Ilma-polttoaine-suhde (AFR) laskin — AFR, Lambda ja ekvivalenssisuhde

What this calculator does (ELI5)

Moottori polttaa ilman ja polttoaineen seosta. Ilma-polttoaine-suhde (AFR) on yksinkertaisesti kuinka paljon ilmaa sinulla on jokaista polttoaineyksikköä kohti, mitattuna painolla. AFR 14,7 tarkoittaa 14,7 grammaa ilmaa jokaista 1 grammaa polttoainetta kohti.

Kirjoita ilman massa ja polttoaineen massa, ja tämä työkalu antaa sinulle kolme numeroa:

• AFR — raakaprosentti (ilma ÷ polttoaine).
• Lambda (λ) — sama asia uudelleen skaalattu niin että 1,0 on täydellinen poltto valitsemallesi polttoaineelle. Alle 1 on "rikas" (ylimääräinen polttoaine); yli 1 on "laiha" (ylimääräinen ilma). Lambda on kätevä, koska 1,0 tarkoittaa "ihanteellista" riippumatta polttoaineesta.
• Ekvivalenssisuhde (φ) — vain lambda käännettynä (φ = 1 ÷ λ). Joiden alueiden säätäjät suosivat sitä; yli 1 on rikas.

Sitten se kertoo sinulle, onko sekoitus rikas, stokiometrinen vai laiha, ja näyttää sen mittarilla.

The formula

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

Stokiometrinen AFR (AFR_stoich) on kemiallisesti täsmällinen suhde, jossa kaikki polttoaine ja kaikki happi kulutetaan yhdessä, jättäen mitään jäännöksiä. Se riippuu polttoaineesta:

Arvot noudattavat alla olevia vakioviitteitä. Koska E85 tarvitsee paljon vähemmän ilmaa polttoainegrammaa kohti kuin bensiini, AFR "14,7" on laiha E85:llä mutta täydellinen bensiinillä — tämä on tarkalleen syy siihen, miksi lambda on olemassa: millä tahansa polttoaineella λ = 1,00 on ihanteellinen poltto.

Rich, stoichiometric, and lean

Lambda antaa polttoaine-riippumattoman asteikon:

Laajakaista happensensori mittaa lambda:ta suoraan pakokaasusta, sitten valittu stokiometrinen AFR muuntaa sen näytetyksi AFR:ksi — siksi väärän polttoaineen valitseminen tekee AFR-numeron vääräksi, vaikka lambda olisikin oikea.

How to use it

1. Valitse polttoaine niin että lambda ja tuomio käyttävät oikeaa stokiometristä AFR:ää.
2. Anna ilman massa (esim. massa-ilmavirta/MAF-lukemasta tai virtapenkista) ja polttoaineen massa (ruiskuvirta × aika), samoissa yksiköissä — grammaa tässä, mutta mikä tahansa johdonmukainen massayksikkö antaa saman suhteen.
3. Lue AFR, lambda ja φ sekä rikas/stoichiometric/laiha tuomio.
4. Käytä käänteistä ratkaisijaa mennäksesi toiseen suuntaan: anna tavoite-AFR saadaksesi tarvittava polttoainemäärä ilman massallesi (ja päinvastoin).

Tulokset synkronoituvat sivun URL:iin, joten voit lisätä kirjanmerkin tai jakaa tarkan asetuksen.

Worked example

180 g ilmaa ja 12 g bensiiniä:

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

λ = 1,02 on juuri stokiometrin laihan puolella — kevyen kuorman taloussekoitus.

Calculate it in code

Jokainen koodi ottaa ilman massan, polttoaineen massan ja polttoaineen stokiometrisen AFR:n ja palauttaa AFR:n ja lambda:n.

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

Frequently asked questions

Vaikuttaako yksiköt? Ei — AFR on suhde, joten mikä tahansa johdonmukainen massayksikkö (grammaa, kilogrammaa, puntaa) antaa saman numeron. Käytä vain samaa yksikköä ilmalle ja polttoaineelle.

Onko korkeampi AFR parempi? Ei sinänsä. Korkeampi (laihempi) voi parantaa taloustoimivuutta mutta nostaa lämpötiloja; pienempi (rikkaammaksi) tekee tehoa ja jäähdyttää varausta mutta tuhlaa polttoainetta ja lisää päästöjä. Oikea tavoite riippuu kuormasta ja polttoaineesta.

Miksi AFR muuttui kun vaihdin polttoaineita? AFR, jonka annoit, ei muuttunut — mutta tuomio teki, koska "ihanteellinen" on erilainen AFR jokaiselle polttoaineelle. Lambda (λ = 1,00) on polttoaine-riippumaton tapa lukea "ihanteellista".

Sources

• 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.