Gemischregler

Updated at: 2025-12-01 11:24

Die Gemischregelung ist der Hebel im Cockpit, der die Menge des Kraftstoffs anpasst, der mit der einströmenden Luft in einem Kolbenflugzeugmotor vermischt wird. Die korrekte Verwendung der Gemischregelung verbessert die Motorleistung, verhindert Zündkerzenverschmutzung, reduziert den Kraftstoffverbrauch und schützt den Motor vor Schäden, insbesondere in größeren Höhen.

Definition der Gemischregelung

In einem Kolbenflugmotor ist die Gemischregelung die vom Piloten bediente Steuerung, die das Kraftstoff-Luft-Verhältnis zu den Zylindern verändert. Dies geschieht durch Anpassung der vom Vergaser oder der Kraftstoffeinspritzanlage zugeführten Kraftstoffmenge im Verhältnis zur Luftmasse, die in den Motor eintritt.

Das Kraftstoff-Luft-Verhältnis wird oft relativ zum stöchiometrischen Gemisch beschrieben, das das chemisch ideale Verhältnis ist, bei dem während der Verbrennung der gesamte Kraftstoff und der gesamte Sauerstoff verbraucht werden. Für Flugbenzin (Avgas) beträgt dieses Verhältnis ungefähr 15 Teile Luft zu 1 Teil Kraftstoff nach Masse. Im Normalbetrieb werden Flugzeugmotoren etwas fetter (mehr Kraftstoff) oder magerer (weniger Kraftstoff) als dieser Idealwert betrieben, um Leistung, Temperatur und Motorlebensdauer zu steuern.

Das Gemisch wird üblicherweise mit den Begriffen fett und mager beschrieben:

Fett: Mehr Kraftstoff im Verhältnis zur Luft (kraftstoffreiches Gemisch).
Mager: Weniger Kraftstoff im Verhältnis zur Luft (luftreiches Gemisch).

Zweck der Gemischsteuerung

Der Hauptzweck der Gemischregelung besteht darin, den Motor innerhalb sicherer und effizienter Grenzen zu betreiben, während sich die Luftdichte mit Höhe, Temperatur und Leistungseinstellung ändert. Da der Vergaser oder die Kraftstoffeinspritzung den Kraftstoff basierend auf dem Luftstrom und nicht direkt auf der Luftdichte dosiert, wird das auf Meereshöhe richtige Gemisch zu fett, wenn das Flugzeug steigt und die Luftdichte abnimmt.

Eine korrekte Gemischführung erfüllt mehrere wichtige Zwecke:

Maintain power output: A mixture that is too rich or too lean reduces available horsepower and can cause rough running.
Control engine temperatures: Mixture has a strong effect on cylinder head temperature (CHT) and exhaust gas temperature (EGT). Proper adjustment helps prevent overheating or excessively cool operation.
Protect the engine: Extremely lean mixtures at high power can cause detonation and pre-ignition, damaging pistons, valves, and cylinder heads. Very rich mixtures can lead to spark plug fouling and carbon deposits.
Improve fuel efficiency: Leaning the mixture in cruise can significantly reduce fuel flow, extending range and endurance.
Adapt to altitude and temperature: As altitude increases or temperature changes, air density changes; mixture control compensates for this so that combustion remains within the desired range.

Verwendung der Gemischsteuerung in der Luftfahrt

Bei leichten Schulflugzeugen mit Kolbenmotoren ist die Gemischsteuerung üblicherweise ein roter Knopf oder Hebel am Gashebelquadranten. Es kann eine Schub-Zug-Steuerung mit Reibungssperre oder eine Feinverstellung vom Typ Vernier mit einem Feineinstellrad sein. Bei Mehrmotorflugzeugen hat jeder Motor seine eigene Gemischsteuerung.

Das Gemisch wird in den verschiedenen Flugphasen unterschiedlich geregelt. Die genauen Verfahren hängen vom Flugzeugtyp, Motorhersteller und der Instrumentierung ab (zum Beispiel, ob das Flugzeug nur eine einfache EGT-Anzeige oder einen vollständigen Motorüberwacher mit CHT und EGT für jeden Zylinder hat). Das Pilot Operating Handbook (POH) oder das Aircraft Flight Manual (AFM) hat immer Vorrang.

Gemischsteuerung in verschiedenen Flugphasen

Die typische Verwendung des Gemischs nach Flugphase bei normal angesaugten Schulflugzeugen ist wie folgt (immer mit dem POH für Ihr spezifisches Flugzeug bestätigen):

Engine start and warm-up
At sea level or low altitude, mixture is usually set to full rich for starting and initial warm-up. At high-elevation airports, a partially leaned mixture may be required for starting, as recommended by the POH.
Taxi
Mixture is often leaned aggressively during taxi to prevent spark plug fouling, especially in training operations with long ground times. The pilot must remember to return the mixture to the appropriate setting (often full rich) before takeoff.
Takeoff and climb
At low-elevation airports, mixture is normally set to full rich for takeoff to provide cooling and maximum power. At high-density-altitude conditions, the POH may call for leaning the mixture for maximum RPM or EGT before takeoff to obtain rated power.
Cruise
In cruise, mixture is adjusted (leaned) to balance power, fuel efficiency, and engine temperatures. This is where concepts such as rich of peak and lean of peak EGT are applied.
Descent
During descent, power is usually reduced and mixture is gradually enriched as altitude decreases to maintain an appropriate fuel-to-air ratio and prevent excessively lean operation.
Approach and landing
For approach and landing at low-elevation airports, mixture is often set to full rich below a certain altitude (for example, 3,000 ft above field elevation), as specified by the POH. At high-elevation airports, mixture is typically set as for cruise or as recommended by the POH.

Das Trimmen des Motors: allgemeine Grundsätze

Gemisch abmagern bedeutet, die Kraftstoffmenge im Gemisch zu reduzieren, sodass das Kraftstoff-Luft-Verhältnis von fett zu mager verschoben wird. Bei den meisten Schulflugzeugen geschieht dies, indem man die Gemischregelung langsam vom Vollfett zurückzieht und dabei die Motoranzeigen und die Leistung überwacht.

Wichtige Triebwerksanzeigen, die beim Leanen verwendet werden, sind:

Engine RPM (for fixed-pitch propellers): Maximum RPM usually corresponds to the mixture that produces maximum power at a given throttle setting and altitude.
Manifold pressure (for constant-speed propellers): Used in combination with fuel flow and EGT/CHT to set power and mixture.
Exhaust gas temperature (EGT): Shows how hot the exhaust gases are; used to identify the peak EGT point when leaning.
Cylinder head temperature (CHT): Indicates overall engine thermal stress; helps ensure that mixture settings do not cause overheating.
Engine smoothness: Rough running or vibration may indicate a mixture that is too lean or uneven fuel distribution.

Die genaue Abmischtechnik hängt davon ab, ob der Motor mit einem Festpropeller oder einem Verstellpropeller ausgestattet ist und welche Instrumente zur Verfügung stehen. Flugschüler sollten zunächst die grundlegende, im POH genehmigte Methode für ihr Schulflugzeug erlernen und anwenden, bevor sie fortgeschrittene Techniken einsetzen.

Grundlegendes Gemisch-Einstellverfahren im Reiseflug (typisches Schulflugzeug)

Folgendes ist ein allgemeines Verfahren zum Gemischabmagern eines normal angesaugten, vergaser- oder einspritzmotorischen Motors im Reiseflug, mit einem Festpropeller und einer Einzelsonden-AGT-Anzeige. Folgen Sie stets dem POH für Ihr spezifisches Flugzeug.

Level off at cruise altitude and allow the engine to stabilize at the chosen power setting.
Set cruise power using throttle (and propeller control if installed) as specified in the POH.
Slowly pull the mixture control back (lean) while watching EGT and listening to the engine.
Continue leaning until EGT peaks and then begins to decrease, or until the engine just starts to run slightly rough.
Enrich the mixture slightly until the engine runs smoothly and the EGT is at the desired value relative to peak (for example, 50 °F rich of peak EGT if specified by the POH).
Note fuel flow (if available) and engine temperatures, and adjust as needed to remain within limits.

Wenn kein EGT-Anzeiger installiert ist, ist eine häufige Grundmethode, das Gemisch so mager einzustellen, bis der Motor leicht unrund läuft, und dann gerade genug anzureichern, um einen ruhigen Betrieb wiederherzustellen. Dies ist eine grobe Methode und bietet möglicherweise keine präzise Steuerung des Gemischs in Bezug auf den maximalen EGT, wird jedoch oft für einfache Schulflugzeuge bei moderaten Leistungseinstellungen akzeptiert, sofern dies im POH erlaubt ist.

Reich an Spitze versus mager an Spitze Betrieb

Beim Abmagern unter Verwendung der EGT beziehen sich Piloten oft darauf, rich of peak (ROP) oder lean of peak (LOP) zu fliegen. Diese Begriffe beschreiben, ob das Gemisch fetter oder magerer eingestellt ist als das Gemisch, das die höchste EGT (den Spitzen-EGT-Punkt) erzeugt.

Maximale EGT und ihre Bedeutung

Wenn das Gemisch bei einer konstanten Leistungseinstellung von sehr fett auf sehr mager eingestellt wird, steigt die Abgastemperatur (EGT) zunächst an, erreicht ein Maximum (Peak EGT) und fällt dann wieder ab. Dieser Peak-EGT-Punkt entspricht ungefähr dem Gemisch, das die vollständigste Verbrennung ermöglicht und in vielen Fällen nahezu die maximale Leistung für diese Drosselklappeneinstellung liefert. Auf beiden Seiten des Peak EGT verändern sich Leistung und Temperaturverhalten auf vorhersehbare Weise.

Die Beziehung zwischen Gemisch und EGT wird verwendet, um den ROP- und LOP-Betrieb zu definieren:

Rich of peak (ROP): The mixture is set richer than the peak EGT point (more fuel). EGT is lower than peak, but CHT may still be relatively high depending on how far rich of peak the engine is operated.
Lean of peak (LOP): The mixture is set leaner than the peak EGT point (less fuel). EGT is again lower than peak, and CHT generally decreases as the mixture is leaned further, provided power is reduced appropriately.

Rich of Peak (ROP)-Betrieb

Bei vielen Schulflugzeugen und für viele Motoren empfiehlt der Hersteller, den Betrieb rich of peak EGT für den Reiseflug bei höheren Leistungsstufen. Ein gängiges Ziel liegt bei etwa 50 °F bis 100 °F rich of peak EGT, aber der genaue Wert muss aus dem POH oder den Daten des Motorherstellers stammen.

Typische Merkmale des ROP-Betriebs umfassen:

Higher power for a given manifold pressure and RPM compared to leaner mixtures.
Higher fuel flow and therefore higher fuel consumption.
Moderate to high CHT, depending on how far rich of peak the mixture is set.
Good detonation margin at very rich settings (for example, full rich at high power for cooling and detonation protection).

In der Ausbildung von Flugschülern wird der ROP-Betrieb meist besonders betont, da er einfach ist und mit konservativen Motorkühlpraktiken übereinstimmt, insbesondere wenn keine detaillierte Motorüberwachungsausrüstung installiert ist.

Lean of Peak (LOP)-Betrieb

Lean of peak-Betrieb bedeutet, dass das Gemisch so eingestellt wird, dass die Abgastemperatur (EGT) auf der mageren Seite des Spitzen-EGT-Punkts liegt, typischerweise 10 °F bis 50 °F oder mehr lean of peak, abhängig vom Motordesign und den Herstellerangaben. Der LOP-Betrieb ist im Allgemeinen mit einem geringeren Kraftstoffverbrauch und kühleren Zylinderkopf-Temperaturen (CHT) bei entsprechend reduzierten Leistungsstufen verbunden.

Wesentliche Merkmale des LOP-Betriebs sind:

Lower fuel flow and improved specific fuel consumption (more miles per gallon of fuel).
Lower CHT compared to ROP at the same power, which can be beneficial for engine longevity.
Reduced power output for a given throttle and RPM setting compared to ROP.
Possible roughness if fuel distribution between cylinders is uneven, because some cylinders may be much leaner than others.

Der Betrieb mit LOP wird nicht für alle Motoren empfohlen und wird in der Grundausbildung selten als primäre Technik gelehrt. Er erfordert in der Regel:

Manufacturer approval for lean-of-peak operation.
Good fuel distribution (often more consistent in fuel-injected engines).
Detailed engine monitoring (multi-probe EGT and CHT) to ensure that all cylinders remain within safe limits.

Schülerpiloten sollten keinen Lean-of-Peak-Betrieb ohne klare Genehmigung ihres Fluglehrers und Bestätigung, dass das spezifische Flugzeug und der Motor dafür geeignet sind, versuchen.

Betriebliche Überlegungen und Sicherheit

Die Gemischregelung hat einen direkten Einfluss auf die Motorengesundheit und Sicherheit. Falsche Gemischeinstellungen, insbesondere bei hoher Leistung, können zu Motorschäden oder Leistungsverlust führen. Flugschüler müssen die Hauptgefahren verstehen und wissen, wie sie vermieden werden können.

Risiken beim Betrieb mit zu magerem Gemisch

Der Betrieb des Motors mit zu magerem Gemisch bei hohen Leistungsstufen kann zu übermäßigen internen Temperaturen und Drücken führen. Zwei Hauptgefahren sind:

Detonation: Uncontrolled, explosive combustion in the cylinder that can damage pistons, rings, and cylinder heads.
Pre-ignition: Fuel-air mixture igniting before the spark plug fires, often due to hot spots in the combustion chamber, which can rapidly overheat and damage components.

Um diese Risiken zu verringern, geben viele POHs an, dass das Gemisch über einer bestimmten Leistungseinstellung (zum Beispiel über 75 % Leistung) nicht abgemagert werden darf, es sei denn, es wird ein spezielles Verfahren befolgt. Flugschüler sollten diese Grenzen stets beachten.

Risiken des Betriebs mit zu fettem Gemisch

Ein zu fettes Gemisch hat auch Nachteile:

Spark plug fouling: Unburned fuel and lead deposits can foul spark plugs, causing rough running, misfires, or difficulty starting.
Carbon buildup: Soot and carbon deposits can accumulate on valves and in combustion chambers.
Reduced efficiency: Fuel consumption increases without a corresponding increase in useful power or cooling benefit.
Potential for after-firing: Excess fuel in the exhaust can ignite, causing backfires or pops.

Am Boden wird während des Rollens oft ein aggressives Gemischabmagern empfohlen, um Zündkerzenverschmutzungen zu reduzieren, insbesondere bei wiederholten Trainingsflügen. In der Luft sollte das Gemisch so eingestellt werden, dass es nicht unnötig fett ist, besonders im Reiseflug.

Gemisch und Höhe

Mit zunehmender Höhe nimmt die Luftdichte ab. Wenn die Gemischsteuerung beim Steigen auf Vollfett belassen wird, wird das Gemisch zunehmend fetter, da die gleiche Menge Kraftstoff mit weniger Luft vermischt wird. Dies führt zu Leistungsverlust und möglicher Zündkerzenverunreinigung. Daher ist das Abmagern des Gemischs typischerweise über einer bestimmten Dichtehöhe erforderlich, die oft im POH angegeben ist (zum Beispiel über 3.000 ft).

An Flughäfen in großer Höhe muss das Gemisch oft am Boden sowohl für das Rollen als auch für den Start abgemagert werden. Eine gängige Technik ist es, vor dem Start beim Vollgas-Standlauf auf maximale Drehzahl abzumagern, wie im POH beschrieben. Flugschüler, die an Flughäfen in großer Höhe operieren, sollten eine spezielle Einweisung in diese Verfahren erhalten.

Gemisch und Vergaservereisung

Vergaser-Motoren sind anfällig für Vergasereis, das die Leistung reduzieren oder den Motor zum Stillstand bringen kann. Die Vergaserheizung führt wärmere, weniger dichte Luft in den Motor ein, was das Gemisch effektiv anreichert. Wenn die Vergaserheizung eingeschaltet wird, insbesondere im Reiseflug, kann es notwendig sein, das Gemisch weiter abzureichern, um das gewünschte Kraftstoff-Luft-Verhältnis beizubehalten. Wenn die Vergaserheizung ausgeschaltet wird, wird das Gemisch wieder magerer, sodass es möglicherweise erneut angereichert werden muss.

Schülerpiloten sollten die Drehzahl und die Laufruhe des Motors überwachen, wenn sie die Vergaserheizung ein- oder ausschalten, und die Gemischzufuhr entsprechend anpassen, gemäß dem POH.

Praktische Beispiele

Die folgenden kurzen Beispiele veranschaulichen, wie die Gemischsteuerung in typischen Trainingsszenarien verwendet werden kann. Diese sind allgemein gehalten; folgen Sie stets dem POH und den Anweisungen Ihres Fluglehrers.

Beispiel 1: Gemischabmagerung im Reiseflug auf 5.500 ft

Ein Flugschüler in einem zweisitzigen Trainer auf 5.500 ft stellt die Reiseflugleistung auf 2.400 U/min ein. Das Gemisch wird langsam abmagert, bis die Abgastemperatur (EGT) ihren Höhepunkt erreicht, dann wird es angereichert, bis die EGT etwa 75 6F über dem Maximum liegt und der Motor ruhig läuft. Der Kraftstoffverbrauch sinkt im Vergleich zum Vollgasgemisch, und die Fluggeschwindigkeit bleibt nahe der im POH erwarteten Reisefluggeschwindigkeit.

Beispiel 2: Abflug von einem Hochgebirgsflughafen

Bei einer Feldhöhe von 6.000 Fuß weist das POH den Piloten an, das Gemisch für maximale Drehzahl während eines Vollgas-Standlaufes vor dem Start abzureichern. Der Schüler stellt den Gashebel auf Vollgas, bereichert das Gemisch, bis die Drehzahl ihren Höhepunkt erreicht, und belässt das Gemisch dann auf dieser Einstellung für den Start, um sicherzustellen, dass der Motor in der dünnen Luft genügend Leistung entwickelt.

Beispiel 3: Leerlaufgemisch zum Verhindern von Zündkerzenverschmutzung

Während eines arbeitsreichen Trainingstages an einem Flughafen in niedriger Höhe stellt der Flugschüler das Gemisch beim Rollen aggressiv mager ein, sodass jeder Versuch, Vollgas zu geben, dazu führen würde, dass der Motor stottert. Dies reduziert die Zündkerzenverschmutzung und dient auch als Erinnerung, das Gemisch vor dem Start anzureichern, als Teil der Checkliste vor dem Start.

Zusammenfassung

Die Gemischsteuerung ermöglicht es dem Piloten, das Kraftstoff-Luft-Verhältnis an wechselnde Höhe, Temperatur und Leistungseinstellungen anzupassen. Der richtige Einsatz des Gemischs verbessert die Leistung, reduziert den Kraftstoffverbrauch und schützt den Motor vor Schäden. Konzepte wie "rich of peak" und "lean of peak" EGT beschreiben, wie das Gemisch relativ zum Punkt der maximalen Abgastemperatur eingestellt wird und sind besonders im Reiseflug relevant. Flugschüler sollten die spezifischen Gemischverfahren, die im POH für ihr Schulflugzeug angegeben sind, erlernen und anwenden sowie ihre Fluglehrer konsultieren, bevor sie fortgeschrittene Techniken wie den "lean-of-peak"-Betrieb verwenden.