Calculadora de proporció aire-combustible (AFR) — AFR, Lambda i proporció d'equivalència

Què fa aquesta calculadora (ELI5)

Un motor crema una barreja d'aire i combustible. La proporció aire-combustible (AFR) és simplement quanta aire tens per a cada unitat de combustible, mesurada per pes. Una AFR de 14,7 significa 14,7 grams d'aire per a cada 1 gram de combustible.

Introdueix la massa d'aire i la massa de combustible, i aquesta eina et dóna tres nombres:

• AFR — la proporció bruta (aire ÷ combustible).
• Lambda (λ) — la mateixa cosa reescalada de manera que 1,0 és la combustió perfecta per al combustible que has triat. Per sota de 1 és "ric" (combustible extra); per sobre de 1 és "prim" (aire extra). Lambda és pràctic perquè 1,0 significa "ideal" independentment del combustible.
• Proporció d'equivalència (φ) — només lambda invertida (φ = 1 ÷ λ). Els afinadors d'alguns regions la prefereixen; per sobre de 1 és ric.

Després et diu si la barreja és rica, estequiomètrica o prima, i la mostra en un manòmetre.

La fórmula

$\text{AFR} = \frac{\text{mass of air}}{\text{mass of fuel}} \qquad \lambda = \frac{\text{AFR}}{\text{AFR}_{\text{stoich}}} \qquad \varphi = \frac{1}{\lambda}$

L'AFR estequiomètrica (AFR_stoich) és la proporció químicament exacta en la qual tot el combustible i tot l'oxigen es consumeixen junts, sense deixar restes. Depèn del combustible:

Els valors segueixen les referències estàndard més avall. Com que l'E85 necessita molt menys aire per gram de combustible que la gasolina, una AFR de "14,7" és prima en E85 però perfecta en gasolina — aquest és exactament per què existeix lambda: en qualsevol combustible, λ = 1,00 és la combustió ideal.

Ric, estequiomètric i prim

Lambda dóna una escala independent del combustible:

Un sensor d'oxigen de banda ampla mesura realment lambda directament del tub d'escapament, després una AFR estequiomètrica triada la converteix en una AFR visualitzada — per això triar el combustible incorrecte fa que el nombre de AFR sigui incorrecte fins i tot quan lambda és correcte.

Com usar-la

1. Tria el combustible perquè lambda i el veredicte usin l'AFR estequiomètrica correcta.
2. Introdueix la massa d'aire (per exemple d'una lectura de flux d'aire massiu/MAF o un banc de flux) i la massa de combustible (del flux d'injectadors × temps), en les mateixes unitats — grams aquí, però qualsevol unitat de massa consistent dóna la mateixa proporció.
3. Llegeix l'AFR, lambda i φ, i el veredicte ric/estequi/prim.
4. Usa el solucionador invers per anar al revés: introdueix una AFR objectiu per obtenir la massa de combustible necessària per a la teva massa d'aire (i viceversa).

Els resultats se sincronitzen amb l'URL de la pàgina, de manera que pots marcar com a preferida o compartir una configuració exacta.

Exemple resolt

180 g d'aire amb 12 g de gasolina:

$\text{AFR} = \frac{180}{12} = 15.0 \qquad \lambda = \frac{15.0}{14.7} = 1.02$

λ = 1,02 és just prim del estequiomètric — una barreja d'economia de càrrega lleugera.

Calcula-ho en codi

Cada fragment pren una massa d'aire, una massa de combustible i l'AFR estequiomètrica per al combustible, i retorna AFR i lambda.

1=A2/B2                     ' AFR  (A2 = air mass, B2 = fuel mass)
2=(A2/B2)/C2                ' Lambda  (C2 = stoichiometric AFR, e.g. 14.7)
3

1def afr_lambda(air_mass, fuel_mass, stoich=14.7):
2    afr = air_mass / fuel_mass
3    return afr, afr / stoich
4
5print(afr_lambda(180, 12))  # (15.0, 1.0204...)
6

1function afrLambda(airMass, fuelMass, stoich = 14.7) {
2  const afr = airMass / fuelMass;
3  return { afr, lambda: afr / stoich };
4}
5console.log(afrLambda(180, 12)); // { afr: 15, lambda: 1.0204... }
6

1double afr = airMass / fuelMass;
2double lambda = afr / stoich;   // stoich e.g. 14.7
3

1double afr = airMass / fuelMass;
2double lambda = afr / stoich;   // stoich e.g. 14.7
3

1double afr = airMass / fuelMass;
2double lambda = afr / stoich;   // stoich e.g. 14.7
3

1afr := airMass / fuelMass
2lambda := afr / stoich // stoich e.g. 14.7
3

1let afr = air_mass / fuel_mass;
2let lambda = afr / stoich; // stoich e.g. 14.7
3

1$afr = $airMass / $fuelMass;
2$lambda = $afr / $stoich; // $stoich e.g. 14.7
3

1afr = air_mass / fuel_mass
2lambda = afr / stoich # stoich e.g. 14.7
3

1afr <- air_mass / fuel_mass
2lambda <- afr / stoich  # stoich e.g. 14.7
3

Preguntes més freqüents

Importa l'unitat? No — AFR és una proporció, per tant qualsevol unitat de massa consistent (grams, quilograms, lliures) dóna el mateix nombre. Simplement usa la mateixa unitat per a aire i combustible.

Una AFR més alta és millor? No per se. Una més alta (més prima) pot millorar l'economia però eleva les temperatures; una més baixa (més rica) fa potència i refreda la càrrega però malbarata combustible i augmenta les emissions. L'objectiu correcte depèn de la càrrega i del combustible.

Per què va canviar la meva AFR quan vaig canviar de combustible? L'AFR que vas introduir no ho va fer — però el veredicte sí, perquè "ideal" és una AFR diferent per a cada combustible. Lambda (λ = 1,00) és la manera independent del combustible de llegir "ideal".

Fonts

• Air–fuel ratio — Wikipedia — definicions i valors de AFR estequiomètrics per combustible.
• Air-Fuel Ratios, Lambda, and Stoichiometry Explained — HP Tuners — lambda vs AFR i objectius d'afinament.
• Air fuel ratio — x-engineer.org — derivació de principis primer de l'AFR estequiomètrica i lambda.