Klopfende Verbrennung

Klopfende Verbrennung

Wegen der hohen Drücke und Temperaturen im Brennraum besteht die Gefahr, daß sich das angesaugte Kraftstoff/Luftgemisch selbst entzündet und neben der vom Zündfunken eingeleiteten Verbrennung eine zweite, ungewollte Verbrennung einsetzt - der Motor beginnt zu klopfen oder klingeln.

Wegen der hohen Drücke und Temperaturen im Brennraum besteht die Gefahr, daß sich das angesaugte Kraftstoff/Luftgemisch selbst entzündet und neben der vom Zündfunken eingeleiteten Verbrennung eine zweite, ungewollte Verbrennung einsetzt - der Motor beginnt zu klopfen oder klingeln. Das helle Geräusch entsteht durch Stoßwellen, die durch unkontrollierte Verbrennung induziert werden.

Bei einem regulären Verbrennungsvorgang breitet sich die Flammenfront im Idealfall von der Zündkerze kugelförmig aus und durchläuft den gesamten Brennraum. Wenn Brennraumform, Verdichtung, Zündzeitpunkt und Oktanzahl des Kraftstoffs zusammenpassen, verläuft der Druckanstieg kontinuierlich bis kurz nach dem oberen Totpunkt.


Diesen normalerweise weichen Druckanstieg können spontane Verbrennungen im Endgas stören. Als Endgas wird der unverbrannte Teil des Kraftstoff-/Luftgemischs bezeichnet. Beim Aufeinandertreffen der regulären mit der zweiten Flammfront entstehenden Druckspitzen, die Kolben und Kurbelwellenlager stark belasten. Die zusätzliche Hitzeentwicklung kann sogar zu thermischer Überbelastung schlecht gekühlter Teile führen. Zum Beispiel kann es zum Schmelzen des Kolbenbodens kommen. Maßgeblichen Einfluß auf die Klopfneigung hat der Zündzeitpunkt und die Verdichtung. Liegt ersterer zu früh oder zweitere zu hoch, klingelt der Motor.


Außerdem besteht in großen Brennräumen mit großen Zylinderbohrungen und somit langen Flammenwegen eher die Gefahr von Selbstzündungen als in kleinen, kompakten Brennräumen. Eine Doppelzündung durch zwei Zündkerzen kann hier Abhilfe schaffen.


Zudem hat die Benzinqualität einen großen Einfluß. Die Oktanzahl ROZ (Research-Octanzahl) ist ein Maß für die Klopffestigkeit oder Zündunwilligkeit eines Kraftstoffs für Ottomotoren. Je höher die an den Zapfsäulen angegebene Oktanzahl ist, desto klopffester und zündunwilliger ist der Sprit. Für die einzelnen Sorten sind Mindestoktanzahlen vorgeschrieben: Normal bleifrei muß mindestens 91 ROZ, Super bleifrei 95 ROZ und Super Plus 98 ROZ aufweisen.


Nicht zuletzt können bei Motoren mit hoher Laufleistung Ölkohlereste im Verbrennungsraum die Klopfneigung erhöhen. Sie bilden zusätzlich zur Elektrode der Zündkerze einen zweiten Zündkern. Abhilfe schafft hier nur das Beseitigen der Verbrennungsrückstände im demontierten Zylinderkopf.

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Normale Verbrennung: Die Flammfront breitet sich nach der Zündung über den gesamten Brennraum kugelförmig aus, der Druck im Zylinder nimmt kontinuierlich zu und wieder ab.

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Klopfende Verbrennung: Selbstentzündetes Gemisch verursacht eine zweite Flammfront, Druckschwankungen und Schwingungen sind die für den Motor gefährlichen Folgen.

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Regulärer Verbrennungsvorgang: Von der Zündkerze ausgehend verbreitet sich die Flammenfront etwa mit kugelförmiger Oberfläche und einer Geschwindigkeit von 10 bis 30 m/sec.

1. Verbranntes Gemisch
2. Unverbranntes Gemisch

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