Закись азота: мифы и реальность
На автосалоне во Франкфурте компания MINI покажет концепт гоночного спорткара на основе обычного «Купера». Правда, он почти весь карбоновый. Компания пока держит в секрете мощность этого трекового болида, но очевидно, что она окажется больше, чем у стандартного John Cooper Works. Потому что главной фишкой интерьера машины стал баллон с закисью азота.
Казалось бы, с чего британской фирме, стремящейся задавать тренды, вспоминать про этот пережиток прошлой моды? Ведь закись азота опасна и может убить мотор. Или нет? Попробуем разобраться в том, что же такое на самом деле закись азота, насколько она эффективна, правда ли это всего лишь дань моде и есть ли смысл устанавливать баллон с закисью штатно.
Стереотипы относительно закиси азота по большей части имеют киношное происхождение. Только в кино вы увидите, как машина чуть ли не на куски разваливается во время применения закиси. На самом деле, большая часть из того, что думает про этот газ большинство — всего лишь миф.
Закись азота применяется в медицине еще с XIX века в качестве наркоза. Британский ученый (а какой же еще?) по имени Хамфри Дэйви открыл удивительное свойство этого газа вызывать кратковременное состояние, похожее на опьянение и эйфорию и приступы смеха. Поэтому он и был назван веселящим газом.
Но это лирика. Физика и химия начинаются чуть позже — в 1912 году. Именно тогда закись азота впервые была применена для — да-да — тюнинга. Наверняка ее использовали для этого и раньше, но именно в 1912 зарегистрировано массовое применение газа для форсирования двигателей... самолетов.
На Кубке Шнейдера — авиашоу на скорость полета — конструкторы стали монтировать на авиационные двигатели баллоны с газом. Еще более массово и, можно сказать, серийно закись азота стали использовать на самолетах немецкие авиаконструкторы во времена Второй Мировой войны.
Одномоторники Фокке-Вульф 190 за свою надежность и универсальность — их применяли для самых разных целей — прослыли настоящими рабочими лошадками Люфтваффе. На них тогда применялись 14-цилиндровые двигатели BMW, которые имели некий прообраз того, что сегодня мы называем бортовым компьютером. Так вот этот бортовик управлял форсированием мотора как раз с помощью веселящего газа.
Правда, в авиации закись азота долго не продержалась — реактивные самолеты быстро отодвинули ее на задворки истории. Пришли 1970-е и тюнеры вспомнили о газе вновь. Но это были уже автомобилисты. Первые самопальные образцы действительно не отличались надежностью, откуда, вероятно, и набрал популярность миф о взрывоопасности такого метода форсирования мотора.
В конце 1970-х годов системы форсирования двигателей впервые стали предлагать компании в качестве тюнинг-пакетов. Первой стала фирма Nitrous Oxide Systems — все понятно из названия. А спустя несколько лет рынок был полон подобными системами самой разной степени мощности и сложности.
Так как же она работает? Как веселящий газ превращается в мощность? Всего науке известно 10 соединений азота и кислорода. Нас же интересует тот, что обозначается N2O. Все дело в температуре его разложения, которая составляет 300 градусов по Цельсию. В процессе высвобождается кислород, который, как мы помним из школьного курса химии, является окислителем и умеет поддерживать процесс горения.
Итак, как это работает? Сначала газ поступает во впускной коллектор, где перемешивается с топливовоздушной смесью, а полученная новая смесь попадает в цилиндры. Именно в процессе сжатия и воспламенения из закиси азота высвобождается кислород, который повышает интенсивность горения топлива.
В самой закиси азота кислорода содержится в 1,6 раза больше, чем в воздухе. А высвобождающийся азот работает в роли антидетонатора, удерживающего процесс горения под контролем.
Отметим, что закись азота в самом баллоне находится в жидком виде. Выходя из баллона жидкость резко расширяется, начиная кипеть и резко охлаждаться. Поскольку температуры кипения и плавления оксида азота примерно равны — минус 88 и минус 90 градусов соответственно — сразу после кипения газ затвердевает в виде кристаллов снега.
Разумеется, этот процесс не проходит бесследно — газ таким образом снижает температуру всей системы. Больше остальных этому рады турбированные моторы. Снижение температуры смеси позволяет увеличить ее поток в коллекторе, а значит увеличить и мощность.
Но есть и важный нюанс. Каждый двигатель штатно настроен на определенное соотношение топлива и воздуха в смеси. Когда вы вводите новую переменную в виде закиси азота, мотор заработает по-другому. В нашем случае мотор получает большее количество окислителя, то есть ему необходимо добавить и топлива, чтобы смесь не была слишком бедна горючим. Это приводит к перегреву и детонации, которая, к слову, и правда не очень полезна.
Тем не менее, сам веселящий газ не взрывоопасен — опасность представляет лишь кислород, который высвобождается при нагревании.