Юный техник, 2005 № 03 | страница 29
— 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.
