Calcolatore del rapporto aria-carburante (AFR) — AFR, Lambda e rapporto di equivalenza

What this calculator does (ELI5)

Un motore brucia una miscela di aria e carburante. Il rapporto aria-carburante (AFR) è semplicemente quanta aria hai per ogni unità di carburante, misurato in peso. Un AFR di 14,7 significa 14,7 grammi di aria per ogni 1 grammo di carburante.

Digita la massa dell'aria e la massa del carburante e questo strumento ti dà tre numeri:

• AFR — il rapporto grezzo (aria ÷ carburante).
• Lambda (λ) — la stessa cosa riscalata in modo che 1,0 sia la combustione perfetta per qualsiasi carburante tu abbia scelto. Sotto 1 è "ricco" (carburante extra); sopra 1 è "magro" (aria extra). Lambda è utile perché 1,0 significa "ideale" indipendentemente dal carburante.
• Rapporto di equivalenza (φ) — solo lambda capovolta (φ = 1 ÷ λ). I tecnici della messa a punto in alcune regioni la preferiscono; sopra 1 è ricco.

Quindi ti dice se la miscela è ricca, stechiometrica o magra, e lo mostra su un manometro.

The formula

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

L'AFR stechiometrico (AFR_stoich) è il rapporto chimicamente esatto in cui tutto il carburante e tutto l'ossigeno vengono consumati insieme, senza lasciare residui. Dipende dal carburante:

I valori seguono i riferimenti standard di seguito. Poiché E85 ha bisogno di molta meno aria per grammo di carburante rispetto alla benzina, un AFR di "14,7" è magro su E85 ma perfetto su benzina — questo è esattamente il motivo per cui lambda esiste: su qualsiasi carburante, λ = 1,00 è la combustione ideale.

Rich, stoichiometric, and lean

Lambda fornisce una scala indipendente dal carburante:

Un sensore di ossigeno a banda larga in realtà misura lambda direttamente dall'esaurimento, quindi un AFR stechiometrico scelto lo converte in un AFR visualizzato — questo è il motivo per cui scegliere il carburante sbagliato rende il numero AFR sbagliato anche quando lambda è corretto.

How to use it

1. Scegli il carburante in modo che lambda e il verdetto usino l'AFR stechiometrico corretto.
2. Inserisci la massa dell'aria (ad es. da una lettura di flusso di massa d'aria/MAF o da un banco di flusso) e la massa del carburante (da flusso iniettore × tempo), nelle stesse unità — grammi qui, ma qualsiasi unità di massa coerente dà lo stesso rapporto.
3. Leggi l'AFR, lambda e φ, e il verdetto ricco/stechio/magro.
4. Usa il risolutore inverso per andare nell'altra direzione: inserisci un AFR target per ottenere la massa di carburante necessaria per la tua massa d'aria (e viceversa).

I risultati si sincronizzano con l'URL della pagina, quindi puoi aggiungere un segnalibro o condividere una configurazione esatta.

Worked example

180 g di aria con 12 g di benzina:

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

λ = 1,02 è solo magro di stechiometrico — una miscela di economia a carico leggero.

Calculate it in code

Ogni snippet prende una massa d'aria, una massa di carburante e l'AFR stechiometrico per il carburante e restituisce AFR e 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

Frequently asked questions

Le unità contano? No — AFR è un rapporto, quindi qualsiasi unità di massa coerente (grammi, chilogrammi, libbre) dà lo stesso numero. Usa solo la stessa unità per aria e carburante.

Un AFR più alto è migliore? Non di per sé. Più alto (magro) può migliorare l'economia ma aumenta le temperature; più basso (ricco) fa potenza e raffredda la carica ma spreca carburante e aumenta le emissioni. L'obiettivo giusto dipende dal carico e dal carburante.

Perché il mio AFR è cambiato quando ho cambiato carburante? L'AFR che hai inserito no — ma il verdetto lo ha fatto, perché "ideale" è un AFR diverso per ogni carburante. Lambda (λ = 1,00) è il modo indipendente dal carburante per leggere "ideale".

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.