Оксид азоту. Правда і вимисел
Оксид азоту. Правда і вимисел
Чутка людська:
Напевно перше, що спадає на думку людині при фразі "форсування двигуна", це турбіна і, звичайно ж, "закис" або як іноді її називають - «нітрос». Даний вид форсування оповитий стереотипами, забобонами; навіть ті, хто встановлював її собі, не завжди віддають собі звіт в тому, що ж вони роблять і як воно працює; а вже ті, хто подивився трешові фільми, на зразок "The Fast and the Furious 1/2/3", тим більше впевнений, що закис вибухає (При тому, що вона не горить). Однак найчастіше навіть один вид балона в багажнику приводить деяких особистостей в забобонний трепет. При цьому 99% упевнені, що від цього мотор швидко вийде з ладу, вибухне, "розгубить клапана" і т.д. на ваш вибір. Але на питання "чому ж?", Зазвичай не можуть дати скільки небудь зрозумілої відповіді. А без розуму, як відомо, можна і. кхм. стовп погнути.
аксіома:
Закис азоту - найдешевший, швидкий і ефективний спосіб підвищити термічне ККД і потужність двигуна, правда короткочасно.
Історія:
Оксид азоту (закис азоту) в якості інгаляційного наркозу використовується і до цього дня починаючи з середини 19 століття. Вдихання суміші цього безбарвного із слабким приємним запахом газу з повітрям викликає короткочасний стан схоже з сп'янінням (Названий звеселяючим газом англійським хіміком Х. Деві, який, вивчаючи на собі дію Закису азоту (1799), виявив в початковій фазі збудження, що супроводжується сміхом і безладними рухами тіла , в подальшому - втрату свідомості.). Як спосіб збільшення потужності застосування закису веде історію ще з 1912 року, коли на авіасоревнованіях «Кубок Шнайдера» деякі пілоти встановлювали на своїх етажерках криогенні балони з оксидом азоту - ось вам і тюнінг. Бойове хрещення системи подачі закису пройшли під час Другої світової, коли німецькі конструктори першими на деяких модифікаціях FW-190 штатно використовували дане з'єднання, що дозволяло короткочасно піднімати потужність авіаційних моторів в півтора-два рази і давати перевагу в повітряному бою. Однак в авіації незабаром запанувала епоха реактивних двигунів і про закис забули. А згадали про неї як раз тюнери автомобілів в 70-і роки. Нова ера почалася з кустарних і не надійних систем уприскування закису, звідки і пішли чутки про вибухонебезпечності. І ось вже в 1978 році американська компанія «Nitrous Oxide systems» вперше запропонувала всім автолюбителям універсальну систему подачі N20. Потім були ZEX, Edelbrock і інші фірми, але сенс був саме в промисловому масштабі і затребуваності даної продукції. Зараз нонсенсом вважається американський дрегстер на якому не встановлено системи хоча б на 50 сил.
хімія:
Закис азоту N2O - безбарвний газ із слабким приємним запахом і солодкуватим смаком.
Щільність при 0 ° С і 101 325 н.е. / м2 (760 мм рт. Ст.) 1,9804 кг / м3, t кип - 89,5 ° С, tпл - 102,4 ° С.
Хімічно N2O з водою, розчинами кислот і лугів не реагує, кисень не окислюється.
Вище 500 ° C розкладається: 2N2O = 2N2 + 2O; тому при підвищених температурах діє як сильний окислювач і підтримує горіння. (Звернемо на це увагу)
Принцип дії системи:
1. N2O подається в циліндр, вже перемішана з паливо-повітряної сумішшю. При стисненні і займанні паливоповітряної
суміші закис азоту розкладається на азот і кисень (2N2O-> 2N2 + 2O) під впливом температури (
350C). В результаті вивільняється атомарний кисень, який дозволяє окислити (спалити) додаткову кількість палива. Кисню, що міститься в N2O, в 1.6 рази більше, ніж в повітрі (по масі).
2. Крім того, азот, який так само вивільняється, працює як антидетонатор, не даючи процесу горіння йти лавиноподібно.
3. Закис зберігається в балоні в зрідженому стані. Вивільняючись при расжіреніі, починає кипіти, різко охолоджуючись. А оскільки Тпл і Ткип поряд, то, ледве скипівши, замерзає і переходить в твердий стан і летить далі у вигляді кристалів (снігу). Стрімко відбираючи тепло у навколишнього середовища, система працює як інтеркулер на наддувних двигунах (різке зниження температури суміші в колекторі дає збільшення потоку паливо-повітряної суміші і, власне, щільності заряду).
важливо:
Топлівновоздушная суміш згорає максимально ефективно при певному співвідношенні палива і окислювача (стехиометрическое відношення - таке співвідношення палива і окислювача, при якому дана суміш згорає повністю і без залишку) необхідного для даного типу палива. Якщо ми додаємо більше окислювача, то необхідно пропорційно подавати більше палива, інакше суміш неминуче обідниться, буде перегрів двигуна, детонація, яка, до слова, у випадку з закисом дуже небезпечна: пара "хороших стукотів" і наприклад поршень цілком може позбутися кілець з перегородками або ми побачимо «руку дружби» у вигляді зламаного шатуна в дірі блоку циліндрів. У той же час, подача закису без доптопліва взагалі дасть легку надбавку, можливо навіть без детонації, а при збільшенні дози оной і при появі детонації мотор почне "тупити" і глухнути.
системи:
І раз ми торкнулися додаткове паливо, то непогано розібратися з типами систем.
Основний підрозділ йде на системи подачі N2O в циліндри в газоподібному або рідкому вигляді. Перші системи простіші і малопотужні (до 50сіл в залежності від об'єму двигуна), їх якраз і випускають багато фірм. Не розумію тільки за що вони беруть такі гроші за балон, пару метрів шланга і проводів з кнопкою, але це справа престижу і бренду. Другі ж серйозні, призначені вони для підвищення потужності в рази, коштують значно дешевше, простіше в реалізації і схемотехніці і надійні.
В основі своїй розмова піде про другий тип систем як найбільш прийнятному для російського серця: раз грати, то по повній, нам же не потрібні напівзаходи. Хоча при правильній споруді і налаштуванні, а ми говоритимемо про власноручне виготовленні, мотор проживе достатньо довго.
Далі системи діляться на "сухі" і "мокрі" незалежно від агрегатного стану закису азоту подається в колектор.
"Суха" система є найдешевшою і простий, закис подається однією форсункою в колектор, якість суміші регулюється можливостями карбюратора або штатних мізків і форсунок і говорити про доптопліве у вигляді спиртів або газів немає можливості (зрозуміло, якщо тільки вони не є основним паливом). Система некерована, її можна тільки включити і вимкнути. Є шанс вийти за межі штатних можливостей подачі палива і збіднити суміш, що не є добре для мотора.
"Мокра" система, в якій закис подається також як в «сухій», але додатково відбувається подача палива за допомогою окремої форсунки, що дозволяє уникати появи детонації і досягти максимальних показників для цього типу уприскування. Подача може здійснюватися з додаткового бака механічно. Є можливість використовувати в якості доптопліва бензини, спирти і навіть гази з вищим октановим числом.
Окрема пісня це багатоточкове уприскування або direct port. Закис впорскується в кожний циліндр в безпосередній близькості від впускного клапана. Більш точна і правильна система.
Як і домовилися, подачу закису газом далі взагалі розглядати не будемо. Хоча немає, обгрунтувати все-таки це потрібно. Газ сам по собі займає обсяг, зайвий простір в циліндрі. Є різниця, пропхнути 1см3 рідини або 1см3 газу? А скільки в підсумку газу виявиться в циліндрі? У випадку з рідиною - більше. Це раз. По-друге, рідина при нагріванні починає кипіти, відбираючи тепло у деталей КС, поршнів, циліндрів. Хімія. Сподіваюся, тепер менше будуть упиратися рогом, доводячи, що газова подача закису це суперправільно, а "рідина вбиває мотор".
Так як у звичайній однорівневої системи в одиницю часу надходить одне і те ж кількість газу, то і приріст потужності завжди буде однаковим при одному і тому ж кол-ве газу, що надходить в колектор. АЛЕ.
Нехай за 1с в колектор надходить 14гр закису (жиклер 0.7мм). при цьому обороти двигуна рівні 6000об / хв. Тоді кількість тактів всмоктування одно Tвсас = 200 тактів всмоктування в секунду, тоді в кожен циліндр потрапляє 14гр / 200 = 0,07гр за один такт. При цьому надбавка моменту буде, наприклад, Х. Якщо обороти будуть, наприклад, 600об / хв (холостий хід), то за один такт всмоктування в циліндр буде всмоктуватися 14гр / 20 = 0,7гр. І надбавка моменту буде вже не Х, а 10Х. Таким чином, збільшення потужності буде однаковою, а ось надбавка моменту обернено пропорційна оборотам двигуна. Саме тому необхідно включати закис тільки після певних оборотів, інакше це може привести до поломки поршнів, шатунів або коленвала. Другий міф - про вибухають двигунах. Як відомо, без розуму можна і. щось зламати. Адже можна подати в двигун 20гр / сек, а можна 120гр / сек. При цьому мотор не встигне розвинути навіть критичного для нього крутного моменту - його вб'є детонація. Тому необхідно розрахувати необхідний потік закису. Для цього використовується тарований жиклер, встановлений після (фактично відразу на ньому) електромагнітного клапана. Залежно від діаметра жиклера змінюється кількість закису, що проходить в одиницю часу через магістраль. Жиклер повинен бути ретельно підібраний і, залежно від його діаметра, має бути підібрано кількість доптопліва, що надходить у двигун, зокрема, для "сухої" системи. Дослідним шляхом встановлено, що вивірені, пролита жиклер 0.7мм дав витрата закису 14гр / сек при тиску 52атм.
У загальному випадку, Додаткова потужність, при використанні закису (у л.с.), при тиску 52атм. = D ^ 2 * const, де const = 70, а D = діаметр жиклера
насправді все дуже сильно залежить від способу доставки закису, її якості; від того, наскільки вона встигла випаруватися, від кол-ва доптопліва, його октанового числа. Але в середньому, при 40гр / сек надбавка виходить в районі 100сил. Потрібно щоб жиклер був ДУЖЕ тчательно підібраний, пролито, а закису повинна подаватися рідкою, газ це вже не те.
Кількість доптопліва (бензину), яке повинно надходити в двигун повинно мати співвідношення 8.5: 1, якщо протягом п'яти років це бензин і 6: 1 якщо спирт.