Penghitungan Rasio Ideal Bahan Bakar dengan Udara pada Motor Bakar Torak

Rasio udara-bahan bakar atau Air-Fuel Ratio (AFR) adalah rasio massa udara untuk bahan yang digunakan dalam sebuah mesin pembakaran internal. Jika cukup persis udara disediakan untuk benar-benar membakar semua bahan bakar, rasio ini dikenal sebagai campuran stoikiometri, sering disingkat menjadi stoich. Untuk perhitungan AFR yang tepat, kandungan oksigen udara pembakaran harus ditentukan karena kemungkinan pengenceran oleh ambient uap air, atau pengayaan dengan penambahan oksigen. AFR merupakan ukuran penting untuk anti-polusi dan alasan kinerja-tuning.

Berikut penjelasan mengenai AFR yang ideal.

Dalam teori campuran stoikiometri, campuran udara-bahan bakar yang tersedia terbakar sepenuhnya. Dalam prakteknya ini tidak pernah tercapai,
terutama karena waktu yang sangat singkat dalam mesin pembakaran internal untuk setiap siklus pembakaran. Sebagian besar proses pembakaran selesai pada sekitar 4-5 milidetik pada putaran mesin 6.000 rpm. Ini adalah waktu yang berlalu dari saat percikan ditembakkan sampai pembakaran campuran bahan bakar udara pada dasarnya selesai setelah sekitar 80 derajat rotasi crankshaft. Dari sini, catalytic converter dirancang untuk bekerja baik ketika gas buang melewati catalytic converter dengan hasil dari pembakaran hampir sempurna.

Campuran stoikiometri membakar sangat panas dan dapat merusak komponen mesin jika mesin berada di bawah beban tinggi di campuran bahan bakar udara. Karena suhu tinggi pada campuran ini, ledakan campuran bahan bakar-udara segera setelah tekanan silinder maksimum mungkin di bawah beban tinggi (disebut sebagai mengetuk atau ping). Detonasi dapat menyebabkan kerusakan serius pada mesin karena pembakaran yang tidak terkendali dari campuran udara bahan bakar, dan dapat menciptakan tekanan yang sangat tinggi di dalam silinder. Akibatnya, campuran stoikiometri hanya digunakan dalam kondisi beban ringan. Untuk kondisi percepatan dan beban tinggi, campuran kaya (rasio udara-bahan bakar yang lebih rendah) digunakan untuk menghasilkan produk pembakaran dingin dan dengan demikian mencegah ledakan dan overheating dari kepala silinder.