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廣州車展專題：笑氣N2O在賽車加速NOS中的應(yīng)用
2011-11-28 17:02:43
氮氣加速系統(tǒng)是(NOS)由美國HOLLEY公司開發(fā)的產(chǎn)品。在目前世界直線加速賽中，為了在瞬間提高發(fā)動機功率，利用的液態(tài)氮氧化物系統(tǒng)正是NOS，其實，早在二次世界大戰(zhàn)期間德國空軍已開始使用NOS，戰(zhàn)爭結(jié)束后才逐漸被用于民用汽車的直線加速賽事中。
工作原理
NOS（氮氣加速系統(tǒng)）的工作原理是把N2O（一氧化二氮，俗稱"笑氣"(LAUGHGAS)）形成高壓的液態(tài)后裝入鋼瓶中，然后在發(fā)動機內(nèi)與空氣一道充當助燃劑與燃料混合燃燒（N2O可放出氧氣和氮氣，其中氧氣就是關(guān)鍵的助燃氣體，而氮氣又可協(xié)助降溫），N2O高溫時產(chǎn)生兩個氮原子一個氧原子，氧原子助燃，氮原子給氣缸降溫。以此增加燃料燃燒的完整度，提升動力。
由于NOS提供了額外的助燃氧氣，所以安裝NOS后還要相應(yīng)增加噴油量與之配合。正所謂“要想馬兒跑得快，就要馬兒多吃草”，燃料就是發(fā)動機的草，這樣發(fā)動機 的動力才得到進一步的提升。
NOS 與渦輪增壓和機械增壓一樣，都是為了增加混合氣中的氧氣含量，提升燃燒效率從而增加功率輸出，不同的是NOS是直接利用氧化物，而增壓則是通過外力增加空氣密度來達到目的的。也許有人會問為什么不直接使用氧氣而用N2O呢？那是因為用氧氣難以控制發(fā)動機的穩(wěn)定性（高溫和爆發(fā)力）。
儲存N2O的專用儲氣罐凈重約6.7kg ，充滿N2O后約11kg 。按照每次使用1min來算（專家建議NOS系統(tǒng)每次使用時間不可超過1min，一瓶氣可以用3538次左右。根據(jù)一輛夏利2000的實際使用情況，其1.342L 的8A 發(fā)動機加裝NOS后，其0~100km/h 加速時間減少了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發(fā)力，因此在改裝NOS時至少必須包含以下幾項硬體，分別是氣瓶、噴嘴、電磁閥以及啟動開關(guān)。氣瓶就是填充一氧化二氮的鋼制容器，除了外觀尺寸上的分別，亦有空重、總重以及瓶內(nèi)壓力等規(guī)格;噴嘴如同引擎供油系統(tǒng)中的噴油嘴，噴嘴口徑越大，噴出的氣體量就越多，對于馬力的助益也相對越大；電磁閥是控制噴嘴作動的重要組件，因為NOS的噴射原理是利用瓶內(nèi)壓力將氣體灌入引擎，因此在氣瓶和噴嘴之間必須裝設(shè)一個控制器，以控制氣體的噴射與否；啟動開關(guān)則是提供指令讓電磁閥作動的重要部品，一般大多裝設(shè)在油門踏板正下方，或是節(jié)氣門拉線的末端位置，不過也有利用節(jié)氣門電壓以感測油門開度，讓駕駛者在油門全開之際一并啟動NOS。
不過除了上述四項主要結(jié)構(gòu)，其實在NOS系統(tǒng)中，除了氣瓶本身的開關(guān)外，還必須另外裝設(shè)一或二道安全開關(guān)，否則長時間使用NOS會導(dǎo)致燃燒室壓力過大，溫度也會急劇升高,所以一般通常是將NOS視作"最后階段"，或是在"重要關(guān)頭"才使用。因而，使NOS平時處于關(guān)閉狀態(tài)的安全開關(guān)就顯得格外重要。
基于安全性的考量，一般建議最好不要連續(xù)使用超過1分鐘，以免引擎承受過大負荷而受損。除此之外，噴嘴的裝設(shè)位置和電磁閥的控制精準性也不容忽視。噴嘴的位置會影響氣體流速和霧化效果，所以一般多半裝設(shè)在距離節(jié)氣門15—30cm 處；電磁閥的精準性則相當重要，因為NOS必須在節(jié)氣門全開的狀態(tài)下噴射，如果在節(jié)氣門開啟角度不足或是已經(jīng)關(guān)閉時繼續(xù)供給，將造成一氧化二氮逆流，嚴重者甚至?xí)霈F(xiàn)回火現(xiàn)，這時候流量計或空氣芯就很容易損壞。
關(guān)于NOS的改裝形式，基本上可以大分為"干式"，與"濕式"兩種，干式是指單純噴射氣體，濕式則是除了氣體之外還包括了燃油，因此濕式系統(tǒng)所使用的噴嘴通常為"丫"字形設(shè)計，也就是將一氧化二氮與燃油同時噴入燃燒室。就改裝效果來說，比干式系統(tǒng)更能精準控制油氣混合此，因此也可以使用大流量噴嘴，馬力的提升幅度也更大。
除了干式和濕式之外，依照噴嘴裝設(shè)的位置，NOS還可以分成單點與多點兩種噴射形式。單點所指的是噴嘴裝設(shè)在節(jié)氣門前方的進氣管路上，國內(nèi)改裝店家多半是采取這種方式；多點則是由數(shù)個噴嘴所構(gòu)成，位置多半是裝設(shè)在進氣歧管上，也就是針對每只歧管個別加裝上獨立的噴嘴，多點直噴式在美國Drag職業(yè)賽車上相當常見，改裝效果也比起單點形式更為優(yōu)異，不過由于歧管必須鉆孔加工，而且作動時引擎會承受極大負荷，也更容易造成缸內(nèi)部品的傷害,因此較少用在一般道路版的NOS改裝上。
氮氣特點
氮氣N2，是一種常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑、物理性質(zhì)可以高壓縮、溶解度很小的氣體。因為高壓縮 所以他的膨脹度也很高，所以被采用為汽車的瞬間加速器，在改裝選用是也有很高的要求 不是什么車都可以用的，對于普通鍛造的活塞和缸等在氮氣的促使下熱膨脹高速運行，由于很多引擎在設(shè)計沒估計到會有如此高速和膨脹度，引擎寬容度很有限會出現(xiàn)活塞和缸壁刮傷、硬頂脹（冷縮后造成密封問題）、燒缸（機油膜破裂）等情況，嚴重還會頂缸自爆。
一氧化二氮(Nitrous Oxide)特點
化學(xué)式N2O,常溫下是一種無色不燃氣體，有一種令人歡愉的淡淡的甜味。因其具有麻醉和止痛效果應(yīng)用于外科和牙科。俗稱“笑氣”，在發(fā)動機上用作氧化劑來增加發(fā)動機的輸出功率。熔點-90.86 °C ，沸點-88.48 °C ，標準氣體狀態(tài)下密度1.8 kg /m3，壓縮液體密度為1222.8 kg /m3，摩爾質(zhì)量44.0128 g /mol，受熱分解出氧氣，可以提供給汽缸更多的氧氣，以達到更佳的油氣混合比，使燃油更有效率。并借此使車輛更快的提高速度，和渦輪增壓的原理相同，但是比渦輪更猛烈。當然對汽缸的損耗也更高，甚至在使用時有可能造成汽缸的永久損壞。
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