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    广州车展专题:笑气N2O在赛车加速NOS中的应用

    2011-11-28 17:02:43

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       氮气加速系统是(NOS)由美国HOLLEY公司开发的产品。在目前世界直线加速赛中,为了在瞬间提高发动机功率,利用的液态氮氧化物系统正是NOS,其实,早在二次世界大战期间德国空军已开始使用NOS,战争结束后才逐渐被用于民用汽车的直线加速赛事中。
    工作原理  
     
       NOS(氮气加速系统)的工作原理是把N2O(一氧化二氮,俗称"笑气"(LAUGHGAS))形成高压的液态后装入钢瓶中,然后在发动机内与空气一道充当助燃剂与燃料混合燃烧(N2O可放出氧气和氮气,其中氧气就是关键的助燃气体,而氮气又可协助降温),N2O高温时产生两个氮原子一个氧原子,氧原子助燃,氮原子给气缸降温。以此增加燃料燃烧的完整度,提升动力。
     
      由于NOS提供了额外的助燃氧气,所以安装NOS后还要相应增加喷油量与之配合。正所谓“要想马儿跑得快,就要马儿多吃草”,燃料就是发动机的草,这样发动机 的动力才得到进一步的提升。
     
      NOS 与涡轮增压和机械增压一样,都是为了增加混合气中的氧气含量,提升燃烧效率从而增加功率输出,不同的是NOS是直接利用氧化物,而增压则是通过外力增加空气密度来达到目的的。也许有人会问为什么不直接使用氧气而用N2O呢?那是因为用氧气难以控制发动机的稳定性(高温和爆发力)。
     
      储存N2O的专用储气罐净重约6.7kg,充满N2O后约11kg。按照每次使用1min来算(专家建议NOS系统每次使用时间不可超过1min,一瓶气可以用3538次左右。根据一辆夏利2000的实际使用情况,其1.342L8A发动机加装NOS后,其0~100km/h加速时间减少了23%,而功率提升了21kw
     
    主要形式
     
      NOS是以一氧化二氮灌入引擎后提升爆发力,因此在改装NOS时至少必须包含以下几项硬体,分别是气瓶、喷嘴、电磁阀以及启动开关。气瓶就是填充一氧化二氮的钢制容器,除了外观尺寸上的分别,亦有空重、总重以及瓶内压力等规格;喷嘴如同引擎供油系统中的喷油嘴,喷嘴口径越大,喷出的气体量就越多,对于马力的助益也相对越大;电磁阀是控制喷嘴作动的重要组件,因为NOS的喷射原理是利用瓶内压力将气体灌入引擎,因此在气瓶和喷嘴之间必须装设一个控制器,以控制气体的喷射与否;启动开关则是提供指令让电磁阀作动的重要部品,一般大多装设在油门踏板正下方,或是节气门拉线的末端位置,不过也有利用节气门电压以感测油门开度,让驾驶者在油门全开之际一并启动NOS
     
      不过除了上述四项主要结构,其实在NOS系统中,除了气瓶本身的开关外,还必须另外装设一或二道安全开关,否则长时间使用NOS会导致燃烧室压力过大,温度也会急剧升高,所以一般通常是将NOS视作"最后阶段",或是在"重要关头"才使用。因而,使NOS平时处于关闭状态的安全开关就显得格外重要。
     
      基于安全性的考量,一般建议最好不要连续使用超过1分钟,以免引擎承受过大负荷而受损。除此之外,喷嘴的装设位置和电磁阀的控制精准性也不容忽视。喷嘴的位置会影响气体流速和雾化效果,所以一般多半装设在距离节气门1530cm处;电磁阀的精准性则相当重要,因为NOS必须在节气门全开的状态下喷射,如果在节气门开启角度不足或是已经关闭时继续供给,将造成一氧化二氮逆流,严重者甚至会出现回火现,这时候流量计或空气芯就很容易损坏。
     
       关于NOS的改装形式,基本上可以大分为"干式",与"湿式"两种,干式是指单纯喷射气体,湿式则是除了气体之外还包括了燃油,因此湿式系统所使用的喷嘴通常为""字形设计,也就是将一氧化二氮与燃油同时喷入燃烧室。就改装效果来说,比干式系统更能精准控制油气混合此,因此也可以使用大流量喷嘴,马力的提升幅度也更大。
     
      除了干式和湿式之外,依照喷嘴装设的位置,NOS还可以分成单点与多点两种喷射形式。单点所指的是喷嘴装设在节气门前方的进气管路上,国内改装店家多半是采取这种方式;多点则是由数个喷嘴所构成,位置多半是装设在进气歧管上,也就是针对每只歧管个别加装上独立的喷嘴,多点直喷式在美国Drag职业赛车上相当常见,改装效果也比起单点形式更为优异,不过由于歧管必须钻孔加工,而且作动时引擎会承受极大负荷,也更容易造成缸内部品的伤害,因此较少用在一般道路版的NOS改装上。
     
    氮气特点
      氮气N2,是一种常温下化学性质不活泼、物理性质可以高压缩、溶解度很小的气体。因为高压缩 所以他的膨胀度也很高,所以被采用为汽车的瞬间加速器,在改装选用是也有很高的要求 不是什么车都可以用的,对于普通锻造的活塞和缸等在氮气的促使下热膨胀高速运行,由于很多引擎在设计没估计到会有如此高速和膨胀度,引擎宽容度很有限会出现活塞和缸壁刮伤、硬顶胀(冷缩后造成密封问题)、烧缸(机油膜破裂)等情况,严重还会顶缸自爆。
     
    一氧化二氮(Nitrous Oxide)特点
      化学式N2O,常温下是一种无色不燃气体,有一种令人欢愉的淡淡的甜味。因其具有麻醉和止痛效果应用于外科和牙科。俗称“笑气”,在发动机上用作氧化剂来增加发动机的输出功率。熔点-90.86 °C,沸点-88.48 °C,标准气体状态下密度1.8 kg/m3,压缩液体密度为1222.8 kg/m3,摩尔质量44.0128 g/mol,受热分解出氧气,可以提供给汽缸更多的氧气,以达到更佳的油气混合比,使燃油更有效率。并借此使车辆更快的提高速度,和涡轮增压的原理相同,但是比涡轮更猛烈。当然对汽缸的损耗也更高,甚至在使用时有可能造成汽缸的永久损坏。
     
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