Kraftstoffeigenschaften und Verbrennungsprozesse im Motor

Eigenschaften von Kraftstoffen nach Motortyp

Die Anforderungen an Kraftstoffe hängen stark vom Motortyp ab:

• Ottomotor: Hier sind die Flüchtigkeit des Kraftstoffs und die Klopffestigkeit entscheidend.
• Dieselmotor: Hier steht die Neigung zur spontanen Selbstentzündung im Vordergrund.

Klopffestigkeit

Unter Klopfen versteht man die spontane, unkontrollierte Verbrennung von Kraftstoffpartikeln, die nicht durch die reguläre Flammenfront erreicht wurden. Diese Gewalt erzeugt Druckschwankungen, die ein charakteristisches metallisches Klappern verursachen. Die Klopffestigkeit misst den Widerstand eines Kraftstoffs gegen diese Detonation. Dieser Widerstand wird durch die Oktanzahl angegeben, die beschreibt, wie gut Benzin hohem Druck ohne Detonation standhält.

Mischungsverhältnis (Lambda-Koeffizient)

Das Verhältnis zwischen dem tatsächlichen und dem stöchiometrischen Verhältnis wird durch den Lambda-Koeffizienten dargestellt:

• Stöchiometrisch: Entspricht einem Verhältnis von etwa 1:15 (1 g Kraftstoff auf 15 g Luft).
• Fettes Gemisch: Es herrscht Luftmangel. Der Kraftstoffanteil ist höher als beim stöchiometrischen Gemisch. Die maximale Leistung wird bei einem Verhältnis zwischen 12 und 13 erreicht.
• Mageres Gemisch: Es ist mehr Luft vorhanden. Der Kraftstoffanteil ist geringer als beim stöchiometrischen Gemisch. Der minimale spezifische Verbrauch liegt bei einem Verhältnis zwischen 15 und 16,5.

Weitere Kraftstoffeigenschaften

• Flüchtigkeit: Die Fähigkeit einer Flüssigkeit, zu verdunsten.
• Heizwert: Die Wärmemenge, die ein Kilogramm Kraftstoff liefert (Energiegehalt). Bei Benzin sind dies etwa 10.400 kcal pro Kilogramm.
• Additive: Komponenten, die spezifische Funktionen erfüllen, die Zusammensetzung der Kohlenwasserstoffe bestimmen und die Kraftstoffqualität verbessern.
• Dichte: Das Verhältnis von Masse zu Volumen bei einer bestimmten Temperatur. Sie dient als Index zur Unterscheidung verschiedener Kraftstoffarten.

Emissionen beim Ottomotor

• Kohlenmonoxid (CO): Eine toxische Verbindung, die bei Kontakt mit Luft zu Kohlendioxid oxidiert.
• Unverbrannte Kohlenwasserstoffe: Entstehen durch ein zu fettes Gemisch oder eine unvollständige Verbrennung.
• Stickstoffmonoxid (NOx): Entsteht durch die Reaktion von Stickstoff aus der Luft während des Verbrennungsprozesses.