Unter Leanen versteht man das Abmagern des Kraftstoff-Luft-Gemisches bei Ottomotoren, die als Flugmotor in Flugzeugen eingesetzt werden. Durch das Leanen wird der
Kraftstoffanteil des Kraftstoff-Luft-Gemisches, das dem Motor zugeführt wird, verringert, was den Kraftstoffverbrauch senkt und damit die Reichweite erhöht. Das Abmagern erfolgt bei den meisten
Modellen manuell durch den Piloten mittels des Gemischhebels (mixture control; condition lever) und seltener automatisch.
Grundlagen
Luft-Treibstoff-Gemisch
In einem Verbrennungsmotor verbrennt das Treibstoff-Luft-Gemisch nur bei einem Gewichts-Verhältnis (im Unterschied zum Volumenverhältnis) von 1:14,7 vollständig (1,0 kg Kraftstoff auf 14,7 kg Luft). Bei diesem Verhältnis
reagiert der Kohlenstoff (C) und der Wasserstoff (H) des Kraftstoffs (verschiedene Kohlenwasserstoffverbindungen - CxHy) mit dem Sauerstoff (O) der Luft vollständig nach folgenden Reaktionen:
\mathrm{C + O_2 \longrightarrow CO_2} und \mathrm{2 H_2 + O_2 \longrightarrow 2 H_2O}
Somit entstehen Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) in Form von Wasserdampf. Es handelt sich
hierbei jedoch um eine idealisierte Darstellung der ablaufenden Prozesse, die, wie weiterführende Untersuchungen gezeigt haben, in der Realität viel komplexer sind.
Bei einem stöchiometrischen Gemisch ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis gerade so bemessen, dass genau die Luftmasse vorliegt, die theoretisch allen Kraftstoff zu H2O und CO2 oxidiert. Von diesem
idealen stöchiometrischen Kraftstoffverhältnis (1:14,7) kann durch einen höheren Kraftstoffanteil („fett", „reich", englisch: rich, z.B. 1:13) oder einen höheren Luftanteil („mager", „arm", englisch:
lean, z.B. 1:16) innerhalb bestimmter Grenzen abgewichen werden. Das Gemisch sollte allerdings nur so weit abgemagert werden, dass es noch zündfähig bleibt (bis ca. 1:30).
Im Gegensatz zu Autos werden Flugzeuge in sehr unterschiedlichen Höhen betrieben. In großen Höhen steht wegen der „dünnen Luft" nicht mehr genug Sauerstoff in den Zylinder für die
Verbrennung zur Verfügung. Die optimale technische Lösung wäre, mit Hilfe eines Turboladers mehr Luft (unter Druck) in den Zylinder zu pressen - so würde die volle Leistung des Motors erhalten
bleiben. Die zweitbeste technische Lösung ist das hier besprochene Abmagern (Leanen). Dabei wird dem Zylinder bei Bedarf weniger Treibstoff zugeführt, um die geringere Menge an Sauerstoff im
Zylinder auszugleichen. Der Motor läuft dabei auf „Sparflamme" (weniger Sauerstoff, weniger Treibstoff) und gibt dabei nicht mehr ganz so viel Leistung ab.
In größeren Höhen nicht zu leanen hätte erhöhten Treibstoffverbrauch und Reichweitenverkürzung und eine Erhöhung der Betriebskosten zur Folge. Durch das Leanen kommt es zu einem
verbrauchsgünstigen Luftüberschuss im Zylinder, denn Luft ist billiger als Treibstoff.
|
Autogas Installation Köln |
|
