空燃比(AFR)計算器
依據空氣質量、燃料質量與理論參考值,計算空燃比、過量空氣係數及當量比。
計算空燃比
以相同質量單位輸入空氣與燃料用量,再選擇該燃料的理論空燃比。
關於空燃比
空燃比通常縮寫為 AFR,是供應燃燒的空氣質量與燃料質量之比。空燃比為 14.7 比 1,表示每一單位燃料質量對應 14.7 單位空氣質量。由於它是質量比,兩項輸入可使用相同單位:公克與公克、公斤與公斤或磅與磅。單位互相消去後,得到工程師與技術人員用來描述混合氣組成的比值。
在理想化學模型中,理論混合氣所含的氧氣恰好足以氧化全部燃料,既不剩餘氧氣,也沒有未燃燃料。汽油的理論空燃比常以接近 14.7 比 1 的數值表示,但正確值會隨燃料組成而變化。乙醇、甲醇、柴油、天然氣與混合燃料各有不同的理論配比需求。請輸入適合實際燃料的參考值,不要一律使用汽油的預設值。
過量空氣係數是將實測空燃比除以理論空燃比所得到的正規化數值。過量空氣係數等於一表示理論混合氣;小於一時,每單位燃料所含空氣少於參考值,屬於濃混合氣;大於一則為稀混合氣。當量比是過量空氣係數的倒數,因此大於一代表偏濃,小於一代表偏稀。使用正規化數值,更容易比較理論空燃比不同的燃料混合氣。
實際燃燒行為不只取決於整體配比。燃料霧化、進氣溫度、殘留氣體、汽缸分配、暫態運轉、感測器位置與燃燒效率都會產生影響。寬域氧感測器通常根據排氣組成推算過量空氣係數,而不是直接秤量進入的空氣與燃料。本計算器可用於換算實測質量流率、檢視調校目標或學習燃燒關係;但調整引擎時,應遵循製造商指引並使用經過校準的儀器。混合氣過濃或過稀可能降低性能、增加排放、損壞零件或造成不安全狀況。
空燃比範例
汽油範例採用 14.7:1 的理論參考值。
| 空氣與燃料質量 | 空燃比與過量空氣係數 | 混合氣狀態 |
|---|---|---|
| 14.7 kg 空氣,1 kg 燃料 | 14.7:1,過量空氣係數 1.000 | 符合所選參考值的理論混合氣。 |
| 12 kg 空氣,1 kg 燃料 | 12:1,過量空氣係數 0.816 | 相對於 14.7:1 偏濃。 |
| 16 kg 空氣,1 kg 燃料 | 16:1,過量空氣係數 1.088 | 相對於 14.7:1 偏稀。 |
如何計算空燃比
- 輸入在一致時間區間內量測的空氣質量或空氣質量流率。
- 輸入採用相同單位、相同時間區間的燃料質量。
- 輸入適合該燃料的理論空燃比。
- 選擇「計算空燃比」,並搭配過量空氣係數解讀空燃比。
空燃比常見問題
汽油的理論空燃比是多少?
一般汽油通常採用接近 14.7 比 1 的數值。確切比值會隨燃料配方與含氧組分含量而變化。
什麼是濃混合氣?
相較於理論參考值,濃混合氣的燃料對空氣比例較高。其過量空氣係數小於一,當量比大於一。
什麼是稀混合氣?
相較於理論參考值,稀混合氣的空氣對燃料比例較高。其過量空氣係數大於一,當量比小於一。
可以輸入質量流率嗎?
可以,但空氣與燃料流率必須採用相同的質量單位與時間基準。兩者相除,與總質量之比一樣會得到無因次空燃比。
為什麼不同燃料的理論空燃比不同?
各種燃料含有不同比例的碳、氫、氧與其他成分,因此完全燃燒反應所需的氧氣與空氣量也不同。