Calculadora de Relación Aire-Combustible (AFR) — AFR, Lambda y Relación de Equivalencia

Qué hace esta calculadora (ELI5)

Un motor quema una mezcla de aire y combustible. La relación aire-combustible (AFR) es simplemente cuánto aire tienes por cada unidad de combustible, medido por peso. Un AFR de 14,7 significa 14,7 gramos de aire por cada 1 gramo de combustible.

Ingresa la masa de aire y la masa de combustible y esta herramienta te da tres números:

• AFR — la relación bruta (aire ÷ combustible).
• Lambda (λ) — lo mismo reescalado de modo que 1,0 es la quema perfecta para cualquier combustible que hayas elegido. Por debajo de 1 es "rico" (combustible extra); por encima de 1 es "pobre" (aire extra). Lambda es útil porque 1,0 significa "ideal" sin importar el combustible.
• Relación de equivalencia (φ) — simplemente lambda invertida (φ = 1 ÷ λ). Los afinadores en algunas regiones la prefieren; por encima de 1 es rico.

Luego te indica si la mezcla es rica, estequiométrica o pobre, y la muestra en un indicador.

La fórmula

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

El AFR estequiométrico (AFR_stoich) es la relación químicamente exacta en la que todo el combustible y todo el oxígeno se consumen juntos, sin residuos. Depende del combustible:

Los valores siguen los estándares de referencia a continuación. Debido a que E85 necesita mucho menos aire por gramo de combustible que la gasolina, un AFR de "14,7" es pobre en E85 pero perfecto en gasolina — esta es exactamente la razón por la que existe lambda: en cualquier combustible, λ = 1,00 es la quema ideal.

Rico, estequiométrico y pobre

Lambda proporciona una escala independiente del combustible:

Un sensor de oxígeno de banda ancha mide lambda directamente del escape, luego un AFR estequiométrico elegido lo convierte a un AFR mostrado — por eso elegir el combustible equivocado hace que el número de AFR sea incorrecto aunque lambda sea correcto.

Cómo usarlo

1. Elige el combustible para que lambda y el veredicto utilicen el AFR estequiométrico correcto.
2. Ingresa la masa de aire (p. ej. de una lectura de flujo de masa/MAF o una bancada de flujo) y la masa de combustible (del flujo del inyector × tiempo), en las mismas unidades — gramos aquí, pero cualquier unidad de masa consistente da la misma relación.
3. Lee el AFR, lambda y φ, y el veredicto rico/estequiométrico/pobre.
4. Usa el solucionador inverso para ir en la otra dirección: ingresa un AFR objetivo para obtener la masa de combustible necesaria para tu masa de aire (y viceversa).

Los resultados se sincronizan con la URL de la página, para que puedas marcar como favorito o compartir una configuración exacta.

Ejemplo resuelto

180 g de aire con 12 g de gasolina:

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

λ = 1,02 es justo pobre de estequiométrico — una mezcla de economía con carga ligera.

Calcúlalo en código

Cada fragmento toma una masa de aire, una masa de combustible y el AFR estequiométrico del combustible, y devuelve AFR y 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

Preguntas frecuentes

¿Importan las unidades? No — AFR es una relación, por lo que cualquier unidad de masa consistente (gramos, kilogramos, libras) da el mismo número. Simplemente usa la misma unidad para aire y combustible.

¿Es mejor un AFR más alto? No por sí solo. Más alto (más pobre) puede mejorar la economía pero aumenta temperaturas; más bajo (más rico) hace potencia y enfría la carga pero desperdicia combustible e incrementa emisiones. El objetivo correcto depende de la carga y el combustible.

¿Por qué cambió mi AFR cuando cambié de combustible? El AFR que ingresaste no — pero el veredicto sí, porque "ideal" es un AFR diferente para cada combustible. Lambda (λ = 1,00) es la forma independiente del combustible de leer "ideal".

Fuentes

• Air–fuel ratio — Wikipedia — definiciones y valores de AFR estequiométrico por combustible.
• Air-Fuel Ratios, Lambda, and Stoichiometry Explained — HP Tuners — lambda vs AFR y objetivos de ajuste.
• Air fuel ratio — x-engineer.org — derivación de primeros principios del AFR estequiométrico y lambda.