¿Cuánto aire usará un motor por tanque de gasolina?

Aparentemente tengo una pregunta estúpida.

Sentí curiosidad y analicé algunos números para determinar aproximadamente cuánto aire consume un motor en total para quemar un tanque lleno de gasolina. Algo salió horriblemente mal y me siento estúpido.

Entonces, en teoría, puedo obtener este número multiplicando la cantidad total de combustible en el tanque, digamos 15 galones (56.78 litros), por la parte aérea de la relación aire-combustible, que leí es 15: 1. ¿Entonces el motor consumiría alrededor de 225 galones (851.7 litros) de aire por tanque de gasolina?

Pero ese número no tiene sentido si tiene en cuenta la otra forma de calcular esto: el tamaño del motor. Digamos que tenemos un motor de cuatro cilindros y dos litros. Como son cuatro tiempos, el aire que consumirá debería ser equivalente a sus rpm. Entonces a 1,000 rpm consumirá 1,000 litros de aire por minuto. ¿Derecho? Eso es un largo camino desde un total de 850 litros para todo el tanque de gas.

Entonces, ¿qué hice mal?

Probablemente quiera ver las proporciones estequiométricas en masa.

Sin embargo, este es un problema difícil de resolver desde los principios principales, ya que para un motor de IC el aire es esencialmente libre y monitorear su consumo a granel no es una prioridad principal.

Sospecho que el error que ha cometido es confundir las relaciones de masa con las relaciones de volumen. Como el aire es un gas y como tal tiene una densidad muy baja, esto hace una gran diferencia.

Si suponemos que la proporción 15: 1 de aire: combustible en masa, necesitaremos 15 kg de aire por cada kg de combustible quemado.

El aire tiene una densidad de aproximadamente 1,2 kg por metro cúbico, por lo que son 18 metros cúbicos de aire por kg de combustible (a presión atmosférica)

Un enfoque alternativo es considerar el volumen barrido por cilindro y compararlo con las rpm y el ahorro de combustible.