Αριθμομηχανή Λόγου Αέρα-Καυσίμου (AFR) — AFR, Lambda & Λόγος Ισοδυναμίας

Τι κάνει αυτή η αριθμομηχανή (ELI5)

Ένας κινητήρας καίει ένα μίγμα αέρα και καυσίμου. Ο λόγος αέρα-καυσίμου (AFR) είναι απλώς πόσος αέρας έχετε για κάθε μονάδα καυσίμου, μετρημένος κατά βάρος. Ένα AFR 14,7 σημαίνει 14,7 γραμμάρια αέρα για κάθε 1 γραμμάριο καυσίμου.

Πληκτρολογήστε τη μάζα του αέρα και τη μάζα του καυσίμου και αυτό το εργαλείο σας δίνει τρεις αριθμούς:

• AFR — ο ακατέργαστος λόγος (αέρας ÷ καύσιμο).
• Lambda (λ) — το ίδιο πράγμα αναβαθμολογημένο έτσι ώστε 1,0 είναι η τέλεια καύση για κάθε καύσιμο που επιλέξατε. Κάτω από 1 είναι "πλούσιο" (επιπλέον καύσιμο)· πάνω από 1 είναι "λεπτό" (επιπλέον αέρας). Το Lambda είναι χρήσιμο επειδή 1,0 σημαίνει "ιδανικό" ανεξάρτητα από το καύσιμο.
• Λόγος ισοδυναμίας (φ) — απλώς lambda αντεστραμμένο (φ = 1 ÷ λ). Οι ρυθμιστές σε ορισμένες περιοχές το προτιμούν· πάνω από 1 είναι πλούσιο.

Στη συνέχεια σας λέει εάν το μίγμα είναι πλούσιο, στοιχειομετρικό ή λεπτό και το εμφανίζει σε έναν μετρητή.

Ο τύπος

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

Το στοιχειομετρικό AFR (AFR_stoich) είναι ο χημικά ακριβής λόγος στον οποίο όλο το καύσιμο και όλο το οξυγόνο καταναλώνονται μαζί, χωρίς να αφήνουν υπολείμματα. Εξαρτάται από το καύσιμο:

Οι τιμές ακολουθούν τα πρότυπα αναφορών παρακάτω. Επειδή το E85 χρειάζεται πολύ λιγότερο αέρα ανά γραμμάριο καυσίμου από τη βενζίνη, ένα AFR "14,7" είναι λεπτό στο E85 αλλά τέλειο στη βενζίνη — αυτός είναι ακριβώς ο λόγος που υπάρχει το lambda: σε κάθε καύσιμο, λ = 1,00 είναι η ιδανική καύση.

Πλούσιο, στοιχειομετρικό και λεπτό

Το Lambda δίνει μια κλίμακα ανεξάρτητη του καυσίμου:

Ένας αισθητήρας οξυγόνου ευρείας ζώνης στην πραγματικότητα μετρά το lambda απευθείας από την εξάτμιση, στη συνέχεια ένα επιλεγμένο στοιχειομετρικό AFR το μετατρέπει σε εμφανιζόμενο AFR — γι 'αυτό το λάθος καύσιμο κάνει το AFR λάθος ακόμα κι αν το lambda είναι σωστό.

Πώς να το χρησιμοποιήσετε

1. Επιλέξτε το καύσιμο ώστε το lambda και το συμπέρασμα να χρησιμοποιούν το σωστό στοιχειομετρικό AFR.
2. Εισάγετε τη μάζα του αέρα (π.χ. από ανάγνωση μάζας-ροής/MAF ή πάγκο ροής) και τη μάζα του καυσίμου (από ροή ψεκαστήρα × χρόνος), στις ίδιες μονάδες — γραμμάρια εδώ, αλλά οποιαδήποτε συνεπής μονάδα μάζας δίνει το ίδιο αποτέλεσμα.
3. Διαβάστε το AFR, lambda, και φ, και το συμπέρασμα πλούσιο/stoich/λεπτό.
4. Χρησιμοποιήστε τον αντίστροφο επίλυση για να πάτε αντίθετα: εισάγετε ένα target AFR για να λάβετε τη μάζα καυσίμου που απαιτείται για τη μάζα αέρα σας (και αντίστροφα).

Τα αποτελέσματα συγχρονίζονται με το URL της σελίδας, ώστε να μπορείτε να σημειώσετε ή να κοινοποιήσετε μια ακριβή ρύθμιση.

Εργασμένο παράδειγμα

180 g αέρα με 12 g βενζίνης:

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

λ = 1,02 είναι μόλις λεπτό του στοιχειομετρικού — ένα μίγμα οικονομίας ελαφρού φορτίου.

Υπολογίστε το σε κώδικα

Κάθε τμήμα παίρνει μια μάζα αέρα, μια μάζα καυσίμου και το στοιχειομετρικό AFR για το καύσιμο, και επιστρέφει AFR και 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

Συχνές ερωτήσεις

Έχουν σημασία οι μονάδες; Όχι — το AFR είναι λόγος, ώστε οποιαδήποτε συνεπής μονάδα μάζας (γραμμάρια, κιλά, λίβρες) δίνει τον ίδιο αριθμό. Απλώς χρησιμοποιήστε την ίδια μονάδα για αέρα και καύσιμο.

Είναι ένα υψηλότερο AFR καλύτερο; Όχι από μόνο του. Υψηλότερο (λεπτό) μπορεί να βελτιώσει την οικονομία αλλά αυξάνει τις θερμοκρασίες· χαμηλότερο (πλούσιο) κάνει ισχύ και ψύχει το φορτίο αλλά σπαταλά καύσιμο και αυξάνει τις εκπομπές. Ο σωστός στόχος εξαρτάται από το φορτίο και το καύσιμο.

Γιατί άλλαξε το AFR μου όταν αλλάξω τα καύσιμα; Το AFR που εισάγατε δεν άλλαξε — αλλά το συμπέρασμα έκανε, επειδή το "ιδανικό" είναι διαφορετικό AFR για κάθε καύσιμο. Το Lambda (λ = 1,00) είναι ο τρόπος ανεξάρτητος καυσίμου για να διαβάσετε το "ιδανικό".

Πηγές

• Air–fuel ratio — Wikipedia — ορισμοί και τιμές στοιχειομετρικού AFR κατά καύσιμο.
• Air-Fuel Ratios, Lambda, and Stoichiometry Explained — HP Tuners — lambda vs AFR και στόχοι ρύθμισης.
• Air fuel ratio — x-engineer.org — παραγωγή πρώτων αρχών του στοιχειομετρικού AFR και lambda.