نسبة الوقود إلى الهواء

نسبة الهواء إلى الوقود (AFR)، هي النسبة الكتلية للهواء مقارنة بالوقود الصلب أو السائل أو الغازي الموجود في عملية الاحتراق. قد يحدث هذا الاحتراق بطريقة محكومة، كما هو الحال في محركات الاحتراق الداخلي أو الأفران الصناعية، أو قد ينتج عن انفجار مثل انفجارات الغبار. تحدد هذه النسبة مدى قابلية الخليط للاحتراق من الأساس، وكمية الطاقة المنبعثة، وحجم الملوثات غير المرغوب فيها الناتجة عن التفاعل. وعادةً ما يوجد نطاق محدد لنسب الهواء إلى الوقود لا يمكن حدوث الاشتعال خارجه، ويُعرف هذا النطاق بحدود الانفجار الدنيا والعليا.

تُعد نسبة الهواء إلى الوقود مقياساً حيوياً في محركات الاحتراق الداخلي والأفران الصناعية لأسباب تتعلق بمكافحة التلوث وضبط الأداء. فإذا توفرت كمية كافية من الهواء تماماً لحرق كل الوقود بالكامل (الاحتراق التكافئي)، تُعرف النسبة حينها بـ "الخليط التكافئي". أما النسب الأقل من التكافؤ، حيث يكون الوقود فائضاً، فتسمى بالخليط "الغني"؛ وهي مخاليط أقل كفاءة ولكنها قد تنتج قوة أكبر وتحترق بدرجات حرارة أقل. وفي المقابل، تسمى النسب الأعلى من التكافؤ، حيث يكون الهواء فائضاً، بالخليط "الفقير"؛ وهي مخاليط أكثر كفاءة لكنها قد تسبب ارتفاعاً في درجات الحرارة، مما يؤدي إلى تكوين أكاسيد النيتروجين، وقد صُممت بعض المحركات بميزات تسمح بـ "الحرق الفقير".

ولإجراء حسابات دقيقة لنسبة الهواء إلى الوقود، يجب تحديد محتوى الأكسجين في هواء الاحتراق؛ نظراً لاختلاف كثافة الهواء باختلاف الارتفاع أو درجة حرارة هواء السحب، أو التخفيف المحتمل بسبب بخار الماء المحيط، أو حتى الزيادة الناتجة عن إضافات الأكسجين.

 طرق القياس 
مقاييس نسبة الهواء إلى الوقود هي أجهزة مخصصة لمراقبة النسبة بين الهواء والوقود في محركات الاحتراق الداخلي. ويُطلق عليها أيضاً "عدادات نسبة الهواء للوقود" أو "مقاييس AFR"، وهي تعمل من خلال قراءة الجهد الكهربائي الخارج من حساس الأكسجين، الذي يُعرف أحياناً بحساس نسبة الهواء للوقود أو "حساس لامبدا".

أصبحت حساسات الأكسجين الأصلية من النوع "ضيق النطاق" معياراً قياسياً في المصانع منذ أواخر السبعينيات وأوائل الثمانينيات. أما في السنوات الأخيرة، فقد توفر نوع جديد من الحساسات يُعرف بـ "واسع النطاق"، وهو يتميز بدقة أعلى بكثير رغم كونه أكثر تكلفة.

تأتي معظم المقاييس المستقلة ذات النطاق الضيق مزودة بـ 10 صمامات ثنائية باعثة للضوء، وبعضها يحتوي على أكثر من ذلك. ومن الشائع أيضاً وجود مقاييس ذات نطاق ضيق في هياكل مستديرة بقطر قياسي يبلغ 52 أو 67 ملم، تماماً مثل أنواع عدادات السيارات الأخرى، وغالباً ما تحتوي هذه المقاييس على 10 أو 20 صمام. كما تتوفر أيضاً مقاييس بنظام "الإبرة" التناظري التقليدي.

 طالع أيضاً 
 احتراق الوقود المؤكسج

 مراجع 

تصنيف:احتراق
تصنيف:تفاعلات كيميائية
تصنيف:ديناميكا حرارية
تصنيف:محركات
تصنيف:محركات احتراق داخلي مكبسية