Automotoren · Grondbeginselen · Demo
Eén getal bepaalt vermogen, zuinigheid en emissies — en ze willen alle drie een ander getal.
14,7 : 1 is chemisch perfect voor benzine (λ = 1). Schuif naar rijk voor vermogen, naar arm voor zuinigheid — en let op de uitlaattemperatuur, die daartussenin kan pieken; daarom heeft ‘een beetje armer’ al veel zuigers gesmolten.
Standaard benzinemotoren volgen dit patroon: het vermogen piekt bij zo'n 12,8:1, waar alle lucht verbrandt; het rendement piekt bij zo'n 15,8:1, waar alle brandstof verbrandt; de uitlaattemperatuur zit daartussenin, en voorbij zo'n 16,5 stort alles van de magere-overslag-afgrond af. De groene zone is het wettelijke werkgebied van de katalysator.
In gewone taal
Benzine verbrandt volledig bij precies één mengsel: 14,7 gram lucht per gram brandstof — stoichiometrisch, lambda 1. Maar volledig is niet hetzelfde als het beste. Een beetje extra brandstof (rijk, ~12,8:1) zorgt dat elk laatste molecuul lucht een partner vindt: maximaal vermogen. Een beetje extra lucht (mager, ~15,5–16:1) zorgt dat elke druppel brandstof grondig verbrandt: beste zuinigheid. En de driewegkatalysator die de uitlaat schoonmaakt, werkt alleen in een piepklein venster rond precies 14,7 — daarom cruist jouw motor daar, wat hij zelf ook zou verkiezen.
Bij volgas is lucht de beperkende factor — de cilinder heeft nu eenmaal maar een bepaalde inhoud. Extra brandstof garandeert dat al die lucht verbrandt, en de verdamping van de overtollige brandstof koelt het mengsel zelfs — het maximale vermogen ligt rond 12,5–13:1. Bij cruisen is brandstof de beperkende factor, want daar betaal je voor — overtollige lucht garandeert dat alle brandstof verbrandt, dus ligt de beste zuinigheid mager van stoichiometrisch.
De uitlaattemperatuur piekt vlak bij stoichiometrisch — geen overtollige brandstof om te verdampen en het mengsel te koelen, geen overtollige lucht om warmte op te nemen. Tuners zijn bang voor de 'lean spike': maak je het mengsel magerder, van rijk richting perfect, dan lopen de temperaturen eerst op voordat ze dalen — daardoor smelt een te mager ingesteld mengsel onder belasting de zuigers.
Een driewegkatalysator heeft een uitlaat nodig die strak rond lambda 1 schommelt — rijker en hij kan de CO en de koolwaterstoffen niet oxideren, magerder en hij kan de NOx niet reduceren. Daarom houdt de zuurstofsensor het cruisen op precies 14,7, wettelijk verplicht én chemisch noodzakelijk, en schuift de motorcomputer alleen naar rijk als jij om vol vermogen vraagt. Het gaspedaal kiest stilletjes tussen deze mengsels voor jou.