Luft-Bränsle-förhållande (AFR) Kalkylator — AFR, Lambda & Ekvivalensförhållande

Vad denna kalkylator gör (ELI5)

En motor bränner en blandning av luft och bränsle. Luft-bränsle-förhållandet (AFR) är helt enkelt hur mycket luft du har per enhet bränsle, mätt efter vikt. Ett AFR på 14,7 betyder 14,7 gram luft för varje 1 gram bränsle.

Skriv in luftmassa och bränslmassa och detta verktyg ger dig tre tal:

• AFR — det råa förhållandet (luft ÷ bränsle).
• Lambda (λ) — samma sak omskalad så att 1,0 är den perfekta förbränningen för vilket bränsle du än valde. Under 1 är "fet" (extra bränsle); över 1 är "mager" (extra luft). Lambda är praktisk eftersom 1,0 betyder "ideal" oavsett bränsle.
• Ekvivalensförhållande (φ) — bara lambda vänd upp och ner (φ = 1 ÷ λ). Kalibrering i vissa regioner föredrar det; över 1 är fet.

Det berättar sedan om blandningen är fet, stökiometrisk eller mager, och visar det på en mätare.

Formeln

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

Det stökiometriska AFR (AFR_stoich) är det kemiskt exakta förhållandet vid vilket allt bränsle och all syre förbrukas tillsammans, utan rester. Det beror på bränslet:

Värdena följer standardreferenserna nedan. Eftersom E85 behöver långt mindre luft per gram bränsle än bensin, är ett AFR på "14,7" mager på E85 men perfekt på bensin — detta är precis varför lambda finns: på vilket bränsle som helst, λ = 1,00 är den ideala förbränningen.

Fet, stökiometrisk och mager

Lambda ger en bränslsoberoende skala:

En bredbandig syresensor mäter faktiskt lambda direkt från avgaserna, sedan konverterar ett valt stökiometriskt AFR det till ett visade AFR — vilket är varför att välja fel bränsle gör AFR-talet fel även när lambda är rätt.

Hur man använder det

1. Välj bränslet så lambda och bedömningen använder rätt stökiometrisk AFR.
2. Ange luftmassa (t.ex. från en mass-airflow/MAF-läsning eller ett flödesbord) och bränslmassa (från injektorflöde × tid), i samma enheter — gram här, men valfri konsistent massenhet ger samma förhållande.
3. Läs AFR, lambda och φ, och bedömningen fet/stoich/mager.
4. Använd omvänd lösare för att gå åt andra vägen: ange ett mål-AFR för att få den bränslmassa som behövs för din luftmassa (och vice versa).

Resultat synkroniseras till sid-URL:en, så du kan bokmärke eller dela ett exakt inställning.

Genomarbetat exempel

180 g luft med 12 g bensin:

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

λ = 1,02 är bara mager av stökiometrisk — en lätt belastningsekonomiblandning.

Beräkna det i kod

Varje kodavsnitt tar en luftmassa, en bränslmassa och det stökiometriska AFR för bränslet, och returnerar AFR och 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

Vanliga frågor

Spelar enheterna någon roll? Nej — AFR är ett förhållande, så valfri konsistent massenhet (gram, kilogram, pund) ger samma tal. Använd bara samma enhet för luft och bränsle.

Är ett högre AFR bättre? Inte på egen hand. Högre (mager) kan förbättra ekonomi men höjer temperaturer; lägre (fet) gör kraft och kyler laddningen men slösar bränsle och ökar utsläpp. Det rätta målet beror på belastning och bränsle.

Varför ändrades mitt AFR när jag bytte bränslen? Det AFR du angav gjorde det inte — men bedömningen gjorde det, eftersom "ideal" är ett annat AFR för varje bränsle. Lambda (λ = 1,00) är det bränslsoberoende sättet att läsa "ideal."

Källor

• Air–fuel ratio — Wikipedia — definitioner och stökiometriska AFR-värden efter bränsle.
• Air-Fuel Ratios, Lambda, and Stoichiometry Explained — HP Tuners — lambda vs AFR och kalibreringmål.
• Air fuel ratio — x-engineer.org — första principer derivering av stökiometrisk AFR och lambda.