Longitudinal angeregte passiv gütegeschaltete Laserzündkerze (eBook)

Kurzfassung 8
Inhalt 10
Liste der verwendeten Symbole 13
Extended Abstract 18
1 Einleitung 22
2 Prinzipien der Laserzündung 26
2.1 Thermische Zündung mittels Laser 26
2.2 Laserinduzierte photochemische Zündung 26
2.3 Laserinduzierte resonante Durchbruchzündung 27
2.4 Laserinduzierte Funkenzündung oder nicht-resonante Durchbruchzündung 27
3 Laserzündung am Ottomotor 31
3.1 Laserzündung bei strahlgeführter Benzindirekteinsprit-zung 31
3.2 Laserzündung homogener Methan-Luft-Gemische 38
3.3 Zusammenfassung Anforderungen an das Lasersystem 41
4 Sättigbarer Absorber als passiver Güteschal-ter 43
4.1 Analytisches Modell des sättigbaren Absorbers 44
4.2 Numerisches Modell des sättigbaren Absorbers 46
5 Grundlagen der Modellierung eines Laser-systems 56
5.1 Modellierung eines passiv gütegeschalteten Lasersys-tems 57
5.2 Analytische Lösung eines passiv gütegeschalteten La-sersystems 60
5.3 Numerische Lösung eines passiv gütegeschalteten La-sersystems 71
6 Thermische Effekte 93
6.1 Pumplichtinduzierte thermische Effekte 93
6.2 Temperaturabhängigkeit desWirkungsquerschnitts der stimulierten Emission 99
7 Experimente zum Laserdesign 101
7.1 Charakterisierung der Pumpquellen 101
7.2 Experimente mit sättigbarem Absorber 106
7.3 Eigenschaften der untersuchten laseraktiven Materia-lien 110
7.4 Experimente mit laseraktiven Materialien 115
7.5 Vergleich der laseraktivenMaterialien im Laserbetrieb 139
8 Experimente zum Motorversuch 145
8.1 Kristallhalterung 145
8.2 Aufbau der Laserzündkerze 149
8.3 Vorversuche 150
8.4 Motorversuch 152
9 Zusammenfassung 154
Literatur– und Quellenverzeichnis 158
Danksagung 174

2.1 Thermische Zündung mittels Laser (Seite 23)

Bei der thermischen Zündung mittels Laser [29–38] wird die kinetische Energie eines Moleküls erhöht. Dabei werden durch kontinuierliche Laserstrahlung die Vibrations-, Translations- oder Rotationsschwingungen des Gas-Moleküls angeregt, was eine Erhitzung der bestrahlten Region zur Folge hat. Als Resultat der Energieerhöhung brechen die chemischen Bindungen des Moleküls auf und chemische Reaktionen können starten. Die Zeitdauer zwischen Beginn der Laserstrahlung und der Entzündung des Gases ist vergleichsweise lang in der Größenordnung von bis zu einer Millisekunde [37]. Ein geeignetes Lasersystem für die Anregung der oben genannten Molekülschwingungen ist der CO2-Laser mit seiner Emissionwellenlänge von etwa 10 µm. Dieses Lasersystem schließt die Anwendung an einem Ottomotor aufgrund seiner Baugröße sofort aus. Des Weiteren besitzt man mit der thermischen Zündung mittels Laser nicht mehr die freie Wahl des Zündortes im Brennraum, da die Laserstrahlung direkt hinter dem Brennraumfenster absorbiert wird und bei der Propagierung in den Brennraum eine exponentielle Abschwächung erfährt.