luchtbrandstofmengsels

Luchtbrandstofmengsels zijn mengsels van lucht en brandstof die in verbrandingsmotoren en turbines worden gebruikt om energie op te leveren. Ze bepalen hoe de verbranding verloopt: de verhouding tussen de massa lucht en brandstof, de verdeling van de brandstof in de verbrandingskamer en de ontstekings- en verbrandingseigenschappen. De term wordt toegepast op zowel vloeibare als gasvormige brandstoffen.

De verhouding lucht-brandstof wordt meestal uitgedrukt als de AFR (air-fuel ratio). Voor koolwaterstoffen zoals benzine ligt de stochiometrische AFR rond 14,7:1 (massa lucht per massa brandstof); dieselwerkingsomstandigheden liggen ongeveer in dezelfde orde van grootte, maar in de praktijk varieert de AFR door motorbelasting en injectiedruk. Realistische mengsels kunnen armer of rijker zijn, afhankelijk van bestuurde injectie en bedieningsstrategie, met gevolgen voor efficiëntie en emissies.

Een veelgebruikte maat is lambda (ϵ), waarbij ϵ = AFR / AFRstoich. Een mengsel met ϵ = 1 is stoichiometrisch, ϵ > 1 is mager (meer lucht), en ϵ < 1 is rijk (meer brandstof). Het werkingsbereik van mengsels wordt bepaald door de motorconfiguratie, verbrandingstemperaturen en de gebruikte verbrandingstechnologie (bijvoorbeeld port- of directe injectie en turbodruk bij verbrandingsmotoren).

Invloed op prestaties en emissies is aanzienlijk. Rijke mengsels leveren vaak meer vermogen maar verhogen koolwaterstoffen en roet; magere mengsels kunnen de NOx-uitstoot verhogen terwijl de CO- en HC-uitstoot afnemen. Emissiebeheersing, katalysatoren en uitlaatgasrecirculatie spelen een rol bij het optimaliseren van het mengsel voor normen en efficiëntie. Veiligheid en betrouwbaarheid vereisen opereren binnen grenzen van ontbranding en flammabiliteit voor de gebruikte brandstof.