النسبة النظرية لخليط الهواء والوقود في محركات البنزين

هي نسبة وزن الهواء في خليط الهواء والوقود إلى وزن الوقود، فالبنزين هو خليط من عدة هيدروكربونات، ومعظم المادة السائدة هي الأوكتين، فإذا أحرقت بالكامل كمية معينة من الأوكتين سوف تتحد مع الأكسجين في الهواء.

ما هي النسبة النظرية لخليط الهواء والوقود في محركات البنزين؟

النسبة النظرية لخليط الهواء والوقود هي النسبة النظرية للهواء والوقود المطلوبة للاحتراق الكامل للوقود، ففي حالة الأوكتان الصافي هي 15 : 1 أو 15 جزءاً من الهواء وجزءاً واحداً من الوقود، كل البنزين المستعمل في معظم السيارات ليس أوكتين صافي ولكن خليط من الأوكتين وهيدروكاربونات أخرى، لهذا السبب، النسبة النظرية لخليط الهواء والوقود للبنزين عادة أقل قليلاً من 15 اسمياً بين 14.4 و 15.
تلعب النسبة النظرية لخليط الهواء والوقود دوراً هاماً في فهمنا لكيفية احتراق خليط الهواء والوقود، فإذا كانت نسبة الهواء والوقود في خليط معين أقل من نسبة الهواء والوقود النظرية للبنزين، مثلاً إذا كانت النسبة (1:10) سيكون الخليط غنياً جداً وسوف لا يكون هناك أكسجين كافي في الخليط لإتمام احتراق الوقود، من ناحية أخرى، إذا كانت نسبة الهواء والوقود أعلى من النسبة النظرية للهواء والوقود للبنزين، مثلاً (1:20) سيكون الخليط فقيراً جداً وسيكون هناك أكسجين كثير لإتمام حريق كامل.
في محرك البنزين يجب ضبط نسبة الوقود للهواء بالوضع الصحيح تماماً؛ لضمان احتراق جيد في الاسطوانات، فلا يمكن للمحرك أن يعمل بكفاءة إذا كانت كمية الوقود كثيرة جداً أو قليلة جداً، بالنسبة لكمية الهواء، فكمية الهواء بالنسبة لكمية الوقود تعرف بنسبة الهواء والوقود وهذه النسبة مهمة جداً بسبب أن نسبة الهواء والوقود الصحيحة مطلوبة في كل أحوال المحرك، بالإضافة إلى أنه يتم التحكم في قوة أداء المحرك بواسطة كمية خليط الهواء والوقود المسحوب داخل الاسطوانات.

مبدأ الاحتراق ومتطلبات الحريق:

إن الجازولين (البنزين) لن يحترق إلا إذا تحول من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية (البخار) مع خلط الجازولين بكمية كافية من الهواء (الأوكسجين) داخل غرفة الحريق حتى يتم الاحتراق، الجازولين هو هيدروكربون مصنوع من حوالي 15 % هيدروجين و85 % كربون، الهواء هو خليط يتكون من 21 % أكسجين و78 % نيتروجين و1 % من الغازات الأخرى، لكن فقط الأكسجين هو المطلوب لحرق الجازولين ولكي تصل عملية الحرق للاحتراق الكامل لابد أن يتوفر بالوقود الآتي:

• قابلية عالية للتطاير: الجازولين يجب أن يكون له قابلية عالية للتطاير وخاصة عند درجات الحرارة المنخفضة حتى يمكن بدء إدارة المحرك بسهولة، كما يجب أن يتزايد معدل التطاير في المغذي ومجمع السحب حتى ترتفع درجة الحرارة بسرعة ويمكن عمل تعجيل لتسهيل توزيع الوقود داخل اسطوانات المحرك، من خصائص التطاير للوقود أيضاً ألا ترتفع درجة حرارته إلى درجة الغليان داخل المغذي ومجمع السحب حتى لا يعوق حركة الوقود فيما يسمى بظاهرة الانسداد البخاري.
  
• مقاومة عالية للصنع: الصفع هو الصوت الناتج من احتراق سريع جداً وغير طبيعي ويتم التحكم فيه في الجازولين عن طريق رقم الأوكتان، فالجازولين ذو 91 أوكتان يكون مقاومة للصفع أكثر من الجازولين ذي نسبة 87 أوكتان.
  
• درجة نظافة عالية جداً: إضافات الوقود تلعب دوراً حيوياً في تحديد نظافة ونوعية الوقود، فوجود الماء مع الوقود يمكن أن يؤدي إلى حدوث التآكل.
  
• الاستقرار وعدم تغير حالته وخاصة عند التخزين: يتم الوصول إلى استقرار حالة الوقود وخاصة في الخزانات من خلال الإضافات؛ لمنع أكسدة الوقود بالأكسجين الجوي ومن هذه الإضافات مواد كيميائية عديدة.
  

خليط الهواء والوقود وأداء المحرك:

1- النسبة النظرية لخليط الهواء والوقود:

النسبة النظرية لخليط الهواء والوقود هي نسبة الخليط التي تشمل كمية الهواء النظرية المطلوبة للاحتراق الكامل للوقود، يعبر عن ذلك كنسبة هواء إلى وقود (A / F) وهي عادة 1:14.7 لمحركات البنزين.

2- نسبة الهواء والوقود الاقتصادية:

أكثر نسبة هواء ووقود اقتصادية هي النسبة التي تستهلك أقل كمية من الوقود في مدى قدرة معينة، هذه النسبة (1: 16- 18) أكبر من (طردية) النسبة النظرية ولتأكيد الاحتراق الكامل للوقود من الضروري زيادة نسبة الهواء لكي يسهل على الوقود الاختلاط بالهواء.

3- أقصى نسبة للهواء والوقود:

هي النسبة التي تعطي أقصى قدرة أداء عند سرعة محددة، هذه النسبة (12 – 1:13) أصغر (بمعنى أغنى) من النسبة النظرية وخلافاً للنسبة الاقتصادية تزداد نسبة الوقود لتسمح بأقصى احتراق للكمية المنظمة من الهواء المسحوب، كمية الهواء الضرورية لحرق الوقود (البنزين) كاملاً (بمعنى؛ خليط الهواء والوقود النظري الصحيح تسمى نسبة الهواء والوقود النظرية)، تكون نسبة الهواء الوقود النظرية 14.7 : 1 مستعملة كمقياس حدي ويقال عن خليط الهواء والوقود فقير أو غني حسب هذه القيمة.