Klopfen

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Das sogenannte Klopfen bei Benzinmotoren rührt von einer ungewollten zu frühen Selbstzündung und einer daraus resultierenden ungleichmässigen, explosionsartigen Verbrennung des Treibstoffs her. Das Problem haben insbesondere hochverdichtete Motoren, die durch die hohe Verdichtung bereits vor dem Zündfunken eine entsprechend hohe Temperatur im Zylinder erreichen, die solch eine ungewollte Selbstzündung auslösen. Daher wird von den Motorenherstellern für solche Motoren auch ein Spritsorte mit hoher Oktanzahl gefordert (98 Oktan Superbenzin oder mehr). Viele verschiedene Parameter sind für die Entstehung des Klopfens verantwortlich:

  • Zündwinkel
  • Kraftstoff (Oktanzahl)
  • Luftverhältnis
  • Luftaufwand
  • Ansaugdruck
  • Verdichtungsverhältnis
  • Ansaugtemperatur
  • Restgas
  • Brennraumtemperatur
  • Brennraum- und Zylinderform
  • Kühlung
  • Ladungsbewegung

Der klopfänfälligste Bereich ist bei niedriger Drehzahl und hoher Last. Dreht der Motor langsamer, bweget sich der Kolben auch langsamer Richtung des oberen Totpunkts und das Gemisch hat mehr Zeit für eine ungewollte Vorreaktion. Die Belastung, die von erhöhtem Verschließ bis zur Zerstörung führen können, kommen dabei von den durch die ungewollte Frühzündung entstehenden Druckwellen, die vor dem oberen Totpunkt beginnen und sich auch nach diesem fortsetzen.

Ein Dieselmotor basiert zwar auf diesem Prinzip der Selbstzündung, aber auch hier kann es zu Fehlzündungen kommen. Entspricht der Treibstoff nicht den Anforderungen des Motors (Oktanzahl), kann es zu dieser frühzeitigen Verbrennung an irgendeiner Stelle im Zylinder kommen. Die Folge sind Schall- und extreme Druckwellen, die sich als Klopfen bemerkbar machen. Sie bedeuten eine hohe thermische und mechanische Belastung der Kolben, Lager, Kurbelwelle und des Zylinderkopfs, die bis zum Motorschaden führen können.

Benzinsorten mit niedriger Oktanzahl sind anfälliger für diese frühen Selbstzündungen als solche mit hoher Oktanzahl. Bei Fahrten mit hochverdichteten Benzinmotoren in Länder, wo mit solchen Spritsorten gerechnet werden muss, sollte man den Motorhersteller kontaktieren und Fragen ob diese Sorten ein Problem bedeuten. Durch verschiedene Maßnahmen kann ein moderner, hochverdichteter Motor für diese Spritsorten tauglich gemacht werden. Diese Veränderungen sollte ein Fachmann durchführen.

Mögliche technische Veränderungen wären beispielsweise:

  • Spritzufuhr erhöhen
    Durch mehr Sprit erfolgt einen bessere Kühlung des Verbrennungsraums und so wird die Frühzündung verhindert. Es steigt jedoch auch der Verbrauch.
  • Spätere Zündung
    Wird erst bei der Expansion (Kolben läuft wieder nach unten) gezündet, entsteht weniger Hitze durch weniger Leistung.
  • Spritzusätze
    Durch Zugabe bestimter Stoffe, kann die Zündfähigkeit des Benzins herabgesetzt werden und/oder eine bessere Kühlung des Verbrennungsraums erreicht werden.
  • Verdichtung verringern
    Durch ein Absenken der Verdichtung, entstehen erst gar nicht die Temperaturen, die eine frühe Selbstzündung auslösen.

Im Landypedia sind unter Motor die einzelnen von Land Rover gebauten und verwendeten Motoren gelistet. Dort kann man erkennen, wie die Verdichtung mit den neueren Motoren immer höher wurde.

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