Report: Alles über Benzin Teil 2 Benzinsorten, Klopffestigkeit und Additive

Es lohnt sich, vor dem Griff zur Zapfpistole ein wenig über die unterschiedlichen Benzinsorten und Kraftstoffqualitäten nachzudenken. Und unter Umständen auch ein paar Cent mehr auszugeben …

Foto: jkuenstle.de

Rennfahrer Biberle spendiert seiner Hoyasuki 1000 RR nur das Beste. Wenn er auf dem Karbunkelring um die goldene Ananas fährt, tankt er Super Plus oder besser noch 101-Oktan-Ulti-Power von Sharal. Willi Müller dagegen befeuert seinen alten BMW-Boxer mit billigstem Baumarkt-Benzin: "Damit fährt der schon immer." Wer hat nun Recht?

In beiden Extremen soll gespeicherte chemische Energie durch Verbrennung Wärme und möglichst viel Bewegungsenergie freisetzen. Motorenbenzin ist ein energiereiches Gemisch aus 100 bis 400 Einzelsubstanzen. Es besteht vor allem aus Kohlenwasserstoffen mit fünf bis zwölf Kohlenstoffatomen und sauerstoffhaltigen Komponenten (Ether und Alkohole).

Mindestanforderungen legt die europäische Kraftstoffrichtlinie fest. Jede Tankstelle in Deutschland muss nach DIN EN 228 zertifiziertes Benzin liefern. Sie erfasst Parameter wie Dichte, Schwefel- und Sauerstoffgehalt, Siedeverlauf und maximalen Dampfdruck.Benzin lässt sich im Brennraum nur als zündfähiges Gemisch aus gasförmigem Kraftstoff und Luft verbrennen. Doch zu frühes oder zu starkes Verdampfen könnte Dampfblasenbildung im Kraftstoffsystem verursachen. Anders als Reinstoffe, wie etwa Wasser, hat Benzin keine exakt definierte Siedetemperatur. Seine Komponenten verdampfen in einem weiten Temperaturbereich von 30 bis 220° C, dies garantiert Zündfähigkeit bei jeder Witterung.Eine entscheidende Kenngröße von Benzin ist die Oktanzahl. Sie ist ein Maß für die Stabilität der Kraftstoffe bei hohen Drücken und Temperaturen, ihre Klopf-festigkeit. Dies ist die Fähigkeit, im Motor nicht unkontrolliert durch Selbstentzündung zu verbrennen ("klopfen"), sondern präzise durch den Zündfunken gesteuert.

Ihre ROZ (Research-Oktanzahl) unterscheidet die einzelnen Benzinsorten: 95 bei Super, 98 bei Super Plus, 100 oder 102 Oktan bei Premiumkraftstoffen von Shell und Aral. Je höher die ROZ, desto weniger neigt der Treibstoff zum Klopfen beim Beschleunigen aus niedriger Drehzahl.Weil dieses sogenannte "Klingeln" nur kurzfristig auftritt, ist es relativ harmlos.

Dagegen erfasst die niedrigere MOZ (Motor-Oktanzahl) das gefährlichere Hochgeschwindigkeitsklopfen. Dazu kann es unhörbar auf Rennstrecken und bei Top-speed auf der Autobahn kommen. Dabei verbrennt das Gemisch nicht wie im Idealfall mit kugelförmiger Flammfront von der Zündkerze aus, sondern chaotisch mit rund zehnmal höherer Flammgeschwindigkeit von etwa 300 Metern pro Sekunde.

Dies und der Zusammenprall der Flammfronten bedingen enorm hohe Druckspitzen. Sie können zu Leistungsverlust und Motordefekten, wie verbrannten Zylinderkopfdichtungen und Auslassventilen sowie Schäden am Kolben führen. Rennfahrer Biberle fährt also gut mit teurem, hochoktanigem Kraftstoff. Klopfneigung besteht vor allem bei großen Einzelhubräumen, besonders bei luftgekühlten Zweiventilern. Sie werden heißer, und die dezentrale Zündkerze verursacht lange Flammwege, etwa bei Guzzis, Harleys oder alten BMW-Boxern. Also aufgepasst, Willi Müller. Die Klopftendenz steigern hohe Verdichtung, hohe Motor- und Ansauglufttemperatur (Autobahnvollgas, Sommer), hoher Luftdruck, Ablagerungen im Brennraum und niedrige Oktanzahlen des Benzins.

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Höheroktaniger Sprit dagegen bietet Sicherheitsreserven selbst bei zu magerer Vergaserabstimmung.Gute Brennraumgestaltung, Wasserkühlung und kleine Einzelbrennräume senken das Risiko der Selbstentzündung. Daher reicht modernen Vierventilern mit zentraler Zündkerze oft Normalbenzin oder Eurosuper 95, selbst wenn die Verdichtung über 10:1 liegt. Früher dienten giftige Bleiverbindungen (Tetra-Ethyl-Blei) als Klopfbremsen, sie erhöhten die Oktanzahl. Sie wurden per Gesetz verboten. Ihre Aufgabe übernehmen heute spezielle Ether wie MTBE, ETBE und Kohlenwasserstoff-Kompositionen mit spezieller chemischer Struktur.Ringförmige, verzweigte und ungesättigte Kohlenwasserstoffe stabilisieren den Kraftstoff bei hohen Temperaturen besser als lange Ketten. Sie sind druckstabiler und klopffester - ein Kennzeichen von Super Plus und Premiumkraftstoffen. Sie verbrennen zudem zumeist sauberer und besonders vollständig. Davon profitieren auch leistungsstarke, hoch drehende Motoren. Mitunter ist dieser Effekt in Form "weicheren" Motorlaufs und spontaneren Ansprechens auf Gasbefehle spürbar. Der Tipp lautet: Einfach mal eine komplette Tankfüllung ausprobieren, auch wenn Sprit schon teuer genug ist. Doch nur Motoren mit Klopfsensor können höhere Oktanzahlen direkt in mehr Leistung ummünzen.

Klopfsensoren erkennen klopfende Verbrennung und lassen das Steuergerät dann später zünden. Dadurch sinken Oktanzahlbedarf und Leistung, der Verbrauch steigt etwas. Bei höheren Oktanzahlen stellt die Motorsteuerung immer frühere Zündzeitpunkte ein - mehr Leistung bei sinkendem Verbrauch, bis der Klopfsensor erneut eine ungeregelte Verbrennung erkennt.

Unterschreiten der Mindestoktanzahl, siehe Bordbuch, riskiert schwere Motorschäden. Der tatsächliche Oktanzahlbedarf ergibt sich aus Motorkonstruktion, Witterungseinflüssen und Betriebsbedingungen. Er kann mit zunehmender Laufleistung des Motors stark zunehmen: Manch ältere Maschine klingelt mit der vorgeschriebenen Kraftstoffsorte, verlangt nach mehr Oktan. So steigert langsame Fahrweise über längere Zeit den Oktanzahlbedarf, weil dann mehr Brennraumrückstände entstehen.

Als Kennzeichen hochwertiger Markenkraftstoffe gelten Additive als qualitätsverbessernde Zusätze in hoher Dosierung. Sie sollen erwünschte Eigenschaften verstärken, unerwünschte unterdrücken und zusätzliche Qualitätseigenschaften ermöglichen, sind aber in der DIN EN 228 nicht zwingend vorgeschrieben. Spezielle Additive, die Detergenzien, halten den Motor sauber, indem sie die Neubildung von Ablagerungen an neuralgischen Punkten verhindern. Dazu zählen die Brennraummulde, der oberste Kranz des Zylinders, wo kein Kolbenring hinkommt, und die Unterseite von Ein- und Auslassventilen.

Die teilweise koksartigen Ablagerungen auf Einlassventilen und Kolbenböden werden oft fälschlicherweise "Ölkohle" genannt, stammen bei Viertaktmotoren aber überwiegend aus Kraftstoffrückständen.

Vor allem Ablagerungen auf Einlassventilen machen den Motor im Extremfall asthmatisch. Sie behindern freies "Atmen" des Motors und können unkontrollierte Verbrennung fördern. Wie ein Schwamm oder Bimsstein saugen sie Kraftstoff auf und geben ihn verzögert wieder ab. Sie können so das Gemisch abmagern, kalt Startprobleme verursachen sowie heiß gefahren Ruckeln und unrunden Motorlauf durch Füllungs- und Leistungsverluste bedingen.

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Foto: Jahn

Auch in der Brennraummulde des Zylinderkopfs und auf den Unterseiten von Ein- und Auslassventilen können hochwertige Additive die Bildung klopffördernder Ablagerungen eindämmen. Wirksame Additive können Rückstände im besten Fall sogar wieder entfernen. Motorentuner Hennes Löhr von LKM etwa empfiehlt für seine Motoren Super Plus, "weil sie dann sauberer bleiben". "Tuning durch Treibstoff" erscheint insofern durchaus plausibel. Weitere Bestandteile moderner Additivpakete sind Korrosionsinhibitoren.

Sie überziehen metallische Teile in Tank, Benzinleitungen und Einspritzsystem mit einem Schutzfilm, um Rostbildung durch Feuchtigkeit an Metalloberflächen zu verhindern. Reibungsverminderer sollen an Stellen, wo kaum Motoröl hinkommt, wie dem ersten Kolbenring, Reibungsverluste minimieren. Rund zwei Prozent Einsparpotenzial verspricht Shell für seine Effizienzverbesserer, die z. B. im 95-oktanigen Super-Kraftstoff "Fuel Save" enthalten sind.

Oxidationsinhibitoren wiederum verbessern die Lagerstabilität, und vermeidung die Bildung harzartige Rückstände (Gum) z. B. in Vergasern. Generell dürfen alle Additive nach der Verbrennung keine unerwünschten Rückstände hinterlassen.Insbesondere in Südeuropa sollte man Super Plus oder höher tanken (falls verfügbar), will man Ablagerungen vermeiden. Denn selbst im Industrieland Italien enthält 95-oktaniges Eurosuper kaum Additive.

Mit Millionenaufwand entwickeln namhafte Mineralölkonzerne in aufwendigen Labor- und Flottentests, auch mit Motorrädern, laufend ihre Additivrezepturen weiter. Maßgeschneiderte Kohlenwasserstoffe und Additivpakete sichern einheitliche Kraftstoffqualität, unabhängig vom Rohöl und dem technischen Stand der Raffinerie. Dies können Billigtankstellen kaum garantieren.Große Konzerne betreiben eigene Raffinerien; doch je nach örtlichen Gegebenheiten kaufen auch sie so genannte Tauschware zu. Der mischen sie ihre eigenen spezifischen Additive bei - noch in der Raffinerie oder kurz vor der Befüllung der Tankwagen ("Endpunktdosierung"), zum Teil zusammen mit speziellen Farbstoffen.

Selbst in Markenkraftstoff machen Additive nur rund ein bis 1,5 Gramm pro Kilogramm (bis 0,15 Promille) aus. Dies mindert ihre Bedeutung nicht. Zum Vergleich: Die Menge an Aromastoffen in Rotwein oder an Spülmittel im Waschwasser ist viel geringer. Kleine Konzentration, große Wirkung.

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