Работа бензиновых двигателей ограничивается количеством воздуха, который может поступить в цилиндры. С обеспечением подачи топлива никаких проблем не возникает, а вот воздуха требуется в 14.7 раза больше (по весу).

       В связи с этим предпочтительным направлением усовершенствования двигателя является установка устройства, которое могло бы нагнетать воздух в цилиндры. Чаще всего таким устройством является компрессор, который приводится во вращение от коленчатого вала (механический наддув), либо от газовой турбины, работающей на выхлопных газах(турбонаддув)(см.гпаву 11). В двухтактных двигателях (устанавливаемых на большинстве мотоциклов) наддув осуществляется во время кривошипно-камерной продувки. Многие годы установка компрессоров на мотоциклетных двигателях была запрещена. Эти ограничения не были особенно строгими и в тех случаях, когда основным требованием к двигателю была его удельная мощность. Турбокомпрессоры устанавливались всегда: на спортивных автомобилях и мотоциклах довоенного производства, самолетах с поршневыми двигателями, в гоночных автомобилях Формулы 1, в дорожных автомобилях, в грузовых автомобилях и т.п.

       В тех случаях, когда возможность наддува воздуха отсутствует, расходвоздуха становится основным фактором, ограничивающим возможности двигателя.

       Газы имеют различные свойства, которые можно использовать для повышения мощности двигателя. Соотношение между давлением, объемом и температурой (см. примечание 1), их способность передавать колебания давления, способность смешиваться и передавать тепло... все эти свойства в некоторых случаях могут приобретать очень большое значение. Наиболее важные свойства газов, имеющие практическое значение описываются теоремой Бернуппи. Эта теорема названа по имени Даниэля Бернулли (1700-1782 г.г.), в которой доказано, что если газ не получает энергию извне и не отдает ее, то общий уровень энергии газа остается постоянным. Эта полная энергия состоит из нескольких составляющих: газ обладает кинетической энергией (0.5 mv2, зависящей от скорости газа), потенциапьной энергией (mgh, зависящей от высоты газа над определенным уровнем) и энергией сжатого газа (mp/D-отношение давления и плотности газа). Сумма этих энергий остается постоянной, хотя энергия может свободно меняться между составляющими. Например, увеличение кинетической энергии сопровождается уменьшением энергии сжатого газа или потенциальной энергии. Для "совершенного" несжимаемого газа применима следующая формула:

       В этой формуле v - скорость, m - масса, р - давление, D - плотность, h - высота над определенным уровнем, g - ускорение свободного падения и К - некоторая постоянная величина.

       Примечание: слагаемые в этой формуле должны иметь одинаковые размерности массы (М), длины (L) и времени (Т).

       Реальный газ более чувствителен к отношению давление/плотность, поэтому формула принимает следующий вид:

       Сравним поведение газа с твердым телом, например, с кирпичом, расположенным на высокой стене. Кирпич твердый, поэтому его давление и плотность остаются постоянными, он не имеет скорости (поэтому его кинетическая энергия равна нулю), однако, он имеет потенциальную энергию, поскольку расположен на некоторой высоте. Эта высота может быть измерена относительно любого уровня, который удобно использовать в качестве начала отсчета. Высота стены принципиально важна, поскольку входит в формулу потенциальной энергии: mgh, то есть масса х ускорение свободного падения х высоту. Если теперь кирпич упадет (без добавления энергии, а только в результате легкого толчка рукой), он начнет с ускорением двигаться вниз. Потенциальная энергия кирпича начнет превращаться в кинетическую энергию. Когда кирпич достигнет земли, вся его потенциальная энергия будет исчерпана, а его кинетическая энергия (mv2/2) должна быть равна потенциальной энергии (mgh), которой обладал кирпич. Иными словами: mv2/2 = mgh, откуда v = V(2gh).

       В этой формуле g = 9.81 v/c2. Если высота стены равна 10 м. то скорость кирпича в момент соприкосновения с землей достигнет 14.01 м/с.

       В этой точке скорость (и кинетическая энергия) кирпича вновь становятся равными нулю, так же как и его потенциальная энергия. Однако полная энергия кирпича не может бесследно исчезнуть. Полная энергия кирпича может принять одну из следующих форм: [а] кирпич может смять землю, причем энергия деформации земли будет равна сумме потенциальной и кинетической энергии кирпича, (б) кирпич может деформироваться или сломаться, причем энергия деформации будет равна энергии кирпича или, (с) кирпич может отскочить от земли, а его энергия будет состоять из суммы потенциальной и кинетической энергий (в зависимости от скорости и высоты). На практике энергия кирпича проявляется в виде комбинации всех этих форм (кроме того, часть энергии рассеивается в виде звука от удара, а также расходуется на повышение температуры в точке контакта кирпича с землей).

       В отличие от кирпича, мяч отскакивает от земли вверх, однако, он не достигает той высоты, с которой начал свое падение, поскольку некоторая часть энергии расходуется на деформацию земли и мяча, на создание звука от удара, а также на преодоление сопротивления воздуха (эта часть энергии передается воздуху, окружающему мяч).

       Так же как потенциальная энергия кирпича непосредственно переходит в его кинетическую энергию, энергия газов может трансформироваться в одну из трех форм. На практике малые размеры карбюраторов не позволяют значительно изменить потенциальную энергию газов, поэтому этой формой энергии при расчетах можно пренебречь. Остаются только кинетическая энергия и энергия давления. Если одна из этих форм увеличивается, вторая должна уменьшиться (и наоборот). Обычно эта трансформация происходит в зонах расширения. В частности, в этом заключается одна из причин, которые позволяют летать самолетам. Бернулли доказал теоретическую возможность полетов более, чем за столетие до первого полета братьев Райт.

       Единственным условием равенства энергий является то, что энергия не должна расходоваться или подводиться извне. Не имеет значения, стоите ли Вы. а газ движется, или газ неподвижен, а Вы движетесь мимо него (8 этом заключается принцип относительности движения). Воздух, который движется над крылом самолета, имеет меньшее давление, чем воздух, находящийся в неподвижности относительно крыла. При этом не имеет значения, движется пи самолет в неподвижном воздухе, или самолет неподвижен, а воздух обдувает его.

Примечание 1

       Закон Бойля (названный в честь Роберта Бойля, 1627-1691 г.г.) гласит, что при постоянной температуре объем идеального газа обратно пропорционален его давлению (р1V1 = p2V2 = const). Реальные газы не вполне подчиняются этому закону. В законе Шарля (названного в честь Жака Шарля и Джозефа Гей-Люссака в 1780 г.) добавлена температура и утверждается, что объем определенной массы воздуха пропорционален его температуре (p1V1/T1 = p2V2/T2 = const). Этот закон выведен учеными из наблюдений за горячим воздухом. Подразумевается, что все газы имеют приблизительно одинаковый коэффициент расширения. Это допущение справедливо только при низком давлении газов, когда они проявляют свойства "идеального газа". Идеальным газом считается такой газ, в котором молекулы не имеют размера и отсутствуют силы межмолекулярного взаимодействия.

       В реальных газах равенство закона Шарля соблюдается только с учетом удельной теплоемкости газа (удельной теплоемкостью газа называется количество тепла, которое требуется для нагрева единицы массы газа на один градус). Газы имеют два значения удельной теплоемкости: удельную теплоемкость при постоянном давлении (С) и удельную теплоемкость при постоянном объеме (CJ. Отношение Cp/Cv обозначается буквой у (гамма). Для воздуха при нормальном атмосферном давлении это отношение приблизительно равно 1.4, а равенство в законе Бойля выглядит следующим образам: pVr = const (эта равенство называется адиабатическим).

Различные виды карбюраторов на мотоциклы и скутеры вы можете купить у нас.