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Kenngrößen
Ottokraftstoffe
Stoffwerte
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Diese Erläuterungen sind teilweise aus dem "Kraftfahrtechnischen Taschenbuch" und dem Buch "Autoelektrik / Autoelektronik" von Bosch, die im Vieweg-Verlag Wiesbaden erschienen sind, zitiert.
Diese handlichen Nachschlagewerke mit knapp gefaßten Beiträgen, die einen Einblick in den gegenwärtigen Stand der Kfz-Technik geben, sind als gebundene Ausgabe mit 370 (bzw. 314) Seiten in der mittlerweile 23. (bzw. 3.) Auflage bei Amazon erhältlich.

Kenngrößen

Heizwert, Brennwert

Der spezifische Heizwert Hu (früher "unterer Heizwert") und der spezifischen Brennwert Ho (früher "oberer Heizwert" oder "Verbrennungswärme) sind Größen für den Energieinhalt von Brennstoffen. Bei Kraftstoffen, in deren Verbrennungsprodukten Wasser auftritt, hat nur der spezifische Heizwert Hu ("Verbrennungswasser" dampfförmig) eine Bedeutung.
Sauerstoffhaltige Kraftstoffkomponenten ("oxygenates") wie Alkohole, Ether, Fettsäuremethylester haben einen geringeren Heizwert als reine Kohlenwasserstoffe, weil der in ihnen gebundene Sauerstoff nicht an der Verbrennung teilnimmt. Um eine mit üblichen Kraftstoffen vergleichbare Leistung zu erreichen, steigt damit der Verbrauch.

Gemischheizwert

Der Heizwert des brennbaren Luft-Kraftstoff-Gemisches bestimmt die Leistung des Motors. Er ist bei gleichem stöchiometrischen Verhältnis für alle flüssigen Kraftstoffe und Flüssiggase nahezu gleich groß (etwa 3500 ... 3700 kJ/m3).


Ottokraftstoffe

Verschiedene nationale bzw. überregionale Normen legen die Mindestanforderung für Ottokraftstoffe fest.
EN228 (Europäische Norm) beschreibt das in Europa eingeführte unverbleite Benzin ("Euro-Super"). In der nationalen Ausgabe DIN EN228 sind darüber hinaus noch die unverbleiten Normal- und "Super Plus"-Kraftstoffe beschrieben. In den USA sind Ottokraftstoffe in ASTM D439 (American Society for Testing and Materials) spezifiziert. Ottokraftstoffe bestehen aus Kohlenwasserstoffen, die Zusätze von sauerstoffhaltigen, organischen Komponenten sowie Additive zur Verbesserung ihrer Eigenschaften enthalten können.
Es wird zwischen Normal- und Superkraftstoff unterschieden. Super-Kraftstoff weist eine höhere Klopffestigkeit zum Betreiben höher verdichteter Motoren auf. Außerdem gelten für Sommer und Winter sowie für verschiedene Regionen unterschiedliche Flüchtigkeitsmerkmale.

Unverbleites Benzin (EN 228)
Der Einsatz von Katalysatoren zur Abgasnachbehandlung setzt den Betrieb mit bleifreiem Benzin voraus; denn Blei würde die Edelmetallbeschichtung (z.B. Platin) der Katalysatoren sowie die zur Regelung der Katalysatoren eingesetzten Lambda-Sonden schädigen und damit inaktiv machen.
Bleifreie Kraftstoffe bilden ein Gemisch aus besonders hochwertigen, hochoktanigen Komponenten (z.B. Platformate, Alkylate und Isomerisate). Als metallfreie Zusätze zur Erhöhung der Klopffestigkeit können mit guter Wirkung Ether, z.B. Methyltertiärbutylether (MTBE), in Konzentrationen von 3 ... 15% sowie Alkoholgemische (Methanol 2 ... 3%, höhere Alkohole) zugegeben werden. Der Bleigehalt ist ab dem Jahr 2000 auf maximal 5mg/l begrenzt.

Verbleites Benzin
Verbleite Ottokraftstoffe sind in Europa ab dem Jahr 2000 nicht mehr zugelassen bzw. dürfen nur in Ausnahmefällen für eine Übergangszeit vertrieben werden.
Weltweit sind aber in einzelnen Ländern noch verbleite Kraftstoffe im Handel, ihr Anteil geht jedoch ständig zurück.

Dichte
Die zulässige Dichtespanne für Kraftstoffe ist in der EN228 auf 720 ... 775 kg/m3 begrenzt. Super-Kraftstoffe haben wegen des i.a. höheren Aromatengehalts eine höhere Dichte als Normal-Kraftstoffe und in diesem Fall auch einen geringfügig höheren Heizwert.

Klopffestigkeit (Oktanzahl)
Die Oktanzahl kennzeichnet die Klopffestigkeit eines Ottokraftstoffs. Je höher die Oktanzahl, desto klopffester ist der Kraftstoff. International gibt es zwei verschiedene Verfahren zur Bestimmung der Oktanzahl: die Research-Methode (ROZ) und die Motor-Methode (MOZ).

Wichtige Eigenschaften von Ottokraftstoffen, unverbleit, EN 228 (gültig ab 01.01.2000)
     
Anforderungen Einheit Kenngröße
Klopffestigkeit    
    Super, min. ROZ/MOZ 95/85
    Normal, min. 1) ROZ/MOZ 91/82,5
    Super Plus 1) ROZ/MOZ 98/88
     
Dichte kg/m3 720 ... 775
Schwefel, max. mg/kg 150
Benzol, max. Vol.-% 1
Blei, max. mg/l 6
     
Flüchtigkeit    
    Dampfdruck im Sommer, min./max. kPa 45/60
    Dampfdruck im Winter, min./max.. Vol.-% 60/90 1)
    verdampfte Menge bei 70°C im Sommer, min./max. Vol.-% 20/48
    verdampfte Menge bei 70°C im Winter, min./max. Vol.-% 22/50
    verdampfte Menge bei 100°C, min./max. Vol.-% 46/71
    verdampfte Menge bei 150°C, min./max. Vol.-% 75/-
    Siedeende, max. °C 210
    VLI Übergangszeit 3), max. 2)   1150 1)
     
1) Nationale Werte für Deutschland,  2) VLI=Vapour Loc Index,   3) Frühjahr und Herbst

ROZ, MOZ
ROZ (Research-Oktanzahl) nennt man die nach der Research-Methode bestimmte Oktanzahl. Sie kann als maßgeblich für das Beschleunigungsklopfen angesehen werden.
MOZ (Motor-Oktanzahl) nennt man die nach der Motor-Methode bestimmte Oktanzahl. Sie beschreibt vorwiegend die Eigenschaften hinsichtlich des Hochgeschwindigkeitsklopfens.
Die Motor-Methode unterscheidet sich von der Research-Methode durch Gemischvorwärmung, höhere Drehzahl und veränderliche Zündzeitpunktverstellung, wodurch sich eine höhere thermische Beanspruchung des zu untersuchenden Kraftstoffs ergibt. Die MOZ-Werte sind niedriger als die ROZ-Werte.
Der Zahlenwert der Oktanzahl bis 100 gibt an, wieviel Volumenprozent iso-Oktan c8H18 (Trimethylpentan) sich in einem Gemsch mit n-Heptan C7H16 befindet, das in einem Prüfmotor gleiches Klopfverhalten zeigt wie der zu prüfende Kraftstoff. Dem sehr klopffesten iso-Oktan wird dabei die Oktanzahl 100 ROZ bzw. MOZ, dem sehr klopffreudigen n-Heptan die Oktanzahl 0 zugeordnet.

Erhöhung der Klopffestigkeit
Normales Destillat-Benzin hat eine niedrige Klopffestigkeit. Erst durch Vermischen verschiedener, klopffester Raffinerie-Komponenten ergibt sich ein Kraftstoff mit für moderne Motoren ausreichenden Oktanzahlen. Dabei muß ein möglichst hohes Oktanzahlniveau über den gesamten Siedebereich vorliegen. Kohlenwasserstoffe mit ringförmigem Molekülaufbau (Aromaten) und verzweigten Ketten (iso-Paraffine) sind klopffester als geradkettige Moleküle (n-Paraffine).
Zusätze von sauerstoffhaltigen Komponenten (Methanol, Ethanol, Methyltertiärbutylether) wirken sich positiv auf die Oktanzahl aus, können aber zu anderen Schwierigkeiten führen (Alkohole erhöhen die Flüchtigkeit und können Materialprobleme verursachen).

Flüchtigkeit
Um ein gutes Fahrverhalten zu gewährleisten, müssen die Flüchtigkeitsmerkmale von Ottokraftstoffen hohe Anforderungen erfüllen. Auf der einen Seite sollen genügend leichtflüchtige Komponenten enthalten sein, um einen sicheren Kaltstart zu gewährleisten. Auf der anderen Seite darf die Flüchtigkeit nicht so hoch sein, daß es bei höheren Temperaturen zu Heißstart- und Fahrproblemen ("vapour-lock") kommt. Außerdem sollen die Verdampfungsverluste zum Schutz der Umwelt gering gehalten werden. Zur Beschreibung der Flüchtigkeit gibt es verschiedene Kenngrößen.
In den EN 228 sind 10 verschiedene Flüchtigkeitsklassen spezifiziert, die sich in Dampfdruck Siedeverlauf und dem VLI (Vapour-Lock-Index) unterscheiden. Die einzelnen Nationen können, jeweils nach den spezifischen klimatischen Gegebenheiten, einzelne dieser Klassen in ihrer nationalen Norm übernehmen.

Additive
Additive (Zusätze) bestimmen neben der Zusammensetzung der Kohlenwasserstoffe (Raffinerie-Komponenten) ganz wesentlich die Qualität von Kraftstoffen. Eingesetzt werden meist Pakete aus Einzelkomponenten mit verschiedenen Wirkungen.
Additive müssen in ihrer Konzentration sehr sorgfältig abgestimmt und erprobt sein und dürfen auch keine negativen Nebenwirkungen haben. Sie werden deshalb zweckmäßigerweise vom Kraftstoffhersteller dosiert und beigemischt, dies geschieht markenspezifisch beim Befüllen der Tankwagen in der Raffinerie. Eine nachträgliche Zugabe von Additiven in den Fahrzeugtank durch den Betreiber sollte dann unterbleiben.
Alterungsschutzmittel, die den Kraftstoffen zugesetzt werden, erhöhen deren Lagerstabiliät, vor allem beim Einsatz von Crack-Komponenten. Sie verhindern eine Oxidation durch Luftsauerstoff und unterbinden eine katalytische Einwirkung von Metallionen (Metalldeaktivatoren).
Die Einlaßsystem-Reinhaltung (Vergaser, Einspritzventile, Einlaßventile) ist die Voraussetzung für die Erhaltung der im Neuzustand optimierten Gemischeinstellung und -aufbereitung und somit für einen störungsfreien Fahrbetrieb und die Schadstoffminimierung im Abgas. Aus diesem Grund sollten dem Kraftstoff wirksame Reinigungsadditive zugesetzt sein ("detergent-Additive").
Der Korrosionsschutz soll das "Einschleppen" von Wasser im Kraftstoffsystem verhindern. Ein Zusatz von Additiven für den Korrosionsschutz, die den Wasserfilm unterwandern, kann die Korrosion wirksam unterbinden.


Stoffwerte
Stoffwerte flüssiger Kraftstoffe und Kohlenwasserstoffe
 
Stoff Dichte


kg/l
Haupt-
bestandteile

Gewichts-%
Siede-
temperatur

°C
Spezif.
Verdamp-
fungswärme
kJ/kg1)
Spezif.
Heizwert

MJ/kg1)
Zünd-
tempe-
ratur
°C
Luft-
bedarf,
theoretisch
kg/kg
Zündgrenze
untere/obere
Vol.-% Gas
in der Luft
 
Ottokraftstoff,
    Normal
    Super
Flugbenzin
Kerosin
Dieselkraftstoff
 
0,715...0,765
0,730...0,780
0,720
0,77...0,83
0,815...0,855
 
86C, 14H
86C, 14H
85C, 15H
87C, 13H
86C, 13H
 
  25...215
  25...215
  40...180
170...260
180...360
 
380...500
-
-
-
~ 250
 
42,7
43,5
43,5
43
42,5
 
~ 300
~ 400
~ 500
~ 250
~ 250
 
14,8
14,7
-
14,5
14,5
 
~ 0,6 / ~ 8
       - / -
~ 0,7 / ~ 8
~ 0,6 / ~ 7,5
~ 0,6 / ~ 7,5
Ethanol C2H5OH 0,79 52C,13H,35O   78   904 26,8 420 9,0 3,5 / 15
Methanol CH3OH 0,79 38C,12H,50O   65 1110 19,7 450 6,4 5,5 / 26
Viskosität bei 20°C in mm2/s: Benzine~0,6 Dieselkraftstoff~4 Ethanol~1,5 Methanol~0,75
1) Werte je l = Werte je kg x Dichte in kg/l

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Last Update: 17.04.2004 19:43