Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR) Rechner — AFR, Lambda & Äquivalenzverhältnis

Was dieser Rechner macht (ELI5)

Ein Motor verbrennt eine Mischung aus Luft und Kraftstoff. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR) ist einfach, wie viel Luft Sie pro Kraftstoffeinheit haben, gemessen nach Gewicht. Ein AFR von 14,7 bedeutet 14,7 Gramm Luft pro 1 Gramm Kraftstoff.

Geben Sie die Luftmasse und die Kraftstoffmasse ein, und dieses Tool gibt Ihnen drei Zahlen:

• AFR — das rohe Verhältnis (Luft ÷ Kraftstoff).
• Lambda (λ) — dieselbe Sache neu skaliert, so dass 1,0 die perfekte Verbrennung für den von Ihnen gewählten Kraftstoff ist. Unter 1 ist „reich" (überschüssiger Kraftstoff); über 1 ist „mager" (überschüssige Luft). Lambda ist praktisch, weil 1,0 „ideal" bedeutet, unabhängig vom Kraftstoff.
• Äquivalenzverhältnis (φ) — einfach Lambda umgekehrt (φ = 1 ÷ λ). Tuner in einigen Regionen bevorzugen es; über 1 ist reich.

Es teilt Ihnen dann mit, ob die Mischung reich, stöchiometrisch oder mager ist, und zeigt sie auf einem Messer an.

Die Formel

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

Das stöchiometrische AFR (AFR_stoich) ist das chemisch genaue Verhältnis, bei dem alle Brennstoff und all der Sauerstoff zusammen verbraucht werden, ohne Reste zu hinterlassen. Es hängt vom Kraftstoff ab:

Werte folgen den Standard-Referenzen unten. Da E85 viel weniger Luft pro Gramm Kraftstoff benötigt als Benzin, ist ein AFR von „14,7" mager auf E85, aber perfekt auf Benzin — das ist genau der Grund, warum es Lambda gibt: Bei jedem Kraftstoff ist λ = 1,00 die ideale Verbrennung.

Reich, stöchiometrisch und mager

Lambda gibt eine kraftstoffunabhängige Skala:

Ein Wideband-Lambdasensor misst tatsächlich Lambda direkt aus dem Abgas, dann wandelt ein gewähltes stöchiometrisches AFR es in ein angezeigtes AFR um — deshalb führt die Wahl des falschen Kraftstoffs zu einer falschen AFR-Zahl, auch wenn Lambda richtig ist.

Wie man es benutzt

1. Wählen Sie den Kraftstoff, damit Lambda und das Ergebnis das korrekte stöchiometrische AFR verwenden.
2. Geben Sie die Luftmasse ein (z. B. aus einer Massenluftstrommessung/MAF oder einem Flow-Bench) und die Kraftstoffmasse (aus Injektorfluss × Zeit), in denselben Einheiten — Gramm hier, aber jede konsistente Masseneinheit ergibt dieselbe Verhältnis.
3. Lesen Sie das AFR, Lambda und φ sowie das Ergebnis reich/stöchiometrisch/mager.
4. Verwenden Sie den Reverse-Solver, um es umgekehrt zu tun: Geben Sie ein Ziel-AFR ein, um die Kraftstoffmasse zu erhalten, die für Ihre Luftmasse benötigt wird (und umgekehrt).

Ergebnisse werden mit der Seiten-URL synchronisiert, sodass Sie eine genaue Einrichtung markieren oder teilen können.

Durchgearbeitetes Beispiel

180 g Luft mit 12 g Benzin:

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

λ = 1,02 ist knapp mager vom stöchiometrischen Wert — eine Leichtlast-Wirtschaftsmischung.

Berechnen Sie es im Code

Jedes Snippet nimmt eine Luftmasse, eine Kraftstoffmasse und das stöchiometrische AFR für den Kraftstoff und gibt AFR und Lambda zurück.

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

Häufig gestellte Fragen

Do the units matter? Nein — AFR ist ein Verhältnis, daher ergibt jede konsistente Masseneinheit (Gramm, Kilogramm, Pfund) die gleiche Zahl. Verwenden Sie einfach dieselbe Einheit für Luft und Kraftstoff.

Is a higher AFR better? Nicht von selbst. Höher (magerer) kann die Wirtschaftlichkeit verbessern, erhöht aber die Temperaturen; niedriger (reicher) erzeugt Leistung und kühlt die Ladung, verschwendet aber Kraftstoff und erhöht die Emissionen. Das richtige Ziel hängt von der Last und dem Kraftstoff ab.

Why did my AFR change when I switched fuels? Das eingegebene AFR hat sich nicht geändert — aber das Ergebnis hat sich geändert, weil „ideal" für jeden Kraftstoff ein anderes AFR ist. Lambda (λ = 1,00) ist die kraftstoffunabhängige Methode, um „ideal" zu lesen.

Quellen

• Air–fuel ratio — Wikipedia — definitions and stoichiometric AFR values by fuel.
• Air-Fuel Ratios, Lambda, and Stoichiometry Explained — HP Tuners — lambda vs AFR and tuning targets.
• Air fuel ratio — x-engineer.org — first-principles derivation of stoichiometric AFR and lambda.