Ilmansuhde

Ilmansuhde on palamisen prosessissa käytettävien ilman ja polttoaineen massasuhde. Se kuvaa, kuinka suuri määrä ilmaa on suhteessa polttoaineeseen, ja vaikuttaa palamisen täydellisyyteen, energiatehokkuuteen sekä päästöihin. Ilmansuhde voidaan ilmoittaa massapainoisesti tai molaarisena suhteena.

Usein käytetty termi on AFR eli air-to-fuel ratio. Palamisen kannalta keskeinen käsite on stoikiometrinen suhde, joka vastaa täydellistä palamista ilman jätettä. Kun AFR on suurempi kuin stoikiometrinen, palaminen on lean-tilassa; pienempi AFR on rich-tilassa. Lambda-arvolla 1,0 tarkoitetaan stoikiometrista tilaa; lambda > 1 on lean, lambda < 1 on rich.

Esimerkiksi bensiinimoottorin stoikiometrinen AFR on noin 14,7:1 massassa; dieselmoottorissa noin 14,5:1. Eri polttoaineilla arvo saattaa poiketa. Käytännössä AFR:ää säädetään ajoneuvoissa ja teollisuudessa polttoaineen ruiskutuksen ja ilman mittauksen perusteella.

Hallinta perustuu antureihin (esim. O2- tai lambda-sensori) ja ilmanmassan mittaukseen (MAF-sensori) sekä ECU:hun. Näiden avulla AFR pidetään halutulla tasolla, mikä vaikuttaa polttoaineenkulutukseen ja päästöihin. Stoikiometrinen AFR mahdollistaa katalysaattorijärjestelmän optimaalisen toiminnan bensiinimoottoreissa; lean-tilat voivat pienentää CO- ja HC-päästöjä mutta voivat lisätä NOx-päästöjä.

Käyttökohteita ovat sekä liikenne- että teollisuuspolttimet. Ilmansuhdetta seurataan ja säädetään, jotta palamisen tehokkuus ja turvallisuus pysyvät korkealla.