Protoxyde d'azote (N2O)

Le protoxyde d'azote est un gaz incolore, de formule chimique N2O, devenu l'un des raccourcis les plus emblématiques vers le surcroît de puissance dans les milieux de la performance et de la compétition. Il ne s'agit pas d'un carburant et il ne brûle pas de lui-même ; il joue le rôle de comburant. La puissance d'un moteur est fondamentalement limitée par la quantité de carburant qu'il peut brûler, et brûler du carburant exige de l'oxygène. Habituellement, cet oxygène provient de l'air aspiré dans les cylindres, qui n'en contient qu'environ 21 pour cent en volume. Le protoxyde d'azote existe précisément pour lever ce goulot d'étranglement : en introduisant une substance qui libère de l'oxygène supplémentaire dans la chambre de combustion, on peut ajouter et brûler davantage de carburant, et donc dégager plus d'énergie à chaque cycle.

Le mécanisme repose sur le comportement du N2O sous l'effet de la chaleur. Stocké à l'état liquide sous pression dans une bouteille, il est injecté dans le conduit d'admission et, dès que la température de combustion dépasse environ 300 degrés Celsius, la molécule se dissocie en azote et en oxygène. Cette décomposition produit simultanément deux effets utiles. Elle libère de l'oxygène, portant la proportion disponible pour la combustion bien au-delà des 21 pour cent de l'air ambiant, tandis que la vaporisation du liquide refroidit fortement la charge admise. Une charge plus dense et plus froide concentre davantage de molécules d'oxygène dans le cylindre, ce qui amplifie le phénomène. Point essentiel, le protoxyde d'azote doit toujours s'accompagner d'un apport de carburant supplémentaire ; injecter le gaz sans enrichir le mélange créerait un mélange dangereusement pauvre et destructeur.

Le résultat est une montée en puissance spectaculaire et quasi instantanée, souvent évaluée entre un modeste apport de 25 chevaux et plusieurs centaines sur des moteurs lourdement préparés. Comme le système peut être conçu pour s'enclencher d'une simple pression sur un bouton, il délivre sa puissance à la demande plutôt que progressivement avec le régime moteur. Cette caractéristique en a fait l'arme de prédilection du drag racing, où le gaz est fréquemment commercialisé et désigné sous la marque NOS. Une poussée unique, parfaitement synchronisée sur la ligne droite, correspond exactement à l'usage auquel le protoxyde d'azote se prête le mieux.

Cette force constitue aussi sa principale limite. La réserve est finie, bornée par la taille de la bouteille embarquée : une injection dure donc quelques secondes plutôt que des minutes et doit être reconstituée par un remplissage. Contrairement à la suralimentation, elle n'offre aucun gain continu. On distingue globalement les kits humides, qui introduisent ensemble le protoxyde d'azote et le carburant, et les kits secs, qui s'appuient sur le système d'alimentation propre au moteur pour enrichir le mélange, les montages à injection directe par cylindre alimentant chaque cylindre individuellement pour les puissances les plus élevées et les plus régulières.

L'énergie supplémentaire dégagée impose une contrainte réelle au moteur. Des pressions et des températures de cylindre nettement plus élevées peuvent provoquer du cliquetis, la fonte des pistons, la rupture des bielles ou des soupapes brûlées si l'alimentation, l'avance à l'allumage ou le taux de compression ne sont pas adaptés à cette charge accrue. C'est pourquoi le protoxyde d'azote est considéré comme un dispositif de gain de puissance distinct du turbocompresseur ou du compresseur volumétrique, qui comprime mécaniquement davantage d'air et procure un gain durable et non momentané. Employé avec discernement, il compte parmi les moyens les plus économiques de gagner beaucoup de chevaux ; utilisé sans précaution, il figure parmi les plus rapides pour détruire un moteur.