在自然吸气发动机中，用于燃烧的空气（柴油发动机中的柴油循环或汽油发动机中的特定类型的奥托循环 - 即汽油直接喷射），或空气/燃料混合物（传统的奥托循环汽油发动机） - 被吸入发动机气缸通过大气压力作用于部分真空，当活塞在进气冲程期间向下行进到下死点时发生。由于包括进气歧管的发动机进气道中的固有限制，当吸入空气时发生小的压降，导致容积效率小于100% - 并且小于气缸中的完全空气充气。除了受感应系统限制影响外，空气充气密度以及发动机的最大理论功率输出也受发动机转速和大气压力的影响，后者随着运行高度的增加而降低。

这与强制感应发动机形成对比，在强制感应发动机中，采用机械驱动的增压器或排气驱动的涡轮增压器来促进增加进气的质量，使其超过仅由大气压力产生的量。一氧化二氮也可用于人为地增加进气中存在的氧气质量。这是通过将液态一氧化二氮注入进气口来实现的，该进气口在给定体积内提供比大气空气更多的氧气。与20.95%的大气空气相比，一氧化二氮的质量为36.352%。一氧化二氮在大气压下也在-127.3°F（-88.5°C）沸腾，并且从蒸发潜热中提供显着的冷却，与自然吸入相比，这也有助于显着增加总空气充量密度。