Calculator raportului aer-combustibil (AFR) — AFR, Lambda și raport de echivalență

What this calculator does (ELI5)

Un motor arde un amestec de aer și combustibil. Raportul aer-combustibil (AFR) este pur și simplu cât de mult aer ai pentru fiecare unitate de combustibil, măsurat după greutate. Un AFR de 14,7 înseamnă 14,7 grame de aer pentru fiecare 1 gram de combustibil.

Introduceți masa de aer și masa de combustibil și acest instrument vă dă trei numere:

• AFR — raportul brut (aer ÷ combustibil).
• Lambda (λ) — același lucru rescalat pentru ca 1,0 să fie arderea perfectă pentru oricare combustibil ați ales. Sub 1 este "bogat" (combustibil în exces); peste 1 este "slab" (aer în exces). Lambda este util deoarece 1,0 înseamnă "ideal" indiferent de combustibil.
• Raport de echivalență (φ) — doar lambda răsturnată (φ = 1 ÷ λ). Reglatorii din unele regiuni îl preferă; peste 1 este bogat.

Apoi vă spune dacă amestecul este bogat, stoichiometric sau slab, și îl arată pe o cală.

The formula

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

AFR stoichiometric (AFR_stoich) este raportul chimic exact la care tot combustibilul și tot oxigenul sunt consumați împreună, fără reziduuri. Depinde de combustibil:

Valorile urmează referințele standard de mai jos. Deoarece E85 necesită mult mai puțin aer pe gram de combustibil decât benzina, un AFR de "14,7" este slab pe E85 dar perfect pe benzină — aceasta este exact de ce lambda există: pe orice combustibil, λ = 1,00 este arderea ideală.

Rich, stoichiometric, and lean

Lambda oferă o scală independentă de combustibil:

Un senzor de oxigen cu bandă largă măsoară de fapt direct lambda din gaz de eșapament, apoi un AFR stoichiometric ales o convertește la un AFR afișat — de aceea alegerea incorectă a combustibilului face ca numărul AFR să fie greșit chiar și atunci când lambda este corect.

How to use it

1. Alegeți combustibilul pentru ca lambda și verdictul să utilizeze AFR-ul stoichiometric corect.
2. Introduceți masa de aer (de exemplu, din citirea flow-ului de masă / MAF sau o bancă de flux) și masa de combustibil (din debit de injector × timp), în aceleași unități — grame aici, dar orice unitate de masă consistentă dă același raport.
3. Citiți AFR, lambda și φ, și verdictul bogat/stoich/slab.
4. Folosiți rezolvatorul invers pentru a merge în cealaltă direcție: introduceți un AFR țintă pentru a obține masa de combustibil necesară pentru masa de aer (și invers).

Rezultatele se sincronizează cu URL-ul paginii, deci puteți marca sau partaja o configurație exactă.

Worked example

180 g de aer cu 12 g de benzină:

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

λ = 1.02 este ușor slab față de stoichiometric — un amestec de economie la sarcină ușoară.

Calculate it in code

Fiecare fragment ia o masă de aer, o masă de combustibil și AFR stoichiometric pentru combustibil și returnează AFR și 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

Contează unitățile? Nu — AFR este un raport, deci orice unitate de masă consistentă (grame, kilograme, lire) dă același număr. Doar utilizați aceeași unitate pentru aer și combustibil.

Un AFR mai mare este mai bun? Nu de la sine. Un mai mare (mai slab) poate îmbunătăți economia, dar ridică temperaturile; un mai mic (mai bogat) oferă putere și răcește sarcina, dar risipă combustibil și crește emisiile. Ținta corectă depinde de sarcină și combustibil.

De ce s-a schimbat AFR-ul meu când am schimbat combustibilii? AFR-ul pe care l-ați introdus nu s-a schimbat — dar verdictul da, deoarece "ideal" este un AFR diferit pentru fiecare combustibil. Lambda (λ = 1,00) este modul independent de combustibil de a citi "ideal".

Sources

• Air–fuel ratio — Wikipedia — definiții și valori AFR stoichiometric după combustibil.
• Air-Fuel Ratios, Lambda, and Stoichiometry Explained — HP Tuners — lambda vs AFR și ținte de reglare.
• Air fuel ratio — x-engineer.org — derivare din principii fundamentale a AFR stoichiometric și lambda.