Először is lássuk, mi a lambda elméleti definíciója!
Lambda = L / L0, ahol
L: a motorban elégetett keverék keverési aránya,
L0: ideális benzin-levegő keverék keverési aránya, 1:14,7 [kg/kg
Míg a keverési arány (air-fuel ratio, továbbiakban AFR) az elégetett benzin-levegő arányát jelöli
És még egy fontos dolog a definíció megértéséhez. A lambda mértékegysége [kg/kg, ami azt jelenti, hogy
Mind a levegő, mind az üzemanyag mennyisége kg-ban van megadva.
Ez azt jelenti, hogy a benzin sztöchiometrikus keverési aránya, vagyis az elméleti tökéletes égéséhez tartozó keverési aránya esetében 1kg tiszta benzin elégetéséhez 14,7kg levegő szükségeltetik. A benzin sűrűsége 0.74kg/dm³, míg a levegő sűrűsége hozzávetőlegesen 1.22kg/m³, ebből adódik, hogy 1kg benzin térfogata kb. 1,35 liter, míg 1kg levegő térfogata kb. 0,82 m³. És egy rövid számolást követően máris adódik, hogy
1 liter benzin elégetéséhez 8925 liter, vagyis kb. 8,9 m³ levegőre van szükség.
Hogy is néz ez ki a a valóságban? Először is, mivel a Diesel motoroknál teljesítmény-szabályzás minőségi alapon történik, így Diesel motor esetében a lambdáról nem túl sok értelme van beszélni, lévén a lambda értéke a terheléstől függ. Alapvetően légfelesleggel működik, tehát 1-nél nagyobb lambdával, és minél kisebb a terhelés, annál nagyobb a lambda. És ahogy közelítünk a maximális terheléshez, úgy közelít a lambda értéke az 1-hez, vagy éppen mehet még be ez alá is. De ennél többet kell beszélni a lambdáról a benzin elégetésének folyamatait illetően…
Benzinmotor esetében, mivel az Otto motor (közel) állandó keverékkel üzemel, vagyis mivel a keverék meglehetősen szűk tartományban gyulladóképes, ezért a tuning érdekében alapvetően szükséges ezt az a diagramot megérteni:
A vízszintes tengelyen a keverési arány található. Balra a dús, jobbra a szegény keverék tartománya.
A PIROS görbe a teljesítmény görbéje.
A ZÖLD a fogyasztás görbéje.
A LILA a nitrogén-oxidok (NOx),
A KÉK a szénmonoxid (CO), míg
A BARNA a szénhidrogének (HC) változását mutatja a lambda függvényében.
Mit is látunk, magyarra lefordítva?
- A lambda = 1 érték egy meglehetősen jó értéket ad, mind fogyasztás, mind teljesítmény oldaláról
- Ha dúsítjuk a keveréket, akkor értelemszerűen romlik a fogyasztás (zöld görbe), de valamelyest nő a motorból kivehető teljesítény is (piros görbe)
- Ha egy bizonyos értéken túl, tovább dúsítjuk a keveréket, akkor viszont a teljesítmény már csökkeni fog!
- Ha szegény keverék irányába megyünk el, akkor említésre méltó teljesítényvesztés mellett még nyerhetünk valamit a fogyasztás oltárán
- Ha egy bizonyos értéknél tovább szegényítjük a keveréket, akkor a teljesítmény tovább csökken, de a fogyasztás is nőni kezd!
Kicsit másképp, de ugyanezt mutatja az alábbi diagram is.
A függőleges tengelyen a fajlagos fogyasztás, míg a vízszintes tengelyen fajlagos teljesítmény található, míg a görbe mellett feltüntetett számok a benzin-levegő keverési arányát jelölik.
Szépen látható, hogy a kísérleti motor a legkisebb fajlagos fogyasztását a 15,5:1 keverési aránynál érte el. Ettől a keverési aránytól eltérve mind a két irányban nőtt a fajlagos fogyasztása.
Míg ugyanezen kísérleti motor a maximális teljesítményét a 12,5-ös AFR-nél érte el, ettől tovább dúsítva a keveréket, a fogyasztás emelkedése mellett, de csökkenni kezdett a teljesítmény.
Összefoglalva a konklúziókat, a benzinmotorok esetében a keverési arány a lambda = 1 ± 10% tartományban értelmezendő, és a ±25%-os tartományon kívül már gyulladásképtelenné is válik a keverék. Így az üzemi keverék beállításánál rendkívül fontos a megfelelő keverési arány kialakítása.
És itt jegyezném meg, hogy miért nem csak egy fúvókacseréből áll egy karburátoros motor beállítása. Mert az üzemi keveréket csak üzem közben lehet mérni, és mivel ez egy háromdimenziós térgörbe, amelynél a lambda nem csak a fordulatszám, de a terhelés függvényében is más értékre állítandó, ezért a keverék pontos beállítása a karburátor esetében is csak pontos, kipufogógáz-elemzéssel lehetséges, mint az injektoros motorok programozásánál is.
– Geree –