Zacznijmy od małej powtórki z chemii. Podtlenek azotu, czyli N2O, to bezbarwny gaz, niemal pozbawiony zapachu i o słodkim smaku. W przeciwieństwie do tlenku azotu NO2 jest stosunkowo niegroźny dla organizmu. W zależności od dawkowania działa przeciwbólowo, rozweselająco, choć wdychany w dużych ilościach może zaszkodzić, prowadząc nawet do uduszenia. Do czego taka substancja przydaje się w samochodach? Na pewno nie do inhalacji kierowców. Może jednak przyczynić się do poprawy humoru w zupełnie inny sposób.
Otóż gaz ten zawiera znacznie więcej tlenu niż powietrze atmosferyczne. W podtlenku azotu stanowi on aż 36 procent wagi, a w powietrzu, którym oddychamy, zaledwie 23 procent. W dodatku gaz rozweselający jest znacznie gęstszy od powietrza – przy takiej samej objętości może zmagazynować 2,3 raza więcej tlenu niż powietrze.
Moc silnika zależy od tego, ile paliwa uda się efektywnie spalić w ciągu jednostki czasu. Im więcej paliwa do spalenia, tym więcej potrzeba do tego tlenu. Wszelkie metody mające na celu podwyższenie osiągów silnika służą właśnie dostarczeniu do cylindrów odpowiednio dużej ilości tlenu do efektywnego spalania paliwa. Po to właśnie zwiększa się liczbę zaworów na cylinder, montuje turbosprężarki lub kompresory, stosuje sportowe filtry powietrza o większej przepustowości, powerrury i inne wynalazki. Można też pójść na łatwiznę idostarczać do silnika tlen zmagazynowany w substancji zawierającej go znacznie więcej niż zwykłe powietrze, czyli np. właśnie w podtlenku azotu.
Po raz pierwszy taką metodę podnoszenia mocy zastosowano podczas II wojny światowej w samolotach Messerschmitt BF 109 wyposażonych w układ GM-1 (Göring Mischung 1). Chodziło wówczas o możliwość uzyskania chwilowej przewagi nad przeciwnikiem oraz o poprawę osiągów podczas lotów na dużych wysokościach, gdzie powietrze jestrozrzedzone. W czasach pokoju wojskowa technologia znalazła zastosowanie w wyścigach samochodowych. W ciągu kilkudziesięciu lat generalna zasada działania takich układów nie zmieniła się. Każdy zestaw składa się z butli ze sprężonym podtlenkiem azotu, zaworów, przewodów oraz dysz wtryskujących gaz do układu dolotowego silnika.
W momencie, kiedy gaz trafia do cylindrów, pod wpływem wysokiej temperatury rozpada się na tlen i azot. Dodatkowa dawka tlenu pozwala spalić więcej paliwa. Na tym jednak nie koniec korzyści – wtryskiwany gaz w stanie ciekłym odparowuje i znacznie obniża temperaturę zasysanej mieszanki, co dodatkowo pozwala zwiększyć współczynnik napełnienia cylindrów świeżym ładunkiem. Aby uzyskać rzeczywistą poprawę osiągów, poza dostarczeniem do silnika podtlenku azotu należy zadbać o dodatkową porcję paliwa. Można to zrobić na różne sposoby. W układach określanych jako "suchy wtrysk podtlenku" musi o to zadbać fabryczny układ zasilania, np. poprzez chwilowe wydłużenie czasu otwarcia wtryskiwaczy lub zwiększenie ciśnienia paliwa.
W systemach "mokrego wtrysku podtlenku" w układzie dolotowym montowany jest dodatkowy wtryskiwacz (lub wtryskiwacze) paliwa. Jeśli benzyny będzie zbyt mało w stosunku do ilości dostarczonego do komór spalania tlenu, mieszanka zostanie nadmiernie zubożona. Efekty? Dramatyczny wzrost temperatury spalania, który może doprowadzić do niemal natychmiastowego zniszczenia silnika. I tu właśnie kryje się największe ryzyko związane ze stosowaniem takiego rozwiązania. Pokusa, żeby jak najmocniej odkręcić "kurek z gazem", jest olbrzymia, bo zwiększenie jego dawki powoduje natychmiastowy wzrost mocy. Można ją w ten sposób podwoić. Nawet z niewielkiego silnika da się przez chwilę wycisnąć kilkaset koni – tyle że po kilku sekundach eksperyment może skończyć się z wielkim hukiem.Profesjonalne zestawy skonfigurowane są zawsze w taki sposób, żeby ich uruchomienie (wtrysk podtlenku do układu dolotowego) następowało dopiero przy całkowicie otwartej przepustnicy, czyli w momencie, kiedy gaz będzie wciśnięty "do dechy" i to po osiągnięciu odpowiednich obrotów.
W wielu silnikach konieczne jest zastosowanie świec o niższej ciepłocie oraz opóźnienie zapłonu. Teoretycznie dałoby się skonstruować silnik, który mógłby przez cały czas bardzo efektywnie pracować na mieszance benzyny, powietrza i podtlenku azotu. Tyle że zużycie tego gazu jest tak duże, że trzeba byłoby ciągnąć za autem całą cysternę. Dlatego właśnie podtlenek azotu stosowany jest wyłącznie jako „dopalacz” używany jedynie chwilowo np. podczas wyścigów na ćwierć mili lub po prostu po to, żeby raz na jakiś czas móc cieszyć się nieprzeciętnymi osiągami auta. W zależności od konfiguracji systemu, wielkości jednostki napędowej oraz uzyskiwanej mocy jedna pięciokilogramowa butla wystarcza na czas od kilkunastu sekund do kilku minut pracy silnika. To dosyć droga przyjemność, bo jej ponowne napełnienie kosztuje ok. 300 złotych.
To, co jest największą wadą wtrysku podtlenku azotu, czyli możliwość efektywnej pracy jedynie przez krótki czas, okazuje się jednocześnie poważną zaletą. Tak zmodyfikowany silnik nie jest "wyżyłowany" przez cały czas. W trakcie codziennej jazdy można korzystać z normalnej charakterystyki jednostki napędowej. Dzięki temu przy zachowaniu umiaru i powściągliwości można liczyć na to, że tuning nie odbije się negatywnie na trwałości poszczególnych podzespołów samochodu.
Co daje poprawianie paliwa?
W sklepach motoryzacyjnych i na stacjach benzynowych oferowane są dodatki, które mają poprawiać właściwości normalnego, handlowego paliwa. Trzeba za nie zapłacić od kilku do ok. 50 złotych za 250 ml. Producenci tych specyfików obiecują zwykle odczuwalną poprawę osiągów. Kilka lat temu postanowiliśmy sprawdzić, czy tego typu specyfiki rzeczywiście działają. Jedno jest pewne – dodatki firmowane przez renomowanych producentów na pewnonie zaszkodzą autu, nie należy się jednak spodziewać cudów. Powód jest prosty – środki, które rzeczywiście mogłyby poprawić osiągi, mają zbyt wiele niepożądanych skutków ubocznych. Jedne są skrajnie toksyczne, inne zbyt agresywne dla materiałów, z których zbudowany jest układ paliwowy czy nawet sam silnik. W każdym razie w czasie pomiarów na hamowni dodatkowych koni nie udało się znaleźć.
Brak umiaru bywa bardzo kosztowny
Nieprawidłowo zestrojona instalacja wtrysku podtlenku azotu może bardzo szybko zniszczyć silnik. Wystarczy, żeby do komór spalania trafiało zbyt dużo "dopalacza", a za mało benzyny. Jeżeli skład mieszanki będzie zbyt ubogi, gwałtownie wzrośnie temperatura w komorze spalania. Może wtedy dojść do uszkodzenia głowicy, stopienia się tłoków czy nawet zniszczenia bloku silnika. Często nadmiaru mocy nie wytrzymują seryjne elementy układu przeniesienia napędu: sprzęgła, skrzynie biegów czy półosie napędowe. Przesadnie bogaty skład mieszanki może z kolei prowadzić m.in. do zniszczenia tłumików i katalizatora, w których będą dopalały się resztki benzyny.
Paliwa do zadań specjalnych –drogie i nie do każdego auta
W sporcie samochodowym stosowane są często specjalne, wyczynowe paliwa o parametrach znacznie odbiegających od tych, jakie mają benzyny sprzedawane na zwykłych stacjach. Niekiedy używają ich również miłośnicy ekstremalnego tuningu. Najpopularniejsze produkty to Elf Turbo Evo, Panta Racing czy Shell Turbo Rally. Większość tego typu produktów ma ponad 100 oktanów, dzięki czemu nadają się do silników o znacznie podniesionej kompresji lub o wysokim ciśnieniu doładowania. Używanie ich na co dzień to bardzo droga przyjemność – litr wyczynowej benzyny kosztuje ponad 20 złotych.
Wśród fanatyków adrenaliny popularne jest również paliwo modelarskie na bazie nitrometanu. Już niewielka jego domieszka (10-25 proc.) odczuwalnie poprawia osiągi samochodu. Niestety, nitrometan ma również poważne wady, które w zasadzie dyskwalifikują go jako paliwo do normalnych aut. Jako niezwykle silny utleniacz nawet w małych dawkach jest zabójczy dla silników.
