NOSなどの話

以前、とある知り合いが20代の頃、ストリートドラッガーに酸素タンクを積んだという鬼のような話をしたつもりである。

NOSなんかも効果はおんなじ、なんだけれど。
エンジンは発熱するので、出力を安定させるためには冷却が重要になる。

ここで流体力学的観点も出てくるんだけれど、もっと単純な発熱についてだけ考えてみる。
「いつ熱が出るのか？」
という問いに対し、何人の人が精確に回答できるだろう。
点火系の放電はもちろん、ガソリンに引火した際の爆発時もカルノーサイクルなのだから熱量を運動に変換しきれない部分は排熱のカタチで発生している。
エンジンの摺動は意外と馬鹿にならないかも知れない。
そして何より、空気を圧縮した際に結構な熱が出る。

ここまでくればピンとくる人もいるだろう、ターボ車の排熱は空気の圧縮によるものが多い。
タービンもエンジン回転数の比ではないくらい回る訳だから、空気の圧縮とベアリングの摺動で相当熱くなる。そんな空気をエンジンに押し込んだところで、効率は悪い。
だので空気を冷やすためのインタークーラーが有るのだけれど、インタークーラの容積分、タービンの仕事が増えるのでレスポンスが悪くなる。
インタークーラーを大きくすればするほどよく冷えるけれど、冷えれば冷えるほど体積が小さくなる＝圧力が減少する訳だ。

そこで「じゃあ端から冷えてりゃいいじゃん」の考え方で生まれたのがNOS。
液状に圧縮した笑気ガスを吸気系に入れることでガッチリ冷えるため熱効率が一気に上がる。
熱分解でN2とO2に分解するので変なものは残らないし。
ちなみに「足りない酸素を直接ぶち込め」って酸素タンク積んだのが、ちょっとネジのゆるいストリートドラッガー。
まあ、そんなドラッグレーサーにほいほい酸素タンク積んでしまう、端からネジのない知り合いも問題かも知れないが。
その時のスープラは1000馬力以上出たらしい。
ちなみにアルコールを燃料にするドラッグ用エンジンは、オイルの被膜を掻き取ってしまうその性質もあって、出力は出せるがオイル消費もかなり面倒らしいけれど。そっちはあまり詳しくない。

この手合はターボの様な機械的圧縮とは異なり物理的に充填効率を上げるためにエンジンとしても優しい。
ただターボは排気ガスの流速を利用して無理やり圧縮するというわかりやすく制御し易い方法を取る為比較的ラクなんだが、NOSにせよ何かしらエンジンに入れなければならないためシステムの故障率上昇と運用のためのコスト（笑気ガスなど）アップなど維持管理上検討すべき事が多い。通常市販車にウォーターインジェクションを導入したBMWには頭が下がる。
あのお硬いドイツ人が導入したのだから……まあ、高級車ブランドではあるけれどね。

そして忘れちゃいけない。ストイキ燃焼時には高熱が出る。コレがため、通常空燃比は11以下にセッティングし燃料による冷却を狙う。
エコエンジンで歌われたLEV、リーンバーンでは空気による冷却ができる。

そう、冷却を外部ソースによることでパワーアップ（ストイキ燃焼が可能）と燃費（パワー上昇に伴うもの）アップが狙えるってわけだ。

メタノールを追加した場合、メタノールの点火性能から点火時期を遅らせても問題が生じなくなる「オクタン上昇」効果もあり、エンジンのパフォーマンスアップを狙う場合にはウォータインジェクションが欲しくなる訳です。
実際の運用コストなどは導入時にでも考えなきゃいけないけれど。

効果については以上。
次に、じゃあどこにどんなふうにインストールすべきか？ってお話。
ま、コレは想像も容易でしょう。本来ターボエンジンであればタービン手前に導入しても良さそうですが（笑）NOSはウェットで導入するのが現在最も安全であるため、あまり手前で噴射は良くない事になります。
なにより液化ガスの膨張率を考慮すると、まあ、通常はサージタンク一択でしょう。
膨張による吹き戻しも考慮しなければならないのである程度経験のあるメカでないと効果が出にくいこともあるでしょう。この辺、エンジン本来の構造ではないってのも問題になりそうな点ですね。
吹き戻し、といえばもしかすると２ストの排気系のような影響もあるんだろうかって思ったり。
ウォーターインジェクションでも、結局バタフライ手前くらいが効率的でしょうね。ちなみにビートのようなマルチスロットルであれば吸気の為に作ったエア溜まりに吹き込むのかな。

最後に、実際に導入したビックタービンのアルトワークスで排気温度がかなり下がったという結果もあるので、ターボエンジンでは相当効率化・高耐久化しそうですよね。
面白い。