Klopfende Verbrennung: Was ist das und wie kann man es verhindern?
Die klopfende Verbrennung, umgangssprachlich „Motorklopfen“, ist ein negatives Phänomen, das bei der Verbrennung in Ottomotoren auftritt und sich akustisch durch ein Klopfgeräusch bemerkbar macht.
Kurz gesagt, Klopfverbrennung ist eine falsche Kraftstoffgemischverbrennung im falschen Moment. In diesem Artikel zeigen wir, wie sich Motorklopfen manifestiert und wie man es verhindert.
Inhaltsverzeichnis
Was ist klopfende Verbrennung?
Wenn das Kraftstoffgemisch in den Zylinder eintritt, wird es durch Kompression erhitzt. Im richtigen Moment, wenn die Temperatur fast so hoch ist, dass es zu einer Selbstzündung kommt, wird das Kraftstoffgemisch durch den Funken der Zündkerze gezündet.
Wenn sich das Gemisch selbst entzündet, ist sein Ausbrand inhomogen und von schlechter Qualität. Dabei beginnen sich im Zylinderraum Stoßwellen auszubreiten, die von den Innenwänden des Brennraums reflektiert werden, was sich akustisch durch das bereits erwähnte Klopfgeräusch bemerkbar macht.
Dieses Phänomen wird daher wegen des Klopfgeräuschs, das der Motor erzeugt, allgemein als Motorklopfen bezeichnet.
Was verursacht eine klopfende Verbrennung?
Überhitzung des Motors
Erhöhter Kraftstoffverbrauch
Wenn Sie dieses Problem lange genug ignorieren, beginnen sich alle möglichen Probleme zu manifestieren, wie z. B. das Verbrennen von Kolben, Kolbenringen, Ventilen oder Dichtungen unter dem Zylinderkopf. Außerdem wird die Lebensdauer des Katalysators schnell reduziert.
Wie verhindert man eine klopfende Verbrennung?
Durch die Verwendung von Kraftstoff mit höherer Oktanzahl – je höher diese ist, desto höher ist die Temperatur und damit auch der Druck, der zur Selbstentzündung des Kraftstoffs benötigt wird, was eine Selbstentzündung verhindert
Durch Reduzierung der Belastung des Motors – beispielsweise durch Schalten in einen niedrigeren Gang (bei einem Schaltgetriebe) oder Loslassen des Gaspedals
Durch Reduzierung der Frühverstellung – moderne Motoren verfügen über klopfende Verbrennungssensoren und stellen den Zündzeitpunkt automatisch ein
In welcher Beziehung steht das Kompressionsverhältnis zur klopfenden Verbrennung?
Ein weiterer wichtiger Parameter ist das Verdichtungsverhältnis des Motors. Es ist das Verhältnis des Volumens des Zylinders zwischen dem Kolben im unteren und dem Kolben im oberen Totpunkt bzw. das Verhältnis des gesamten Arbeitsvolumens des Zylinders zum Volumen des Kompressionsraums.
Mit anderen Worten, es ist das Verhältnis zwischen dem Volumen des in den Zylinder gesaugten Kraftstoffgemisches und dem Volumen des komprimierten Gemisches. Je größer das Verdichtungsverhältnis ist, desto größer ist die Verdichtung des Kraftstoffgemisches vor der Zündung.
Verdichtungsverhältnis: Wie wirkt es sich auf den Motor aus?
Um eine klopfende Verbrennung zu vermeiden, beträgt das Verdichtungsverhältnis bei Ottomotoren nicht mehr als 10:1. Motoren, die mit einem Verbrennungs-Klopfsensor, einem Motorsteuergerät und anderen Geräten ausgestattet sind, können jedoch ein Verdichtungsverhältnis von bis zu 14:1 erreichen.
Bei aufgeladenen Ottomotoren beträgt das Verdichtungsverhältnis etwa 8,5:1, da ein Teil der Verdichtung des Arbeitsstoffes im Turbolader erfolgt.
Turbolader: Was sind seine Vorteile und was ist das Turboloch?
Dieselmotoren haben ein Verdichtungsverhältnis von 20:1 oder sogar noch mehr, weil sie nach dem Prinzip arbeiten, dass sich der eingespritzte Kraftstoff durch die Kompressionswärme entzündet. Aus diesem Grund muss das Verdichtungsverhältnis bei Dieselmotoren höher sein als bei Benzinmotoren. Die Belastung durch die Drücke im Motorzylinder begrenzt das Verdichtungsverhältnis des Dieselmotors.
Warum besteht bei Dieselmotoren keine Gefahr der klopfenden Verbrennung?
Bei Dieselmotoren besteht keine Gefahr einer klopfenden Verbrennung, da der Kraftstoff nur bei vollständig komprimierter Luft in den Zylinder eingespritzt wird. Somit erfolgt die Zündung optimal; daher kann keine Selbstzündung aufgrund steigenden Drucks auftreten.