Come abbiamo visto il rapporto stechiometrico è la relazione ideale tra la massa del comburente e del combustibile. L’AIR FUEL RATIO è fondamentale affinché la combustione sia completa. In presenza di una miscela povera in camera di combustione si nota la maggior presenza di molecole di ossigeno rispetto alla comparazione del rapporto stechiometrico. La minor presenza di combustibile aumenta lo spazio disponibile in camera di combustione, questo spazio viene occupato dall’aria. Rispetto alla combustione stechiometrica noteremo la presenza di un numero maggiore di molecole di ossigeno.
Qui vediamo raffigurata la rappresentazione della miscela presente in camera di combustione di una miscela povera e l’aggregazione molecolare.
Nella fase di combustione di una miscela povera siamo in presenza di diverse molecole: l’acqua (H2O), il diossido di carbonio (CO2), e il nitrogeno (N). In seguito alla combustione troviamo un nuovo elemento rispetto a quelli già presenti in camera, si tratta del monossido di azoto (NO). L’azoto fa parte dei gas nobili ed è detto inerte in quanto non subisce reazioni chimiche in determinate condizioni. La questione è dunque è questa: se il nitrogeno è un gas inerte perché si è andato a combinare con l’ossigeno?
In caso di miscela povera la fornitura di ossigeno in camera di combustione è in eccesso, tale quantità è più che sufficiente per bruciare il carburante, per cui non tutto l’ossigeno viene arso. Più snello è il sistema di alimentazione del motore maggiore è la quantità di ossigeno che viene emessa, questo eccesso favorisce l’aumento di emissione degli ossidi di azoto (NOx) durante la combustione. Le condizioni per la formazione di ossidi di azoto sono fondamentalmente due:
- maggiore disponibilità di ossigeno
- sufficiente calore nella fase iniziale della combustione
Un motore funzionante con un rapporto aria/gas (AFR) a miscela povera produce diversi tipi di gas di scarico (CO, NOx, CO2, H2O, e HC), ma tipicamente noteremo l’aumentare degli ossidi di azoto. Per considerare un motore a miscela povera il rapporto Aria/Fuel (AFR) dovrà essere di 17.01:1.
