Юный техник, 2005 № 03

— Забрал с собой все пожитки?

— Да, сэр.

— Вы установили «маячок» на его корабль?

— Как вы и приказывали.

— Дайте мне знать, где он объявится. — Рейнхардт выключил пейджер и повернулся к генералу: — Жаль, конечно, но нам придется заморозить его счет. Напрасно он попытался нас надуть, — тут он позволил себе улыбнуться. — Приятно иметь дело с аморальной личностью!

— И где, по-вашему, он объявится?

Рейнхардт пожал плечами.

— Кто знает… Но уж наверняка как можно дальше от Союза и Калии. — Вновь на его губах заиграла улыбка, он откинулся на спинку удобного кресла. — Он отыщет идеальное место для новой Швейцарии. Со временем эта планета станет для нас совершенно бесполезной. Так что мы еще свидимся.

Перевел с английского Дмитрий ВЕБЕР

Художник Лена САНКИНА

УНИВЕРСИТЕТ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСТВА Нужна ли корона цилиндру?

Золотая медаль на очередном смотре изобретений в Женеве была присуждена работе нашего соотечественника, доктора технических наук Евгения Бугайца. По мнению жюри, его свечи зажигания могли быть удостоены даже Гран-при, если бы их продемонстрировали экспертной комиссии чуть пораньше. Ведь на глазах изумленных экспертов «Крайслер минивэн вояджер», который разгоняется до скорости 100 км/ч обычно около 30 с, со свечами Евгения Степановича набрал скорость втрое быстрее. Почему так получилось?

— Двигатель внутреннего сгорания, или ДВС, работает на нашей планете уже более 150 лет, — рассказал автор изобретения. — И над его усовершенствованием работают миллионы специалистов, которые тратят десятки миллиардов долларов ежегодно, стремясь выжать из ДВС все возможное. Однако успехи пока довольно скромные — каждый год КПД двигателя возрастает в среднем на 0,2 %. Почему так получается?

Проанализировав ситуацию, я увидел, что при работе двигателя существуют огромные потери, которые почему-то никто не замечает. Часть потерь связана непосредственно с процессом горения. Казалось бы, так здорово все изучено, такие серьезные специалисты работали в этой области, что добавить нечего. Но в том-то и дело, что одни специалисты изучали химический процесс горения, другие — термодинамику процесса с точки зрения цикла Карно, но никто почему-то не удосужился взглянуть на процесс комплексно, применительно именно к горению в цилиндрах ДВС. А там есть масса нюансов, которые заставляют изучать динамику процесса в микросекундном диапазоне.

Вот что я конкретно имею в виду. Давайте посмотрим на камеру сгорания, куда входит кончик свечи зажигания с контактами. Между контактами этими проскакивает искра, поджигая воздушно-топливную смесь. Огонь лижет стенки камеры сгорания, а в центр камеры сгорания попадает по спирали. При этом центром является положение поршня в верхней мертвой точке. Как только поршень этой точки достигает, дальше огонь распространяется равномерно во все стороны. Таким образом, весь процесс горения можно разделить на две стадии: асимметричное горение по спирали до центра и симметричное — во все стороны от него.

При этом горение заканчивается не с той скоростью, с которой началось, а с гораздо более высокой, на грани детонации. Детонационная же волна распространяется со скоростью около 2 км/с, то есть быстрее звука. Так что когда горение заканчивается в одном краю камеры сгорания, поршень получает сильный удар, его может и заклинить.

Неравномерность горения позволяет объяснить и почему двигатель плохо тянет, когда холодный, и почему мотор боится нагрузки, а перед этим он, как говорят автомобилисты, «козлит», поскольку происходит кратковременное заклинивание поршня.

В общем, таким образом было получено объяснение, почему ДВС обычно плохо работает при больших нагрузках и малых оборотах. Да и на высоких оборотах дело обстоит немногим лучше. Хоть камера сгорания по виду и мала, но если разложить весь путь горения по спирали, то получается, что камера как бы искусственно удлиняется в 3,5 раза.

На больших оборотах это обстоятельство заставляет поджигать смесь задолго до верхней мертвой точки. Тепловая энергия начинает выделяться еще в фазе сжатия, когда поршень только идет вверх, и таким образом препятствует его работе. А раз так, то, значит, мы теряем КПД, крутящий момент уменьшается.

Опытным путем двигателисты постарались снизить подобные потери, ограничив угол опережения зажигания. Но это опять-таки приводит к потерям: смесь не успевает полностью сгорать в камере и догорает уже в выхлопной трубе…