JP2012117533A - 航空エンジンを含むガスタービンのための改良型レーザ点火装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レーザビーム14を生成するように構成される少なくとも一つのレーザ光源12と、光ビーム案内要素16とを含む。前記光ビーム案内要素16は、燃焼室内に供給された含酸素燃料混合物に対して、着火性の最も高い領域においてレーザビーム14を照射するように、レーザビーム14を送出して、火炎領域内に燃焼器火炎を生成するように構成される。本装置は、光放射の少なくとも一部を検出するように構成されて、検出した光放射に少なくとも部分的に基づいて一つ以上の燃焼パラメータを制御する動作が可能である統合型の制御診断要素を更に含む。本装置は、追加の向上した点火制御構成を更に含む。内燃機関内で燃焼混合物に点火する方法も提示される。
【選択図】図1
Description
12 レーザ光源
13 レーザダイオードポンプ光源
14 レーザビーム
15 フラッシュランプ型ポンプ光源
16 光ビーム案内要素
17 レンズ
18 点火制御装置
19 光学要素のハウジング
20 火炎センサ付き制御診断部
22 火炎
24 火炎領域
26 少なくとも一つの光検出器
28 ノズル又は燃焼器カップ
30 レーザ点火装置
31 可燃性媒体
32 レーザ火花
33 着火性の最も高い領域
34 レーザ点火装置
35 レーザ点火装置
36 放射光(近赤外ポンプレーザ光)
37 レーザ空洞
38 レーザ点火装置
39 放射光(紫外線ポンプレーザ光)
40 レーザ点火装置
41 再循環区域
42 せん断層
50 レーザ点火装置
55 レーザ点火装置
56 ビーム分散ユニット
60 グラフ図
61 レーザパルス強度
62 時間
63 初期火花
64 長い低強度テイル
65 グラフ図
66 火花
68 期間
70 グラフ図
71 レーザパルス強度
72 空間レーザビームプロファイル(ドーナツ形状)
73 レーザパルス強度
74 低強度火花テイル
75 グラフ図
76 レーザパルス強度
77 時間
78 火炎核放射率
80 可変レーザパルスエネルギ
82 閾値
83 失敗事象
84 成功事象
85 グラフ図
86 火炎放射率
87 閾値
88 火炎安定状態
89 火炎不安定状態
200 内燃機関
202 燃焼室
204 燃焼室の外側ライナ
206 燃焼室の内側ライナ
Claims (10)
- 燃焼室(202)を備える内燃機関(200)のためのレーザ点火装置(10、30、34、35、38、50、55)であって、
レーザビーム(14)を生成するように構成される、少なくとも一つのレーザ光源(12)と、
前記燃焼室(202)に供給される含酸素燃料混合物(31)を、着火性(33)の最も高い領域において照射するように前記レーザビーム(14)を送出して、燃焼領域(24)内に燃焼器火炎(22)を生成するように構成される光ビーム案内要素(16)とを含む、レーザ点火装置。 - 前記光ビーム案内要素(16)は、回折部品、プリズム、ミラー、光音響スイッチ、及び偏光ベースの光学部品のうちの一つ以上を含む、請求項1に記載のレーザ点火装置。
- 前記着火性(33)の最も高い領域は、燃焼室(202)内部の再循環区域(41)の近くである、請求項1に記載のレーザ点火装置。
- 前記レーザ光源(12)は、ポンプレーザ光源(13)を含み、放射されたポンプ光(36、39)の一部は、レーザ空洞(37)から取り出されて、燃焼室(202)内に誘導される、請求項1に記載のレーザ点火装置。
- 前記光ビーム案内要素(16)は、燃焼器火炎(22)からの光放射を協働的に送出するように更に構成される、請求項1に記載のレーザ点火装置。
- 前記少なくとも一つのレーザ光源(12)は、前記少なくとも一つのレーザビーム(14)の時間プロファイルを最適化して、短い高強度ピーク(63)を有する初期レーザパルス火花を生成し、続いて、生成された火炎核を、前記レーザパルス火花よりも長く低強度のテイル(64)によって加熱するように構成される、請求項1に記載のレーザ点火装置。
- 前記少なくとも一つのレーザ光源(12)は、前記少なくとも一つのレーザビーム(14)のパルス列を最適化して、レーザパルス火花(63)の期間を延長し、レーザパルス火花(63)及び対応する火炎核(78)へのエネルギ伝達を改善するように構成される、請求項1に記載のレーザ点火装置。
- 前記少なくとも一つのレーザ光源(12)は、前記少なくとも一つのレーザビーム(14)の空間パルス形状を最適化するように構成される、請求項1に記載のレーザ点火装置。
- 前記内燃機関(200)はタービンエンジン(201)である、請求項1に記載のレーザ点火装置。
- 内燃機関(200)内の燃料混合物の点火方法であって、
少なくとも一つのレーザ光源(12)を用いて少なくとも一つのレーザビーム(14)を生成し、
少なくとも一つの光ビーム案内要素(16)を介して、前記内燃機関(200)の燃焼室(202)内に供給された前記燃料混合物(31)に対して、着火性(33)の最も高い領域において前記少なくとも一つのレーザビーム(14)を集束させるように、前記少なくとも一つのレーザビーム(14)を送り出し、
前記集束されたレーザビーム(14)で前記燃料混合物(31)に点火して、火炎領域(24)内に燃焼器火炎(22)を生成すること、を含む方法。
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