「空燃比」の版間の差分

'''空燃比'''（くうねんひ、{{lang|en|Air / fuel ratio}}）とは、[[内燃機関]]において、[[混合気]]中の[[空気]][[質量]]を[[燃料]]質量で割った[[無次元数]]である。'''A/F'''（エーバイエフ）や'''AFR'''と略される。[[燃費]]や[[排気ガス]]成分の改善など、[[燃焼]][[性能]]を[[制御]]するために用いられる。

混合気中の[[酸素]]と燃料が、過不足なく反応する時の空燃比を'''理論空燃比'''という。例えば、[[エタノール]]を含有しない[[ガソリン]]1g1 gの燃焼には空気14.7g7 gが必要であり、ガソリンにおける理論空燃比は14.7となる<ref>[[模型]]用エンジンなどに用いられる[[メタノール]]は6.45、[[ニトロメタン]]は3.96で、ガソリンに比べ燃料の割合が高い</ref>。理論空燃比よりも濃い[[混合気]]の状態を混合気がリッチであるといい、薄い状態をリーンであるという。理論空燃比のことをストイキオメトリー（ストイキ）ともいう。

しかし、常にストイキで燃焼しているわけではなく、[[燃費]]に有利で有害排出物質が少なくなるリーン傾向の'''経済空燃比'''<ref>空気が多い = [[窒素]]が多い = [[窒素酸化物|NOx]]が発生しやすい。</ref>と、[[出力]]を稼ぎやすく発進時や[[加速]]時に使われるリッチ（過濃）傾向の'''出力空燃比'''<ref>こちらは燃料が多い = [[炭化水素|HC]]と[[一酸化炭素|CO]] が発生しやすい。</ref>がある。[[負荷]]の状況によって空燃比は使い分けられており、常にその値は変化している。

さらに、高回転化したエンジンでは、[[熱]][[負荷]]の軽減（[[冷却]]）のためリッチ傾向で運転されることが多い。

* 高出力時には発生する熱量そのものも膨大となり、[[シリンダー]]、[[シリンダーヘッド]]内壁面や、バルブシートその他からの放熱だけでは間に合わなくなる。結果として、主に排気バルブや[[ピストン]]の溶損等を生じる。

* 高出力時に、排気ガス温度が高いために三元触媒が過熱し、溶損する可能性がある。

これらを防ぐため、空燃比をかなりリッチ傾向の設定とする。これにより燃焼速度が高くなり、アフターファイアーが緩和され、また、燃焼しきれないガソリンの[[気化]][[潜熱]]（[[蒸発熱]]）により、バルブ周りやシリンダ内が冷却される（[[排気ガス|排気]]と共に排熱される）。しかし、この状態での運転は、燃費が悪化するのはもとより、[[三元触媒]]が働かないなどの弊害もある。

このため高速連続運転の比率の高い[[欧州車]]等の一部の[[乗用車]]では燃費改善のため、

* シリンダー壁面やシリンダーヘッドの材料を、高い[[熱伝導率]]を持つ[[アルミニウム合金|アルミ]]等へ変更（シリンダ壁面放熱性の向上）

さらに、[[冷間始動]]時にも理論空燃比が使われることはない。冷間時には、混合気中の気化が促進されず、燃料が吸気[[ポート加工|ポート]]壁面や吸気バルブに付着してしまい、結果として燃焼するのに十分な燃料が燃焼室まで達しないためである。この付着分を考慮したリッチな（濃い）混合比の設定を行う。エンジン始動後、冷却水温の温度上昇に応じて、この冷間始動時の燃料増量が減少するように制御される<ref>コールドスタート制御と呼ばれる（[[キャブレター]]式燃料供給の始動方法に関しては[[チョーク弁]]を参照)</ref>。

== 関連項目 ==