Calculadora de Razão Ar-Combustível (AFR) — AFR, Lambda & Razão de Equivalência

O que essa calculadora faz (ELI5)

Um motor queima uma mistura de ar e combustível. A razão ar-combustível (AFR) é simplesmente a quantidade de ar que você tem para cada unidade de combustível, medida por peso. Uma AFR de 14,7 significa 14,7 gramas de ar para cada 1 grama de combustível.

Digite a massa de ar e a massa de combustível e esta ferramenta oferece três números:

• AFR — a razão bruta (ar ÷ combustível).
• Lambda (λ) — a mesma coisa redimensionada para que 1,0 seja a queimadura perfeita para o combustível que você escolheu. Abaixo de 1 é "rico" (combustível extra); acima de 1 é "magro" (ar extra). Lambda é útil porque 1,0 significa "ideal" não importa o combustível.
• Razão de equivalência (φ) — apenas lambda invertida (φ = 1 ÷ λ). Alguns afinadores regionais preferem; acima de 1 é rico.

Em seguida, informa se a mistura é rica, estequiométrica ou magra e a mostra em um medidor.

A fórmula

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

A AFR estequiométrica (AFR_stoich) é a razão quimicamente exata na qual todo o combustível e todo o oxigênio são consumidos juntos, não deixando resíduos. Depende do combustível:

Os valores seguem as referências padrão abaixo. Como E85 precisa de muito menos ar por grama de combustível do que gasolina, uma AFR de "14,7" é magra em E85 mas perfeita em gasolina — é exatamente por isso que lambda existe: em qualquer combustível, λ = 1,00 é a queimadura ideal.

Rico, estequiométrico e magro

Lambda fornece uma escala independente de combustível:

Um sensor de oxigênio de banda larga na verdade mede lambda diretamente do escape, depois uma AFR estequiométrica escolhida converte-a para uma AFR exibida — é por isso que escolher o combustível errado torna o número AFR errado mesmo quando lambda está correto.

Como usá-lo

1. Escolha o combustível para que lambda e o veredicto usem a AFR estequiométrica correta.
2. Digite a massa de ar (por exemplo, de uma leitura de fluxo de ar em massa/MAF ou um banco de fluxo) e a massa de combustível (do fluxo do injetor × tempo), nas mesmas unidades — gramas aqui, mas qualquer unidade de massa consistente fornece a mesma razão.
3. Leia a AFR, lambda e φ, e o veredicto rico/estequio/magro.
4. Use o solucionador reverso para ir pela outra via: digite uma AFR alvo para obter a massa de combustível necessária para sua massa de ar (e vice-versa).

Os resultados sincronizam com a URL da página, então você pode marcar ou compartilhar uma configuração exata.

Exemplo resolvido

180 g de ar com 12 g de gasolina:

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

λ = 1,02 é apenas magra da estequiométrica — uma mistura econômica de carga leve.

Calcule em código

Cada trecho pega uma massa de ar, uma massa de combustível e a AFR estequiométrica do combustível, e retorna 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

Perguntas frequentes

As unidades importam? Não — AFR é uma razão, então qualquer unidade de massa consistente (gramas, quilogramas, libras) fornece o mesmo número. Apenas use a mesma unidade para ar e combustível.

Uma AFR mais alta é melhor? Não por si só. Mais alto (mais magro) pode melhorar a economia, mas aumenta as temperaturas; mais baixo (mais rico) faz potência e resfria a carga, mas desperdiça combustível e aumenta as emissões. O alvo correto depende da carga e do combustível.

Por que meu AFR mudou quando troquei de combustível? O AFR que você digitou não — mas o veredicto mudou, porque "ideal" é um AFR diferente para cada combustível. Lambda (λ = 1,00) é a maneira independente de combustível de ler "ideal".

Fontes

• Air–fuel ratio — Wikipedia — definições e valores de AFR estequiométrica por combustível.
• Air-Fuel Ratios, Lambda, and Stoichiometry Explained — HP Tuners — lambda vs AFR e alvos de afinação.
• Air fuel ratio — x-engineer.org — derivação de primeiros princípios de AFR estequiométrica e lambda.