Вихрь в цилиндре

Учёные-исследователи из Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) при Минэнерго CША получили патент на способ сокращения токсичных выбросов от бензинового и дизельного двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и увеличения их эффективности. «Наша идея - снизить температуру сжигания топливной смеси, чтобы в цилиндрах образовывалось меньше токсичных оксидов азота», - объяснил профессор астрофизических наук Нэт Фиш.

Нэт Фиш (слева) и Василий Гейко

Патент родился в результате исследований по изучению свойств быстро вращающейся сжатой плазмы, проведённых в 2014 году. Тогда Нэт Фиш и его помощник Василий Гейко обнаружили, что быстро закрученный идеальный газ может поглотить больше тепловой энергии, чем неподвижный, и предположили, что после закрутки потока топливной смеси в цилиндрах ДВС улучшатся условия для её горения. Оптимальный режим вращения согласно расчётам должен быть таким, чтобы линейная скорость газа приближалась к скорости звука в нём.

Как объясняет Василий Гейко, термодинамическая эффективность двигателя заметно увеличивается при сохранении значений минимальной и максимальной температур. Более того, чем меньше максимальная температура газов, тем выше прирост эффективности. По оценкам Гейко, снизив температуру горения с 2500 до 1300-1800 °C, можно увеличить КПД двигателя на 5-10%.