Verso candele di accensione laser | Le Scienze

La prossima rivoluzione nei motori a scoppio

Verso candele di accensione laser

Il nuovo dispositivo ha dimensioni tali da poter essere integrato in un motore a scoppio

C’è una componente dei motori a scoppio a benzina che è rimasta sostanzialmente immutata per 150 anni: la candela di accensione. Le cose potrebbero presto cambiare grazie allo sviluppo di sistemi di accensione laser, che garantirebbero veicoli più puliti, efficienti ed economici.

Finora infatti i laser abbastanza potenti da accendere la miscela aria-combustibile sono stati troppo voluminosi per essere integrati in un motore di veicolo. La difficoltà sembra ora superata, stando a quanto annunciato da ricercatori giapponesi che illustreranno il loro laser multifascio alla Conference on Lasers and Electro Optics (CLEO: 2011) in programma a Baltimora dall’1 al 6 maggio prossimi.

Secondo Takunori Taira degli Istituti nazionali di scienze naturali, a capo del gruppo di ricerca, le candele di accensione convenzionali costituiscono una barriera al miglioramento del consumo di combustibile e alla riduzione delle emissioni di ossidi di azoto (NOx). Queste ultime possono essere limitate utilizzando miscele più “magre”, cioè con una percentuale inferiore di benzina.

Le candele possono accendere miscele più magre ma solo se si aumenta la tensione tra i due elettrodi, a spese però della durata delle stesse candele e con un conseguente aumento dei costi.

Un altro limite delle candele convenzionali è dovuto al fatto che esse si posizionano sulla sommità del cilindro e accendono inizialmente la miscela che si trova in prossimità. Il metallo circostante, che si trova a una temperatura inferiore tende così ad attenuare la fiamma proprio nel punto da cui comincia a propagarsi. I laser per contro possono essere focalizzati proprio al centro della miscela. Senza attenuazione, la combustione si espande in modo più simmetrico e tre volte più velocemente che nel caso convenzionale.

Infine i laser accendono la miscela nell’arco di alcuni nanosecondi, contro i millisecondi necessari alle candele convenzionali.

Taira e colleghi hanno realizzato un laser con due segmenti a ittrio-alluminio-gallio (YAG), il primo dopato con neodimio e il secondo con cromo. La combinazione dei due costituisce un potente laser di soli 9 millimetri di diametro per 11 di lunghezza. (fc)

(21 aprile 2011

via lescienze.espresso.repubblica.it

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