LPG, Magerlauf, und kaputte Ventile – wie ist das nun genau?

Hallo zusammen,

ich versuche ein Verständnis für den Zusammenhang zu entwickeln, der zwischen Magerlauf und kaputten Ventilen im LPG-Betrieb besteht. Oft ließt mann, höhere Drehzahlen würden die Ventile grillen. Aber warum eigentlich? Denn prinzipiell haben Ergebnisse der FH Osnabrück [1] schon im Jahr 2008 gezeigt, dass die Abgastemperatur von LPG sogar niedriger ist als die von Benzin. Dies ist damit zu erklären, dass obwohl LPG eine höhere Spitzenverbrennungstemperatur hat, es auch eine höhere Flammgeschwindigkeit verfügt, was in Wechselwirkung innerhalb der Thermodynamik eines Motors zu einer niedrigeren Abgastemperatur führt.

So weit, so klar. Aber wie ist das nun mit dem Magerlauf?

Erinnern wir uns zunächst, dass Magerlauf den Zustand des Motorbetriebs kennzeichnet, in dem das Luft-Brennstoff-Verhältnis ϕ kleiner 1 ist. Der LPG-Brennstoff besteht hauptsächlich aus Butan und Propan. Die sogenannte adiabate Flammentemperatur stellt die maximal mögliche Spitzentemperatur bei einer Verbrennung dar. Und wie man dieser Grafik [2] entnehmen kann, sinkt diese maximal mögliche Verbrennungstemperatur für Propan deutlich bei ϕ<1:

Auf der anderen Seite sinkt im Magerlauf (ϕ<1) jedoch auch die Flammgeschwindigkeit, wie man dieser Grafik [2] entnehmen kann:

Nun bin ich kein Maschinenbauer und Thermodynamik war nie meine Stärke – aber als Laie auf dem Gebiet würde ich erwarten, dass die sinkende Flammgeschwindigkeit von der ebenfalls sinkenden adiabaten Flammtempereatur kompensiert wird, was die Abgastemperatur betrifft. Von der Intuition her würde ich also erwarten, dass die Abgastemperatur im Magerlauf nicht signifikant steigt.

Und falls es doch zum Magerlauf kommt – müsste eine Breitbandlamdasonde diesen nicht umgehend korrigieren können? Wie sind also die Motorschäden zu erklären, von denen man im Zusammenhang mit LPG immer wieder liest? Ich bedanke mich herzlichst im Voraus bei all jenen, die hier vielleicht etwas Licht ins Dunkel bringen könnten.

Leider darf ich hier keine Links posten, man möge mir also die nachfolgende Formatierung mit eingebauten Leerzeichen verzeihen:
[1] https:// www. motor-talk.de/forum/aktion/Attachment.html?attachmentId=693023
[2] https:// www. researchgate.net/publication/263508711_A_comparative_study_of_n-propanol_propanal_acetone_and_propane_combustion_in_laminar_flames

 

Okay, dass die Ventile erst überhitzen, bevor sie verbrennen, ist klar. Aber die nächste Frage lautet dann natürlich: Warum können die Temperaturen bei Magerlauf nicht mehr an den Zylinderkopf abgegeben werden?

 

Gibt es eine Quelle für das Zitat?

 

Das sind Dinge, zu denen sehr viele Widersprüche im Internet kursieren – welche von Google dann auch überwiegend an die Oberfläche gespült werden. Wenn du dir mein Originalposting genauer angesehen hättest, dann – entschuldige die Wortwahl – hättest du bemerkt, dass ich mir weit mehr als 10 Sekunden Zeit genommen habe, um die relevanten wissenschaftlichen Publikationen (die Grafiken von Huang et al., 2015) sowie Printmedien (Autogas Journal von 2008) rauszusuchen.

Vor diesem Hintergrund ist/war es mein Ziel, einmal sachlich über die Fakten zu sprechen, um die Widersprüche, auf die LPG-Novitzen wie ich unweigerlich stoßen, hoffentlich aufzulösen. Aber vielleicht habe ich einfach nicht hinreichend weit vorne angefangen, drum möchte ich es nun nachholen:

Oft ließt man, dass das abnehmende Ventilspiel durch die heißere Gas-Verbrennungstemperatur bedingt ist. Der Begriff des »Pitting« ist mir neu und taucht in der deutschsprachigen Wikipedia nicht auf. So weit ich aber verstehe, handelt es sich dabei um Materialverschleiß. Gehe ich nun richtig in der Annahme, dass dieser Materialverschleiß am Ventil gar nicht temperaturbedingt ist, sondern durch die chemische Zusammensetzung der LPG-Abgase bei nicht-gasfesten Motoren begünstigt wird?