Stöchiometrisches Kraftstoffverhältnis

Stöchiometrisches Kraftstoffverhältnis

Das stöchiometrische Verhältnis beschreibt in der Motorentechnik das Massenverhältnis zwischen Kraftstoff und Luft, das für eine vollkommene Verbrennung des eingesetzten Treibstoffs notwendig ist, ohne dass Sauerstoff fehlt oder übrig bleibt. Bei Ottomotoren beträgt es 1 : 14,7. Um ein Kilogramm Benzin vollständig zu verbrennen, benötigt man also 14,7 Kilogramm Luft. Bei größerem Kraftstoffanteil, zum Beispiel 1 : 13, spricht man von einem „fetten“ oder „reichen“ Gemisch, bei geringerem Kraftstoffanteil, zum Beispiel 1 : 16, von einem „mageren“ oder „armen“ Gemisch.

Das Benzin-Luft-Gemisch ist nur innerhalb eines Mischbereichs zwischen 1 : 10 und 1 : 18 zündfähig. In verschiedenen Lastbereichen (Leistung zu Drehzahl) lässt man Ottomotoren mit fettem oder mageren Gemisch arbeiten:

  • bei Teillast (geringe Leistung) mit 10 - 30 % Luftüberschuss (mageres Gemisch, Kraftstoff sparend)
  • bei Volllast (Beschleunigung und Höchstleistung) mit 10 % Luftmangel (fettes Gemisch, gute Zündfähigkeit)
  • beim Kaltstart wird das Gemisch sogar auf bis zu 1 : 3 angefettet, um die Kondensationsverluste des Kraftstoffs (auch Wandverluste genannt) an den kalten Ansaugrohren und Zylinderwänden auszugleichen

Bei einem stöchiometrischen oder mageren Gemisch können die Schadstoffe im Abgas stark reduziert werden. Bei fettem Gemisch sind Kohlenstoffmonoxid und unverbrannte Kohlenwasserstoffe unvermeidlich. Stickoxide entstehen hauptsächlich bei hohen Temperaturen (Höchstleistung).

Zur Einhaltung des stöchiometrischen Verhältnisses bei Drei-Wege-Katalysatoren in Ottomotoren werden Lambdasonden eingesetzt.

Dieselmotoren arbeiten prinzipbedingt mit einem Luftüberschuss, so dass das stöchiometrische Kraftstoffverhältnis bezüglich Abgasqualität und Zündfähigkeit eine untergeordnete Bedeutung hat.

Literatur

  • Richard van Basshuysen, Fred Schäfer: Handbuch Verbrennungsmotor Grundlagen, Komponenten, Systeme, Perspektiven. 3. Auflage, Friedrich Vieweg & Sohn Verlag/GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden, 2005, ISBN 3-528-23933-6
  • Hans Jörg Leyhausen: Die Meisterprüfung im Kfz-Handwerk Teil 1. 12 Auflage, Vogel Buchverlag, Würzburg, 1991, ISBN 3-8023-0857-3

Siehe auch


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