Angepinnt Die ottomotorische Verbrennung aus technischer Sicht

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    • Die ottomotorische Verbrennung aus technischer Sicht

      Teil 1:

      Übersicht der Themen:


      1) Wissenswertes zum Zündzeipunkt
      2) Oktanzahlen und Verdichtung
      3) Klopfen und andere Verbrennungsanomalien
      4) Klopferkennung und Regelung
      5) Zusammenfassung und Ausblick
      (u.a. mit Kraftstoffkompnenten zur Oktanzahlsteigerung und deren Einfluss auf das Lambda)

      Also, los geht es mit der Zündung:

      Jeder weiß, dass es beim Benziner auf den richtigen Zündzeitpunkt ankommt. Doch da tut sich schon die erste Frage auf, nämlich nach welchen Kriterien wähle ich den aus? Verbrauch, Leistung, Klopfgrenze oder Katheizen ?

      Kriterium Leistung und Verbrauch
      Nehmen wir zuerst Verbrauch und Leistung. Hier ist einfach, denn beides mal ist es ein und derselbe Zündwinkel der Optimale. Dieser Zündwinkel wird dann folgerichtig auch als optimaler Zündwinkel bezeichnet.
      Doch wie kann man den finden? Früher hat man das mit einem Zündhaken auf dem Prüfstand gemacht und dabei solange nach früh verstellt, bis das Leistungsmaximum gefunden war. Heute geht das wegen den hohen Verdichtungen und die sich davor einstellende Klopfgrenze leider nicht mehr. Dafür gibt es jetzt aber tolle Indiziersysteme, mit denen man den Verbrennungsschwerpunkt ermitteln kann. Unter Verbrennungsschwerpunkt versteht man genau die Kurbelwellenstellung, an der die Hälfte der eingebrachten Energie (also Benzin) umgesetzt (verbrannt) ist.
      Das tolle daran ist, dass der Verbrennungsschwerpunkt für eine optimale Zündung immer ziemlich genau bei 8 Grad nach dem oberen Totpunkt liegt. Völlig unabhängig von Last, Drehzahl Temperaturen oder Lambda. Das hat nun den Vorteil, dass man auf dem Prüfstand den Zündhaken nur noch bis zur Klopfgrenze fahren muss und sich nur den Abstand des dabei einstellenden Verbrennungsschwerpunktes zum 8 Grad nach OT Wert anschauen muss, um zu wissen, wo der theoretisch optimale Zündzeitpunkt liegt.
      Diesen optimalen Zündzeitpunkt zu wissen, ist unendlich wichtig für jegliche Momentenberechnung innerhalb des Motorsteuergerätes. Denn ohne sie ist keine vernünftige Fahrdynamikregelung wie ASR, ESP und MSR möglich !
      Kennt man den optimalen Zündzeitpunkt (hier wird der Zündwinkelwirkungsgrad mit 100% definiert ! ), kann man sehr leicht den Leistungsabfall mit zurückgezogener Zündung bestimmen. Dazu einmal ein paar Anhaltswerte:
      Bei -10 Grad Zündwinkel beträgt der Verlust etwa 2 %, bei -30 Grad ca -50 % und bei -50 Grad volle 100%. Das heißt, der Motor liefert dann keine Leistung mehr an Kupplung oder Wandler, sondern produziert nur noch Abwärme.

      Kriterium Klopfgrenze:
      Bei neuen Motoren ist die effektive Verdichtung (also die geometrische Verdichtung im Zusammenspiel mit dem Zylinderfüllungsgrad) so hoch, dass man den opitmalen Zündzeitpunkt wegen Klopfens oder anderen Verbrennungsanomalien nicht mehr anfahren kann, ohne dass der Motor auf Dauer Schaden nehmen würde. Diese Obergrenze wird von der Klopfregelung, auf die ich in Punkt 4 näher eingehen werde, dem Motorsteuergerät als Grenze vorgegeben. Je weiter diese nun weg vom optimalen Zündzeitpunkt liegt, desto größer sind die hinzunehmenden Verluste. (Die Wirkungsgradverlust- über die Zündungsrücknahme Kurve gleicht übrigens einer auf dem Kopf stehenden Parabel). Die Verluste steigen also überproportional mit zunehmenden Abstand !
      Hinweis: Damit lässt sich übrigens bereits sagen, ob und wie viel Potenzial ein hochoktanigeres Benzin hat.

      Zündwinkelvorsteuerung und Katheizen (Momentenreserve) :
      Nachdem nun bekannt ist, dass sich der optimale Zündwinkel bei einem Verbrennungsschwerpunkt von 8 Grad nach OT einstellt, muss nur noch die Verbrennungsgeschwindigkeit berücksichtigt werden, um den gewünschten Winkel vorsteuern zu können. Streng genommen muss dabei auch noch eine nahezu konstante Entflammphase von 1-2 ms an der Kerze berücksichtigt werden.
      Die Geschwindigkeit steigt mit der Füllung und Ladungsbewegung im Zylinder, daher nimmt der Vorzündungsbedarf im Zündkennfeld mit steigender Last immer ab. Da der Verbrennungsschwerpunkt sich an einem bestimmten Kurbelwellenwinkel einstellen soll, aber mit steigender Drehzahl die Zeit für die Verbrennung abnimmt, muss sich mit steigender Drehzahl logischerweise der Vorzündungbedarf erhöhen. Im Bereich des maximalen Motordrehmomentes können sich die 2 Abhängigkeiten gegenseitig überlagern, so dass die Kontinuität des Vorzündungsbedarfes dort im Zündkennfeld nicht immer gegeben ist.

      Um eine schnelle Aufheizung des Katalysators zum Einhalten der Grenzwerte zu erreichen, wird dem Motor nach dem Start mehr Luft zugeführt und gleichzeitig die Zündung soweit reduziert, dass sich das vom Fahrer mittels Fahrpedal vorgegebene Wunschmoment einstellt. Dieser Luftüberschuss führt mit der passenden Kraftstoffmenge und dem späten Zündwinkel zu einer Verbrennung bis in den Abgastrakt. Dadurch heizt sich natürlich der Kat schneller auf.
      Gibt der Fahrer etwas mehr Gas, so kann die jetzt höhere Momentenanforderung allein durch eine frühere Zündung realisiert werden, ohne dass sich die Drosselklappe bewegen muss. Diese Reserven über die Zündung werden gemeinhin als Momentenreserve bezeichnet. Sie haben den Vorteil, viel schneller geregelt werden zu können, als über irgendwelche Drosselklappenbewegungen. Deshalb werden sie überall auch im Leerlauf genutzt. Dort fährt nämlich kein Fahrzeug mit optimaler Zündung, obwohl in der Regel keine "Klopfgefahr" besteht.


      Soweit für heute ! Wenn ich wieder einmal etwas mehr Zeit habe und auch Interesse besteht, werde ich mich dem Teil 2 zuwenden.

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    • Teil 2a

      Oktanzahlen und Verdichtung:
      Diese 2 Punkte habe ich zusammengefasst, weil sie bei der Auslegung eines Motors sich gegenseitig beeinflussende Parameter sind, wie auch ein Blick in die Vergangenheit schlüssig zeigt.

      Also vorab ein kurzer Rückblick in die Historie:

      Nach dem Weltkrieg und dem Ende der Holzkohle-Vergasung war beim Kraftstoff primär die verfügbare Quantität nachgefragt. Man war froh überhaupt etwas zu bekommen. Qualität dabei eher zweitrangig! Meist waren noch Vorkriegsautos unterwegs und auch die meisten Neufahrzeuge basierten noch bis in die späten 50 er auf der Vorkriegstechnik. Die technischen Möglichkeiten waren zudem auch auf Grund der Geldknappheit arg begrenzt.
      Zwar waren durch den Flugzeugmotorenbau schon viele technische Highlights wie Direkt- und Wassereinspritzung bekannt. Finanzierbar waren aber meist nur technisch einfache Konzepte mit simplen Vergasern, die zudem teilweise auch noch mit Benzin unbekannter Spezifikation und Herkunft auskommen mussten. Die Zielvorgaben waren also Funktion vor Verbrauch und erst ganz abgeschlagen die Leistung. So betrugen beispielsweise auch die Verdichtungen der damaligen Luxuswagen Mercedes 220 und 300 bis 1955 nur schlappe 6,5 bzw. 6,4 :1. Auffällig unterschieden sich von der Masse lediglich 2 Fahrzeugmotoren, die vom Ingenieur Hans Scherenberg, der aus dem ehemaligen Mercedes-Flugmotorenbau kam, konzipiert waren. Es handelte sich um den Kleinwagen Gutbrod Superior und dem etwas späteren Mercedes 300 SL. Beide waren bereits zu Beginn der 50 er mit einer Benzin-Direkteinspritzung ausgestattet. Scherenberg hatte erkannt, dass diese Art der Einspritzung ganz erhebliche Vorteile bezüglich Klopffestigkeit gegenüber Vergasern hatte. Daher hatte der Gutbrod bereits 1952 eine Verdichtung von 8:1 und der 300 SL sogar 8,5:1. ( Spezielle Renn-Kraftstoffe waren seinerzeit übrigens gesundheitsgefährdende, hochgiftige Mischungen aus chemischen Hexenküchen und hatten mit dem Sprit an der Tankstelle absolut nichts gemein !)

      Kleine Randbemerkung nebenbei: Der 300 SL war damals für den normalen Arbeitnehmer genauso
      unerschwinglich, wie zur Zeit ein Bugatti Veyron. Dennoch hat er heute gegenüber nahezu jedem Fahrzeug der Mittelklasse mit bspw. einem 2,0 TFSI Motor fahrdynamisch klar das Nachsehen.

      Erst zu Beginn der 60 er Jahre konnten mit Nachkriegskonstruktionen die sich verbessernde und auch genormte Kraftstoffqualität auf breiter Basis genutzt werden. Und ab dann galt fast 25 Jahre lang die Faustregel, dass Motoren für Normalbenzin um 8:1 und Superbenzin-Motoren um 9:1 verdichtet sind.
      Erst 1985/86 wurde die damalige DIN Norm 51600 durch die DIN 51607 auf Grund des mit dem Kat einsetzenden Bleifrei Super 95 abgelöst. Damit waren aber drei Oktanqualitäten auf dem Markt und der Wunsch geweckt, mit einem Motor mindestens 2 Sorten davon abdecken zu können. Kodierstecker als Billiglösung kamen genauso wie die Klopfregelungen vermehrt zum Einsatz. Die Kodierstecker verschwanden jedoch wegen der umständlichen Handhabung und der Problematik bei Mischbetankungen sehr schnell wieder. Die steigenden Anforderungen bezüglich Leistung und Verbrauch und die rasante Entwicklung in der Elektronik haben demgegenüber der Klopfregelung zum Durchbruch verholfen. Heute gibt es de facto keinen Otto-Motor mehr ohne.



      Oktanzahlen:

      Wollte an dieser Stelle eigentlich über die verschiedenen Oktanzahlen, deren Bedeutung, wie sie gemessen und eingestellt werden, schreiben. Aber diese 2 Wikipedia Seiten tun das bereits perfekt :
      https://de.wikipedia.org/wiki/Oktanzahl
      de.wikipedia.org/wiki/Motorenbenzin

      Deshalb meinerseits nur eine kurze Zusammenfassung für Querleser:
      Es gibt insgesamt 4 Oktanzahlen:
      ROZ = Research Oktanzahl
      MOZ = Motor Oktanzahl
      SOZ = Straßen Oktanzahl
      FOZ = Frontoktanzahl oder auch ROZ(100°) genannt.

      An den Tankstellen wird die ROZ angegeben, wichtiger für den Motor ist allerdings die MOZ.
      Die SOZ wird heute praktisch nicht mehr verwendet, während die FOZ ein Maß für die Klopffestigkeit der leicht flüchtigen Komponenten des Kraftstoffes ist. Die FOZ war bei Vergasermotoren sehr wichtig für das hörbare Beschleunigungsklopfen. Bei Saugrohreinspritzern hat sie bereits viel an Bedeutung verloren und für Direkteinspritzer ist sie ohne Relevanz.

      Die Amerikaner haben es da etwas besser, denn bei ihnen wird an den Säulen der arithmetische Mittelwert von ROZ und MOZ angegeben. Eine 93 er US Premium Benzin entspricht demnach unserem Super Plus mit 98 ROZ und 88 MOZ.

      Wie im folgenden Punkt Verdichtung aufgezeigt wird, besteht ein prinzipieller Zusammenhang zwischen hoher Verdichtung und ansteigendem Wirkungsgrad bei gleichzeitig steigendem Oktanzahlbedarf.
      Motorseitig wird heute alles getan, um den Oktanzahlbedarf (=Neigung zur Selbstzündung) eines Motors abzusenken. Dazu ein paar Beispiele :
      • Fettes Gemischkühlt->gezielte Anfettungen
      • Schichtladung setzt die Zündwilligkeit herab -> mehrstufige Einspritzungen beim DI-Motor
      • Verdampfungsenthalpie (=-wärme) vom Kraftstoff zum Kühlen nutzen -> Direkteinspritzung *
      • Hohe Ladungsbewegung reduziert Klopfgefahr ->Drallkanäle und Tumbleklappen
      • Kühlung durch Verdampfungsenthalpie von Wasser -> Wassereinspritzung
      • Kühlung der Verbrennungsluft -> Ladeluftkühler


      *Zur Kühlung durch Verdampfungsenthalpie noch eine kurze Anmerkung. Im realen Motor können
      gasförmige Kraftstoffe insbesondere bei höheren Drehzahlen oftmals weniger halten, als die im Labor ermittelten und angegebenen Oktanzahlen (MOZ) versprechen.

      Bei Vergasermotoren stellen sich in den einzelnen Zylindern stark unterschiedliche Lambda-Qualitäten ein, was weder für Leistung, Verbrauch noch das Abgas oder Klopfen hilfreich ist. Bei Ferrari hat man z.B. damals bei den 12 Zylindern-Motoren versucht diesem Manko mit sechs Doppelvergasern zu begegnen. Die Einstellung dieser Vergaserbatterien war allerdings auch nicht ohne Probleme. Vergaser können also schon lange nicht mehr den gestiegenen Anforderungen an die Motoren gerecht werden und sind folgerichtig durch Einspritzsysteme vom Markt gänzlich verdrängt worden.

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    • Teil 2b : (Aufteilung durch Beitragsgröße mit max. 10.000 Zeichen erforderlich)

      Verdichtung:

      An dieser Stelle werden zum Verständnis vorab ein paar einfache Formeln benötigt.

      Die geometrische Verdichtung Epsilon berechnet sich zu :

      EPSgeo =(Vh + Vc ) / Vc

      wobei Vh das Hubvolumen des Zylinders ist und Vc das verbleibende Volumen im Brennraumbei
      OT-Stellung des Kolbens. Für den Wirkungsgard eines Motors ist aber nicht die geometrische Verdichtung ausschlaggebend, sondern -wie bereits im Teil 1 erwähnt - die effektiv vorhandene.

      Die effektive Verdichtung ergibt sich überschlägig (ohne Berücksichtigung von Wärmeverlusten ) wie folgt:

      EPSeff = EPSgeo x ( Pl / Pu ) ^ 1/Kappa

      wobei Pl der Druck vor dem Einlassventil und Pu der Umgebungsdruck ist. Kappa ist der Adiabatenexponent und beträgt für die relativ kalte Kompressionsphase etwa 1,4.


      Von der Verdichtung zum Wirkungsgrad des Motors

      Der thermische Wirkungsgrad ETAth für den idealisierten Otto Prozess (Gleichraum) berechnet sich:

      ETAth = 1-1/EPSeff^ (Kappa-1) oder mit Kappa =1,3 -> ETAth = 1 -1/(EPSeff^0,3)

      Achtung, der Adiapatenexponent für die hier bestimmenden heißen Verbrennungsgase liegt bei 1,3 !

      Setzt man in diese Gleichung für EPSeff einmal probeweise den Wert 10 ein, so erhält man einen verbrennungstechnischen Wirkungsgrad von optimistischen 50 %. Interessieren tut einen aber in der Regel der Gesamtwirkungsgrad des Motors, bei dem man für den Fall einen Wert um knapp 40 Prozent erwartet. Folglich gibt es weitere noch nicht berücksichtigte Verluste.

      Der Gesamtwirkunggsgard ETAgesamt des Motors berechnet sich aus:

      ETA gesamt = ETAth x ETA mech x ETAg

      wobei ETAmech die mechanischen Verluste des Triebwerkes berücksichtigt und ETAg dem Gütegrad der Berechnung von ETHth, der auf Grund der vernachlässigten Wärmeverluste und der Abweichungen des realen vom idealisierten Gleichraumprozesses entsteht.

      Während also ETAth laut Formel mit zunehmender effektiver Verdichtung steigt, nehmen die anderen beiden Wirkungsgrade dabei leider ab. Aus dem Zusammenspiel aller drei Wirkungsgrade stellt sich ein Optimum ein, das je nach den spezifischen Gegebenheiten der verschiedenen Motoren meist irgendwo zwischen 14 und 16 liegt.

      Dieses Optimum bei den Verdichtungen um etwa 15:1 wird derzeit vom Ottomotor von unten kommend angestrebt und beim Dieselmotor von oben. Der Dieselmotor braucht eine hohe Kompressionswärme für die erforderlich Selbstzündung während gerade diese beim Ottomotor auf Grund der dort unerwünschten Selbstzündungen als Begrenzung auftritt.
      Es gibt allerdings auch bereits fremdgezündete Twitter Otto-Motoren, die in bestimmten Betriebsbereichen eine gesteuerte Selbstzündung nutzen.

      Randbemerkung:
      Die früheren Dieselmotoren mit Neben- oder Wirbelkammern waren wegen ihrer hohen Verdichtung von über 20:1 (wurde wegen der Wärmeverluste über die großen Oberflächen der Kammern benötigt), also ähnlich weit weg vom Optimum wie ein Ottomotor mit einer Verdichtung von 9:1. Ihren Verbrauchsvorteile generierten sie also vornehmlich durch die ungedrosselte Teillast und aus dem höheren Energieinhalt von einem Liter Diesel zu einem Liter Benzin.

      Mit dem bereits genannten Oberbegriff Selbstzündungen beschäftigt sich dann der kommende dritte Teil!

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    • Teil 3:


      Klopfen und andere Verbrennungsanomalien


      Wie alle wissen, ist der Otto-Motor eine fremdgezündete Brennkraftmaschine. Dazu steht der Begriff Selbstzündungen im Widerspruch. Er ist somit der Oberbegriff für alle Verbrennungsanomalien die es beim Ottomotor gibt. Leider wird das Ganze durch die Tatsache erschwert, dass selbst Fachleute nicht immer sauber zwischen den verschiedenen Arten der Verbrennungsanomalien differenzieren.

      Werde nun die verschiedenen Verbrennungsanomalien und deren mögliche Schadensbilder kurz vorstellen, damit jeder Leser korrekt benennen kann, von welchem Problem er eigentlich spricht.

      Es gibt 4 Arten der Verbrennungsanomalie. Das sind nach steigender Gefährlichkeit geordnet:

      - die Nachentflammung

      - das eigentliche Klopfen (auch nur eine kritischere Form der Nachentflammung)

      - die Vorentflammung (hier auch unter LSPI bekannt !)

      - die Glühzündung. (oftmals auch ungenau nur Selbstzündung genannt s.o.)

      Natürlich gibt es auch im dynamischen Fahrbetrieb Zwischenstufen und Vermischungen von diesen Vorgängen.


      Unter Nachenflammung versteht man das selbstständige Einsetzen einer Verbrennung nach dem eigentlichen Soll -Zündzeitpunkt. Normalerweise kein Problem, da dann normalerweise die eigentliche Verbrennung schon läuft. Kritisch wird es allerdings, wenn das Motorsteuergerät bei einem externen Eingriff ( ESP- oder Getriebeanforderung) eine Momentenreduzierung über einen späteren Zündzeitpunkt realisieren möchte und sich durch die einsetzende Nachentflammung nicht das gewünschte Motormoment einstellt. Dann kann regelungstechnisch Einiges durcheinander geraten.

      Physikalischer Hintergrund einer Nachentflammung: Nach dem üblichen Zündzeitpunkt im Kennfeld (z. B. 30 Grad vor OT) wird das eventuell nicht über einen Funken gezündete Gemisch weiter verdichtet, wobei der Druck und die Temperatur im Zylinder weiter steigen. Werden dabei lokal irgendwo die Randbedingungen für eine Selbstentflammung (Hot spot) überschritten, kommt es dort zur selbstständigen Verbrennungseinleitung.

      Schadensformen: Im Motor keine,

      Getriebe eventuell höherer Verschleiß an den Stellgliedern, ESP Eingriffe von minderer Qualität.


      Beim Klopfen kommt es zu weiteren Zündungen in der bereits laufenden Verbrennung.

      Physikalischer Hintergrund: Mit dem Zündfunken breitet sich eine Flammfront im Brennraum mit einer Geschwindigkeit in der Größenordnung von ca. 30 m/s aus. Gleichzeitig läuft eine Druckwelle mit Schallgeschwindigkeit durch den Brennraum, die an den Zylinderwänden reflektiert wird. Dadurch kommt es lokal zu weiteren Drucküberhöhungen. Finden dadurch wieder erneute Zündungen statt (wieder Hot spot Bedingungen erreicht), laufen weitere Flammfronten und Druckwellen durch den Brennraum und man hat das eigentliche Klopfen. Da die Verbrennungen untereinander zyklisch streuen, können nach einer klopfenden Verbrennung wieder viele normal verlaufende Verbrennungen stattfinden. Klopfende Verbrennungen erhöhen durch die dabei entstehenden turbulenten Strömungen den Wärmeübertrag an die Bauteile des Brennraums. Druckerhöhungen treten nur lokal, hochfrequent und kurzfristig auf. Ein stabiler Motor kann längere Zeit im mittleren Klopfen ( bis zu vereinzelten 20 bar Druckamplituden) betrieben werden, ohne einen Schaden zu erleiden. Eine Klopfregelung fährt den Motor immer wieder in das Klopfen hinein. Beim Erkennen der dann auftretenden Druckschwingungen regelt sie die Zündung wieder leicht zurück. Nur so lässt sich ein Motor geregelt an der Klopfgrenze betreiben. Ein Betreiben des Motors an der Klopfgrenze hat durch die kurzzeitig auftretenden hochfrequenten Druckschwingungen im Brennraum selbst eine Reinigungswirkung. Oftmals kann man dadurch erkennen, wo der Motor seinen Ausgangspunkt für das Klopfen hat.

      Schadensformen: Erosions- und Schmelzspuren an Kolben, Zylinderköpfen und ZKDs. In extremen Einzelfällen Kolbenringbrüche und durchschmelzen des Kolbenbodens.


      Bei der Vorentflammung werden die kritischen Zündbedingungen (Hot spot) bereits vor dem eigentlichen Zündzeitpunkt erreicht, wobei es nachfolgend zu Klopferscheinungen kommen kann. Im Gegensatz zum vorherigen Klopfen, kann aber keine Klopfregelung der Welt an dieser Stelle mehr helfend eingreifen, da - wie bereits gesagt - die Verbrennung schon vor dem eigentlichen Zündzeitpunkt (der von der Klopfregelung gesteuert wird) startet. Während die Vorentflammungen beim dynamischen Betrieb sporadisch kurz auftreten können, ist bei Vorentflammungen im stationären Betrieb der Motor extrem gefährdet. Meist kann nur durch ein sofortige Unterbrechung der Energiezufuhr der Motor noch gerettet werden. Wenn dies nicht schnell erfolgt, werden durch den stark ansteigenden Wärmeübergang die Zündbedingungen immer kritischer und der Zeitpunkt der Verbrennungseinleitung wandert immer weiter nach vorne, bis letztlich....

      Schadensformen: Wie beim Klopfen, vereinzelt aber auch wie bei Glühzündungen (s.u.)


      eine stabile Glühzündung vorliegt. Bei der Glühzündung sind Entflammungen von 30 bis 40 Grad vor dem eigentlichen Zündzeitpunkt möglich. Dabei gibt es dann in der Endphase keine Klopfschwingungen und hochfrequente Druckamplituden mehr ( unhörbar !!), aber durch die früh einsetzende Verbrennung erfolgt der meiste Energieumsatz schon in der Kompressionsphase, so dass im OT extrem hohe Drücke (bis >200bar) und Temperaturen im Zylinder erreicht werden. Nach nur wenigen Sekunden erfolgt dann der kapitale Motorschaden. Die Verbrennungseinleitung erfolgt dabei definitionsgemäß am Ende immer durch heißes Material (Kerzenelektroden, überhitztes Auslassventil oder auch glühende Ölkohlepartikel)

      Schadensform : Gebrochene Kolben und Pleuel, verbogenen Pleuel und Kurbelwellen, verformte Einlassventile, verbrannte Auslassventile und abgebrannte Zündkerzenelektroden.

      Im 4 Teil werde ich die Möglichkeiten vorstellen, die es zur Erkennung der einzelnen Verbrennungsanomalien gibt und mit welchen Reglungen und Maßnahmen das Schlimmste noch verhindert werden kann.

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    • Teil 4

      Klopferkennung und Klopfregelung

      Gewöhnlich spricht man immer nur von der Klopfregelung, was aber ungenau ist, denn wie im vorherigen Teil ausgeführt, gibt es erstens mehrere Arten von Verbrennungsanomalien, die alle irgendwie bekämpft werden sollten. Zweitens kann eine Regelung nur dann arbeiten, wenn vorher eine Erkennung erfolgt, wobei gilt : Je besser die Erkennung, desto effektiver und einfacher die Regelung.


      Die Erkennung:

      Es gibt verschiedene Tools Verbrennungsanomalien zu erkennen. Als da wären:
      • Klopfsensor- > Körperschallauswertung über Schwingbeschleunigungen
      • Ionenstrom -> Auswertung der Leitfähigkeitsänderung von Gasen bei der Verbrennung
      • Drehzahlverlaufsanalyse -> inkrementale Auswertung des Drehzahlverlaufes
      • Direkte Zylinderdruckmessung -> absolut genau, aber leider zu teuer für Serie
      Bevor die Arbeitsweisen im Detail beschrieben werden, kurz der Überblick welches Tool für welche Verbrennungsanomalie geeignet ist:

      • Nachentflammung : Chance einer Erkennung nur über den Ionenstrom
      • Klopfen : Klopfsensor und Ionenstrom
      • Vorentflammung : Klopfsensor (nur mit erweitertem Messfenster) und Ionenstrom
      • Glühzündung : Ionenstrom und Drehzahlverlaufsmethode
      Es sei an dieser Stelle nochmals explizit darauf hingewiesen, dass die Übergänge bei den verschiedenen Verbrennungsanomalienin der Praxis fließend erfolgen können, insbesondere von 3) nach 4).

      Erkennung mittels Klopfsensor:

      Beim Klopfsensor handelt es sich um einen Piezo-Quarz mit einer seismischen Masse, der fest mit dem Motorblock verschraubt wird. Die Vibrationen lösen einen hochfrequenten Spannungsverlauf aus, der über einen Multiplexer den verschiedenen Zylindern zugeordnet wird. Danach durchläuft das Signal einen oder mehrere Frequenzfilter um dann innerhalb eines schmalen Messfensters (meist ca.5 Grad bis 40 Grad Kurbelwinkel nach dem Verbrennungs-OT) integriert zu werden. Das so gewonnene „Klopfintegral“ der jeweiligen Verbrennung wird mit einem bereits berechneten Hintergrundgeräusch verglichen. Übersteigt es dieses um einen bestimmten Wert („K-Faktor“), so wird die letzte Verbrennung als klopfend bewertet. Der K-Faktor ist dabei in einem Kennfeld abgelegt und liegt üblicherweise im Bereich von 2 bis 3,5.
      Hinweis: Jede Änderung am Motor (Kolben, Nockenwelle…) beeinflusst das Hintergrundgeräusch des Motors und birgt somit die Gefahr einer Verschlechterung der „Klopferkennung“.

      Möchte man auch Vorentflammungen mit einem Klopfsensor erkennen, so bedarf es für jeden Zylinder eines zusätzlicher Klopffensters vor dem Zünd-OT, in denen dann aber prinzipiell die gleiche Routine abläuft.

      Natürlich gibt es weitere Routinen bei Dynamik usw. , die aber den Rahmen hier sprengen würden.


      Erkennung mittels Ionenstrom:

      Hier wird die Tatsache genutzt, dass eine durch ein Gemisch laufende Flammfront dieses ionisiert , also zu einem gewissen Grad leitend macht. Legt man nun zwischen 2 Elektroden eine Spannung an und miss den Stromfluss, so ändert er sich stark, sobald die Flammfront durch den Luftspalt zwischen den Elektroden wandert. Meist nimmt man dazu die Elektroden der Zündkerzen, was aber den Nachteil hat, dass man während der Funkenbrenndauer nicht messen kann. Mit zwei Messfenstern vor und nach dem Zündfunken kann auch hier die „Sehschärfe“ in Bezug auf Vorentflammungen verbessert werden. Die Auswertung des Ionenstromsignals erfolgt ähnlich wie beim Klopfsensor.



      Erkennung über den Drehzahlverlauf:

      Jede aktuelle Motorsteuerung besitzt ein Inkrementgeberrad mit meist 58 Zähnen und 2 Lücken. Damit wird die Drehzahl und die aktuelle Stellung der Kurbelwelle ermittelt.
      Der Drehzahlverlauf einer Hubkolbenmaschine ist aber nicht gleichförmig, sondern wird quasi von einer Sinusschwingung überlagert. Nach einer Zündung erfolgt eine Beschleunigung und vor dem Kompressions-OT ein Abbremsen der Drehzahl. Diese Ungleichförmigkeit spürt man im Auto zwar nicht, da sie von den Spielen innerhalb des Antriebsstranges überdeckt wird. Aber sie kann vom Motorsteuergerät gemessen werden, indem die Zeitdifferenzen von Zahn zu Zahn berechnet und ausgewertet werden. Auf dieser Basis arbeitet auch die Aussetzererkennung. Ebenso lassen sich aus dem Drehzahlverlauf natürlich auch Rückschlüsse auf die gerade erfolgte Verbrennung ziehen und insbesondere dessen Beginn. Dieses Verfahren ist besonders hilfreich bei der Erkennung von Vorentflammungen und Glühzündungen, aber nicht geeignet zur Klopferkennung, weshalb dieses Verfahren immer nur in Kombination mit einem anderem eingesetzt wird.

      Hinweis: Eine Änderung des Massenträgheitsmomentes (z.B. leichtes Schwundgrad) verfälscht diese Erkennungsart stark oder macht sie gar unbrauchbar.



      Erkennung über direkte Zylinderdruckmessung (Indizieren ) :

      Absolut genaues Messverfahren, welches auch bei der Entwicklung jeden Motors angewendet wird. Leider sind die Kosten für eine Serienanwendung derzeit noch viel zu hoch, obwohl deren Preise in den letzten Jahrzehnten erheblich gesunken sind.





      Klopfregelung


      Wie oben bereits beschrieben gibt es unterschiedliche Erkennungsgüten, auf die innerhalb der Klopfregelung Rücksicht genommen werden muss. Diese Erkennungsgüten können auch bei einem Motor innerhalb des möglichen Betriebsbereiches sehr schwanken, so dass je nach Betriebsbereich unterschiedliche Strategien angewendet werden müssen.

      Regelungsstrategie bei hoher Erkennungsgüte:

      Hier ist es relativ einfach: Wird ein Klopfen erkannt, erfolgt eine Rücknahme des Zündzeitpunktes des betroffenen Zylinders (meist um 3 Grad KW). Nach einer kurzen Wartezeit wird dann der Zündwinkel wieder aufgeregelt, bis ein neues Klopfen erkannt wird und das Spiel von neuem beginnt. Die Aufregelzeit beträgt in der Regel etwa 5-20 Sekunden.

      Regelungsstrategie bei einem nicht erkennenden Zylinder:

      Wird nur ein Zylinder nicht erkannt, so wird dessen Zündungsrücknahme an einen oder mehrere andere Zylinder gekoppelt und entsprechend dieser mit einem Sicherheitsoffset im Zündwinkel nachgeführt. Der Offset wird während der Applikation in der Entwicklung über das Indizieren vorbestimmt und im Steuergerät als Festwerte in einem Kennfeld abgelegt.

      Regelungsstrategie bei mehreren nicht erkennenden Zylindern:

      Sollte in diversen Betriebspunkten mehrere Zylinder keine hinreichende Erkennungsgüte mehr besitzen, so muss eine komplett andere Strategie der statistischen Auswertung gefahren werden. Meist wird dabei der Zündwinkel aller (betroffenen) Zylinder bei jedem vermeintlich erkanntem Klopfer nur ein Inkrement zurück genommen (da ja die Gefahr einer Fehlerkennung bestand ). Die Kunst liegt nur darin, die Zündung durch geeignete Auf- und Abregelzeiten in der Nähe der Klopfgrenze zu halten.

      Absenkung der Klopfhäufigkeit:

      Um den Motor durch zu häufiges Klopfen nicht unnötig zu belasten, können entweder die Zündungsrücknahmen in den jeweiligen Kennfeldpunkten gelernt (adaptiert) werden oder aber bei zu häufig auftretendem Klopfen innerhalb eines Zeitfensters, ein anderes Zündwinkelkennfeld in der Vorsteuerung umgeschaltet werden. Als Mittelweg davon wird bisweilen auch ein Interpolationsfaktor zwischen zwei Kennfeldern benutzt, der dann selbst in Abhängigkeit von der Klopfhäufigkeit adaptiert wird. Generell gilt dabei, dass das Adaptieren in Richtung abnehmender Klopfhäufigkeit schnell erfolgt, während es in der anderen Richtung wesentlich länger dauert.

      Weitere Anmerkungen :

      Natürlich gibt es auch beliebige Mischformen der hier geschilderten Methoden und bei Dynamik greifen auch wieder Sonderformen in der Regelung, wie zum Beispiel ein Dynamik Vorhalt oder eine schnellere Anpassunmg des Hintergrundgeräusches. Des Weiteren gibt es Verknüpfungen wie beispielsweise ein Anfettungen ab bestimmten Regelfalltiefen, um den Katalysator vor zu hohen Temperaturen zu schützen.


      Abhilfemaßnahmen:

      bei Nachentflammungen:

      Nachentflammungen treten in der Regel nur bei hochdynamischen Zündwikelrücknahmen während externen Anforderungen nach einer Momentenreduzierung auf. Bevor eine Abhilfemaßnahme greifen würde, haben sich dabei meist die Randbedingungen schon wieder geändert, so dass diese Maßnahme nicht passen würde. Da auch keine akute Gefahr besteht, wird an dieser Stelle in der Regel nichts gemacht.

      Bei auftretenden Klopfen:

      Bei erkanntem Klopfen ist die Zündungsrücknahme ein probates Mittel. Sollte der Zündwinkel dadurch eine zu heiße Abgastemperatur hervorrufen, wird zum Katschutz gleichzeitig entsprechend angefettet.

      Bei Vorentflammungen:

      Da Vorentflammungen bereits vor der eigentlichen Zündung auftreten, können nur Zündwinkeleingriffe nichts mehr ausrichten. Anfettungen wären eine Möglichkeit. Anderseits ist die ausgehende Gefahr von Vorzündungen so groß, dass meist aus Sicherheitsgründen gleich die Energiezufuhr (Benzin) zum entsprechenden Zylinder zum Abkühlen abgeschaltet wird. Nach dieser Abkühlzeit geht es dann meist mit etwas reduzierter Füllung (Ladedruck) weiter. Auch hier können Adaptionsstrategien greifen.

      Bei Glühzündungen:

      Hier gilt prinzipiell das gleiche wie bei Vorentflammungen. Da aber die Entflammung des Gemisches nicht nur aus einen „Hot spot“ erfolgt, sondern durch ein heißes Bauteil, muss die Abkühlzeit entsprechend länger ausfallen.


      Soweit für heute. Bitte nachfragen falls Punkte unklar geblieben sind,

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    • Teil 5:

      Zusammenfassung und Ausblick


      Vor der Zusammenfassung, möchte ich kurz die Frage erörtern, ob nun 100 oder 102 Oktan Kraftstoffe „etwas bringen“. Dazu muss man sich eigentlich nur mit der Zusammensetzung der verschiedenen Kraftstoffe auseinandersetzen.


      Kraftstoffkomponenten zur Oktanzahlsteigerung -> Lambda

      Während früher das heute verbotenen Bleitetraethyl zur Steigerung der Oktanzahl verwendet wurde sind es heute
      ETBE-( Ethyltertbutylether) und MTBE Komponenten (Methyltertbutylether).

      Da diese beiden Komponenten aber Sauerstoff enthalten, beeinflussen sie natürlich auch die Gemischbildung. Während früher das stöchiometrisches AFR (Air-Fuel-Ratio) meist mit 14,7:1 angegeben wurde, liegt es heute bei Super 95 um etwa 14,5:1 und Super Plus 98/102 um etwa 14,2:1. Somit bringt das Benzin heute einen kleinen Teil des zur Verbrennung benötigten Sauerstoffes gleich selber mit. Da der Sauerstoffgehalt im Brennraum aber die maximale Leistungsabgabe begrenzt, wird deutlich, dass bleifreier Kraftstoff prinzipiell eine etwas höhere Leistungsausbeute ermöglicht; und dabei Super Plus 98/102 mehr als Super 95. Aber es zeigt auch andersherum, dass der Energieinhalt von 95 er Super höher ist als vom 98/102 er. Beide Auswirkungen steigen also entsprechend dem prozentualen Anteil der sauerstoffhaltigen „Oktanverbesserer“ im Kraftstoff. Das bedeutet nun Zweierlei:


      Verbrauch:

      Fährt man in der Teillast mit gleicher Motorlast, dem optimalen Zündwinkel (also nicht klopfbegrenzt!) und beim geregelten Lambda von 1, so ist der Verbrauch mit dem 95 er vom Prinzip her immer geringfügig niedriger! Überschreitet man aber mit steigender Last die Klopfgrenze, so wird der Zündwinkel bei 95 Oktan auf spätere Werte begrenzt als beim 98/102 er. Das heißt, man entfernt sich weiter von der optimalen Zündung und hat entsprechend einen höheren Verlust beim Wirkungsgrad des Zündwinkels. Wann und um wie viel sich der Verbrauchsvorteil dann umdreht, hängt natürlich vom absoluten Zündwinkel und dessen Wirkungsgradkennlinie ab. Generell lässt sich aber sagen, je größer die Zylinderfüllung und je höher die Verdichtung, desto eher und heftiger dreht es sich um.


      Leistung:

      Da der Sauerstoffgehalt des Kraftstoffes (s.o.) in der Regel mit der Oktanzahl ansteigt, steigt ebenso auch die Leistungsausbeute bei gleichem Luftdurchsatz, Lambda und auch bereits gleichem Zündwinkel. Der Motor generiert somit allein durch den höheren Sauerstoffgehalt des 98/102 er Kraftstoffes tendenziell eine Mehrleistung. Eine spezielle Abstimmung dafür ist somit gar nicht nötig. Kann dazu auf Grund der höheren Oktanzahl noch eine nach früh verschobene Klopfgrenze genutzt werden, wird der Unterschied natürlich entsprechend heftiger. Auch hier spielt die jeweilige Position auf der Wirkungsgradkennlinie des Zündwinkels eine entscheidende Rolle.

      Generell gilt also, dass je höher der Sauerstoffgehalt, der üblicherweise mit der Oktanzahl steigt, im Kraftstoff ist, desto mehr Unterschiede gibt es allein dadurch in Leistung und Verbrauch. Ein besserer Zündwinkelwirkungsgrad auf Grund einer nach früh verschobenen Klopfgrenze begünstigt zusätzlich noch die höhere Oktanzahl.


      Randbemerkung:

      Im nicht lambda-geregelten Bereich ist zur Ausnutzung der vollen Reserven eine Breitbandsonde erforderlich,damit nicht durch ein verschobenes Lambda ein Teil des Leistungsgewinns durch eine falsche Kraftstoffdosierung wieder verloren geht.




      Zusammenfassung:

      Dieselmotor:

      Wie im Kapitel Verdichtung ausgeführt, ist eine effektive Verdichtung um ca. 15 :1 für einen optimalen Gesamtwirkungsgrad anzustreben. Beim Diesel mit einer qualitativer Lastregelung über das Gemisch wird dieses Ziel in der Teillast (also noch ohne nennenswerten Ladedruck) erreicht. Zudem kommt dem Diesel noch das magere Gemisch und der höhere Energieinhalt in einem Liter Diesel zu Gute, um in der Teillast einen deutlichen Verbrauchsvorteil gegenüber dem Benziner zu generieren. In der Volllast mit Ladedruck entfernt sich der Dieselmotor vom idealen Verdichtungsverhältnis, aber sein Gemisch bleibt dabei immer noch mager, was sich positiv auf den Verbrauch auswirkt.

      Ottomotor:

      Der Ottomotor mit quantitativer Lastregelung über die Drosselung des Luftstromes ist in der Teillast meilenweit vom idealen Verdichtungsverhältnis entfernt. Je mehr er sich der Volllast nähert, desto besser stellt es sich dar und ein aufgeladener Motor kann dort auch das Verdichtungs-Ideal erreichen. Leider kann aber in der Volllast ein aufgeladenen Ottomotor in der Regel nicht mit seiner optimalen Zündung betrieben werden und benötigt zum Bauteilschutz zusätzliche Gemischanfettungen. Das hat natürlich beides negative Auswirkungen auf seinen Wirkungsgrad, so dass letztlich der Diesel selbst im Volllastbereich verbrauchsseitig die Nase vorne behält, wobei ihm dort der Ottomotor allerdings deutlich näher kommt.


      Zukünftige Entwickungsrichtungen beim Ottomotor:

      Da als Entwicklungsschwerpunkte beim Verbrennungsmotor der Verbrauch und das Abgas weiterhin dominieren werden, wird auch der DI-Ottomotor einen Partikelfilter und/oder eine zusätzliche Saugrohreinspritzung bekommen. (Ein Saugrohreinspritzmotor hat im Gegensatz zum DI Motor ein um 10er Potenzen niedrigeren Partikelausstoß ! )

      Zu Gunsten des Verbrauches wird die Entdrosselung des Motors in der Teillast (Über kleinere Hubräume oder Zylinderabschaltungen) weiter voranschreiten. In der Volllast wird viel Aufwand betrieben werden, um Verbrennungsanomalien zu unterbinden und sich dem optimalen Zündzeitpunkt bei möglichst hoher Verdichtung weiter annähern zu können. Der Schritt zum Direkteinspritzer zielte ja schon in diese Richtung, da er die Verdampfungsenthalpie des Kraftstoffes zur Kühlung der Zylinderfüllung nutzt, was übrigens besonders der Entwicklung aufgeladener Motoren entgegen kam. In die gleiche Richtung zielt auch die Wassereinspritzung. Durch eine etwa 30%ige (bezogen auf die Kraftstoffmenge) Einbringung von Wasser bei hoher Motorlast kann sowohl die Zündung nach früh verschoben als auch die Gemischanfettung zur Bauteilkühlung zurückgenommen werden. Eine Wassereinspritzung ist leider aber sehr kostenintensiv und birgt auch zusätzliche Risiken. Ein Tropfen Wasser auf die heiße Zündkerze oder aber Lambdasonde führt zum Platzen der Keramik und damit zum sofortigen Totalausfall dieser Bauteile. Dennoch wird die Wassereinspritzung, falls der Verbrennungsmotor nicht vorher vom Elektromotor verdrängt wird, sich vermutlich weiter durchsetzen. Bisher wird sie ja nur von BMW M Motoren genutzt.


      Damit möchte ich meine Ausführungen zur ottomotorischen Verbrennung erst einmal abschließen und hoffe, damit nicht allzu sehr gelangweilt zu haben.

      Falls noch Fragen bestehen, dürfen sie gerne gestellt werden und ich werde mich bemühen sie zeitnah zu beantworten

      Im letzten noch reservierten Beitrag werde ich versuchen ein Film zu der Entstehung von Verbrennungsanomalien und deren zeitlichen Entwicklung einzustellen.

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    • Das versprochene Video.

      Zu dessen Verständnis sind aber noch ein paar Erklärungen vorab erforderlich:

      Rahmenbedingungen:
      Das Video zeigt eine Messung vom Motorprüfstand, bei der das schnelle Hochschalten eines DSG oder Atomatikgetriebes in der Volllast beim Erreichen der automatischen Hochschaltdrehzahl simuliert wird.

      Dies ist insofern ein kritischer Zustand, weil die bei hohen Drehzahlen erreichten hohen Temperaturen abrupt eine längere Einwirkzeit durch die abgesenkte Drehzahl bekommen. (Vergleichbar mit einem Finger, den man zwar schnell durch eine Flamme eines Teelichtes ziehen kann, nun aber es deutlich langsamer machen soll.) Die Frage dabei war also im übertragenem Sinn, wann es anfängt weh zu tun.
      Das Video dauert 20 Sekunden und ist damit eine 2:1 Zeitlupe, da die echte Messzeit nur ca 10 s betrug.
      Beim Zylinder 5 wurde die Klopferkennung für den Test bewusst etwas verschlechtert, um etwas stärkeres Klopfen zu provozieren, dass aber im Verleuf der Messung immer weiter eskalierte.

      Die dargestellten Messgrößen:
      Oben rechts sieht man in den 2 Kästen die aktuelle Motordrehzahl und die Zahl der Arbeitsspiele des Motors.
      Die oberen Kurven zeigen die in den Zylindern indizierten Drückverläufe, wobei Zylinder 1 zur besseren Darstellung von Zylinder 5 ausgeblendet wurde.
      Im unteren Diagramm sieht man in schwarz die Bestromung der Zündspule, in blau den gemessenen Ionenstrom und in violett das Signal eines an der Kerze angebrachten Lichtleiters.
      Man sieht sehr schön, wie am Ende das Ionenstrom- und Lichtleitersignal deutlich vor dem eigentlichem Zündzeitpunkt stark ausschlagen und am Ende das indizierte Drucksignal sehr hoch wird aber keine hochfrequenten Ausschläge mehr aufweist.

      Beschreibung des Ablaufes der Verbrennungsanomalien :
      Es erfolgte also zuerst ein Übergang von leichten zu starken Klopfen. Der dadurch vermehrte Wärmeeintrag in den Zylinder führte anschließend zu den ersten Vorentflammungen, die letztlich in Glühzündungen endeten, die in diesem Fall von der Masseelektrode der Kerze ausgingen. Nach den hier gezeigten 10 s. lag dann auch ein Motorschaden auf Zylinder 5 vor.


      [



      Wünsche viel Spaß beim Zuschauen. Das Video lässt sich zum Betrachten der Details an jeder Stelle stoppen.

      Falls der Link nicht funktionieren sollte, einfach bei Youtube nach "Defekttest Zylinder5" suchen .

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    • Alaaf aus Köln :prost: :prost2:





      (Dieser Beitrag wird wieder entfernt) :saint:
      TV aus - Verstand einschalten

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      wenn der Staat den Boden des Rechts ver­las­sen hat. (Mahatma Gandhi)

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    • hartmut schrieb:

      Während früher das stöchiometrisches AFR (Air-Fuel-Ratio) meist mit 14,7:1 angegeben wurde, liegt es heute bei Super 95 um etwa 14,5:1 und Super Plus 98/102 um etwa 14,2:1. Somit bringt das Benzin heute einen kleinen Teil des zur Verbrennung benötigten Sauerstoffes gleich selber mit.
      Das finde ich ja sehr interessant.
      Ich habe immer gedacht, dass das stöchiometrische Verhältnis zwischen Kraftstoff und Luft statisch sei, und somit die optimale Verbrennung ein festes physikalisches Limit erreicht hätte.

      Mit der Variable des AFR ergeben sich natürlich neue Gesichtspunkte.
      Damit ließe es sich für mich als Laie auch gut erklären, warum man da noch immer so viel mit den Zündzeitpunkten und der Klopfregelung hantieren kann (quasi die Oktan als indirekte Sauerstoff-Zugabe per Kraftstoff).

      Dann müsste es doch eigentlich mit jeder Lamba-Regelung zu realen Veränderungen mit den jeweiligen Benzinsorten kommen?!
      Selbst meine alte KE-Jetronic z.B. sollte auf 98/100/102 reagieren, da die Lambdasonde ja eine Verbrennung mit unterschiedlichen Sauerstoffwerten erkennt und entsprechend den Kraftstoffdruck per EHS (elektrohydraulisches Stellglied) nachregelt?!

      Ich befürchte aber, dass meine Überlegung zu simpel ist und weitere Aspekte zum tragen kommen... :überleg: :grins3:

      Deine Ausführungen muss ich mir aber noch weiter durchlesen, habe erst einen winzigen Bruchteil hinter mir.
      Und allein die Variable der Stöchiometrie beim Benziner lässt mich neu überlegen. Dafür auf jeden Fall Danke! :daumen2:
    • Tequila009 schrieb:

      Dann müsste es doch eigentlich mit jeder Lamba-Regelung zu realen Veränderungen mit den jeweiligen Benzinsorten kommen?!
      Im Betriebsbereich mit aktiver Lambdaregelung kommt es immer zu einer entsprechenden Anpassung der Kraftstoffmenge. In den Bereichen außerhalb der Lambdaregelung (z.b. in der Volllast) erfolgt nur bei Motoren mit stetiger Lambdaregelung (also mit Breitbandsonde) eine exakte Anpassung. Bei den Motoren mit den älteren Zweipunktsonden erfolgt eine grobe Angleichung über adaptierte Lambda-Lernwerte. Da dabei gewisse Unschärfen systembedingt nicht vermieden werden können, müssen solche Motoren bei aktiven Bauteilschutz sicherheitshalber immer etwas "fetter" ausgelegt werden.
    • Jep, nur bis zur Teillast.

      Also wenn ich so in der Stadt rumgurke und mal Drehzahlen bis max. 4.000 upm mit Halbgas beim Beschleunigen raushole, dann müsste die Lambda-Regelung ja noch halbwegs aktiv sein.
      Und selbst wenn sie es zum Teil nicht mehr ist...ich möchte da nicht wegen paar upm's rumeiern. :zwinker2:

      Das Ding ist doch am Ende, dass so lange per Lambda geregelt wird, ich mit jedem Fahrzeug eine Veränderung von 95 zu 102 Oktan bemerken sollte.

      Und hierbei käme dann die Sachlage auf, man könne den hoch-oktanigen Kraftstoff nur in entsprechenden Fahrzeugen mit Klopfsensor, Zündwinkelverstellung, angepasstes Tuning usw. erfahren bzw. merken.

      Wenn es da also bei normaler Abstimmung zwischen 95 und 102 Oktan keine erkennbaren Unterschiede gibt (weil kein opt. Kennfeld und nicht speziell abgestimmt etc.), wie kann es damit zusammen passen, dass mit dem 102er mehr Sauerstoff per Kraftstoff zugeführt wird, und es gibt keinerlei Resonanz?!
      Die Lambdasonde arbeit so oder so und gibt die Spannung entsprechend des Abgases weiter.
      Das beißt sich ja etwas... :überleg:
    • Tequila009 schrieb:

      Wenn es da also bei normaler Abstimmung zwischen 95 und 102 Oktan keine erkennbaren Unterschiede gibt (weil kein opt. Kennfeld und nicht speziell abgestimmt etc.), wie kann es damit zusammen passen, dass mit dem 102er mehr Sauerstoff per Kraftstoff zugeführt wird, und es gibt keinerlei Resonanz?!
      Die Lambdasonde arbeit so oder so und gibt die Spannung entsprechend des Abgases weiter.
      Das beißt sich ja etwas...
      Da beißt sich nicht viel, weil Motoren ohne Klopfregelung entwicklungshistorisch auch keine Breitbandsonden haben. Durch die Sprungsonden verschiebt sich die Einspritzmenge im geregelten Berech dann eben um die paar Prozent. Durch die übliche Lambda-Adaptionsstrategie mit einem additiven und einem multiplkativen Anteil bleibt ihnen aber in der Volllast der höhere Sauerstoffanteil zum Großteil verborgen und dadurch magern sie leicht aus (sie entfernen sich also bspw. vom leistungsoptimalen Lambda von ca 0,88 bei 6000 U/min ), wodurch sich die Leistung wiederum etwas reduziert. Damit fällt der mögliche Leistungsgewinn wieder etwas zurück, so dass er letztlich weit innerhalb der Messtoleranz eines Fahrzeugprüfstandes liegt.

      Übrigens sollte man einen alten, auf 95 Oktan ausgelegten Motor (womöglich noch ganz ohne Lambdaregelung) von daher nicht mit 102 Oktan dauerhaft in der Volllast betreiben, da so durch die potentielle Ausmagerung eine erhöhte Gefahr der Überhitzung im Brennraum entstehen kann. Ob und inwieweit hängt aber natürlich von der Volllast Abstimmung des jeweiligen Motors ab.