主页 > Z屯生活 >传统火星塞準备退休,雷射加持更节能环保 >

传统火星塞準备退休,雷射加持更节能环保

传统火星塞準备退休,雷射加持更节能环保 传统火星塞(上左)极有可能被新世代雷射火星塞(上右)取代 早在1777年义大利物理学家Alessandro Volta发明了电池,并提出火花点火的论调,1807年瑞士人Francois Isaac de Rival则提出运用在内燃机的观点,1876年法国人Jean Joseph tienne Lenoir製造内燃机并取得专利,1893年德国人Robert Bosch发明火花点火引擎,这也开启火星塞与内燃机结合的历史,这超过百年来火星塞运作方式都没有改变,唯独材质与设计随着时代不同,但火星塞却仍有无解的致命伤,不过传统火星塞极有可能被取代,虽然仍具备相同功能,却因使用「雷射」可提高效率降低污染,一但正式量产恐怕会引起另波的汽车技术革命!

内燃机引擎运作原理中,「进、压、爆、排」这四个动作程序缺一不可,缺了其中一项,引擎就无法启动发挥动能,而体积小巧的火星塞,则担任点火爆炸的重要工作。火星塞的功能就是将引擎的燃烧室塞住完全密合,并使高压电通过火星塞本体,电流从电极间跳过,产生强热火花,点燃汽缸内压缩混合的气体进行电性点火爆炸,产生动能推动引擎。但火星塞在进行爆炸点火时,会产生碳,如果附着在两个电极上,火花会转变得比较薄弱,或者会在电极前端外部发生短路现象,而不会使火花跳跃。
而日本冈崎分子科学研究所副教授平等拓範所带领的雷射小组,近日成功研发小型的汽车雷射点火系统,可望在未来取代传统的火星塞。雷射点火系统能使汽油燃烧更完全,令汽车更加符合环保与节能省油的诉求。平等拓範表示,如果驾驶人希望车辆动力十足、更省油又能降低碳排放量,那幺新的雷射点火系统将是最好的选择。
在汽车发展超过百年的发展史上,火星塞一直是汽车不可或缺的重要零件,但火星塞只能在触发器附近点燃空气混合体燃料,如此会影响燃料的完整燃烧效率,造成空气污染,且火星塞还有一个最致命的缺点,那就是随着使用年限的增加,金属表面的电极会逐渐耗弱而不堪使用。但雷射火星塞点火速度比传统要快,且能将燃油完全燃烧,提高了燃油的效率;因此使用雷射火星塞的汽车可使用低污染的无铅汽油。虽然过去有不少人试图使用雷射火星塞代替传统火星塞,不过所研发的因雷射火星塞体积过大又笨重、点火效率低且很不稳定,成功机率几乎等于零。
所以这个研究团队研发出的雷射火星塞,大小仅有半英吋,採用陶瓷粉末烧成透明状,再填入金属离子製成火星塞大小的圆筒内而成,这种小巧且能量耗损低的雷射火星塞,透过光学纤维传递能量,脉冲间隔只有短短1/1000秒,与一般雷射装置中常使用的水晶相比,陶瓷雷射火星塞更耐热且坚固,能承受引擎燃烧时所产生的高温。目前研究人员还进一步研发三束雷射火星塞,三束雷射的点火速度比已研发出来的单束更快。而研发团队将在六月于美国巴尔的摩召开的CLEO(Conference on Lasers and Electro-Optics 2011)雷射与电子光学会议发表成果。
此外,冈崎分子科学研究所雷射小组也正与日本DENSO进行接触,希望藉此让这项创新技术商业化,倘若传统火星塞都换成雷射,不仅能让燃油燃烧效率提高,降低污染,更会引爆新革命,但这对相关厂商而言势必会造成更大压力。