Klopfende Verbrennung – was bedeutet das eigentlich?

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Mit der Oktanzahl wird die Klopffestigkeit eines Kraftstoffs angegeben. Klopffestigkeit bezeichnet hierbei die Eigenschaft des Ottokraftstoffes, weniger zu unkontrollierten Selbstzündungen zu neigen. Stattdessen soll der Sprit nur durch den Zündfunken und präzise gesteuert verbrannt werden. In Deutschland wird die Klopffestigkeit durch die DIN EN ISO 5164 ROZ (Research-Oktanzahl) angegeben. Das sogenannte Klopfen wird durch Ottokraftstoffe mit niedrigen Oktanzahlen und damit verbundener geringerer Klopffestigkeit erzeugt. Klopfen bedeutet also, dass es neben der Hauptverbrennung, die durch die Zündkerze ausgelöst wird, unter den hohen Temperaturen und dem hohen Druck im Inneren des Motors noch zu unkontrollierten Selbstzündungen des mit Luft gemischten Kraftstoffs kommt.

klopfende Verbrennung

Klopfende Verbrennung Motor

Durch die Selbstentzündung wird eine Stoßwelle erzeugt, die hohe Temperaturen und starken Druck verursacht. Hierdurch entsteht auch das typische klopfende respektive klingelnde Geräusch. Durch unkontrollierte Verbrennungen kann der Motor überbeansprucht werden, da sie eine hohe thermische und mechanische Belastung darstellen. Die Folgen können weitreichend sein. Es kann zu merkbaren Leistungsverlusten kommen, aber auch zu Motorschäden, z.B. durchgebrannte Kolben oder Materialausbrüche. Moderne Motoren sollen durch die Klopfregelung intakt bleiben. Die Voraussetzung hierfür sind jedoch Kraftstoffe, die über eine ausreichend hohe Oktanzahl verfügen.

Hoher ROZ-Wert bei Kraftstoffen

Früher verwendeten Kraftstoffhersteller zu diesem Zweck primär Bleialkyle, die neben geeigneten Kraftstoffkomponenten zum Einsatz kamen. Blei wurde jedoch aus Gründen des Umweltschutzes in Kraftstoffen nicht mehr verwendet. Ferner sind viele moderne Motoren auf die Verwendung von Superkraftstoff ausgelegt, sodass heute andere Verfahren notwendig geworden sind, um die Klopffestigkeit zu gewährleisten.

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Die Herstellung erfolgt durch das sogenannte Reformieren, einem Raffinerieverfahren. Seit 1989 wurde mit der steigenden Verfügbarkeit von sauerstoffhaltigen Kraftstoffkomponenten die Herstellung eines unverbleiten Superkraftstoffes (Super Plus) ermöglicht. Dieser erreichte die gleiche Oktanzahl (ROZ 98/MOZ 88) wie vormals verbleite Superkraftstoffe. Bei Premiumkraftstoffen kann die ROZ hingegen auf 100 und mehr ansteigen (Ultimate 102). Zusammen mit der Klopfregelung des Motors bieten sie einen wirksamen Schutz gegen das schädliche Klopfen. Ferner erhöhen sie den Wirkungsgrad, was zu einer verbesserten Leistung gepaart mit geringerem Kraftstoffverbrauch führt.

Klopfende Verbrennung Motor

Als Komponente zur Herstellung von Ottokraftstoffen bieten sich sauerstoffhaltige Verbindungen geradezu an. „Oxygenerates“ aus Ethanol, Methanol oder Ether wie z.B. Methyltertiärbutylether (MTBE) oder Ethyltertiärbutylether (ETBE) eignen sich für die erdölunabhängige Herstellung von Kraftstoffen und verfügen trotzdem über hohe Oktanzahlen. Gleichzeitig führt deren Verwendung zu geringeren Emissionen von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen. In einigen US-Bundesstaaten mit hoher Kohlenmonoxid-Belastung sind deswegen Kraftstoffe mit mindestens 2,5 Gewichtsprozent Sauerstoff vorgeschrieben.

Das war es natürlich längst noch nicht gewesen!

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