Основы Закиси Азота Тюнинг (Nitrous)

Прежде всего, я хотел бы кое-что рассказать о закиси азота, чтобы эта статья была более понятна.

Во-первых, закись азота – это не топливо (да, это так, мы поговорим об этом позже).
Она не воспламенятеся. Сцена из фильма «Форсаж», когда Брайан кричит «нет!!!» и зеленый Мицубиси взрывается, невозможна.
Использование термина «NOS» ничем не оправданно, потому что NOS – это название компании, такое же, как и MOMO, SPARCO или APEXI. Правильное название – «закись азота».

Основы: горение и мощность двигателя

Всем известно, что горение происходит при смешивание воздуха и топлива в камере сгорания. Двигатель работает потому, что топливо загорается и толкает поршни вниз. Хотите еще больше лошадиных сил? Сделайте так, чтобы загоралось больше топлива, и оно будет толкать поршни вниз с большей силой. Именно это нужно, чтобы повысить мощность двигателя, но это невозможно сделать, не увеличив приток кислорода. Из уроков по химии и физики мы помним: чтобы сжечь топливо, нужен кислород. Системы, работающие с закисью азота, добавляют лошадиных сил потому, что в таком случае двигатель сжигает больше топлива, чем обычно.

Закись азота

Нормальный состав воздуха, которым мы дышим:

20,947% кислорода
78,08% азота и
менее 1% - другие газы.
Закись азота, вообще-то, это то же самое, но с большим содержанием кислорода: 36.35%.

Закись азота - это невоспламеняющийся газ без цвета и запаха, который состоит из 2 атомов азота и 1 атома кислорода. Из него получается N20. У него есть сладковатый привкус и запах. Он не токсичен и не вызывает раздражения. Если его вдыхать в небольших количествах, возможна легкая эйфория, хихиканье и смех.

Как работают системы с закисью азота?

Прежде чем углубиться в детали, нужно запомнить одну простую вещь: в процессе сгорания в двигателе примерно при 300ºС закись азота распадается на азот и кислород. Дополнительный кислород дает дополнительную мощность, заставляя сгорать более количество топлива. Мощность всегда появляется от топлива. Если добавить только закись азота и не добавить дополнительного топлива, то никакой дополнительной мощности не получится, только увеличится скорость, с которой двигатель сжигает топливо. Это приводит к детонации. Повторю еще раз: топливо дает мощность, а азот - нет. Если нет топлива, то не будет и мощности. Закись азота просто позволяет сжигать большее количество топлива за тот же период времени.

А если углубиться в детали…

Как уже было сказано, в нормальном состоянии закись азота – это газ. Для использования в автомобиле его сжимают под высоким давлением (850-1100 фунтов/дюйм2 - 60-77 кг/см2), и он переходит в жидкое состояние. От емкости (как правило, в багажнике) шланг высокого давления (см. рис. слева) подводится к двигательному отсеку.


Оттуда электромагнитный клапан, который называется соленоидом, впускает закись азота в двигатель тогда, когда вам это нужно. В «мокрой» системе подача топлива (отдельно от подачи азота) контролируется другим соленоидом, и топливо подается в двигатель в тот же самый момент.

Типы систем закиси азота: "сухая" и "мокрая"

Существует два основных типа систем: «сухая» и «мокрая». Хотя система прямого впрыска фактически тоже относится к «мокрым», мы выделим ее в отдельный, третий тип.

«Сухие» системы

«Сухая» система означает только то, что закись азота подается во впускной коллектор по отдельной линии, и туда попадает только двуокись азота, без топлива. При этом используется форсунка только для закиси азота. В "сухой" системе дополнительное топливо, которое необходимо, подается в больших количествах через оригинальные топливные инжекторы при работающей системе закиси азота (см. рис. слева).


Это делается двумя способами: либо увеличением давления на подаваемой топливо с помощью системы закиси азота, чтобы подавалось больше топлива, либо увеличением промежутка времени, в течение которого топливный инжектор открыт.

На фотографии слева – форсунка, используемая в «сухих» системах. Вы можете видеть, что у форсунки там только одно отверстие, и оно предназначено для азота.

«Сухие» системы очень легко установить и они больше подходят для первого опыта.

Эффект охлаждения

Еще один плюс системы с закисью азота – эффект охлаждения. Более прохладный поступающий воздух плотнее, в нем содержится больше атомов кислорода на см3. Поэтому более холодный воздух способствует тому, что сжигается больше топлива и мощность повышается. Перепад температуры в 10ºС может добавлять двигателю 2% мощности.

Азот подается из емкости, находящейся под давлением. Когда азот под давлением покидает емкость, он из жидкого состояния переходит в газообразное и в таком виде впрыскивается в двигатель. Температура кипения закиси азота составляет -88,5ºС. Поэтому она начинает кипеть сразу при подаче, так как окружающая температура гораздо выше, чем -88,5ºС. При этом она поглощает тепло и поэтому температура воздуха во впускном коллекторе падает примерно на 40º. Если мы имеем дело с двигателем, например, в 400 л.с., то только за счет эффекта охлаждения у нас добавляется 30 л.с. Этот эффект охлаждения также помогает предотвращать детонацию топлива в двигателе.

А почему не чистый кислород?

В воздухе содержится только 20,947% кислорода, остальное – в основном азот. Азот не имеет вообще никакого отношения к сгоранию топлива, но он поглощает тепло. Когда вы добавляете закись азота, она на 36,35% состоит из кислорода, а остальное – азот, который распадается под действием тепла. Поэтому чем больше закиси азота вы добавляете, тем меньше в процентном соотношении количество азота, способное поглощать тепло. Вот почему температура двигателя очень быстро возрастает при использовании закиси азота.

Если бы добавили чистый кислород (а такие попытки уже были), то процент азота уменьшался бы гораздо быстрее по мере добавления кислорода. Проблема с перегревом двигателя начались бы до того, как мы бы добавили какое-либо существенное количество кислорода. Кроме того, сжатый кислород существует в газообразном состоянии. Поэтому нужно больше пространства, чтобы добавить кислород, и уменьшается добавленная мощность, а вследствие этого - количество азота. При впрыске жидкого азота нормальная мощность слегка падает, а в некоторых случае возрастает. Если сказать проще, то, подавая закись азота, мы получаем больше атомов кислорода в двигателе и еще много азота. Закись азота значительно увеличит мощность, прежде чем появится проблема перегрева двигателя.

Важно поддерживать оптимальное давление в емкости - нагреватели емкости с закисью азота.

Закись азота должна подаваться под давлением 850-1100 PSI (60-77 кг/см2), чтобы была достигнута оптимальная мощность. В жаркие летние месяцы это не проблема, но зимой, особенно по ночам, низкое давление в емкости становится серьезной проблемой.

На таблице представлена зависимость давления в емкости от температуры:


Температура емкости (ºС) Давление в емкости (PSI)

-34 167

-29 203

-23 240

-18 283

-12 335

-6 387

0 460

4 520

10 590

15 675

21 760

27 865

36 1069


Как вы можете видеть из этой таблицы, давление в емкости при 10ºС составляет только 590 PSI. Это слишком мало. Вам нужен подогреватель емкости. Они управляются с помощью термостата, легко устанавливаются и работают полностью автоматически. Все изготовители отмечают, что качественный подогреватель емкости очень важен для правильной работы системы с закисью азота.
Чем ниже внешняя температура, тем меньше давление в емкости, а это может привести к переизбытку топлива. Как правило, это не вредит двигателю, но мощность падает. С другой стороны, высокая температура снаружи тоже может ухудшить условия сгорания топлива, в таком случае упадет мощность, а детали двигателя могут получить повреждения. Манометр – прекрасный выход для предоnвращения подобных проблем.

Как вы можете видеть из этой таблицы, давление в емкости при 10ºС составляет только 590 PSI. Это слишком мало. Вам нужен подогреватель емкости. Они управляются с помощью термостата, легко устанавливаются и работают полностью автоматически. Все изготовители отмечают, что качественный подогреватель емкости очень важен для правильной работы системы с закисью азота.
Чем ниже внешняя температура, тем меньше давление в емкости, а это может привести к переизбытку топлива. Как правило, это не вредит двигателю, но мощность падает. С другой стороны, высокая температура снаружи тоже может ухудшить условия сгорания топлива, в таком случае упадет мощность, а детали двигателя могут получить повреждения. Манометр – прекрасный выход для предоnвращения подобных проблем.

Соотношение закиси азота и топлива – смесь не должна быть «бедной»

Трудность использования закиси азота состоит в правильной настройке подачи закиси и топлива, чтобы в двигатель поступало нужное соотношения воздуха и топлива. Это очень важно, чтобы не причинить вреда двигателю.

Химически правильное отношение закиси к топливу составляет 9,649. Если оно меньше, вы за несколько секунд можете «убить» двигатель. Чтобы соблюдать правильные пропорции, должно поступать достаточное количество топлива. В противном случае температура стремительно возрастает. Кислород, оставшийся после сгорания недостаточной порции топлива, приведет к подъему температуры в цилиндрах и детали могут расплавиться. Поэтому смесь не должна быть бедной.

Тепловой коэффициент, – какие свечи зажигания нужно использовать?

Кроме того, что свечи зажигания дают искру, они еще и отводят излишнее тепло из камеры сгорания. Это достигается тем, что тепло проходит через изоляционный материал и металлический корпус. Оттуда тепло передается к головке цилиндра, где приступает к работе система охлаждения.

Тепловой коэффициент свечей зажиганий – это способность их рассеивать тепло. Чем «холоднее» свеча, тем больше тепла она может отводить от камеры сгорания. Более низкие температуры могут быть необходимы, чтобы справиться с экстремально высокими температурами, возникающими из-за высокого давления, форсирования впрыска и высоких оборотов. Хотя «более холодные» свечи могут показаться выходом из положения, не следует забывать, что свеча зажигания должна достигать температуры «самоочищения», когда сгорает лишнее топливо и углеродистые шлаки. Иначе свеча может «выбыть из игры» и не справиться со своими обязанностями по поджиганию топлива и разгону(?). Слишком «горячая» свеча может слишком сильно нагреваться, становясь причиной потери мощности, преждевременного зажигания и возможного выхода двигателя из строя.

Хорошее надежное правило – начинать с теплового коэффициента, рекомендованного производителем. На каждые 75-100 л.с., которые вы добавляете своему двигателю, можно спускаться на «более холодную» ступеньку. Разница между ними в способности забирать 70-100ºС из камеры сгорания.

«Горячие» и «холодные» свечи зажигания – тепловой коэффициент

Тепловой коэффициент свечей зажигания – это способность их рассеивать тепло из камеры сгорания или головки цилиндра. Тепловой коэффициент, или рассеивающая способность, свечи зажигания зависит в основном от длины изолятора. Тепло от камеры сгорания передается от изолятор через центральный электрода на корпус свечи, а оттуда – к головке цилиндра.

«Горячие» свечи

В «горячей» свече есть длинный изолятор, который имеет большую поверхность, подвергающуюся действию выхлопных газов. Поэтому общая температура свечи довольно высока, что идеально подходит для городских условий езды.

«Холодные» свечи

В «холодных» свечах изолятор короче, поэтому меньше площадь, подвергающаяся воздействию выхлопных газов. «Холодные» свечи обычно используются в гонках, потому что они хорошо и быстро отводят тепло от блока цилиндров. В большинстве двигателей с турбонаддувом, наддувом и системами закиси азота используется этот тип свечей, так как эти двигатели генерируют много тепла. «Холодная» свеча минимизирует риск преждевременного зажигания и детонации, но если свеча слишком холодная, то она может перестать работать после продолжительных периодов работы на холостых или на низкой скорости.

Чем меньше номер, тем «горячее» свеча; чем выше номер, тем свеча «холоднее».