ماشین‌حساب نسبت هوا به سوخت (AFR) — AFR، Lambda و نسبت معادل

موتور این ماشین‌حساب چه کاری انجام می‌دهد (ELI5)

موتور یک مخلوط از هوا و سوخت می‌سوزاند. نسبت هوا به سوخت (AFR) به سادگی میزان هوا برای هر واحد سوخت است که بر اساس وزن اندازه‌گیری می‌شود. AFR 14.7 یعنی 14.7 g هوا برای هر 1 g سوخت.

سه عدد بدست می‌آورید:

• AFR — نسبت خام (هوا ÷ سوخت).
• Lambda (λ) — همان چیز اما مقیاس‌بندی شده به صورتی که 1.0 سوزش کامل برای هر سوختی که انتخاب کردید است. کمتر از 1 یعنی "غنی" (سوخت اضافی)؛ بیشتر از 1 یعنی "فقیر" (هوای اضافی). Lambda مفید است زیرا 1.0 همیشه "ایده‌آل" را نشان می‌دهد.
• نسبت معادل (φ) — فقط lambda وارونه (φ = 1 ÷ λ). تعمیرکنندگانی در برخی مناطق آن را ترجیح می‌دهند؛ بیشتر از 1 غنی است.

سپس به شما می‌گوید که مخلوط غنی است، استوکیومتری است یا فقیر، و آن را روی یک گیج نشان می‌دهد.

فرمول

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

AFR استوکیومتری (AFR_stoich) نسبت شیمیایی دقیق است که در آن تمام سوخت و تمام اکسیژن با هم مصرف می‌شوند و چیز اضافی باقی نمی‌ماند. این بستگی به سوخت دارد:

مقادیر از منابع استاندارد زیر پیروی می‌کنند. از آنجایی که E85 نیاز بسیار کمتری به هوا برای هر گرم سوخت دارد، یک AFR "14.7" روی E85 فقیر است اما روی بنزین کامل است — این دقیقاً دلیل وجود lambda است: روی هر سوختی، λ = 1.00 سوزش ایده‌آل است.

غنی، استوکیومتری و فقیر

Lambda مقیاس مستقل از سوخت را می‌دهد:

یک حسگر اکسیژن وسیع‌النطاق واقعاً lambda را مستقیماً از اگزوز اندازه‌گیری می‌کند، سپس یک AFR استوکیومتری انتخاب‌شده آن را به یک AFR نمایشی تبدیل می‌کند — این دلیلی است که انتخاب سوخت غلط باعث می‌شود شماره AFR اشتباه شود حتی اگر lambda درست باشد.

نحوه استفاده

1. سوخت را انتخاب کنید تا lambda و نتیجه از AFR استوکیومتری درست استفاده کنند.
2. جرم هوا را وارد کنید (مثلاً از خواندن جرم-جریان هوا/MAF یا نیمکت جریان) و جرم سوخت (از جریان تزریق‌کننده × زمان)، در واحدهای یکسان — g در اینجا، اما هر واحد جرم مطابقت منسجم نسبت یکسانی را می‌دهد.
3. AFR، lambda و φ را بخوانید و نتیجه غنی/استوکیومتری/فقیر را بخوانید.
4. از حل‌کننده معکوس برای رفتن در جهت دیگر استفاده کنید: یک AFR هدف را وارد کنید تا جرم سوختی که برای جرم هوای شما لازم است را بدست آورید (و برعکس).

نتایج با URL صفحه همگام‌سازی می‌شوند، بنابراین می‌توانید یک راه‌اندازی دقیق را نشانه‌گذاری یا اشتراک کنید.

نمونه کار شده

180 g هوا با 12 g بنزین:

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

λ = 1.02 فقط از استوکیومتری فقیر است — مخلوط اقتصادی بار سبک.

آن را در کد محاسبه کنید

هر قطعه کد جرم هوا، جرم سوخت و AFR استوکیومتری برای سوخت را می‌گیرد و AFR و lambda را برمی‌گرداند.

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

سوالات متداول

آیا واحدها مهم هستند؟ نه — AFR یک نسبت است، بنابراین هر واحد جرم مطابقت‌دار (g، kg، lb) همان عدد را می‌دهد. فقط از واحد یکسان برای هوا و سوخت استفاده کنید.

آیا AFR بالاتر بهتر است؟ نه به خودی خود. بالاتر (فقیرتر) می‌تواند اقتصاد را بهبود بخشد اما دما را افزایش دهد؛ کمتر (غنی‌تر) توان را ایجاد می‌کند و بار را خنک می‌کند اما سوخت را تلف می‌کند و انتشار را افزایش می‌دهد. هدف درست به بار و سوخت بستگی دارد.

چرا AFR من تغییر کرد وقتی من سوخت را تغییر دادم؟ AFR که شما وارد کردید تغییر نکرد — اما نتیجه تغییر کرد، زیرا "ایده‌آل" AFR متفاوتی برای هر سوخت است. Lambda (λ = 1.00) راه مستقل از سوخت برای خواندن "ایده‌آل" است.

منابع

• نسبت هوا به سوخت — Wikipedia — تعاریف و مقادیر AFR استوکیومتری حسب سوخت.
• نسبت‌های هوا به سوخت، Lambda و استوکیومتری توضیح داده شده — HP Tuners — lambda در مقابل AFR و اهداف تعمیر.
• نسبت سوخت به هوا — x-engineer.org — استخراج اصول اولیه AFR استوکیومتری و lambda.