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Etwas über Oktanzahlen bei Kraftstoffen

gelöschtes Mitglied
  • Themenstarter

Hallo,

Nach dem hier in einem Thread über Oktanzahlen diskutiert wurde, habe ich mal eine kleine Zusammenstellung erstellt. Sie erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

Hier nun der Beitrag:

Oktanzahl im Otto-Motor

Der Oktanzahlbedarf beschreibt den Bedarf an Klopffestigkeit des Kraftstoffes eines Motors, damit es nicht zu ungewollten Selbstzündungen kommt. Der Oktanzahlbedarf hängt dabei von den Betriebsbedingungen des Motors (Drehzahl, Temperatur, Brennraumgeometrie, Verdichtungsverhältnis, Gemischzusammensetzung, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Zündzeitpunkt, Ablagerungen, etc.) ab.

Damit der Motor störungsfrei arbeitet, muss daher das Oktanzahlangebot des Kraftstoffes so hoch sein, dass der Oktanzahlbedarf des Motors auch bei den ungünstigen Betriebsbedingungen noch erfüllt wird – beispielsweise kann der Oktanzahlbedarf eines Motors bei Vollgas um 10 Oktanzahlen höher liegen als im Leerlauf.

Die Verwendung von oberhalb der Motorspezifikation liegenden Oktanzahlen bringt im Regelfall keine Vorteile. Moderne Motoren mit elektronischer Kennfeldzündung in Kombination mit Klopfsensoren können mit verschiedenen Oktanzahlen bei reduzierter Leistung gefahren werden.

Die Oktanzahl ist daher ein Maß für den Widerstand gegen Selbstentzündung (Klopffestigkeit) von Ottokraftstoffen. Eine hohe Oktanzahl bedeutet einen langen Zündverzug, geringe Zündwilligkeit, des Kraftstoff-Luft-Gemisches. Je kürzer der Zündverzug ist, um so höher ist die Gefahr der Selbstzündung und die Klopfgefahr im Motor.
Beim Klopfen des Motors entzündet sich das Gas-Luftgemisch im Zylinder zu früh und/oder verbrennt ungleichmäßig. Dabei entstehen hohe Drücke und Temperaturen, die den Motor beschädigen können. Ob ein Motor klopft, hängt vom Kraftstoff und der Verdichtung, d.h. den Zündbedingungen ab. Bei ausreichender Oktanzahl verbrennt das Kraftstoff-Luftgemisch - nach kontrollierter Zündung durch die Zündkerze - gleichmäßig.

Definition der Oktanzahl

Die Oktanzahl ist folgendermaßen (willkürlich) definiert:
n-Heptan hat die Oktanzahl OZ=0
Isooctan (2,2,4-Trimethyl-Pentan) hat die Oktanzahl OZ=100
Ein Benzin mit OZ=80 hat das gleiche Klopfverhalten wie ein Gemisch von 80 % Isooctan und 20 % n-Heptan.Da die OZ=100 willkürlich für Isooctan festgelegt wurde, können auch OZ>100 erreicht werden. Benzol hat z.B. eine OZ>100
Diese Definition gilt für die so genannte Research-Oktanzahl (ROZ)

Bestimmung der Oktanzahl eines Kraftstoffes

Bei Bestimmung der OZ wird in einem Prüfmotor (Einzylinder-Prüfstandsmotor) der Kraftstoff mit Mischungen aus n-Heptan/Isooctan verglichen. Je nach Arbeitsbedingungen liefert die Messung die ROZ (Research-OZ) oder die MOZ (Motor-OZ). Die Einzelheiten des Messverfahrens sind in der DIN 51756 festgelegt. Durch die beiden Messmethoden werden unterschiedliche Eigenschaften des Kraftstoffes charakterisiert. Die ROZ gilt für die Beschleunigung aus niedrigen Drehzahlen sowie bei geringer Motorlast (Drehzahl), die MOZ bei höheren Drehzahlen und Volllast. Die MOZ ist aufgrund der verschärften Messbedingungen immer niedriger als die ROZ. Des Weiteren gibt es noch die SOR (Street-OZ), die die OZ im realen Alltagsgebrauch beschreiben soll.

Oktanzahlen von Kraftstoffen (Europa)

Normalbenzin: ROZ>91, MOZ>82,5
(Euro)Super: ROZ>95, MOZ>85
SuperPlus: ROZ>98, MOZ>88

VAG definiert die Oktanzahl so:

Die Oktanzahl gibt die "Klopffestigkeit" des Kraftstoffs an. Sie wird nach ROZ (Research-Oktanzahl) unter bestimmten Prüfbedingungen mit genau definierten Prüfmotoren ermittelt. Normalbenzin hat mit 91 ROZ den niedrigsten Wert, Superbenzin hat 95 ROZ, Super Plus liegt mit 98 ROZ am oberen Ende. Je höher die Oktanzahl, desto höher ist die Selbstzündungstemperatur bei Ottokraftstoffen und desto niedriger ist die Klopfneigung bei der Verbrennung (Benzin 450-550 °C, Super 480-700 °C Selbstzündungstemperatur).

VAG definiert den Klopfsensor so:

Der Klopfsensor ist außen am Motor angebracht und verhindert schädliche Selbstzündungen.
Der Effekt des Klopfens entsteht durch eine außerzyklische unkontrollierte Verbrennung, die für extreme Temperaturen im Zylinder sorgt. Diese hohen Wärmemengen belasten Motorbauteile wie Kolben, Ventile und Zylinderkopf stark und können zu Beschädigungen führen.
Der Klopfsensor registriert den Körperschall des Motors, also die klopfenden Geräusche.
Das Motorsteuergerät gleicht die Messimpulse mit den gespeicherten Sollwerten ab und greift entsprechend in die Steuerung von Motor, Einspritzung und Zündung ein, bevor die Verbrennung die Klopfgrenze erreicht.
Der Klopfsensor erkennt auch die Kraftstoffqualität. Je höher die Oktanzahl, desto klopffester ist der Kraftstoff. Das heißt: Super Plus mit 98 Oktan zündet bei einer höheren Temperatur als Normalbenzin mit 95 Oktan. Steht jedoch nur eine geringere Kraftstoffqualität zur Verfügung, korrigiert das Motorsteuergerät aufgrund der Informationen vom Klopfsensor automatisch den Zündzeitpunkt. Eine Beschädigung des Motors wird somit vermieden.


Basierend auf das Vorgenannte kann man es auch vereinfacht sagen:

Die Oktanzahl ist der Maßstab für die Klopffestigkeit des Kraftstoffes. Sonst nichts.

Klopffestigkeit heißt, je höher die Oktanzahl eines Kraftstoffes um so höher ist seine Selbstentzündungstemperatur. Selbstentzündung heißt hier, die Verbrennung im Zylinder erfolgt nicht kontrolliert ablaufend. Eine kontrolliert ablaufende Verbrennung wird nur durch die Ventilsteuerung, Kraftstoff - Einspritzung und Zündung und die gleichbleibenden Parameter des Motors beeinflusst.

Warum ist die Selbstentzündung des Kraftstoffes im Zylinder schädlich ?

Weil durch die Selbstentzündung des Kraftstoffes erst dieses extrem schädliche " Klopfen " im Motor entsteht. Die Motorenbauer " schützen "den Motor durch Klopfsensoren , weil diese dem Motorsteuergerät Informationen zuführen welche u.a. den Zündzeitpunkt verändern, zurück nehmen ..... alles nur zum Schutz des Motors.

Es ist nicht davon aus zu gehen, dass ein Kraftstoff mit höherer Oktanzahl mehr Leistung bringt. Dies ist falsch. Der Energieinhalt eines jeden Kraftstoffes wird nur zu einem Bruchteil genutzt. Da sind noch ganz viele Energie - Reserven im Kraftstoff.

Ausschließlich die Selbstentzündung des Kraftstoffes, mit den für den Motor bösen Nebenerscheinungen, wird durch die Oktanzahl beeinflusst.

Jeder Motor ist für eine optimalen von / bis Oktanzahl ausgelegt. Unkontrollierte Verbrennung des Kraftstoffes führt auch zu erhöhten Verbrennungsrückständen und nicht zu guter letzt, durch die sehr hohen Selbst - Entzündungs - Temperaturen zu mechanischen Motorschäden ( verbrannte Ventil-Sitze, Löcher in den Kolben , defekte Katalysatoren )

Weiterhin verbrennt durch die extrem hohen Selbstentzündungs - Temperatur Motoröl, diese Ölkohle lagert sich über all dort ab, wo sie nicht hin gehört, zum Beispiel an den Sitzen der Kolbenringe, in der Abgas-Rückführung, im KAT usw.

Der Regelbereich des Motorsteuergerätes ( Zündzeitpunkt, und Kraftststoff - Einspritzung ) wird durch die Klopf - Sensoren mit gesteuert. Der Regelbereich liegt bei den meisten Fahrzeugen, je nach Motoren - Bauart, zwischen 91 ROZ und 98 ROZ.

Aus den vorgenannten Aspekten fahre ich fast ausschließlich Kraftstoff mit 98 ROZ im Lupo ..... alles, von der Drosselklappe über Kurbelgehäuse - Entlüftung und bis zur AGR ist immer sauber. Natürlich gehört ein vernünftiges Motoröl mit dazu. Unser Lupo bekommt alle 20.000 Km ein vollsynthetisches Motoröl , Castrol Edge, Formula RS, 10W60.

Unser Audi 200, Allrad usw. usw. mit fast 600.000 Km Laufleistung, Motor und Turbolader noch wie bei der Auslieferung, bekommt nur Hoch-Oktan-Kraftstoff und ebenfalls das Castrol-Öl. Der 3B - Motor ist nur mit einem Nockenwellen- und Chip-Tuning versehen ..etwa 250 PS. Vmax, vor wenigen Tagen mit mobiler Radarpistole gemessen = 263 Km/h.

Die letzten beiden Absätze haben mich vom Thema abschweifen lassen. Vorstehendes ist in einigen Passagen der Verständlichkeit und des Umfanges wegen, vereinfacht dargestellt.

Hans Lupo im Lupo-Treff-Forum und Hans Audi 200 im Motor-Talk-Forum



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