空燃比（AFR）计算器 — AFR、Lambda & 当量比

空燃比是什么？

空燃比（AFR）是发动机每燃烧一个单位质量燃料所消耗的空气质量。AFR 为 14.7 表示发动机每克燃料会燃烧 14.7 克空气。此计算器根据空气质量和燃料质量计算 AFR，然后将其转换为 lambda（λ）和当量比（φ）；这两种标度用于判断混合气是浓混合气、理想混合气还是稀混合气。

空燃比公式

AFR 等于空气质量除以燃料质量：

$\text{AFR} = \frac{\text{空气质量}}{\text{燃料质量}}$

AFR 是一个比值，而不是体积或能量的测量值，因此只要质量单位保持一致，使用任何质量单位都可以。克、千克和磅都会得到相同的数值，前提是空气和燃料采用相同的单位计量。

Lambda 和当量比

Lambda（λ）会重新标定 AFR，使 1.00 始终表示理想混合气，与燃料种类无关：

$\lambda = \frac{\text{AFR}}{\text{AFR}_{\text{理论空燃比}}} \qquad \varphi = \frac{1}{\lambda}$

AFR_stoich 是理论空燃比，即燃料和氧气恰好同时完全消耗、没有剩余物时的准确比例。不同燃料的该数值不同。对于汽油，AFR 为 14.7 接近理想值；但对于 E85，这一数值明显偏稀，因为 E85 每克燃料所需的空气少得多。

λ 低于 1 的混合气属于浓混合气：燃料多于理想用量。λ 高于 1 的混合气属于稀混合气：空气多于理想用量。当量比（φ）是 lambda 的倒数。在 φ 标度中，高于 1 表示浓混合气，低于 1 表示稀混合气。

宽域氧传感器直接根据排气测量 lambda。仪表上显示的 AFR，是将该 lambda 读数乘以所选燃料的理论空燃比计算得出的。即使传感器本身准确，选择错误的燃料也会导致 AFR 读数错误。

不同燃料的理论空燃比

浓混合气、理论混合气和稀混合气

Lambda 提供了不受燃料种类影响的混合气读数标度：

如何计算空燃比

1. 选择燃料。这会设定用于计算 lambda 和判定结果的理论空燃比。
2. 以相同单位输入空气质量和燃料质量。这里使用克，但只要质量单位一致，任何质量单位都会得到相同的比值。燃料质量必须大于零，因为它是除数。
3. 读取 AFR、lambda 和 φ，以及浓、理论或稀混合气的判定结果。
4. 使用反向求解器输入目标 AFR，计算给定空气质量所需的燃料质量，或给定燃料质量所需的空气质量。

示例

发动机吸入 190 g 空气，并燃烧 12 g 汽油。

$\text{AFR} = \frac{190}{12} = 15.83 \qquad \lambda = \frac{15.83}{14.7} \approx 1.08$

λ = 1.08 落在稀混合气范围内（1.03 至 1.10）。相对于汽油的理想用量，该混合气含有更多空气，属于轻负荷、节油设定的典型情况。

用代码计算

每段代码都接收空气质量、燃料质量以及该燃料的理论空燃比，并返回 AFR 和 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(190, 12))  # (15.8333..., 1.0770...)
6

1function afrLambda(airMass, fuelMass, stoich = 14.7) {
2  const afr = airMass / fuelMass;
3  return { afr, lambda: afr / stoich };
4}
5console.log(afrLambda(190, 12)); // { afr: 15.8333..., lambda: 1.0770... }
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

常见问题

单位有影响吗？ 没有。AFR 是一个比值，因此只要空气和燃料使用相同的单位，克、千克或磅都会得到相同的数值。

AFR 越高越好吗？ 不是。较高、较稀的 AFR 可以改善燃油经济性，但会提高燃烧温度。较低、较浓的 AFR 有助于提高功率并冷却燃烧混合气，但会浪费燃料并增加排放。合适的目标取决于发动机负荷和燃料种类。

为什么相同的 AFR 对两种燃料来说表现不同？ 因为每种燃料都有自己的理论空燃比。AFR 为 14.7 对汽油来说是理想值，但对 E85 来说则偏稀。Lambda（λ = 1.00）通过对任何燃料都以相同方式标示理想混合气，消除了这一问题。

什么是理论空燃比？ 它是燃料和空气中的氧气恰好同时完全消耗、没有剩余物时的准确空燃比。汽油的该数值为 14.7，E85 的该数值为 9.76。

宽域氧传感器测量什么？ 它直接根据排气中的氧含量测量 lambda。随后，调校软件使用所选燃料的理论空燃比，将该 lambda 读数转换为 AFR。

来源

• [空气燃料比 — 维基百科]（https://en.wikipedia.org/wiki/Air%E2%80%93fuel_ratio）— 不同燃料的定义和理论空燃比数值。
• [空燃比、Lambda 与化学计量比详解 — HP Tuners]（https://www.hptuners.com/articles/air-fuel-ratios-lambda-and-stoichiometry-explained/）— lambda 与 AFR 的关系及调校目标。
• [空燃比 — x-engineer.org]（https://x-engineer.org/air-fuel-ratio/）— 理论空燃比和 lambda 的基本原理推导。