காற்று-எரிபொருள் விகிதம் (AFR) கணக்கீட்டி — AFR, Lambda & சமநிலை விகிதம்

இந்த கால்குலேட்டர் என்ன செய்கிறது (ELI5)

ஒரு இயந்திரம் காற்று மற்றும் எரிபொருளின் கலவையை எரிக்கிறது. காற்று-எரிபொருள் விகிதம் (AFR) என்பது எளிமையாக எரிபொருளின் ஒவ்வொரு யூனிட்டிற்கும் நீங்கள் கொண்ட காற்றின் அளவு, எடையால் அளவிடப்படுகிறது. 14.7 AFR என்றால் எரிபொருளின் 1 கிராமுக்கு 14.7 கிராம் காற்று.

காற்றின் நிறை மற்றும் எரிபொருளின் நிறை உள்ளிடவும், இந்த கருவி உங்களுக்கு மூன்று எண்களைக் கொடுக்கிறது:

• AFR — மூல விகிதம் (காற்று ÷ எரிபொருள்).
• Lambda (λ) — அதே விஷயம், நீங்கள் தேர்ந்தெடுத்த எரிபொருளுக்கு 1.0 என்பது சரியான எரிதல் என்றாகக் குறிப்பிடப்படுகிறது. 1-க்குக் கீழ் "rich" (கூடுதல் எரிபொருள்); 1-க்கு மேல் "lean" (கூடுதல் காற்று). Lambda பயனுள்ளதாக இருக்கிறது, ஏனெனில் 1.0 என்பது எந்த எரிபொருளாக இருந்தாலும் "சரியானது" என்று பொருள்படுகிறது.
• சமநிலை விகிதம் (φ) — lambda-வை புரட்டினது மட்டும் (φ = 1 ÷ λ). சில பிராந்தியங்களில் டியூனர்கள் இதுவே விரும்புகின்றனர்; 1-க்கு மேல் rich.

பின்னர் கலவை rich, stoichiometric, அல்லது lean என்பதைக் கூறுகிறது, மேலும் அதை ஒரு gauge-ல் காட்டுகிறது.

சூத்திரம்

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

Stoichiometric AFR (AFR_stoich) என்பது மொத்த எரிபொருள் மற்றும் மொத்த ஆக்சிஜன் ஒன்றாக நுகரப்பட்ட, எச்சமில்லாத, ரசாயன ரீதியாக சரியான விகிதம். இது எரிபொருளைப் பொறுத்தது:

மதிப்புகள் கீழே உள்ள நிலையான குறிப்புகளைப் பின்பற்றுகின்றன. E85 எரிபொருளின் ஒரு கிராமுக்கு சாதாரண பெட்ரோலை விட மிகக் குறைவான காற்றை தேவை வேண்டியதால், "14.7" AFR E85-ல் lean ஆனால் சாதாரண பெட்ரோலில் சரியாக — இதுவே lambda இருக்கக் காரணம்: எந்த எரிபொருளிலும், λ = 1.00 என்பது சரியான எரிதல்.

Rich, stoichiometric, மற்றும் lean

Lambda ஒரு எரிபொருளிலிருந்து சுயாதீன அளவை வழங்குகிறது:

ஒரு wideband oxygen sensor உண்மையில் exhaust-ல் இருந்து lambda-வை நேரடியாக அளவீடு செய்கிறது, பின்னர் ஒரு தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட stoichiometric AFR-ஐ ஒரு displayed AFR-ஆக மாற்றுகிறது — இதனால் தவறான எரிபொருளைத் தேர்ந்தெடுப்பது lambda சரியாக இருந்தாலும் AFR எண்ணை தவறாக்கும்.

இதை எப்படி பயன்படுத்துவது

1. எரிபொருளைத் தேர்ந்தெடுக்கவும் lambda மற்றும் verdict சரியான stoichiometric AFR-ஐ பயன்படுத்தும்படி.
2. காற்றின் நிறை உள்ளிடவும் (எ.கா. mass-airflow/MAF reading அல்லது flow bench-ல் இருந்து) மற்றும் எரிபொருளின் நிறை (injector flow × time-ல் இருந்து), ஒரே units-ல் — இங்கு grams ஆனால் எந்த consistent mass unit-ம் ஒரே விகிதம் கொடுக்கிறது.
3. AFR, lambda, மற்றும் φ மற்றும் rich/stoich/lean verdict-ஐ படிக்கவும்.
4. reverse solver-ஐ பயன்படுத்தவும் மறு திசையில் செல்ல: ஒரு target AFR உள்ளிடவும் உங்கள் காற்றின் நிறைக்கு தேவைப்பட்ட எரிபொருளின் நிறையை பெற (மற்றும் vice-versa).

Results page URL-ல் sync-ஆகிறது, எனவே நீங்கள் சரியான setup-ஐ bookmark அல்லது share செய்யலாம்.

Worked example

180 g air with 12 g gasoline:

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

λ = 1.02 என்பது stoichiometric-க்கு சற்று lean — ஒரு light-load economy mixture.

code-ல் கணக்கிடவும்

ஒவ்வொரு snippet-ம் ஒரு air mass, ஒரு fuel mass, மற்றும் எரிபொருளின் stoichiometric AFR எடுத்து, AFR மற்றும் lambda-வை திரும்பக் கொடுக்கிறது.

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

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

Units முக்கியமானதா? இல்லை — AFR என்பது விகிதம், எனவே எந்த consistent mass unit-ம் (grams, kilograms, pounds) ஒரே எண்ணைக் கொடுக்கிறது. air மற்றும் fuel-க்கு ஒரே unit-ஐ பயன்படுத்தவும்.

உயர் AFR சிறந்ததா? தனியே அல்ல. உயர்ந்த (leaner) economy-ஐ மேம்படுத்தலாம் ஆனால் வெப்பநிலையை உயர்த்துகிறது; குறைந்த (richer) சக்தி செய்கிறது மற்றும் சார்ஜை குளிர்ச்சி செய்கிறது ஆனால் எரிபொருளை வீணாக்குகிறது மற்றும் emissions-ஐ அதிகரிக்கிறது. சரியான target load மற்றும் எரிபொருளைப் பொறுத்தது.

நான் எரிபொருளை மாற்றியபோது ஏன் என் AFR மாறியது? நீங்கள் உள்ளிட்ட AFR மாறவில்லை — ஆனால் verdict மாறியது, ஏனெனில் "ideal" ஒவ்வொரு எரிபொருளுக்கும் வேறு AFR. Lambda (λ = 1.00) என்பது எரிபொருளிலிருந்து சுயாதீன "ideal" வாசிக்க வழி.

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.