 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( апрель 2009 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Закиси азота двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания , в котором кислород для сжигания топлива происходит от разложения закиси азота , N 2 O, а не воздух. Система увеличивает выходную мощность двигателя, позволяя горючему сгорать с более высокой скоростью, чем обычно, из-за более высокого парциального давления кислорода, впрыскиваемого с топливной смесью. [1]Закись азота не воспламеняется при комнатной температуре или под высоким давлением. Системы впрыска азота могут быть «сухими», когда закись азота впрыскивается отдельно от топлива, или «мокрыми», когда дополнительное топливо подается в двигатель вместе с закисью. Системы закиси азота могут быть запрещены для использования на улицах или шоссе, в зависимости от местного законодательства. Использование закиси азота разрешено в некоторых классах автогонок. Надежная работа двигателя с впрыском азота требует особого внимания к прочности компонентов двигателя и точности смесительных систем, в противном случае могут произойти разрушительные взрывы или превышение максимально допустимых значений инженерных компонентов. Системы впрыска закиси азота применялись еще во время Второй мировой войны для некоторых авиационных двигателей.
Терминология [ править ]
В контексте гонок закись азота часто называют закисью азота или БДУ . Термин NOS происходит от инициалов названия компании Nitrous Oxide Systems , одной из первых компаний в разработке систем впрыска закиси азота для использования в автомобилях, и стал универсальным товарным знаком . Нитро также иногда используется, хотя и неправильно, поскольку оно больше относится к нитрометановым двигателям .
Механизм [ править ]
Когда моль закиси азота разлагается, он выделяет половину моля молекул O 2 (газообразный кислород) и один моль молекул N 2 (газообразный азот). Это разложение позволяет достичь концентрации кислорода 36,36%. Газообразный азот негорючий и не поддерживает горение. Воздух, который содержит только 21% кислорода, остальное составляет азот и другие в равной степени негорючие и не поддерживающие горение газы, допускает на 12 процентов меньший максимальный уровень кислорода, чем у закиси азота. Этот кислород поддерживает горение; он комбинируется с такими видами топлива, как бензин, спирт, дизельное топливо , пропан или КПГ, с образованием диоксида углерода. и водяной пар вместе с теплом, который заставляет два первых продукта сгорания расширяться и оказывать давление на поршни, приводя в движение двигатель.
Закись азота хранится в резервуарах в виде жидкости, но в атмосферных условиях является газом. При впрыске в виде жидкости во впускной коллектор испарение и расширение вызывают снижение температуры заряда воздуха / топлива с соответствующим увеличением плотности, тем самым увеличивая объемный КПД цилиндра .
Поскольку разложение N 2 O на кислород и газообразный азот является экзотермическим и, таким образом, способствует повышению температуры в двигателе внутреннего сгорания, разложение увеличивает эффективность и производительность двигателя, что напрямую связано с разницей температур между несгоревшей топливной смесью и топливной смесью. в цилиндрах образуются горячие газы сгорания.
Все системы основаны на одноступенчатом комплекте, но эти комплекты могут использоваться в нескольких (так называемые двух-, трех- или даже четырехступенчатые комплекты). Самые современные системы управляются электронным блоком прогрессивной доставки, который позволяет одному комплекту работать лучше, чем несколько комплектов. В большинстве Pro Mod и некоторых дрэг-гоночных автомобилях Pro Street используются три ступени для дополнительной мощности, но все больше и больше переходят на импульсную прогрессивную технологию. Прогрессивные системы имеют преимущество использования большего количества закиси азота (и топлива) для получения еще большего увеличения мощности, поскольку дополнительная мощность и крутящий момент вводятся постепенно (в отличие от немедленного применения к двигателю и трансмиссии), что снижает риск механических повреждений. шок и, как следствие, повреждение.
Идентификация [ править ]
Автомобили с двигателями, оснащенными закись азота, могут быть идентифицированы по «продувке» системы подачи, которую большинство водителей проводят перед тем, как выйти на стартовую линию. Отдельный клапан с электрическим приводом используется для выпуска воздуха и газообразной закиси азота, попавших в систему подачи. Это подает жидкую закись азота по трубопроводу от резервуара для хранения к соленоиду.клапан или клапаны, которые выпустят его во впускной тракт двигателя. Когда система продувки активирована, на мгновение будут видны один или несколько шлейфов закиси азота, поскольку при выпуске жидкость превращается в пар. Цель продувки азотом - обеспечить подачу правильного количества закиси азота в момент активации системы, поскольку размер форсунок закиси азота и топлива рассчитан таким образом, чтобы обеспечить правильное соотношение воздух / топливо, и поскольку жидкий закись азота более плотный, чем газообразный закись азота, любые Пар закиси азота в трубопроводах приведет к тому, что автомобиль на мгновение «застрянет» (так как соотношение закись азота к топливу будет слишком богатым, что снижает мощность двигателя), пока жидкая закись азота не достигнет форсунки.
Типы систем закиси азота [ править ]
Есть две категории: азотистых систем сухой и мокрой с четырьмя основными способами доставки азотистых систем: одно сопло , прямой порт , пластины , и бар , используемых для нагнетания закиси азота в нагнетательных в впускном коллекторе . Почти все системы закиси азота используют специальные вставки с отверстиями, называемые форсунками, наряду с расчетами давления для измерения закиси азота или закиси азота и топлива во влажных системах, обеспечивающих надлежащее соотношение воздух-топливо (AFR) для получения дополнительной желаемой мощности.
Сухой [ править ]
В сухой системе закиси азота способ доставки закиси азота обеспечивает только закись азота. Требуемое дополнительное топливо подается через топливные форсунки , сохраняя коллектор сухим от топлива. Это свойство и дало название сухой системе. Расход топлива можно увеличить либо за счет увеличения давления, либо за счет увеличения времени, в течение которого топливные форсунки остаются открытыми.
Сухие системы закиси азота обычно основаны на единственном способе доставки через форсунку, но все четыре основных метода подачи могут использоваться в сухих применениях. Сухие системы обычно не используются в карбюраторных системах из-за характера функции карбюратора и неспособности подавать большие количества топлива по запросу. Системы с сухим азотом в двигателях с впрыском топлива будут использовать повышенное давление топлива или ширину импульса форсунки при активации системы как средство обеспечения правильного соотношения топлива для закиси азота.
Мокрый [ править ]
В мокрой системе закиси азота метод подачи закиси азота обеспечивает совместное поступление закиси азота и топлива, в результате чего впускной коллектор оказывается "влажным" от топлива, что дало этой категории название. Влажные системы закиси азота могут использоваться во всех четырех основных способах доставки.
В мокрых системах на топливных двигателях / двигателях с прямым впрыском необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать возгорания, вызванного скоплением топлива во впускном тракте или коллекторе и / или неравномерным распределением азотной / топливной смеси. Двигатели с левым впрыском и прямым впрыском топлива имеют системы впуска, разработанные для подачи только воздуха, а не воздуха и топлива. Поскольку большинство видов топлива тяжелее воздуха и не находится в газообразном состоянии, при использовании с азотными системами, оно не ведет себя так же, как только воздух; таким образом, возможность неравномерного распределения топлива по камерам сгорания двигателя, вызывающего бедные условия / детонацию и / или скопление в частях впускного тракта / коллектора, представляя опасную ситуацию, в которой топливо может бесконтрольно воспламениться, вызывая катастрофический отказ компонентов .В двигателях с карбюратором и одноточечным впрыском / дроссельной заслонкой используется конструкция с мокрым коллектором, которая спроектирована для равномерного распределения топливно-воздушных смесей по всем камерам сгорания, что в большинстве случаев не представляет проблемы для этих применений.
Одно сопло [ править ]
Система закиси азота с одним соплом вводит закись азота или топливно-азотную смесь через единственную точку впрыска. Форсунка обычно размещается во впускной трубе / тракте после воздушного фильтра, перед впускным коллектором и / или корпусом дроссельной заслонки в приложениях с впрыском топлива и после корпуса дроссельной заслонки в приложениях с карбюратором. В мокрых системах высокое давление впрыскиваемого закиси азота вызывает аэрозолизацию топлива, впрыскиваемого последовательно через форсунку, что обеспечивает более тщательное и равномерное распределение смеси закиси азота и топлива.
Прямой порт [ править ]
Прямой портСистема закиси азота вводит закись азота или смесь топлива и закиси азота как можно ближе к впускным каналам двигателя через отдельные форсунки непосредственно в каждом впускном желобе. В системах закиси азота с прямым портом будут использоваться те же или аналогичные форсунки, что и в системах с одним форсунком, только в количестве, равном или кратном количеству впускных каналов двигателя. Поскольку системы с прямым впуском не должны полагаться на конструкцию впускного тракта / коллектора для равномерного распределения закиси азота или смеси топлива / закиси азота, они по своей природе более точны, чем другие методы подачи. Большее количество форсунок также позволяет подавать большее общее количество закиси азота, чем другие системы. Несколько «стадий» закиси азота могут быть выполнены с помощью нескольких наборов форсунок на каждом впускном отверстии для дальнейшего увеличения энергетического потенциала.Системы закиси азота с прямым портом являются наиболее распространенным методом доставки в гоночных автомобилях.
Тарелка [ править ]
пластинаВ системе закиси азота используется прокладка, размещенная где-то между корпусом дроссельной заслонки и впускными отверстиями с отверстиями, просверленными вдоль ее внутренних поверхностей, или в трубке, которая подвешена к пластине, для распределения азота или смеси топлива / закиси азота. Системы пластин обеспечивают решение, не требующее сверления, по сравнению с другими методами доставки, поскольку пластины, как правило, зависят от области применения и подходят для существующих компонентов, таких как соединение корпуса дроссельной заслонки с впускным коллектором или от верхнего впускного коллектора к нижнему впускному коллектору. переходы. Системы пластин, требующие немногим больше, чем более длинные крепежные детали, являются наиболее легко изменяемыми системами, поскольку они практически не требуют постоянных изменений во впускном тракте. В зависимости от области применения, пластинчатые системы могут обеспечивать точное распределение закиси азота или топливно-азотной смеси, аналогичное таковому в системах с прямым портом.
Бар [ править ]
В стержневой системе закиси азота используется полая трубка с просверленными по ее длине множеством отверстий, помещенная внутри впускной камеры для подачи закиси азота. Методы подачи закиси азота в прутке - это почти исключительно сухие системы закиси азота из-за неоптимальных возможностей распределения топлива в прутке. Барные системы закиси азота популярны среди гонщиков, которые предпочитают, чтобы их использование закиси азота было скрытым, поскольку метод распределения закиси азота не сразу очевиден, и большинство связанных компонентов системы закиси азота могут быть скрыты из поля зрения.
Пропан или СПГ [ править ]
Системы закиси азота могут использоваться с газообразным топливом, таким как пропан или сжатый природный газ. Это имеет то преимущество, что технически это сухая система, поскольку топливо не находится в жидком состоянии при попадании во впускной тракт.
Проблемы надежности [ править ]
Использование закиси азота влечет за собой опасения по поводу надежности и долговечности двигателя, присутствующего со всеми сумматорами мощности. Из-за значительного увеличения давления в цилиндрах двигатель в целом подвергается большей нагрузке, в первую очередь те компоненты, которые связаны с вращающимся узлом двигателя. Двигатель с компонентами, неспособными справиться с повышенным напряжением, вызванным использованием систем закиси азота, может иметь серьезные повреждения двигателя, такие как треснувшие или разрушенные поршни, шатуны, коленчатые валы и / или блоки. Правильное усиление компонентов двигателя в дополнение к точной и адекватной подаче топлива является ключом к использованию системы закиси азота без катастрофических отказов.
Уличная законность [ править ]
Системы впрыска закиси азота для автомобилей в некоторых странах запрещены для использования на дорогах. Например, в пункте 3.1.5.7.3 в Новом Южном Уэльсе , Австралия, Правила дорожного движения и управления дорожным движением по модификации легковых автомобилей (используются с 1994 года) говорится, что использование или установка систем впрыска закиси азота не разрешается. [2]
В Великобритании нет ограничений на использование N
2O , но об изменении необходимо заявить в страховую компанию, что может привести к увеличению премии по страхованию автотранспортных средств или отказу в страховании.
В Германии, несмотря на строгие правила TÜV , система закиси азота может быть установлена и использована на законных основаниях в уличных автомобилях. Требования к техническому стандарту системы аналогичны требованиям, предъявляемым к конверсии природного газа на вторичном рынке .
Правила гонок [ править ]
Некоторые органы, санкционирующие соревнования по дрэг-рейсингу, разрешают или запрещают использование закиси азота в определенных классах или имеют определенные классы закиси азота. В соревнованиях Formula Drift разрешено использование закиси азота .
История [ править ]
Аналогичный базовый метод был использован во время Второй мировой войны с люфтвафф самолетами с ГМ-1 системой для поддержания выходной мощности авиационных двигателей , когда на большой высоте , где плотность воздуха ниже. Соответственно, он использовался только специализированными самолетами, такими как высотные разведывательные самолеты, высокоскоростные бомбардировщики и высотные перехватчики. Он иногда использовался Люфтваффе с формой впрыска метанола и воды , обозначенной MW 50 (оба обозначены как краткосрочные меры повышения мощности Notleistung ), для существенного увеличения характеристик истребителей в течение коротких периодов времени , как и при их комбинированном использовании. наОпытные образцы истребителя Focke-Wulf Ta 152 H. [3]
Использование инжекторных систем закиси азота в Британии во время Второй мировой войны было модификацией двигателей Merlin , произведенных Heston Aircraft Company для использования в некоторых вариантах ночных истребителей De Havilland Mosquito и PR-версиях Supermarine Spitfire .
См. Также [ править ]
- Тюнинг автомобилей
- Турбокомпрессор
- Гоночные игры
Ссылки [ править ]
- ^ «Закись азота: все, что вам нужно знать» . Automoblog.net. 2011-09-27 . Проверено 11 июля 2013 .
- ^ Свод правил для модификаций легковых автомобилей . Управление дорог и дорожного движения Нового Южного Уэльса . 1994. ISBN 0-7310-2923-2.
- ^ Германн, Дитмар (1998). Focke-Wulf Ta 152: Der Weg zum Höhenjäger (на немецком языке) . Оберхахинг, Германия: AVIATIC Verlag GmbH. С. 12, 141. ISBN 3-925505-44-X.
Внешние ссылки [ править ]
- Howstuffworks "Как закись азота помогает двигателю работать лучше?"
