أكسيد النيتروز (N2O)

أكسيد النيتروز غاز عديم اللون صيغته الكيميائية N2O، وقد صار من أشهر الوسائل المختصرة لانتزاع قدرة إضافية في أوساط سيارات الأداء العالي والسباقات. وهو ليس وقوداً ولا يشتعل بمفرده، بل يعمل حاملاً للأكسجين. وتُحدّ قدرة أي محرك في الأساس بمقدار الوقود الذي يستطيع حرقه، وحرق الوقود يستلزم أكسجيناً. يأتي هذا الأكسجين عادةً من الهواء المسحوب إلى الأسطوانات، وهو لا يحوي سوى نحو 21 بالمئة أكسجيناً من حيث الحجم. ووجود أكسيد النيتروز يكسر هذا الحاجز: فبإدخال مادة تحرر أكسجيناً إضافياً داخل غرفة الاحتراق يمكن إضافة وقود أكثر وحرقه، فتتحرر طاقة أكبر في كل دورة.

ترتكز الآلية على ما يحدث لجزيء N2O تحت تأثير الحرارة. يُخزَّن الغاز سائلاً تحت ضغط داخل أسطوانة، ثم يُحقن في مجرى السحب، وحين ترتفع حرارة الاحتراق فوق نحو 300 درجة مئوية يتفكك الجزيء إلى نيتروجين وأكسجين. ويؤدي هذا التفكك أمرين نافعين معاً: يحرر أكسجيناً حراً يرفع نسبته المتاحة للاحتراق إلى ما يفوق 21 بالمئة من الهواء المحيط، كما أن تبخّر السائل يبرّد الشحنة الداخلة تبريداً حاداً. والشحنة الأبرد والأكثف تحشر عدداً أكبر من جزيئات الأكسجين داخل الأسطوانة، فيتضاعف الأثر. ومن الجوهري أن يقترن أكسيد النيتروز دائماً بوقود إضافي، إذ إن حقن الغاز دون إثراء الخليط يولّد احتراقاً فقيراً مدمّراً وخطراً.

النتيجة ارتفاع هائل وشبه فوري في القدرة، يُذكر غالباً بأنه يتراوح من دفعة متواضعة قدرها 25 حصاناً إلى عدة مئات في المحركات المعدّلة بكثافة. ولأن المنظومة يمكن توصيلها لتنطلق بضغطة زر، فإنها تمنح القدرة عند الطلب لا بصورة تتصاعد تدريجياً مع سرعة المحرك. وهذه الخاصية جعلته الحيلة المميزة لسباقات التسارع (Drag racing)، حيث يُباع الغاز ويُعرف غالباً بالاسم التجاري NOS. فدفعة واحدة محكمة التوقيت على طول المضمار هي تماماً نوع التطبيق الأنسب لأكسيد النيتروز.

وهذه القوة هي أيضاً قيده الرئيس. فالكمية محدودة بحجم الأسطوانة المحمولة، ولذلك تدوم الدفعة ثوانٍ لا دقائق، ويجب إعادة تعبئتها. وخلافاً للشحن القسري، لا يقدّم مكسباً مستمراً. وتنقسم المنظومات عموماً إلى أطقم رطبة تُدخِل أكسيد النيتروز والوقود معاً، وأطقم جافة تعتمد على منظومة وقود المحرك نفسها لإثراء الخليط، مع ترتيبات الحقن المباشر إلى المنفذ التي تغذّي كل أسطوانة على حدة لأعلى وأكثر القدرات تجانساً.

الطاقة الإضافية المتحررة تفرض إجهاداً حقيقياً على المحرك. فالارتفاع الحاد في ضغط الأسطوانات وحرارتها قد يؤدي إلى الطرق (Detonation)، أو انصهار المكابس، أو كسر أذرع التوصيل، أو احتراق الصمامات، إن لم تُضبط التغذية بالوقود وتوقيت الإشعال ونسبة الانضغاط لتحمّل الحمل المضاف. ولهذا يُعامَل أكسيد النيتروز بوصفه معزّزاً للقدرة مغايراً للشاحن التوربيني أو الشاحن الفائق اللذين يضغطان هواءً أكثر ميكانيكياً ويوفّران دفعة مستدامة لا لحظية. وباستعمال حصيف يكون من أرخص سبل بلوغ قدرة حصانية كبيرة، وباستعمال متهوّر يكون من أسرع سبل تدمير المحرك.