Υποξείδιο του αζώτου (N2O)

Το υποξείδιο του αζώτου είναι ένα άχρωμο αέριο με χημικό τύπο N2O, που έχει καθιερωθεί ως μία από τις πιο εμβληματικές «συντομεύσεις» προς την επιπλέον ισχύ στον χώρο των αγώνων και της βελτίωσης κινητήρων — στην ελληνική πιάτσα είναι γνωστό απλώς ως «νιτρό». Δεν είναι καύσιμο και δεν καίγεται από μόνο του· λειτουργεί ως φορέας οξυγόνου. Η ισχύς ενός κινητήρα περιορίζεται ουσιαστικά από το πόσο καύσιμο μπορεί να κάψει, και η καύση απαιτεί οξυγόνο. Υπό κανονικές συνθήκες το οξυγόνο αυτό προέρχεται από τον αέρα που αναρροφούν οι κύλινδροι, ο οποίος περιέχει μόλις 21% περίπου οξυγόνο κατ' όγκο. Το υποξείδιο του αζώτου υπάρχει ακριβώς για να σπάσει αυτό το στενό σημείο: εισάγοντας στον θάλαμο καύσης μια ουσία που απελευθερώνει πρόσθετο οξυγόνο, επιτρέπει να προστεθεί και να καεί περισσότερο καύσιμο, αποδίδοντας περισσότερη ενέργεια σε κάθε κύκλο λειτουργίας.

Ο μηχανισμός στηρίζεται στη συμπεριφορά του N2O υπό θερμότητα. Αποθηκευμένο σε φιάλη ως υγρό υπό πίεση, ψεκάζεται στην εισαγωγή και, μόλις οι θερμοκρασίες καύσης ξεπεράσουν περίπου τους 300 βαθμούς Κελσίου, το μόριο διασπάται σε άζωτο και οξυγόνο. Η διάσπαση αυτή προσφέρει δύο οφέλη ταυτόχρονα: απελευθερώνει ελεύθερο οξυγόνο, ανεβάζοντας το διαθέσιμο ποσοστό αρκετά πάνω από το 21% του ατμοσφαιρικού αέρα, ενώ η εξάτμιση του υγρού ψύχει απότομα το εισερχόμενο μείγμα. Ένα πυκνότερο και ψυχρότερο μείγμα συγκεντρώνει περισσότερα μόρια οξυγόνου μέσα στον κύλινδρο, πολλαπλασιάζοντας το αποτέλεσμα. Καθοριστική προϋπόθεση είναι ότι το νιτρό πρέπει πάντοτε να συνδυάζεται με επιπλέον καύσιμο· ο ψεκασμός του αερίου χωρίς εμπλουτισμό του μείγματος θα οδηγούσε σε επικίνδυνα φτωχή, καταστροφική καύση.

Το όφελος είναι μια θεαματική και σχεδόν ακαριαία άνοδος της απόδοσης, που συνήθως κυμαίνεται από ένα μετριοπαθές «σοτ» 25 ίππων έως αρκετές εκατοντάδες ίππους σε βαριά ενισχυμένους κινητήρες. Επειδή το σύστημα μπορεί να ενεργοποιείται με το πάτημα ενός κουμπιού, η ισχύς παραδίδεται κατά παραγγελία αντί να χτίζεται σταδιακά με τις στροφές. Αυτό το χαρακτηριστικό το ανέδειξε σε σήμα κατατεθέν των αγώνων dragster, όπου το αέριο πωλείται και αναφέρεται συχνά με την εμπορική ονομασία NOS. Μία και μοναδική, τέλεια χρονισμένη ώθηση στην ευθεία είναι ακριβώς το είδος εφαρμογής στο οποίο το νιτρό αποδίδει καλύτερα.

Αυτό το πλεονέκτημα είναι ταυτόχρονα και ο βασικός του περιορισμός. Το απόθεμα είναι πεπερασμένο, όσο χωράει η φιάλη του οχήματος, οπότε ένα «σοτ» νιτρού διαρκεί δευτερόλεπτα και όχι λεπτά, ενώ η αναπλήρωση γίνεται μόνο με επαναγέμιση. Σε αντίθεση με την υπερτροφοδότηση, δεν προσφέρει συνεχές κέρδος. Τα συστήματα χωρίζονται σε «υγρά» κιτ, που ψεκάζουν μαζί νιτρό και καύσιμο, και «στεγνά» κιτ, που βασίζονται στο σύστημα τροφοδοσίας του ίδιου του κινητήρα για τον εμπλουτισμό, ενώ οι διατάξεις direct port τροφοδοτούν κάθε κύλινδρο χωριστά για τη μέγιστη και πιο ομοιόμορφη απόδοση.

Η επιπλέον ενέργεια που απελευθερώνεται καταπονεί σοβαρά τον κινητήρα. Οι απότομα υψηλότερες πιέσεις και θερμοκρασίες στους κυλίνδρους μπορούν να προκαλέσουν πειράκια (αυτανάφλεξη), λιωμένα πιστόνια, σπασμένες μπιέλες ή καμένες βαλβίδες, αν η τροφοδοσία, ο χρονισμός της ανάφλεξης ή η συμπίεση δεν έχουν προσαρμοστεί στο πρόσθετο φορτίο. Γι' αυτό το νιτρό θεωρείται «ενισχυτής ισχύος» διαφορετικής λογικής από το τούρμπο ή τον μηχανικό συμπιεστή, που συμπιέζουν περισσότερο αέρα μηχανικά και παρέχουν διαρκή και όχι στιγμιαία υπερπίεση. Με μετρημένη χρήση είναι από τους φθηνότερους τρόπους να βρεθούν πολλοί ίπποι· με απρόσεκτη χρήση, από τους ταχύτερους τρόπους να καταστραφεί ένας κινητήρας.