Нет необходимости рассказывать о роли и значении ДВС (двигателей внутреннего сгорания) в устройстве и структуре современного общества.

Ни капли не преувеличивая, можно сказать, что ДВС как раз и является одним из важнейших элементов, эту самую структуру (и происходящие в ней процессы) определяющих и формирующих.

Ну в самом деле, попробуйте на минутку (только на минутку!), представить, что этот тип двигателя никогда не существовал. 

Представили? А у меня вот не получается...

Воображения не хватает, потому как вся история человечества, ну пусть не вся, но последнего столетия точно, была бы совершенно иной, вплоть до  политической карты мира, на которой, скорее всего, сложилась бы совершенно иная конфигурация в районе Персидского Залива (и не только), исчезли бы одни и появились совсем другие военно-политические союзы, совершенно по иному протекали бы совершенно иные войны и т.д. и т.п.

Поэтому совершенно неудивительно, что десятки лет сотни тысяч учёных и инженеров самых различных специальностей (нефтехимии, которая сама в значительной мере обязана своим существованием необходимости обеспечения в нужных количествах десятки и сотни миллионов ДВС топливом, материаловедения, металлургии, механике, электротехнике, электронике...) затрачивают громадные усилия, преследующие, в итоге, одну-единственную цель  -  сделать двигатель как можно более экономичным, потребляющим как можно меньше топлива на единицу выдаваемой мощности.

Повысить его КПД то есть.

Сейчас лучшие образцы ДВС преобразуют в полезную работу максимум 44% той энергии, что запасена в топливе.

Всё остальное или затрачивается на нагрев атмосферы, или, в буквальном смысле этого слова вылетает в трубу, выхлопную.  

Что характерно, попутно создавая при этом массу проблем, которые тоже необходимо решать. Экология, ага...

Попробуем понять, что же может привести к желаемому результату  - повышению КПД ДВС.

Для этого придётся немного вспомнить физику.

Работа любого ДВС - дизельного, или карбюраторного, остальные виды, например, Ванкеля, мы не рассматриваем, потому что они в конечном итоге являются вариациями или комбинациями  двух первых - описывается циклом (процессом) Карно, состоящим из двух адиабатных (без обмена теплотой с окружающей средой) и двух изотермических (протекающих при постоянной температуре) процессов. 

В процессе Карно термодинамическая система выполняет механическую работу за счёт обмена теплотой с двумя тепловыми резервуарами, имеющими постоянные, но различающиеся температуры. Резервуар с более высокой температурой называется нагревателем, а с более низкой температурой — холодильником.

КПД тепловой машины (а ДВС является именно тепловой машиной), таким образом, не может превышать отношения разности температур нагревателя и холодильника к температуре нагревателя: 

Как видите, всё достаточно просто. Чтобы повысит КПД, нужно либо сильнее нагревать нагреватель, либо больше охлаждать холодильник ... либо и то и другое одновременно.

К сожалению, в реальном мире не всё так просто. Мы упираемся в массу ограничений, связанных с требованиями к свойствам материалом (в первую очередь их теплостойкости), реальных (а не идеальных) кинематических схем, обеспечению надлежащего уровня надёжности и безопасности и т.д. и т.п. 

Чтобы стало ещё понятнее, посмотрим, что происходит внутри карбюраторного двигателя при его работе. На примере его четырёхтактного, наиболее распространённого варианта. 

а) Такт впуска топлива

б) Такт сжатия топлива

в) Такт сгорания топлива

г) Такт выпуска отработавших газов

Вроде бы уже всё понятно из этого, не так ли? Я не буду подробно расписывать, что происходит "внутри" каждого из тактов  - при наличии минимального желания это легко найти (описание т.е.) самостоятельно.

Вообще, конструкция современных двигателей настолько "вылизана", что  они, можно сказать, вплотную приблизились к показателю максимально возможного практически достижимого КПД, и речь уже идёт о борьбе даже не за проценты, а за их десятые доли. 

Так что же дальше, тупик?

А вот и нет!

Конечно, законы физики не обманешь... но кто сказал, что нужно оставаться только в рамках одного из них?

В конечном итоге вся эта хитрая механика работает, чтобы раскрутить коленчатый вал, от которого и производится отбор мощности.

Значит, чем быстрее этот вал крутится, тем большую мощность можно использовать.

Вот формула, описывающая зависимость мощности (энергии) от скорости вращения:

Момент инерции, если не менять конструкцию, величина постоянная, и значит, увеличение угловой скорости вращения (ω) вдвое даст четырёхкратный прирост мощности!

Значит, задача сводится к тому, чтобы заставить вал крутиться вдвое быстрее.

Самое удивительное, что решение лежало буквально на поверхности, но его, как водится, никто не заметил.

Ну вот мы и подошли наконец к главному.

Изящнейшее, элегантное решение - установить внутри цилиндра поперечную перегородку, перпендикулярную коленчатому валу, тем самым разделив его (цилиндр) на два полуцилиндра, движущихся независимо друг от друга со смещением на полуцикл, или два такта.

При этом, правда, несколько усложняется конструкция  - потребуется дополнительный комплект впускных и выпускных кланов, и, для карбюраторного двигателя, свечей зажигания.

Но игра стоит свеч! - подавая на каждый из полуцилиндров половину топлива, ранее подаваемого на весь цилиндр, т.е. сохраняя его (топлива) количество в пересчёте на один цилиндр, но при вдвое меньшей (топлива же только половина!)  энергии от сгорания, за счёт увеличения вдвое количества рабочих циклов мы получим двойное же увеличение скорости вращения коленчатого вала.

Вал то есть крутится ровно вдвое быстрее за счёт хотя и вдвое меньших по энергии, но зато вдвое более частых импульсов.

А это, в свою очередь, на выбор  - или двукратное снижение расхода топлива при той же мощности, или двукратный рост мощности при прежнем расходе топлива.

Не забывайте, зависимость мощности от скорости вращения квадратичная!

А теперь скажите, кто из вас откажется потратить на 100 км пути, при прежней скорости, не 8-10, или больше, а от силы 5-6 литров бензина? То-то же! 

Разумеется. будут затронуты и грузовые перевозки, и масса связанных отраслей... 

Это, без преувеличения, грандиозное открытие в самом скором времени окажет настолько большое влияние на нашу жизнь, что масштаб его пока не до конца представим  даже для тех, кто понимает.