เครื่องคำนวณอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิง (AFR) — AFR, Lambda & อัตราส่วนสมมูลภาพ

What this calculator does (ELI5)

เครื่องยนต์เผาไหม้ส่วนผสมของอากาศและน้ำมันเชื้อเพลิง อัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิง (AFR) คือจำนวนอากาศที่คุณมีต่อหน่วยเชื้อเพลิง วัดโดยน้ำหนัก AFR 14.7 หมายถึง 14.7 กรัมของอากาศต่อเชื้อเพลิง 1 กรัม

ป้อนมวลอากาศและมวลเชื้อเพลิง และเครื่องมือนี้จะให้ตัวเลขสามตัว:

• AFR — อัตราส่วนดิบ (อากาศ ÷ เชื้อเพลิง)
• Lambda (λ) — เหมือนเดิมแต่ปรับขนาดใหม่เพื่อให้ 1.0 เป็นการเผาไหม้ที่สมบูรณ์แบบ สำหรับเชื้อเพลิงใดๆ ที่คุณเลือก ต่ำกว่า 1 คือ "อุดมสมบูรณ์" (เชื้อเพลิงมากเกิน); สูงกว่า 1 คือ "บาง" (อากาศมากเกิน) Lambda มีประโยชน์เพราะ 1.0 หมายถึง "ในอุดมคติ" ไม่ว่าเชื้อเพลิงใด
• อัตราส่วนสมมูลภาพ (φ) — เพียงแค่ lambda กลับด้าน (φ = 1 ÷ λ) ผู้ปรับแต่งในบางพื้นที่ชอบใช้; สูงกว่า 1 คือ อุดมสมบูรณ์

จากนั้นจะบอกคุณว่าส่วนผสมนั้นเป็นแบบอุดมสมบูรณ์ ธรรมชาติเสมอ หรือบาง และแสดงบนมาตรวัด

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 ธรรมชาติเสมอ (AFR_stoich) คืออัตราส่วนที่แน่นอนทางเคมี ซึ่งเชื้อเพลิงและออกซิเจนถูกใช้ไปทั้งหมดในเวลาเดียวกัน ไม่เหลือเศษ ขึ้นอยู่กับเชื้อเพลิง:

ค่าตามข้อมูลอ้างอิงมาตรฐานด้านล่าง เนื่องจาก E85 ต้องใช้อากาศน้อยลงต่อกรัมของเชื้อเพลิงมากกว่าแก๊สโซลีน AFR "14.7" จึงเป็นแบบบาง บน E85 แต่สมบูรณ์แบบบน แก๊สโซลีน — นี่คือเหตุผลที่ lambda มีอยู่: บนเชื้อเพลิงใดๆ λ = 1.00 เป็นการเผาไหม้ในอุดมคติ

ความสำคัญของค่า AFR ที่แตกต่างกัน

AFR ที่เหมาะสมจะแตกต่างกันไปตามประเภทเชื้อเพลิงและลักษณะการทำงานของเครื่องยนต์:

เชื้อเพลิงแต่ละชนิดมีค่า AFR สโตคิโอเมตริกที่แตกต่างกัน:

• เบนซิน: 14.7:1
• ดีเซล: 14.5:1
• เอทานอล (E85): 9.8:1
• เมทานอล: 6.4:1
• ก๊าซธรรมชาติ (CNG): 17.2:1

How to use it

1. เลือกเชื้อเพลิง เพื่อให้ lambda และการตัดสินใจใช้ AFR ธรรมชาติเสมอที่ถูกต้อง
2. ป้อนมวลอากาศ (เช่น จากการอ่านมวลการไหลของอากาศ/MAF หรือม้านั่ง) และ มวลเชื้อเพลิง (จากการไหลของเครื่องฉีด × เวลา) ในหน่วยเดียวกัน — g ที่นี่ แต่หน่วยมวลที่สอดคล้องกันใดๆ ให้อัตราส่วนเดียวกัน
3. อ่าน AFR, lambda, และ φ และการตัดสินใจ อุดมสมบูรณ์/ธรรมชาติเสมอ/บาง
4. ใช้ ตัวแก้ปัญหาแบบย้อนกลับ เพื่อไปอีกทางหนึ่ง: ป้อน AFR เป้าหมายเพื่อรับมวลเชื้อเพลิงที่จำเป็นสำหรับมวลอากาศของคุณ (และในทางกลับกัน)

ผลลัพธ์จะซิงค์กับ URL ของหน้า เพื่อให้คุณสามารถบุคมาร์ก หรือแบ่งปันการตั้งค่าที่แน่นอน

Worked example

อากาศ 180 g กับ แก๊สโซลีน 12 g:

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

λ = 1.02 เพิ่งบางของธรรมชาติเสมอ — ส่วนผสมเศรษฐศาสตร์ที่มีโหลดเบา

Calculate it in code

โค้ดแต่ละส่วนรับมวลอากาศ มวลเชื้อเพลิง และ AFR ธรรมชาติเสมอสำหรับเชื้อเพลิง และส่งคืน AFR และ 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

หน่วยนั้นสำคัญหรือไม่ ไม่ — AFR เป็นอัตราส่วน ดังนั้นหน่วยมวลที่สอดคล้องกันใดๆ (g, kg, lb) ให้ตัวเลขเดียวกัน เพียงใช้หน่วยเดียวกันสำหรับอากาศและเชื้อเพลิง

AFR ที่สูงกว่าดีกว่าหรือไม่ ไม่ด้วยตัวเอง ที่สูงกว่า (บาง) สามารถปรับปรุงเศรษฐศาสตร์ แต่เพิ่มอุณหภูมิ; ต่ำลง (อุดมสมบูรณ์) ทำให้มีพลังและทำให้ประจุเย็นลง แต่เสียเชื้อเพลิงและเพิ่มการปล่อย เป้าหมายที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับโหลดและเชื้อเพลิง

ทำไม AFR ของฉันเปลี่ยนไปเมื่อฉันเปลี่ยนเชื้อเพลิง AFR ที่คุณป้อนไม่ได้ — แต่การตัดสินใจกลับเปลี่ยน เพราะ "ในอุดมคติ" คือ AFR ที่แตกต่างกันสำหรับเชื้อเพลิงแต่ละชนิด Lambda (λ = 1.00) คือวิธีที่ไม่ขึ้นอยู่กับเชื้อเพลิงเพื่ออ่าน "ในอุดมคติ"

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.