Air-Fuel Ratio (AFR)
Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bezeichnet die Masse Luft pro Masse Kraftstoff in der Verbrennung. Das stöchiometrische Verhältnis für die vollständige Verbrennung von Benzin liegt bei ca. 15
(15 Teile Luft auf 1 Teil Kraftstoff).| AFR | Bezeichnung | Anwendung |
|---|---|---|
| 15 : 1 | Stöchiometrisch (theoretisches Optimum) — bildet ein zündfähiges Gemisch | Vollständige Verbrennung des Kraftstoffs; bildet die Basis für die Definition "zündfähiges Gemisch" |
| ~ 12,5 : 1 | Best Power — Maximale Leistung | Steig- und Reiseflug bei höchster Leistung; etwas fetter als stöchiometrisch (zusätzlicher Kraftstoff kühlt) |
| > 15 : 1 (z. B. 16) | Best Economy — Maximale Reichweite | Reiseflug, magerer als Peak EGT |
"Rich" = höherer Kraftstoffanteil (AFR < 15
, z.B. 12), "Lean" = höherer Luftanteil (AFR > 15, z.B. 18). Mixtures with high amounts of fuel are referred to as "Rich".Beste Motorleistung ist NICHT bei Full Rich
Die beste Motorleistung wird nicht mit Full Rich Mixture erreicht — Grund:
- Bei Full Rich ist das Gemisch deutlich fetter als stöchiometrisch (typisch 10 oder fetter).
- Der überschüssige Kraftstoff verdampft zwar (was kühlt), aber er verbrennt nicht vollständig — die freigesetzte Energie pro Zyklus ist geringer als bei optimalem AFR.
- → Die Drehzahl ist niedriger und die Leistung geringer.
Best Power liegt bei AFR ca. 12,5
— leicht fetter als stöchiometrisch (zusätzlicher Kraftstoff kühlt die Verbrennung und verhindert Detonation), aber nicht so fett, dass ungebrannter Kraftstoff verschwendet wird.Mixture-Hebel-Verwendung
| Position | Effekt | Anwendung |
|---|---|---|
| FULL RICH (vorn) | Fettestes Gemisch | Anlassen, Start, Steigflug auf Meereshöhe |
| Geleant (Mitte) | Magereres Gemisch | Reiseflug oberhalb der AFM-Grenze (typisch 3 000–5 000 ft DA, aber AFM beachten!) |
| ICO (Idle Cut-Off, ganz hinten) | Kraftstoff abgesperrt | Sauberer Motorhalt (verhindert "Run-on" / Dieseleffekt) |
Motor-Shutdown durch Leanen — Sicherheitsgrund
Ein Otto-Motor wird durch vollständiges Magerziehen der Mixture (Idle Cut-Off) abgestellt — nicht durch Ausschalten der Zündung. Begründung:
- Bei Mixture Idle Cut-Off wird kein Kraftstoff mehr in den Zylinder eingespritzt → der Motor hat nichts mehr zu verbrennen und kommt zum Stillstand.
- Bei reiner Zündungs-Aus-Schaltung (Ignition OFF) bleibt unverbrannter Kraftstoff im Zylinder — Risiko von unkontrollierter Zündung (Glühzündung in heißem Motor) und Backfire beim nächsten Start.
→ Standard: Mixture ICO zum Abstellen, danach Ignition Switch auf OFF.
Mixture-Veränderung mit Höhe — wird automatisch fetter
Mit zunehmender Flughöhe (abnehmender Luftdruck) und unveränderter Mixture-Einstellung wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch automatisch fetter (richer):
- Höhere Höhe → geringere Luftdichte → weniger Luft pro Zeit durch den Vergaser.
- Bei gleicher Kraftstoffzufuhr (Mixture unverändert) wird das Verhältnis Luft/Kraftstoff kleiner = fetter.
- Konsequenz: Pilot muss mit zunehmender Höhe Mixture nach hinten ziehen (leanen) um das Optimum zu halten.
Auswirkungen der Mixture-Verstellung
Die Verstellung der Mixture beeinflusst:
- Luft-Kraftstoff-Verhältnis (primär).
- Cylinder Head Temperature (CHT) — magerer = höhere CHT (näher an Stöchiometrie, mehr Hitze).
- Oil-Temperature — folgt CHT mit Verzögerung.
- EGT (Exhaust Gas Temperature) — primärer Indikator für Mixture.
Monitor-Instrumente für Mixture
Für eine korrekte Mixture-Einstellung im Reiseflug werden folgende Instrumente herangezogen:
| Instrument | Was zu beobachten |
|---|---|
| EGT (Exhaust Gas Temperature) | Primärer Indikator — beim Magerziehen steigt EGT bis Peak, dann fällt sie (zu mager) |
| CHT (Cylinder Head Temperature) | Sekundär — beim Magerziehen steigt CHT, niemals den AFM-Grenzwert überschreiten |
| Flowmeter (Kraftstoff-Durchfluss) | Direkter Verbrauchswert in gph oder l/h — sinkt beim Leanen |
Mixture-Check am Boden
Die Mixture-Kontrolle kann am Boden bei laufendem Motor bei jeder beliebigen RPM überprüft werden: Pilot zieht die Mixture langsam nach hinten — RPM steigt zunächst (besseres Gemisch) und fällt dann (zu mager). Funktioniert die Kontrolle, ist die Mixture-Verstellung wirksam.
Das ist eine wichtige Pre-Flight-Routine, um sicher zu sein, dass die Mixture-Kontrolle funktioniert.
Lean während Taxi / Standzeit
Bei langen Roll-Strecken (long taxi) oder längeren Haltzeiten ist es ratsam, die Mixture während des Rollens zu leanen:
- Im Idle / niedriger Last ist das Standard-Gemisch zu fett → unverbrannter Kraftstoff verschmutzt Zündkerzen ("Fouling").
- Durch Leanen wird die Verbrennung sauberer → Zündkerzen bleiben sauber → besserer Start, bessere Performance.
Typische Empfehlung (Lycoming): bei Taxi/Idle Mixture leicht nach hinten ziehen bis Drehzahl-Peak erreicht.
Leaning-Verfahren
Bei Fixpitch und Festpropeller:
- Auf Reisehöhe und stabiler Reiseleistung Mixture langsam zurückziehen.
- RPM steigt zunächst (besseres Gemisch), dann fällt RPM (zu mager).
- Best Power: Mixture so, dass RPM-Peak erreicht ist.
- Best Economy: weiter zurück, dann etwas nach vorn bis ~50 RPM unter Peak.
Bei Constant-Speed und EGT-Anzeige:
- Mixture langsam zurückziehen, EGT steigt.
- Peak EGT — magerstes Gemisch ohne Detonationsrisiko.
- Lean of Peak (LOP) oder Rich of Peak (ROP) je nach Motorhersteller-Empfehlung.
Warum leanen?
In großer Höhe ist die Luftdichte geringer → wenn das Gemisch nicht abgemagert wird, bleibt zu viel Kraftstoff pro gegebener Luftmenge → unverbrannter Kraftstoff senkt Leistung, verschmutzt Zündkerzen, erhöht Verbrauch und CO-Ausstoß.