Kalkulator Nisbah Udara-Bahan Bakar (AFR) — AFR, Lambda & Nisbah Kesetaraan

Apa yang kalkulator ini lakukan (ELI5)

Sebuah enjin membakar campuran udara dan bahan bakar. Nisbah udara-bahan bakar (AFR) ialah berapa banyak udara yang anda miliki untuk setiap unit bahan bakar, diukur mengikut berat. AFR 14.7 bermakna 14.7 gram udara untuk setiap 1 gram bahan bakar.

Taip jisim udara dan jisim bahan bakar dan alat ini memberikan anda tiga nombor:

• AFR — nisbah mentah (udara ÷ bahan bakar).
• Lambda (λ) — perkara yang sama diskalakan semula supaya 1.0 adalah pembakaran sempurna untuk mana-mana bahan bakar yang anda pilih. Di bawah 1 ialah "kaya" (bahan bakar tambahan); di atas 1 ialah "tanpa lemak" (udara tambahan). Lambda berguna kerana 1.0 bermakna "ideal" tidak kira bahan bakar.
• Nisbah kesetaraan (φ) — hanya lambda terbalik (φ = 1 ÷ λ). Penala di sesetengah wilayah memilihnya; di atas 1 ialah kaya.

Ia kemudian memberitahu anda sama ada campuran itu kaya, stoikiometrik, atau tanpa lemak, dan menunjukkannya pada tolok.

Formula

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

AFR stoikiometrik (AFR_stoich) ialah nisbah yang tepat secara kimia di mana semua bahan bakar dan semua oksigen digunakan bersama-sama, tanpa baki. Ia bergantung pada bahan bakar:

Nilai mengikut rujukan standard di bawah. Kerana E85 memerlukan jauh lebih sedikit udara per gram bahan bakar daripada petrol, AFR "14.7" ialah tanpa lemak pada E85 tetapi sempurna pada petrol — ini adalah tepat mengapa lambda wujud: pada mana-mana bahan bakar, λ = 1.00 ialah pembakaran ideal.

Kaya, stoikiometrik, dan tanpa lemak

Lambda memberikan skala yang tidak bergantung pada bahan bakar:

Penderia oksigen jalur lebar sebenarnya mengukur lambda secara langsung dari ekzos, kemudian AFR stoikiometrik yang dipilih mengubahnya kepada AFR yang dipaparkan — itulah sebabnya memilih bahan bakar yang salah membuat nombor AFR salah walaupun lambda betul.

Cara menggunakannya

1. Pilih bahan bakar supaya lambda dan keputusan menggunakan AFR stoikiometrik yang betul.
2. Masukkan jisim udara (cth. daripada bacaan aliran jisim udara/MAF atau bangku aliran) dan jisim bahan bakar (daripada aliran penyuntik × masa), dalam unit yang sama — gram di sini, tetapi mana-mana unit jisim yang konsisten memberikan nisbah yang sama.
3. Baca AFR, lambda, dan φ, dan keputusan kaya/stoich/tanpa lemak.
4. Gunakan penyelesai terbalik untuk pergi sebaliknya: masukkan AFR sasaran untuk mendapatkan jisim bahan bakar yang diperlukan untuk jisim udara anda (dan sebaliknya).

Hasil disegerakkan kepada URL halaman, jadi anda boleh menanda tempat atau berkongsi persediaan yang tepat.

Contoh kerja

180 g udara dengan 12 g petrol:

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

λ = 1.02 hanya tanpa lemak stoikiometrik — campuran ekonomi beban ringan.

Kiranya dalam kod

Setiap cebisan mengambil jisim udara, jisim bahan bakar, dan AFR stoikiometrik untuk bahan bakar, dan mengembalikan AFR dan 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

Soalan Lazim

Adakah unit penting? Tidak — AFR ialah nisbah, jadi mana-mana unit jisim yang konsisten (gram, kilogram, paun) memberikan nombor yang sama. Hanya gunakan unit yang sama untuk udara dan bahan bakar.

Adakah AFR yang lebih tinggi lebih baik? Bukan sahaja. Lebih tinggi (tanpa lemak) boleh meningkatkan ekonomi tetapi menaikkan suhu; lebih rendah (lebih kaya) membuat kuasa dan menyejukkan cas tetapi membuang bahan bakar dan meningkatkan pelepasan. Sasaran yang betul bergantung pada beban dan bahan bakar.

Mengapa AFR saya berubah apabila saya menukar bahan bakar? AFR yang anda masukkan tidak — tetapi keputusan itu, kerana "ideal" ialah AFR yang berbeza untuk setiap bahan bakar. Lambda (λ = 1.00) ialah cara bebas bahan bakar untuk membaca "ideal."

Sumber

• Air–fuel ratio — Wikipedia — takrifan dan nilai AFR stoikiometrik mengikut bahan bakar.
• Air-Fuel Ratios, Lambda, and Stoichiometry Explained — HP Tuners — lambda vs AFR dan sasaran penalaan.
• Air fuel ratio — x-engineer.org — terbitan prinsip pertama AFR stoikiometrik dan lambda.