdidas a partir de radiación que pasa lateralmente por el plasma con anterioridad en el tiempo o en el espacio.

En el sentido de esta publicación, por una estructura demodos transversal se entiende el patrón de intensidadde una haz electromagnético en un plano perpendicular (es decir, transversal) a la dirección de propagación del haz. Las estructur as de mod os, que p ueden ser gen eradas a través de u n reso nador de láser, son de l tipo electromagnético transversal (TEM).

De acuerdo con la simetría del resonador láser, la estructura de los modos TEM es diferente.

El modo TEM00 es el modo básico con perfil de Gauss.

Con pr eferencia, tanto la luz láser co n estructura de mo dos T EM00 como tambié n la l uz láser, qu e presenta un a estructura de modos de orden transversal superior, son emitidas en forma de impulsos.

Con pr eferencia, tanto la luz láser co n estructura de mo dos T EM00 como tambié n la l uz láser, qu e presenta un a estructura de modos de orden transversal superior son generadas con el mismo dispositivo de generación de luz láser. A ta l fin debe preverse que el dispositivo de generación de luz láser presente un resonador láser, que está configurado de tal forma que pued e ser ac cionado d e m anera estab le con rel ación a al menos d os modos de diferente orden transversal de la luz láser emisible.

Con preferencia, en la invención se emplea un resonador láser del tipo Fabry-Perot.

La designación “transversal” se refiere a cualquier dirección en ángulo recto al eje óptico del resonador láser.

Se conoce a p artir de la liter atura que en s istemas láser con circuit o pasivo de ca lidad a través de absorbedores saturables puede aparecer una serie secuencial de la configuración de diferentes estructuras de modos (R. Wu, T. L. Chen, J. D. Myers, M. J. Myers, C. Ardí, Multipulses Behavior in a Erbium Glass Laser Q Switched by Cobalt Spinal, AeroSense 2003, SPIE Vol. 5086, Orlando, Florida, 21 – 25 de Abril de 2003).

No obstante, en este caso se trata de efectos no planificados que se producen en diferentes estructuras de modos y con secuencia temporal imprevista, cuya impresión no está optimizada, además, sobre los plasmas inflamables para la generación y para el recalentamiento de un plasma inflamable inducido por láser.

Para la forma de realización preferida de la invención se propone un dispositivo de g eneración de l uz láser, cu ya configuración del resonador láser posibilita a través de una configuración adecuada de las su perficies ópticas una variabilidad de la condición de la estabilidad del resonador láser. A este respecto, está previsto que las superficies ópticas del resonador láser estén configuradas y dispuestas entre sí de tal manera que el diámetro de un rayo de luz introducido e n el res onador láser s ea v ariable. T al res onador láser se con oce t ambién b ajo la desi gnación “resonador telescópico”.

En el resonador láser de un dispositivo de generación de luz láser de este tipo están dispuestos un medio láser y un absorbedor pa sivo satura ble, estando co nfigurada y dispuesta con pr eferencia en ca da caso u na superfic ie de l medio láser ydel absorbedor de tal manera que forma un espejo del resonador láser. Muyen general, puede estar previsto q ue l as superfic ies ópticas d el r esonador láse r se formen p or las sup erficies de l med io láser y d el absorbedor.

De ma nera alternativa, tambi én p uede esta r prevista, n aturalmente, u na óptica s eparada, en particular un espejo separado.

La co nfiguración d e las s uperficies d el m edio lás er acti vo y/o del ab sorbedor p asivo satura ble en la forma d e realización pre ferida tie ne e n este caso, po r una parte, la función d e de terminar la v ariabilidad g eométrica de l a configuración de los modos, que es necesaria para la estabilidad a ajustar del resonador láser.

Por otra parte, debe garantizarse una variabilidad transversal del absorbedor pasivo saturable con e l propósito de que s e pu eda realiz ar u na c onfiguración s egura de un modo T EM00 e n un a prim era etapa. C on un retard o, qu e corresponde al desarrollo temporal del núcleo de plasma, se puede generar entonces una radiación rica en energía con una estructura de modos de orden transversal superior con el objetivo de garantizar a través de un acoplamiento más eficie nte de la l uz lás er y de l a prev ención de p érdidas de paso t emporales o espaciales u na calefacción incrementada del plasma a las temperaturas necesarias para un encendido seguro de una mezcla de combustible y aire.

La configuración de impulsos secuenciales a trav és de la estabilización de difere ntes modos y el comportamiento temporal d iferente res ultante de ello d el ab sorbedor s aturable tie ne esp ecialmente el objetivo de e xcitar el mo do TEM00 necesario para la capacidad de enfoque ideal en el medio láser de una manera electiva en primer lugar para la configuración, para garantizar la formación de plasma en el foco láser. A continuación, deben excitarse de manera selectiva mo dos de orden s uperior p ara la configuración, para pos ibilitar una calefacción adic ional d el plasma ya formado. La configuración de modos de órdenes transversales superiores posibilita en este caso adicionalmente un aprovechamiento más eficiente de todo el volumen del medio láser activo.

Para el a provechamiento óptimo de la e nergía láser d e l os impuls os si guientes, el i ntervalo de tiem po (retraso), calculado entre el final d el impulso precedente y el comienzo del impulso siguiente, entre los impu lsos es 10 ns – 200 ns (nanosegundos), con preferencia 30 ns – 70 ns. Dentro de este retraso, la radiación de impulsos siguientes se acopla de manera eficiente en el plasma existente del impulso precedente, sin tener que conseguir él mismo la intensidad umbral alta n ecesaria par a l a f ormación del plasma. Por lo tanto, tambi én m odos tra nsversales m al enfocables de orden superior pueden contribuir al calentamiento del plasma. En el caso de retrasos superiores a 200 ns, el plasma está refrigerado hasta tal punto que la radiación láser no se acopla ya y penetra a través del volumen de gas caliente resultante sin formación de plasma. En este caso, la intensidad umbral necesaria para la formación de plasma es incluso mayor que en el caso normal.

La c onfiguración s electiva d el mo do T EM00 se p uede c onseguir en la forma d e re alización pr eferida (reso nador telescópico) a través de las medidas constructivas representadas a continuación.

A través de la configuración de las superficies arqueadas del medio láser y del absorbedor saturable se fuerza una trayectoria d e los ra yos en e l reson ador lá ser, que es adecuada p ara modificar la co ndición de est abilidad d e l a radiación periférica en el resonador láser. Esto se consigue a través de la selección adecuada de los valores para la curvatura y la distanc ia de las superficies ópticas, que forman el telescopio. La estabilidad del resonador láser debe ajustarse e n e ste caso de ta l forma q ue no se s uprime l a confi guración de la r adiación e n mo dos transversales superiores, p ero la co nfiguración d e pri ncipio de l reso nador láser c omo resonador estable hem isférico permite la configuración de un modo TEM00.

Para conseguir la configuración TEM00 de forma selectiva antes de la configuración de una estructura de modos de orden transversal superior, se pueden realizar modificaciones en el medio láser (modulación de la intensificación) y/o en el absorbedor saturable (modulación de las pérdidas).

En una forma de realización, se c onfigura el medio láser de tal forma que a través de la variación de la concentración de los materiales interactivos, la absorción de la radiación de la bomba configura una distribución de la energía de excitación de tal forma que se garantiza una excitación tanto del modo básico TEM00 como también de modos de orden transversal superior. Por consiguiente, la geometría del resonador láser se puede configurar de tal forma que se garantiza la configuración tanto del modo básico TEM00 como también de modos de orden transversal superior.

En otra forma de realización, el absorbedor saturable se configura de tal forma que la transmisión inicial a las zonas, que son cubiertas por el mo do TEM00, se mantie ne más e levada que en las zonas, que son recorri das durante l a configuración por modos de orden transversal superior. La transmisión inicial superior en estas zonas espaciales se puede conseguir a través de diseño especial del absorbedor saturable, como por ejemplo a través de una reducción de la longitud de la trayectoria óptica en el absorbedor saturable o a través de una reducción de la concentración de las dotac iones necesar ias p ara la funci ón d el abs orbedor saturable e n forma de u n p erfil de gr adientes. De esta manera, se consigue en cada caso una intensidad de saturación, variable en dirección transversal, del absorbedor.

Se consigue una posibilidad sencilla para modificar la sección transversal de actuación en el absorbedor a lo largo de las coordenadas radiales –es decir, en dirección transversal- a través da la adición de absorbedores saturables con diferente duración (p erfil esc alonado). De ac uerdo con ello, l os modos lás er, que se pro pagan en la zo na exterior del absorbedor, recorren zonas espaciales de otra intensidad de saturación y, por lo tanto, se estabilizan con retraso de tiempo.

Para ajustar el retraso d e tiempo de la emisión de la luz láser con diferente estructura de modos, con preferencia entre los impulsos a una distancia necesaria para un encendido seguro, puede ser necesario controlar de manera selectiva en el tiempo el comportamiento de estabilización de los modos de orden transversal superior. Por lo tanto, si el modo TEM00 se estabili zase dem asiado pro nto en comparación con mod os má s eleva dos, se posib ilita l a configuración de los modos de orden transversal superiora través de modulación de la sección transversal de la amplificación o bien de l a p érdida tambi én en la dirección de u na esta bilización m ás li gera c on re lación a l mo do TEM00. De acuerdo con la geometría de la bombay la distribución de la energía de excitación enel medio láser puede s er nec esario, por l o tanto, elev ar l os meca nismos de p érdida en e l abs orbedor satur able para el mo do TEM00. Esto se rea liza de una ma nera co nveniente a tr avés d e l a pr olongación d e la tra yectoria óptica en el absorbedor s aturable o a través de c oncentración m ás el evada de los i ones d el absorbedor en el centro co n geometría constante.

Otra posibilidad para excitar de manera selectiva la c onfiguración de radiación láser desplazada en el tiempo con diferente estructura de modos transversales, consiste en la utilización de reactividades especialmente radiales o bien transversales, de diferente altura del espejo de desacoplamiento. Tales espejos se emplean en láser de laboratorio con los llamados resonadores inestables. Presentan una capacidad de reflexión radialmente variable, para estimular una estabilización del láser a lo lar go d e l os ejes ó pticos. Las vari antes con otro desarrollo d e la c apacidad d e reflexión y sobre una curvatura diseñada como resonador estable son adecuadas, en principio, para la generación de impulsos múltiples y se pueden producir fácilmente de acuerdo con el estado de la técnica como propiedades no homogéneas de dotación de los cristales.

En presencia de cristales láser dotados de forma homogénea y de absorbedores saturables de espesor uniforme así como de espejos de d esacoplamiento rec ubiertos de la mi sma maner a c on ca pacidad de refle xión co nstante, se puede conseguir una configuración de impulsos múltiples también a través de la distribución no homogénea de la luz de la bomba. Los láseres de circuito pasivo de calidad con resonadores estables tienden a la configuración exclusiva del m odo T EM00 o bie n a una esta bilización sim ultánea d e v arios modos tra nsversales. Para gara ntizar la configuración de modos desplazados temporalmente de orden superior, se puede configurar la distribución de la luz de la bomba de forma no homogénea, de tal manera que a través del empleo de elementos ópticos adecuados en la trayectoria de los rayos del láser de la bomba, solamente se acopla la energía necesaria para la estabilización del modo TEM00 a lo largo del eje óptico, sin embargo una porción elevada de la energía de la bomba se distribuye en el volumen d e m odos tra nsversales s uperiores. Esta óptica adicional permite, en pr incipio, tambié n u na distri bución controlada de la energía de la bomba y abre una posibilidad para controlar el intervalo de tiempo de los impulsos. Una distribución no homogénea de la luz podría prepararse de manera alternativa también a través de varias fuentes de luz de la bomba que iluminan con diferente intensidad o fibras de guía óptica de la bomba. Naturalmente, para la generación de la luz láser con una estructura de modos transversal variable en el tiempo se puede utilizar también una combinación de varias de las medidas mencionadas anteriormente.

Una gran ve ntaja de la v ariante d el d ispositivo de ge neración de luz láser, en la que la l uz l áser s e emite p or impulsos, reside en que en primer lugar a través de la formación de los impulsos múltiples se eleva claramente la eficiencia de la utilización de la energía láser (a un impulso corto, bien enfocable para la generación de plasma sigue un segundo impulso, para elevar el contenido de energía del plasma o al menos para mantenerlo durante un periodo de tiempo prolongado), yen segundo lugar a través de la diferente propagación o forma espacial de los modos de láser, d ebe in crementarse c laramente e l volumen d el plasma, lo q ue es es pecialmente ve ntajoso dur ante el encendido de mezclas pobres.

Adicionalmente, un l áser d e este tipo de construcción p uede ej ercer una influencia positiv a sobr e el ef ecto no deseado de l as depos iciones en la ve ntana de la cám ara de combustión utiliz ada, pu esto qu e la d ensidad d e la energía en la ventana se distribuye sobre dos o más impulsos.

Por ejemplo, podría introducirse luz lás er en la cá mara de combustión del motor de co mbustión, que presenta en secuencia temporal una estructura de modos TEM00 y una estructura de modos TEMp=0, 1-8. La luz con una estructura de mo dos T EMp=0,1-8 presenta a proximadamente l a estructura d e un ci lindro huec o, esta ndo presentes tangencialmente varios puntos cero.

Se solicita también protección para un procedimiento para el encendido de una mezcla de combustible y aire que se encuentra en la cámara de combustión de un motor de combustión interna, en particular de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, a tr avés de la luz lás er em itida desde un dispositivo de g eneración de luz lás er, sie ndo modificada temporalmente la estructura de modos transversales de la luz láser.

Por ejemplo, en un procedimiento de este tipo puede estar previsto introducir en prime lugar para la generación de un plasma en la mezcla de combustible y aire, una luz láser con une estructura de modos TEM00 en la cámara de de combustión y a continuación introducir para el recalentamiento del plasma una luz láser en una estructura de modos de orden transversal superior en la cámara de combustión.

Otras ventaj as y detalles de la invención se de ducen c on l a a yuda d e las sig uientes figur as así como de la descripción de las figuras correspondientes. En este caso:

Las figuras 1a, 1b muestrandos formas de realización diferentes del resonador láser que se emplean en un motor de combustión interna de acuerdo con la invención.

Las figuras 2a-d muestran u na representación esquemática de un absorbedor saturable, la secci ón transversal de actuación del absorbedor en dirección transversal, la i ntensidad de la lu z láser emiti da en funció n del tiempo y la estructura espacial de la luz láser emitida en función del tiempo.

Las figuras 3a-d muestran u na representación esquemática de un absorbedor saturable, la secci ón transversal de actuación del absorbedor en dirección transversal, la i ntensidad de la lu z láser emiti da en funció n del tiempo y la estructura espacial de la luz láser emitida en función del tiempo, para otra forma de realización de un absorbedor.

La figura 4 muestra un ejemplo de realización con óptica de corrección para influir sobre la distribución de la luz de la bomba con el propósito de que esté disponible energía de luz de la bomba suficiente para modo de orden superior, para conseguir el umbral láser.

La figura 5a muestra una variante, en la que la capacidad de reflexión del recubrimiento de la superficie del espejo de partida se varía con el propósito de que tanto la distribución de la luz de la onda como también el umbral láser posibiliten una configuración de impulsos múltiples.

La figura 5b muestra una representación de la capacidad de reflexión variable del recubrimiento de la superficie de acuerdo con la figura 5a, y

La figura 6a, b muestra ejemplos de realización de un motor de combustión de acuerdo con la invención.

La figura 1a muestra un e jemplo de re alización de un d ispositivo de g eneración de l uz láser 1 de acuerdo con l a invención, que comprende un resonador láser 2 de la longitud L y una óptica de acoplamiento 3 para la radiación de un l áser d e b omba n o re presentado e n la fi gura 1. El res onador l áser 2 prese nta u n medio lás er 4 así como u n absorbedor pasivo saturable 5. Las superficies ópticas del resonador láser 2 se forman por medio de superficies del medio láser 4 y del absorbedor 5. Deesta manera, las superficies 6 y 7 forman los espejos del resonador láser 2. Las superficies 8 y 9 est án configuradas de tal forma que resulta la trayectoria de los rayos de un telescopio, que está conectado en la figura 1a con una reducción y en la figura 1b con una ampliación de diámetro del rayo.

En la figura 1a se bombea de forma homogénea el medio láser 4 por medio de radiación acoplada sobre la óptica de acoplamiento 3. El absorb edor pas ivo sat urable 5 es tá dotado de m anera hom ogénea. El a bsorbedor 5 está configurado en este caso en dirección transversal de tal forma que la longitud de la trayectoria óptica se incrementa a medida que aumenta la distancia desde el eje óptico 10. Con otras pa labras, el absorbedor pasivo saturable 5 presenta más sustancia a medida que se incrementa la distancia desde el eje óptico 10. Esto conduce a que en la zona del eje óptico 10, en l a que está localizado el m odo TEM00, se produce una rotura prematura. En las z onas exteriores del absorbedor sa turable 5, en l as que está n localizados los modos de or den transv ersal superi or, se produce, en c ambio, una r otura retard ada. Esto cond uce, en ge neral, a qu e se emit a des de e l di spositivo d e generación de luz láser 1 en sec uencia t emporal un primer imp ulso c on una estruct ura d e m odos T EM00 y u n segundo impulso con una estructura de modos de orden transversal superior.

El dispositivo de generación de luz láser 1 representado enla figura 1bse diferencia del dispositivo de generación de luz láser 1 de la figura 1a porque, por una parte, las superficies 8 y 9 están configuradas de tal forma que se lleva a cabo una ampliación del diámetro del rayo y, por otra parte, el absorbedor pasivo saturable 5 está configurado de tal forma que a medidaque se incrementa la distancia desde el eje óptico 10se lleva a cabo una reducción de la longitud de la trayectoria óptica. Con otras palabras, el absorbedor pasivo saturable 5 presenta menos sustancia a medida q ue s e increm enta l a dista ncia desde el eje óptico 10. Esta m edida h a sid o tomada para c onseguir un retraso de tiempo de la estabilización del modo TEM00, para reducir le intervalo de tiempo entre el primer impulso con estructura de modos TEM00 y el segundo impulso con una estructura de modos de orden transversal superior.

De manera alternativa a la medida seleccionada en las figuras 1a y 1b de un absorbedor pasivo 5 dotado de forma homogénea, s e p ueden util izar tambi én a bsorbedores 5, que pres entan una d otación v ariable e n dir ección transversal. Tales absorbedores se representan en las figuras 2a y 3a.

En la figur a 2a, la conce ntración de iones del absorbedor saturable 5 se configura descendente a m edida que se incrementa la distancia r en una primera forma de realización (curva 11 en la figura 2b) y se configura ascendente en una segunda forma de realización (curva 12 en la figura 2b). La intensidad que resulta de ello o bien la configuración espacial de la radiación láser emitida se representa en las figuras 2c y 2d.

En la figura 3a ha sido seleccionado un perfil escalonado en la concentración de iones del absorbedor saturable 5. Por decirlo así, se acoplan dos materiales dotados de forma homogénea. En una primera forma de realización, se ha seleccionado en este caso u na conc entración de io nes m ás el evada e n el centro del absor bedor (curva 13 en la figura 3b. En una segunda forma de realización, se ha seleccionado, en oposición a ello, una concentración de iones más baja (curva 14 en la figura 3b). La intensidad que resulta de ello o bien la configuración espacial de la radiación láser emitida se representa en las figuras 3c y 3d.

En la figura 4 se representa una variante del acoplamiento de la luz de la bomba, en el que una lente o bien óptica de corrección 28 con esmerilado adicional 26 modifica la distribución de la luz de la bomba 25 de tal manera que el pico de inte nsidad e n otro caso típic o e n el c entro s e reduc e en fa vor de las p orciones q ue s e e ncuentran radialmente más hacia el exterior, que se acoplan en zonas espaciales de modos transversales superiores. En este caso, son posibles diferentes variantes de realización de la óptica de corrección. En la forma representada, la lente 28 actúa en la zona central 29 con efecto de ampliación del rayo yen las zonas marginales 30 actúa con efecto de enfoque, de manera que la luz de la bomba 26 se concentra con un efecto más fuerte sobre las zonas exteriores del medio láser 4.

En la figura 5a se representa que se puede seleccionar una capacidad de reflexión diferente del recubrimiento 27 del espejo de desacoplamiento 7 del dispositivo de generación de luz láser 1, de tal manera que en zonas espaciales diferentes del resonador resultan umbrales de láser diferentes.

La figura 5b muestra cómo de acuerdo con la distribución de la intensidad de la luz de la bomba puede ser necesaria una reducción (línea de trazos) o una elevación (línea continua) del grado de reflexión (Ref) en el borde (-r, +r) frente al eje óptico (o), para posibilitar una estabilización desplazada en el tiempo del láser. La capacidad de reflexión (Ref) variable radialmente del espejo de desacoplamiento 7 se puede realizar aparte de un recubrimiento 27 naturalmente también de otra manera.

En la figura 6a se representa un motor de combustión interna 15 con un dispositivo de generación de luz láser 1 de acuerdo con la invención. La luz láser 16 emitida desde el dispositivo de generación de luz láser 1 es introducida a través de una guía óptica 17, una óptica de ampliación formada por las lentes 18 y 19 y una ventana de la cámara de combustión 20 en la cámara de combustión 21 de un cilindro 22. La ventana de la cámara de combustión 20 está configurada en este c aso d e tal forma q ue la l uz l áser 16 es e nfocada en l a cám ara d e com bustión 21 s obre e l volumen del foco 23.

La variante mostrada en la figura 6b se diferencia de la mostrada en la figura 6a, porque en la figura 6b está prevista una fuente de luz de la b omba 24, que acopla a través de la guía ó ptica 17 la radiación láser de la bomba 25 generada en el resonador láser 2, que presenta el medio láser 4, el absorbedor 5 y los espejos 6 y 7. Este último puede estar realizado de acuerdo con las figuras 1 a 5b.

Claims

REIVINDICACIONES

1.- Motor de combustión interna con un dispositivo de generación de luz láser, caracterizado porque el dispositivo de generación d e luz láser (1) está config urado de tal form a que es a decuado par a e mitir luz láser (16) con u na estructura de modos transversal variable en el tiempo.
2.- Motor d e combustión interna de acuerdo con la r eivindicación 1 con una cámara de combustión, en l a que se puede introducir una mezcla de combustible y aire, caracterizado porque el dispositivo de generación de luz láser (1) está configurado de tal forma que es adecuado para emitir luz láser (16), que presenta en secuencia temporal una estructura de modos TEM00 y una estructura de modos de orden transversal superior, en el que la luz láser (16) que presenta una estructura de modos TEM00 está configurada para la generación de un plasma inducido por láser en la mezcla d e co mbustible y ai re y en e l qu e la l uz lás er (16), que presenta u na estr uctura d e mo dos d e ord en transversal superior, está configurada para el recalentamiento del plasma.
3.- Motor de c ombustión i nterna d e acu erdo con la re ivindicación 1 ó 2, caracteriza do porq ue e l d ispositivo d e generación d e luz láser (1) presenta un r esonador láser (2), que está configur ado d e tal forma qu e pue de ser accionado c on rel ación a al menos d os m odos d e d iferente or den tra nsversal de l a l uz l áser emisible (16), co n preferencia estable.
4.- Motor de combustión interna de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque las superficies ópticas del resonador láser (2) están configuradas ydispuestas de tal manera que el diámetro de un rayo de luz introducido en el resonador láser (2) es variable.
5.- Motor de combustión interna de acuerdo con la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque en el resonador láser

(2) están dispuestos un medio láser (4) y un absorbedor pasivo saturable (5).
6.- Motor d e combustión interna de acuerdo con la reivindicación 5, car acterizado porque una superficie (6, 7) del medio láser (4) ydel absorbedor (5), respectivamente, está configurada y dispuesta de tal manera que forma un espejo del resonador láser (2).
7.- Motor de combustión interna de acuerdo con la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque las superficies ópticas del resonador láser (2) se forman por las superficies (6, 7, 8, 9) del medio láser (4) y del absorbedor (5).
8.- Motor de combustión i nterna d e acu erdo con una de la s reiv indicaciones 5 a 7, caracterizad o porq ue e l absorbedor (5) saturable está configurado de tal forma que presenta en dirección transversal (r) una i ntensidad de saturación variable.
9.- Motor de combustión interna de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque el absorbedor (5) saturable está configurado de tal forma que presenta en dirección transversal (r) al menos dos zonas de diferente intensidad de saturación.
10.- Motor de combustión i nterna de acu erdo con la reivindicación 8, caracterizado porque el absor bedor (5) saturable presenta en dirección transversal (r) una longitud de trayectoria óptica variable.
11.- Motor de combustión interna de acuerdo con la reivindicación 8 ó 10, caracterizado porque el a bsorbedor (5) saturable presenta en dirección transversal (r) una dotación variable.
12.- Motor d e combusti ón i nterna de ac uerdo c on u na de l as reivindicaciones 3 a 11, caracter izado p orque e l dispositivo de generación de luz láser es adecuado, con preferencia por medio de una óptica de corrección, para acoplar ra diación l áser de bomba ( 25) c on un a d istribución de la i ntensidad no ho mogénea tran sversal en el resonador láser (2).
13.- Motor d e combusti ón i nterna de ac uerdo c on u na de l as reivindicaciones 3 a 11, caracter izado p orque e l resonador láser (23) presenta un espejo (6, 7), con preferencia un espeso de desacoplamiento (7), con capacidad de reflexión no homogénea transversal.
14.- Motor d e combusti ón i nterna de ac uerdo c on u na de l as reivindicaciones 3 a 13, caracter izado p orque e l dispositivo de generación de luz láser (1) es adecuado para emitir al menos dos impulsos de luz láser con diferente estructura tran sversal de mo dos, en el que entre dos impulsos de luz láser s ucesivos, con pr eferencia entre e l primero y el s egundo im pulsos d e l uz láser, está previsto un int ervalo de tiemp o entre 2 0 ns y 200 ns, c on preferencia entre 30 ns y 70 ns.
15.- Proce dimiento p ara e l e ncendido d e u na mezcl a de combustible y aire q ue se encuentra en la cámara d e combustión de un motor de combustión interna de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 14, a través de la luz láser emiti da desd e un disp ositivo de generación de luz láser, c aracterizado p orque la estruct ura tr ansversal de modos de la luz láser (16) es variable en el tiempo.
16.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque en primer lugar para la generación de un plasma en la mezcla de combustible y aire se introduce luz láser (16) con una estructura de modos TEM00 en la cámara de combustión (21) y a continuación para el recalentamiento del plasma se introduce luz láser (16) con una estructura de modos de orden transversal superior en la cámara de combustión (21).