Hát nem csudálatos, gyerekek?!
-Öveges professzor- 

A tudomány és technika legújabb vívmányait csodálva néha szem elől tévesztjük, hogy a mai modern időkben az ember már akkor szerencsésnek és sikeresnek mondhatja magát ezeken a területeken, ha hozzájárult egy apró kis csavar tökéletesítéséhez az egész szerkezetben… Majdhogynem elképzelhetetlen, hogy valaki egymaga képes legyen korszakalkotóan új elméletet megalkotni, vagy egy teljesen új berendezést a 0-ról kifejleszteni. Hosszú évek megfeszített munkája és emberek sokaságának együttműködése szükségeltetik ahhoz, hogy akár 1%-ot faragjanak valaminek a hatékonyságán, vagy egyetlen centet lecsípjenek a már amúgy is kihegyezett előállítási költségeken. Olyan összetevőkre kell figyelni, és olyan részletekig kell lemenni, hogy nem túlzás azt állítani: az utolsó szeglet, illesztés, anyacsavar is jelentőséggel bír, tudatos tervezés és gondos analízis eredményeként kerül a helyére! Egy tavalyi tanszéki szemináriumon egy olyan példát mutattak be a fenti tézisre, amelyet most feltétlen meg kell osztanunk az olvasókkal annak érzékeltetésére, hogy nincs az az apróság, ami ne lehetne fontos egy gép egészét tekintve. 

A belső égésű motorok fejlesztése során óriási hangsúlyt fektetnek az égés minőségének javítására, hiszen az nem csak a hatásfok növekedéséhez, de a káros anyag kibocsátás csökkentéséhez is vezet. Dízel motorok esetében a levegő beszívása után, a hengerben történik meg az üzemanyag befecskendezése. A keveredésre így igen rövid idő áll rendelkezésre, ezért kívánatos a megfelelően turbulens áramlás létrehozása a befecskendezés előtt. Ennek érdekében a dugattyú feje nem lapos kialakítású mint a technic LEGO modellekben, hanem kis mélyedés helyezkedik el középen. A mélyedés geometriája változatos lehet, célja pedig az, hogy a dugattyú felfele mozgása során a levegőt bekényszerítse ebbe a kis üregbe, ami befelé történő, örvénylő áramlást eredményez, ezzel elősegítve a keveredést.  

A motorban rengeteg különféle veszteség lép fel, köztük a hőveszteség a falon. Az égés során felszabadult energia részben a fémszerkezetet melegíti, az erre fordított értékes kalóriák pedig mind elvesznek a meghajtás szempontjából. Valakinek a Toyotánál ennek apropóján megfordult a fejében, hogy megmérje a különböző pontokon fellépő hőveszteséget. Ehhez a dugattyú különböző részein apró szenzorokat építettek be – ez már önmagában nem kis feladat -, melyek számot adtak a hőmérsékletről, ebből pedig számolhatóvá vált a veszteség. A mérési eredmények azt mutatták, hogy a kis bemélyedés kezdeténél, annak felső, derékszögű sarkánál távozik el a legtöbb energia az égéstérből (a nyíl hegyénél az ábrán). Ezt szemléletesen talán az magyarázhatja, hogy a bekényszerített levegő „nem tud derékszögben fordulni”, ezért létrejön egy leválási buborék, ahol a megrekedő meleg keverék rengeteg hőt ad le a falnak, mert nem tud eláramlani. Elkezdték tehát alakítani a geometriát, és numerikus modelleket is készítettek. (Egy ilyen kutatás természetesen nem 1 hónapot, hanem éveket igényel, magának a hiteles modellnek a felállítása egy önálló PhD témaként is megállhatja a helyét.)  Az alábbi ábrán több kialakítás keresztmetszetét láthatjuk:

Hangsúlyozzuk, hogy milliméteres nagyságrendű változtatásokról beszélünk. A tervezés során eljutottak a legalsó verzióig, ahol szépen lemetszették a derékszögű illeszkedést. A hatás megdöbbentő… az egybevágó mérési és számítási eredmények azt mutatták, hogy nem csak sikerült csökkenteni a hőveszteséget, de emiatt egyenesen – dobpergés… - 5%-ot sikerült lefaragni a fogyasztásból. A mai árak mellett egész szemléletesen forintosítható ez az érték, hiszen literenként kb. 20 Ft-ról beszélünk.

A fenti példa csak egy a rengeteg motorokhoz kapcsolódó döbbenetesen ötletes megoldásból és kutatásból. Mindeössze azt akarjuk ezzel érzékeltetni, hogy a technika ördöge valóban a részletekben rejlik!