@ torquemaster
den Zusammenhang zwischen den Einflußgrößen
- früher Zündzeitpunkt
- Verdichtung
- Oktanzahl
- Brennraumform
auf das Klingeln /Klopfen erkläre ich mir so
Die Zündkerze entzündet das Gemisch, es fängt nahe der Zündkerze an zu brennen, es wird heiß, der Druck steigt. Die entstehende Druckwelle eilt der Flammfront voraus, d.h. der Druck breitet sich schneller im Brennraum aus als die Flammen sich durch das Gemisch brennen. Da die Druckwelle das noch unverbrannte Gemisch zusätzlich anheizt. (= selbstverstärkender Effekt: durch Verdichtung steigen Druck + Temperatur, da sich die Atome schneller bewegen und mehr aneinander reiben), die Flammfront von "hinten" zusätzlich "nachheizt" und sich dadurch die Druckwelle immer weiter erhöht, übersteigt die durch Druck + Flammfront erhöhte Temperatur irgendwann die Selbstentzündungtemperatur des unverbrannten Gemischs und es entzündet sich von selbst = es "dieselt" praktisch, außerdem breitet sich von der Stelle der Selbstentzündung in Richtung der originären Flammfront eine zweite aus. Wo die beiden zusammentreffen, entsteht eine Zone extrem hoher Hitze und dadurch extrem harten Druckanstiegs. Deswegen klingt das Klingeln /klopfen auch wie die harte Verbrennung eines Dieselmotors. Die dabei entstehende extrem effiziente Verbrennung (bei hoher Verdichtung bewegen sich die miteinander verbrennenden Kohlenstoff-, Wasserstoff-, und Sauerstoffatome viel mehr und es finden mehr zueinander = es können mehr miteinander reagieren und eine noch heißere Verbrennung mit nochmehr Temperatur und Druck erzeugen, deswegen verbrauchen Dieselmotoren weniger Sprit) ) erzeugt so hohe Temperatur + Druck, dass das die Kolben und Lager eines dafür ausgelegten Dieselmotors, aber nicht die eines Benzinmotors verkraften.
Kleiner Brennraumdurchmesser = wenig Klopfgefahr
Wenn sich rechtzeitig vor dem zu hohen Aufbau der Druckfront (man muß sich das wie einenTsunami vorstellen) die rettende Zylinderwand in den Weg stellt, wird der Vorgang des sich selbstverstärkenden Druckaufbaus unterbrochen. Deswegen sind Motoren mit kleinen Brennraumdurchmessern viel weniger klopfempfindlich als Motoren mit großen Brennraumdurchmessern, weil sie eben kürzere Flammwege haben. Deswegen hat man vor dem zweiten Weltkrieg, als es nur unverbleites Benzin ohne Additive mit nur 70 Oktan an der Tankstelle gab (Verbleiung wurde 1925 in USA entwickelt und dem allgemeinen Kraftfahrer wg. kriegswichtiger Bedeutung vorenthalten) , große Hubräume nur durch großen Hub bei kleiner Bohrung erzeugen können = alle Zweizylinder ab 1000 cm³ aufwärts waren langhubige V2-Motoren (weil die am kompaktesten sind). Boxer, die man wegen der Breite nicht langhubig bauen kann, konnten deswegen die 600 cm³ nicht überschreiten => deswegen hatten BMWs vorm zweiten Weltkrieg ggbr. Harleys so kleine Hubräume. Eine Katastrophe waren natürlich die kostengünstigen Seitenventilmotoren beider Hersteller. Durch die seitlich neben dem Zylinder stehenden Ventile mußte der Brennraum die Ventilteller mitüberlappen und wurde hatte einen riesengroßen Flammweg. Da der Druckwellentsunami so wieder viel zuviel Auslauf bis zum Klopfen hatte, wurden die Verdichtungen auf lächerliche 5:1 gesenkt. Dadurch startete die Druckwelle an der Zündkerze mit einen viel kleineren Startdruck und konnte sich auf dem langen Flammweg bis zur weit entfernten Brennraumwand nicht zu hoch bis zum Dieseln aufbauen. Nachteil (siehe oben) Die Verbrennung wurde ineffizient, weil viele Kohlenstoff-, Wasserstoff-, und Sauerstoffatome sich mangels Bewegung nicht fanden und unverbrannt durch den Auspuff verschwanden =der Kraftstoffverbrauch war gigantisch und die Leistung sehr gering. Als weitere Gegenmaßnahme veringerte man die Zylinderbohrung noch mehr, um den Brennraum wenigstens etwas kleiner zu machen. Dadurch mußte man die Langhubigkeit noch mehr erhöhen, um wieder den gleichen Hubraum zu erhalten. Die großen Brennräume hatten außerdem große Oberflächen, wodurch viel Wärme in die Kühlluft verschwand, statt den Verbrennungsdruck zu erhöhen. Das senkte die Leistung weiter, reduzierte aber etwas die Klopfgefahr. => Folge: Indian mit seinen riesigen Seitenventilmotoren ging pleite, Harley überlebte mit seinen Knuckelheadmotor, der durch die hängenden Ventile einen sehr kleinen, viel Leistung erzeugenden und verbrauchsarmen Brennraum hatte, wie die deutsche BMW.
Späte Zündung = wenig Klingel/klopfgefahr
Warum muß man früh zünden?
1.) bei hohen Drehzahlen, weil die Verbrennung nicht "weiss" das hohe Drehzahlen herrschen, und daher bei allen, ob hohen oder niedrigen konstanten Drehzahlen (= kein Beschleunigen) praktisch immer gleichlang dauert.
2.) beim Beschleunigen, weil dann bei gleicher Drehzahl mehr Gas gegeben wird und mehr Gemisch gleichzeitig verbrannt wird, was länger dauert
Man will in beiden Fällen erreichen, das trotzdem der volle Verbrennungsdruck genau in dem Moment zur Verfügung steht, wenn der Kolben ganz oben ist. nicht früher, weil der Kolben dann falschrum auf die Kurbelwelle drückt, und nicht später, weil ein Teil des wertvollen Verbrennungsdrucks dann unnötig im Auspuff verschwindet.
Maßnahme: Um das zu verhindern, muß man die Verbrennung schon starten, wenn der Kolben noch beim Verdichten in der Aufwärtsbewegung ist = Frühzündung. Dann startet der Drucktsunami noch bevor der Kolben oben ist. Durch den aufsteigenden Kolben wird aber leider auch der Drucktsunami verstärkt = die Verbrennung fängt an zu "dieseln".
=> beim Beschleunigen hört sich das Dieseln wie Klingeln an
=> bei Hochdrehzahl hört sich das Dieseln wie Klopfen an.
Wenn man die Frühzündung zur vollen Nutzung des Verbrennungsdrucks beibehalten will, muß man Benzin mit höherer Oktanzahl einfüllen. Wenn man das nicht will, muß man die Zündung später beginnen lassen, mit den oben beschriebenen Folgen.
Laute Auspüffe und widerstandsarme Luftfilter erhöhen übrigens die Anzahl der Sauerstoff- gegenüber den Kohlen- und Wasserstoffatomen, sodaß sich wieder mehr
- finden
- miteinander verbrennen,
- die Verbrennug heißer machen,
- den Druck erhöhen
- und so die Gefahr von Klingeln und Klopfen erhöhen. Daher braucht man Thundermax + Konsorten, um der Einspritzpumpe zu befehlen, mehr Sprit = Kohlenwasserstoffatome einzuspritzen. Die unverbrannten verdampfen dann einfach und kühlen so die Verbrennung (wie der Kühlturm beim Kraftwerk) = der Druck und die Klingel/Klopfgefahr sinkt genausowie die Leistung, während der Spritverbrauch logischweise steigt.
Würde mich freuen, wenn ich mit dieser etwas längeren Story zur Aufklärung beitragen konnte.
Dieser Beitrag wurde schon 8 mal editiert, zum letzten mal von niterider am 31.12.2013 01:28.
