Ostatnio sporą karierę wśród tuningowców robi pojęcie AFR. Pomimo tego, że woele osób nie wie dokładnie o czym mówi często można usłyszeć, że u nich w samochodzie AFR jest dobry, albo zły, że go mierzyli... o co w tym wszystkim chodzi?

Na początku warto rozszyfrować sam skrót AFR. Pochodzi on od wyrażenia Air/Fuel Ratio, czyli stosunek powietrza do paliwa. Potocznie przyjęło się też nazywać tym mianem mierniki służące do określania składu mieszanki paliwowo powietrznej. Takie nowoczesne mierniki to w rękach dobrego tunera bardzo przydatne narzędzie, które pomaga w bezpieczny sposób podnosić moc silnika.

Na rynku dostępne są dwa typy mierników. Pierwsze z nich to proste, najczęściej diodowe wskaźniki, które można zamontować na desce rozdzielczej. Nie określają one precyzyjnie składu mieszanki, potrafią jedynie poinformować czy jest ona zbyt bogata, czy za uboga w stosunku do składu stoichiometrycznego, czyli takiego, przy którym stosunek masowy powietrza do masy paliwa pozwala na całkowite spalenie mieszanki. Tego typu wskaźniki mają mocno ograniczone zastosowanie przy profesjonalnym tuningu silników.

Do precyzyjnego strojenia jednostek napędowych wykorzystuje się mierniki, które wyposażone są w sondę szerokopasmową. Pozwalają one dokładnie określić skład mieszanki, a pomiary dokonywane są w czasie rzeczywistym. Urządzenia takie są drogie, jednak właściwie fakt, że dokonują one precyzyjnych pomiarów w czasie rzeczywistym jest najistotniejszy dla specjalistów modyfikujących silniki.

Optymalnym miejscem wykorzystania miernika AFR jest hamownia podwoziowa, gdzie od razu można przeanalizować zmiany AFR-u zależnie od obciążenia silnika i w stosunku do innych mierzonych parametrów.

Wspomniany już teoretycznie idealny stosunek stoichiometryczny wynosi 14,7:1, co oznacza, że na 14,7 jednostek wagowych powietrza potrzeba 1 jednostkę wagową paliwa. Mieszanka o takim składzie ulegnie całkowitemu spaleniu, więc teoretycznie będzie to najbardziej efektywne jej wykorzystanie. Przy takim składzie mieszanki powstaje także najmniej zanieczyszczeń. Jednak przy stoichiometrycznym składzie mieszanki silnik nie wytwarza najwyższej mocy, nie jest też najbardziej ekonomiczny! Dla wytworzenia najwyższej mocy optymalny skład mieszanki wynosi 12,6-13:1 dla silników wolnossących oraz 11-12:1 dla silników z turbodoładowaniem, z kolei zużycie paliwa jest najniższe przy stosunku masy powietrza do masy paliwa wynoszącym ok. 15,4:1. Podane tu wartości odnoszą się do mieszanki, w której paliwem jest benzyna bezołowiowa o liczbie oktanowej 95-98. W przypadku innych paliw odpowiednie wartości AFR będą inne, np. dla gazu LPG skład stoichiometryczny to 9,5:1.

Mierniki składu mieszanki są szczególnie przydatne przy modyfikacjach elektroniki. Tuner zmieniając takie parametry jak punkt zapłonu, ilość wtryskiwanego paliwa, a w silnikach z turbodoładowaniem dodatkowo ilość wtłaczanego do cylindrów powietrza dąży do podniesienia mocy. Jednak kiedy mieszanka jest zbyt uboga mocy nie przybywa za to dochodzi do spalania stukowego, które może zniszczyć silnik. Bezpieczniejsza jest mieszanka zbyt bogata, jednak ona również nie zapewnia najwyższej mocy, a zużycie paliwa może być ogromne. To chyba wystarczające argumenty do tego, by podczas modyfikacji kontrolować skład mieszanki czyli AFR.

W warszawskiej firmie Chiptronic/VTG byliśmy świadkami strojenia silnika 1.8 Turbo w najnowszym modelu Audi A4. Strojenie odbywało się na hamowni z wykorzystaniem nie tylko miernika AFR, ale również czujnika ciśnienia doładowania. Seryjnie moc tej jednostki napędowej wynosiła 150 KM, po wgraniu tuningowego programu sterującego pracą silnika, który został przysłany z centrali firmy w Niemczech moc wzrosła do 178 KM. Jednak dzięki pomiarom AFR-u Grzegorz Staszewski z VTG wiedział, że Niemcy zostawili ogromne rezerwy bezpieczeństwa i mieszanka była cały czas trochę za bogata. Delikatna korekta parametrów sterownika spowodowała podniesienie maksymalnego ciśnienia doładowania z 0,9 do 1,06 bara. Kolejny pomiar wykazał, że silnik osiąga 194 KM, jednak w średnim zakresie obrotów wartości AFR-u skakały w górę i w dół wykazując, że proces spalania nie przebiega wtedy prawidłowo. Konieczna była jeszcze jedna poprawka parametrów sterowania silnikiem. Po niej wyniki były już bardzo satysfakcjonujące. Moc maksymalna okazała się co prawda nieco niższa niż poprzednio i wynosiła 189,6 KM. Za to wartość AFR była bardzo zbliżona do tej jaką zmierzono przy bezpiecznych "niemieckich" ustawieniach komputera. W tym konkretnym przypadku, dzięki pomiarom składu mieszanki można było wycisnąć z silnika dodatkowe 11 KM i mieć pewność, że nie ma to negatywnego wpływu na jego trwałość!

Autor dziękuje za pomoc:
Danielowi Maszkowskiemu (Ma-Jer Tech)
Grzegorzowi Staszewskiemu (VTG/Chiptronic)

Źródło: Andrzej Witkowski "Pomocnik tunera", GT nr 02 (50), luty 2003, str. 48-49