飛車神器：氮氣加速有多神奇？

《速度與激情》是一部以飆車為題材的電影，電影中除了各種原廠跑車外，還有一些強力改裝車，改裝車中除了常規的渦輪、機械增壓技術，另外就是無比逆天的氮氣加速。例如在《速度與激情5》中最後那輛經過改裝的道奇ChargerSRT8，在摁下一個神奇的按鈕後就能拖動一個裝滿錢的金庫到處跑。然而突然有一天，在娛樂賽車遊戲開發者發現現實生活中確實有這麼一種被稱為「氮氣加速」的技術之後，這個東西就被迅速神化了，讓其擁有瞬間加速，甚至速度能夠比肩火箭彈，無視摩擦等神奇功效。那麼，現實生活中的氮氣加速有這樣神奇的功效嗎？

道奇Charger SRT8

首先糾正一下，所謂的氮氣加速使用的並不是氮氣。作為一台正常的發動機，空氣中佔3/4的氮氣並不能提升引擎的動力，因為它既不能燃燒也不能助燃。所謂的氮氣加速實際上使用的氣體是一氧化二氮(N₂O)，俗稱"笑氣"，因為有輕微甜味能使人發笑而得名，曾被用於麻醉。該氣體在常溫下穩定，高溫下分解成的氮氣和氧氣，可以增加燃料燃燒的完整度，提升動力。氮氣加速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。早在二戰時期，德國空軍就曾使用過這項技術，而現在我們在電影中看到的氮氣加速（Nitrous Oxide System，簡稱為NOS，即氮氣加速系統）主要是指由美國霍利公司開發生產的產品。大部分用於目前世界直線加速賽中的瞬間提高大比率馬力。下面讓我們來看一下這套系統的玄機。

作為一套完整的動力提升系統，氮氣加速系統中除了N₂O之外，系統還由氣罐、電磁閥、噴嘴、啟動關、專用的氮氣管路、保險、繼電器、凈化過濾器和銥合金火花塞等組成。

NOS系統套件

作為這套系統名稱直接來源的「氮氣」自然是儲存在氣罐中的。這種氣罐與大家平時所見的煤氣罐、滅火器罐一樣，是一個填充氣體的鋼製容器，除了彼此在外觀尺寸上的區別，氮氣罐也有空重、總重以及瓶內壓力等規格；一個儲存N₂O的專用儲氣罐凈重約6.7kg，充滿N₂O後約11kg。按照每次使用1分鐘來算，一瓶氣可以用3538次。在使用這套系統之前自然會先被充滿氮氣，一般來說，一個氣罐加氣壓力高於342公斤每立方分米時，N₂O就會從氣態變成液態，放熱並降溫到零下127度。而當需要用到N₂O時，它會先變成氣態再反應。這個過程需要吸收大量的熱量，使進入氣缸的氧氣密度增加，單單是這個降溫的過程就可以增加6%的馬力，根據一輛夏利2000的實際使用情況，其1.342L的8A發動機在加裝NOS後，其0-100km/h加速時間減少了23%，而功率提升了21kw，這幾乎是8A發動機1/3的最大功率，這樣的功率提升還是相當可觀的。

想要把一氧化氮送進氣缸內是需要一個叫噴嘴的裝置的，NOS系統中的噴嘴如同引擎供油系統中的噴油嘴，噴嘴口徑越大，噴出的氣體量就越多，對於馬力的助益也相對越大；像噴油嘴一樣，噴嘴也分為單點噴射(SPI)與多點噴射(MPI)兩種。單點噴嘴的位置位於節氣門的前部，特點是布局簡單，但控制精度差。多點噴嘴的位置位於進氣歧管上，這樣控制精度就可以較高，但是為了加裝噴嘴就要在歧管上鑽孔，加工噴嘴孔在做功時，引擎與缸內零件都會受到極大損害，一般用於職業賽車改裝，常用於世界直線加速賽。另外，除了單點與多點的分別之外，噴嘴也有「乾濕」之分。

「干」是指乾式噴嘴，即只是噴N₂O；「濕」是指濕式噴嘴，即是將N₂O與燃油同時噴進氣缸，所以這類噴嘴需要額外多搭一條油管進入氣管道里，因此濕式系統所使用的噴嘴通常採用"丫"字形設計，兩條管路平時相互獨立，靠電磁閥來控制開閉。就改裝效果來說，濕式系統比乾式系統更能精準地控制油氣混合比，因此也可以使用大流量噴嘴，這樣馬力的提升幅度也會更大。除此之外，由於NOS提供了額外的助燃氧氣，所以還要對電子控制單元(ECU)進行重新設計，主要是要相應增加與之配合的噴油量。

在上一段中，我們提到了電磁閥，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壓力將氣體灌入引擎，因此在氣瓶和噴嘴之間必須裝設一個控制器，以控制氣體的噴否，電磁閥的精準性相當重要，因為NOS必須在節氣門全開的狀態下噴射，如果在節氣門開啟角度不足或是已經關閉時繼續供給，將造成一氧化二氮逆流，嚴重者甚至會出現回火，這時候流量計或空氣芯就很容易損壞。啟動開關則是提供指令，讓電磁閥作動的重要部品，一般大多裝設在油門踏板正下方，或是節氣門拉線的末端位置，不過也會利用節氣門電壓以感測油門開度，讓駕駛者在油門全開之際一併啟動NOS。

改裝後的發動機

其實在NOS系統中，除了上述主要結構以及氣罐本身的開關外，還必須另外裝設一道或二道安全開關，否則長時間使用NOS會導致燃燒室壓力過大，溫度也會急劇升高。舉個例子，在電影中，主角多米尼克的練慣用車三菱Eclipse，由於瘋狂地使用N₂0差點把引擎廢掉。所以通常是將NOS視作"最後階段"，或是在"重要關頭"時才使用。而為了使 NOS在平常處於關閉狀態，安全開關就顯得格外重要。

氮氣加速系統能夠瞬間較大幅度提升發動機的輸出功率，這似乎可以給我們一些運動激情，但是還是建議大家不要進行這等程度的改裝。首先，加裝氮氣加速系統不僅僅要對引擎部件進行強化(強化程度甚於在自然吸氣的基礎上加裝渦輪增壓或機械增壓)，更要對整車的各個部位進行強化，涉及的工程量相當巨大。再次，氮氣加速系統的使用對發動機的損耗是很大的，一氧化二氮在高溫時分解出的氮氣因為高壓縮，所以它的膨脹度也很高，不是什麼車都可以用的，對於普通鍛造的活塞和氣缸等部件，在氮氣的促使下以熱膨脹高速運行，對於很多引擎在設計時沒估計到會有如此高速及膨脹度，引擎寬容度很有限，會出現活塞和缸壁刮傷、硬頂脹(冷縮後造成密封問題)、燒缸(機油膜破裂)等情況，嚴重還會頂缸自爆。此外，如果NOS系統的氧氣含量過高，無論燃油的標號有多高都會發生爆震，所以出於安全的考慮，NOS系統使用時間最好不要超過10S。因為長時間使用NOS噴射，可以使發動機氣缸的內缸壓過大，超出發動機的承受能力，造成內壁磨損嚴重，最終引起爆缸的嚴重後果。

氮氣加速系統對動力的提升是相當可觀的，在電影《速度與激情1》中，一輛加裝了NOS及N₂0系統的品牌捷達車雖然落敗，但能挑戰裝有N₂O的本田S2000就已經證明了這套系統的威力。在兩支強大的渦輪和氮氣加速系統的雙重作用下，一台日產GTR-R34可以爆發出1500匹的馬力！

（作者：李星明）

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