Hava-Yakıt Karışımı Oranı Nedir? Nasıl Hesaplanır? Zengin Karışım Fakir Karışım

Hava yakıt karışımı oranı benzinli motorlarda, motor performansı ve yakıt sarfiyatı bakımından ayarlanması gereken en önemli faktördür. Aracımın yakıt tüketimi neden arttı diye soruyorsanız, lambda (oksijen) sensörünüz bozuktur ve yakıt karışım ayarını motorunuz ayarlayamıyor demektir.

Hava Yakıt Karışımı Oranı Nedir ? (Stokiyometrik Oran Nedir?)

1 kg yakıtın en ideal olarak yakılabilmesi için gereken hava miktarı 14,7 kg havadır, 

14,7kg hava/1kg hava karışım oranına ideal hava-yakıt karışımı oranı denir. Kabaca 15/1 olarak da geçen bu ideal hava yakıt karışımı oranına stokiyometrik oran da denir. Buna göre 1 litre benzini yakmak için 10.000 litre hava gereklidir. Stokiyometrik oran, lambda oranı hesabında referans alınan sabit bir değerdir.

Motor kontrol ünitesi (ECU), motorun her türlü yük ve devir şartında en ideal hava-yakıt karışımıyla çalışabilmesi için, sensörlerden gelen bilgiler ışığında ve aktivatörleri yöneterek hava-yakıt karışımını ideal noktada tutmaya çalışır. Motor kontrol ünitesi, motora alınan havanın kütlesini hesaplayabilmek için debimetreden (hava kütle ölçer) bilgi alır. 

Motorlarda hava-yakıt karışım oranının ideal olması durumunda, motor performansı en üst seviyeye çıkarken, yakıt sarfiyatı ve egzoz emisyonları azalmaktadır. Stokiyometrik oran sayesinde, egzoz gazındaki zararlı maddeler, katalitik konvertör tarafından neredeyse tamamen elimine edilebilir. 

AFR nedir ? 

AFR terimi ingilizce "hava yakıt oranı" demektir. AFR: Air Fuel Ratio. Gene yukarıdaki gibi hava kütlesinin yakıt kütlesine bölünmesiyle bulunur. Yani mhava/myakıt  (m:kütle). Yukarıda açıklanan hava-yakıt oranıyla tamamen aynıdır.

Motorda hava yakıt karışım oranı hiçbir zaman sabit değildir, sürekli bir çok etken tarafından değişmektedir, motor kontrol ünitesi, motor ihtiyaçlarına göre, sürekli olarak bunu ayarlar.

Gerçekleşen Hava/Yakıt karışım oranı şu şekilde gösterilir:

Hava Yakıt Oranı = Hava miktarı (kg) 

                                  Yakıt miktarı (kg)           

Lambda Oranı Nedir Nasıl Hesaplanır? (Hava yakıt karışımında lambda oranı formülü) (λ)

λ Lambda oranı, motora alınan hava/yakıt oranının, Stokiyometrik orana bölünmesiyle bulunur. Motorun zengin karışımla mı fakir karışımla mı çalıştığını, lambda değerine bakarak söyleyebiliriz.  

λ<1 (lambda 1'den büyükse, fakir karışım)

λ<1 (lambda 1'den küçükse, zengin karışım)

λ=1 (lambda=1 ise ideal karışım)

Lambda oranı hesaplamasının formülü: 

λ= Gerçek hava-yakıt oranı     

       Stokiyometrik oran            

 (Burada Stkokiyometrik oran 14,7/1= 14,7 değeri sabittir)

(Gerçek hava yakıt oranıysa (AFR= Mhava/Myakıt) formülüyle bulunur.

Hava yakıt oranı hesaplanmasında örnek işlemler aşağıdadır.

Zengin Hava Yakıt Karışımı Oranı (Zengin Karışım) Nedir ? Nasıl Hesaplanır ? Formülü ?

λ<1 (lambda 1'den küçükse, zengin karışım) olduğunu biliyoruz. Şimdi bir örnek yapalım.

Motora alınan yakıt miktarı= 1,2kg yakıt. olsun (fiilen gerçekleşen değer)

Motora alınan hava miktarı= 14,7kg hava. olsun (fiilen gerçekleşen değer. bu değer değişebilir, bu örnekte böyle aldık)

Stokiyometrik oran ise sabit 14,7 değeri olacak. (Bu değer sabittir değişmez)

Önce hava-yakıt oranını hesaplayalım

Hava Yakıt Oranı = Hava miktarı  

                              Yakıt miktarı           

==>  14,7 => Hava/yakıt oranı = 12,25
        1,2

Şimdi lambda oranını hesaplayalım

Lambda Oranı =    Hava Yakıt Oranı  

                           Stokiyometrik Oran                                

 ==>  Lambda Oranı =   12,25  = 0,83
                                      14,7

0,83 değeri, 1'den küçüktür. yani λ<1 lambda 1'den küçük olduğundan, bu motor zengin karışımla çalışıyor demektir.

Fakir Hava Yakıt Karışımı Oranı (Fakir Karışım) Nedir ? Nasıl Hesaplanır ? Formülü ?

λ>1 (lambda 1'den büyükse, fakir karışım) olduğunu biliyoruz. Şimdi bir örnek yapalım.

Motora alınan yakıt miktarı= 0,8 kg yakıt. olsun

Motora alınan hava miktarı= 14,7kg hava. olsun

Stokiyometrik oran ise sabit 14,7 değeri olacak.

Önce hava-yakıt oranını hesaplayalım

Hava Yakıt Oranı = Hava miktarı  

                             Yakıt miktarı            

==>  14,7 => Hava/yakıt oranı = 18,37
         0,8

Şimdi lambda oranını hesaplayalım

Lambda Oranı =    Hava Yakıt Oranı   

                           Stokiyometrik Oran                                

==>  Lambda Oranı =   18,37  = 1,25
                                   14,7

1,25 değeri, 1'den büyüktür. yani λ>1 lambda 1'den büyük olduğundan, bu motor fakir karışımla çalışıyor demektir.

İdeal Hava Yakıt Karışımı Oranı Nasıl Hesaplanır ?

λ=1 (lambda 1'e eşit olursa, ideal karışım oranı olduğunu biliyoruz. Şimdi bunu dagörelim.

Motora alınan yakıt miktarı=  1 kg yakıt. olsun

Motora alınan hava miktarı= 14,7kg hava. olsun

Stokiyometrik oran ise sabit 14,7 değeri olacak.

Önce hava-yakıt oranını hesaplayalım 

Hava Yakıt Oranı = Hava miktarı  

                                Yakıt miktarı           

==>  14,7 => Hava/yakıt oranı = 14,7
          1

Şimdi lambda oranını hesaplayalım

Lambda Oranı =    Hava Yakıt Oranı   

                           Stokiyometrik Oran                                  

==>  Lambda Oranı =  14,7 = 1
                                  14,7

λ=1 lambda eşittir 1 olduğundan, bu motor ideal hava-yakıt karışımıyla çalışıyor demektir.

Eğer motor zengin karışımla çalışırsa, yakıt sarfiyatı çok olur, karbon monoksit (CO) ve yanmamış hidrokarbon (HC) emisyonları artar.

Eğer motor fakir karışımla çalışırsa, egzoz gazındaki Azotoksit (NOx) emisyonları artar.