Химическое оружие

Такт первый. По инерции, сохранившейся еще от предыдущего рабочего хода, поршень идет от верхнего крайнего положения (верхней мертвой точки) к нижнему крайнему положению (нижней мертвой точке). В цилиндре образуется разрежение. Через открытый всасывающий клапан в разреженное пространство устремляется смесь воздуха и паров бензина, подготовляемая в особом приборе — карбюраторе.

Такт второй. Клапан закрывается. Цилиндр наполнен свежей горючей смесью. Но поджигать ее рано: ведь поршень находится около нижней мертвой точки, и толкать его больше некуда. Нужно сначала поршень вернуть в крайнее верхнее положение; при этом он сильно сожмет горючую смесь. Когда поршень приближается к верхней мертвой точке, магнето дает искру. Происходит вспышка, температура сразу поднимается до 1500–1700 градусов, давление газов достигает 40–50 атмосфер.

Такт третий. Под нажимом сжатых газов поршень летит обратно к нижней мертвой точке. Это и есть основной рабочий ход поршня, когда энергия топлива передается поршню, а от него коленчатому валу мотора. Газы расширяются, и давление их падает до 4–7 атмосфер, а температура до 900—1000 градусов. Открывается выхлопной клапан, и отработанные газы вырываются наружу — в атмосферу.

Такт четвертый. Выхлопной клапан остается открытым. Поршень снова идет вверх, он выталкивает оставшиеся еще отработанные газы. Когда он приблизится к верхней мертвой точке, выхлопной клапан закроется — и все начнется сызнова: всасывание, сжатие горючей смеси, вспышка и так далее.

Я рассказываю об этом очень долго. На деле движения поршня происходят так быстро, что за одну секунду мотор успевает двадцать — двадцать пять раз совершить «вдох» и «выдох».

Быстроходный современный мотор — это чудо инженерного искусства, рекорд технического совершенства. Но в мире нет такой совершенной машины, которую невозможно было бы еще больше усовершенствовать.

Стук в моторе

Если бы истопник выгребал из печки не золу, а еще горящие дрова, как бы вы назвали это? Расточительством и глупостью.

Между тем в обычном бензиновом двигателе энергия горячих газов используется так же расточительно и неэкономно.

Когда в цилиндре открывается выхлопной клапан, газы имеют еще температуру в 1000 градусов и давление в несколько атмосфер. Они могли бы еще толкать и толкать поршень. Вместо этого их выбрасывают в атмосферу, где они зря растрачивают свою энергию, нагревая воздух.

Не лучше ли заставить газы подольше давить на поршень? Тогда в том же цилиндре из того же количества бензина удалось бы получить большую мощность.

Сделать это очень просто: надо передвинуть верхнюю мертвую точку как можно ближе к головке, то есть к крышке цилиндра. Путь поршня в цилиндре удлинится, и горячие газы в третьем такте успеют отдать ему гораздо больше своей энергии, прежде чем они будут выброшены в атмосферу.

На техническом языке это называется «увеличить степень сжатия». Чем ближе верхняя мертвая точка перенесена к головке цилиндра, тем меньше свободного пространства остается для горючей смеси к моменту вспышки и тем сильнее эта смесь сжата.

Итак, мы нашли простой и удобный путь к поднятию мощности мотора: увеличение степени сжатия.

Переконструируем же наш двигатель — удлиним в нем ход поршня, потом заправим бак горючим и включим стартер. Из свечей посыплются искры — сейчас машина заработает на полную мощность!

Но тут нас постигнет полная неудача.

Странный стук раздастся в цилиндре, мотор задрожит, из выхлопных сопел вырвется черный шлейф дыма. Стрелки измерительных приборов задергаются, словно охваченные судорогами. Придется поскорее остановить мотор, чтобы не искалечить его совсем.

Что же случилось?

Нас подвел бензин.

Мы построили очень совершенный двигатель, но бензин отказался в нем работать.

При высокой степени сжатия поршень во втором такте быстро и сильно сдавливает смесь воздуха и паров бензина. Давление и температура их резко возрастают, и в цилиндре начинаются небывалые химические реакции: часть бензина превращается в сложные гремучие вещества. И при появлении электрической искры горючая смесь уже не воспламеняется, а взрывается с молниеносной быстротой.

Взрыв, или детонация, губит мотор: ломаются поршни, свечи, изнашиваются стенки цилиндров и клапанов, мотор лихорадит, и бензин не сгорает до конца, а превращается в сажу, в черный дым.

Мы хотели получить большую мощность в малом моторе, а получили… детонацию.

Наддув

Попробуем в таком случае увеличить мощность мотора другим путем: попытаемся сжигать в нем больше бензина, впускать в его цилиндры большие порции горючего.

При каждой вспышке тогда будет получаться больше горячих газов, они сильнее будут давить на поршень — и мотор разовьет большую мощность.

Но когда мы переведем мотор на «усиленное питание», ему понадобится и воздуха больше, чем обычно, иначе бензин не сгорит полностью, как не выгорают угли в печке с плохой тягой.