Ok, ich versuch das mal zusammen zu fassen.
Also erstmal grundsätzlich zum Verständnis, um hier keinen abzuhängen:
- Die Zündung sollte immer im Bereich des OT liegen. Grund siehe meine Signatur.
- Späte Zündung bedeutet, wir sind sehr dicht am OT, quasi im Bereich (715...720)°KW
- Frühe Zündung heißt, wir sind weiter davor
Jetzt kommen wir zu ein paar 'technischen Voraussetzungen'.
- Kompressionsverhältnis: beschreibt das Volumenverhältnis der Brennraumgröße zwischen dem UT und dem OT. Je kleiner der Brennraum im OT im Verhältnis zum Brennraum im UT ist, desto höher das Kompressionsverhältnis. In einer Formel ausgedrückt heißt das E=Vc/(Vh+Vc)
E (Epsilon)... Kompressionzahl
Vc... Kompressionsvolumen
Vh... Hubvolumen
- Bei einem frei saugenden, saugrohreinspritzenden Ottomotor liegt die Kompression heute zwischen 9,5 und 11 (max. 11,5), das ist quasi die Grenze um normale Kraftstoffqualität tanken zu können
- frei saugende, direkteinspritzende Ottomotoren liegen zwischen 12 und 14
- Turbomotoren liegen darunter, wobei auch hier die DI-Motoren i.d.R. etwas höher verdichten.
Das war's zum Motor, kommen wir zum Kraftstoff.
- Ein Ottokraftstoff muss, im Vergleich zu einem Dieselkraftstoff, möglichst 'zündunwillig' sein
- Diese Zündunwilligkeit wird mit der Oktanzahl angegeben. Um diese zu ermitteln, wird der Ottokraftstoff mit einem Oktangemisch verglichen.
Daraus ergibt sich dann z.b. die Angabe 95 Oktan für Superkraftstoff. D.h. Superkraftstoff ist genauso zündunwillig, wie ein 95%iges Oktangemisch.
- Beim Diesel ist das andersherum. Dieselkraftstoff soll möglichst zündwillig sein. Das beschreibt die Cetanzahl.
Jetzt kommen wir zum Klopfen.
- Wie schon geschrieben, bezeichnen wir als Klopfen, wenn 2 Flammfronten aufeinandertreffen.
- Die Flammfronten entstehen dort, wo das Kraftstoff-Luft-Gemisch entzündet wird. Für die Zündung gibt es aber mehrere Quellen.
1. Die Zündkerze, das ist die Zündquelle die wir wünschen, da wir sie direkt beeinflussen und damit den Brennverlauf bestimmen können.
2. Heiße Teile im Brennraum, durch falsche Brennraumgeometrie oder Ablagerungen. Das führt zu s.g. Glühzündungen.
3. Zu hohe Kompression, dadurch wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch so stark erwärmt, dass es sich selbstentzündet. Die Selbstzündung, bekannt vom Diesel.
Leider lassen sich Zündungen nach 2. und 3. nicht wirklich kontrollieren, wobei es Bestrebungen für ein HCCI Brennverfahren gibt und das bis ca. 3000 1/min auch schon in Versuchsmotoren funktionieren soll.
Und zu guter letzt ein Exkurs dazu, wie Klopfen verhindert werden kann, bzw. was das Motormanagement tut, wenn Klopfen erkannt wurde.
- Verhindern lässt sich Klopfen durch einen möglichst zündunwilligen Kraftstoff, also je höher die Oktanzahl desto besser.
- Weiterhin kann man auch die Verdichtung senken, was aber der Energieausbeute und damit dem Wirkungsgrad des Motors abträglich wäre.
Jetz zu der Frage: Was tut das Motormanagement?
- Das Motormanagement ist immer bestrebt möglich nah am OT zu zünden, um die maximale Energieausbeute zu erreichen. (s. Sig.)
- Wenn ich jetzt meinen Motor (x25xe) hernehme, der schon von Haus aus eine ziemlich hohe Verdichtung von 10,8:1 hat und die Köpfe planen lasse, um die Kompression zu erhöhen, brauche ich einen höherwertigen Kraftstoff um ein Klopfen auszuschließen.
- Tue ich das nicht und bleibe bei 95Oktan-Suppe, dann wird es klopfen und die erste Maßnahme die die Motorsteuerung ergreift, ist die Zündung auf 'früh' zu verstellen, um der unkontrollierten Selbstzündung (funktioniert aber nur bei der Selbstzündung, Glühzündung ist ein größeres Problem) zuvor zu kommen, mit einer initiierten Zündung.
- Ergebnis: weniger Drehmoment, weil ich vor dem OT schon einen ziemlich hohen Druck im Brennraum habe und den Kolben wieder nach unten 'drücke'
- Was tut das Motormanagement dann? Es hat kein Klopfen mehr erkannt, also fährt es im nächsten Zyklus wieder einen späteren Zündzeitpunkt an und das so lange bis es wieder Klopfen erkennt und die Zündung auf 'früh' verstellt. Ein ewiges Spielchen, bis dann die MKL leuchtet und das Motormanagement in ein Notprogramm springt oder der Motor gleich in die Fritten gegangen ist.
Klopfen entsteht also nicht, weil ich mein Kraftstoff-Luft-Gemisch zu früh initiiert zünde!
Das Thema Kraftstoff und Motor ist sehr komplex und muss immer differenziert betrachtet werden. Da wir NIE IMMER und ÜBERALL die gleiche Kraftstoffqualität vorliegen haben, müssen die Motorenentwickler immer Kompromisse eingehen und die Motoren auf aktuell marktübliche, verfügbare Kraftstoffe auslegen. So macht es z.B. wenig Sinn, aus Ingenieurssicht, einen Motor bivalent zu betreiben, also meinetwegen mit Benzin und Autogas. Denn um das Potential von Autogas (Oktanzahl ~108-115) ausnutzen zu können, müssen einige Motorparameter verändert werden. Das wiederrum geht aber nicht, wenn ich das Fahrzeug weiterhin mit Benzin betreiben will/ muss (Verdampferanlagen).
Aktuelle Motoren sind allesamt für das schon seit langer Zeit verfügbare E5 ausgelegt, künftige Motorgenerationen werden auf E10 ausgelegt sein. Das ist nunmal die Entwicklung...
Glückwunsch, du hast das Ende dieses Posts erreicht. Ich hoffe, damit zum Verständnis des Ganzen beigetragen und dabei nicht zu sehr gelangweilt zu haben. Vielen Dank für deine Aufmerksamkeit.
