Oktanzahl

Die Oktanzahl die bei den flüssigen Kraftstoffen angegeben wird (ROZ 95, ROZ 98) ist ein Maß für die Klopffestigkeit. Ist die Oktanzahl geringer als für einen Motor vorgeschrieben, kann bei diesem eine Klopfen auftreten.

Dieses entsteht durch unkontrollierte Verbrennungen im Motorraum und reduziert die Leistung des Motors und kann auf Dauer zu Schäden am Motor führen.

Moderne Motoren verfügen über einen Klopfsensor, der Kraftstoffe mit geringeren Oktanwerten erkennt und entsprechend die Leistung des Motors senkt, um diesen zu schonen.

Eine hohe Oktanzahl ist als ein Qualitätsmerkmal des Kraftstoffes. So haben Premiumkraftstoffe Oktanzahlen von 100 oder 102.

Motoren die auf höhere Oktanzahlen ausgelegt sind profitieren durch die erhöhte Oktanzahlen in Form von höheren Leistungen. Die Verbrennungseigenschaften werden darüber hinaus verbessert, so dass weniger Verbrennungsrückstände entstehen und der Motor geschont wird.

Auch das schädliche Klopfen wird durch hohe Oktanzahlen verhindert.

Insbesondere wenn falsch getankt wurde ist es ratsam Kraftstoff mit einer höheren Oktanzahl nachzutanken, um das gesamte Mischungsverhältnis zu verbessern.

Neben den höheren Oktanzahlen werden den Kraftstoffen auch Additive beigemischt um die Verbrennungseigenschaften zu verbessern, Oxidation zu vermeiden, den Kraftstoff temperaturunanfälliger zu machen und den Motor zu reinigen.

Welcher Kraftstoff hat wie viel Oktan?

Grundsätzlich hat Super Benzin in Deutschland eine Oktanzahl von 95 und Super Plus 98.

Die Zahl steht für das Mischungsverhältnis in % der Kraftstoffbestandteile Isooktan (Oktanzahl 100, ROZ 100) und n-Heptan (Oktanzahl 0, ROZ 0).

Bei Superbenzin mit 95 Oktan (ROZ 95) wäre das Mischungsverhältnis 95% Isooktan zu 5% n-Heptan.

Das Isooktan ist hierbei klopffest und das n-Heptan verursacht das sogenannte Klopfen des Motors. Durch das n-Heptan zündet nämlich bereits beim Verdichten unkontrolliert durch die im Zylinder entstehende Verdichtungswärme. Das Isooktan hingegen kann sehr stark verdichtet werden ohne dass es sich selbst entzündet.

Die eigentliche Zündung wird bei einem Ottomotor zu bestimmten Zündzeitpunkten durch die Zündkerze initiiert, indem die Zündfunken das Benzin-Luft-Gemisch verbrennen.

Wurde Benzin mit geringeren Oktanwerten durch den Klopfsensor erkannt (elektronische Kennfeldzündung) wird der Zündzeitpunkt verändert. Dadurch wird der Motor geschont, jedoch senkt der veränderte optimal eingestellte Zündzeitpunkt die Leistung des Motors.

Premiumsorten wie Aral Ultimate oder Shell V-Power haben Oktanzahlen von 100 oder 102.

Die Oktanzahlen

Man unterscheidet verschiedene Oktanzahlen

• ROZ für Research-Oktanzahl, beschreibt das Verhalten bei einer geringen Belastung des Motors mit niedrigen Drehzahlen von 600 Umdrehungen die Minute bei ca. 149°C.
• MOZ für Motor-Oktanzahl, beschreibt das Verhalten des Motors bei hoher Belastung und hohen Temperaturen (Gemischvorwärmung auf 149°C) und Drehzahlen um 900 Umdrehungen die Minute.
• SOZ für Straßen-Oktanzahl, beschreibt das Verhalten bei realistischen Bedingungen die auf der Straße vorgefunden werden bei voller Drehzahl und nicht im Labor.
• FOZ für Front-Oktanzahl, beschreibt das Verhalten bis ca. 100°C. Daher auch ROZ 100°C, also das Verhalten der Research-Oktanzahl bei denen die siedenen Komponenten bis 100°C verdampft wurden.

Die MOZ ist meist kleiner oder gleich der ROZ. Man beschreibt die Differenz zwischen MOZ und ROZ auch als „sensitivity“ (Empfindlichkeit), der Kraftstoff bzw. dessen Oktanzahl reagiert empfindlich bei stärkerer thermischer Belastung

Die Geschichte

Im Laufe der Geschichte und der fortschreitende Entwicklung der Motoren wurde ein Kraftstoff mit höherer Klopffestigkeit benötigt.

Durch stärkere Verdichtungen wurden höhere Leistungen bei den Motoren erzielt. Damit es bei der Verdichtung nicht zu unkontrollierten Verbrennungen und Verpuffungen kommt wird ein klopffester Kraftstoff benötigt. Zu Beginn nach dem 2. Weltkrieg wurde die höhere Klopffestigkeit durch die Beimischung von Tetraethylbei gewährleistet. Als neben Effekt wurden auch die Schmierwirkung für die Ventilsitze erhöht.

Problematisch war jedoch die Giftigkeit von Blei, so dass man seit 1971 in Deutschland die Konzentration von Blei in Kraftstoffen begrenzt wurde. Heutzutage (seit 2000) gibt es an deutschen Tankstellen kein verbleites Benzin mehr.

Zuvor lag der Grenzwert bei 0,4 g/l und später bei 0,15 g/l. Als 1980 die ersten Abgaskatalysatoren auf den Markt kamen, wurde auch das erste bleifreie Benzin eingeführt.

Fahrzeugen die verbleites Benzin benötigen, wie Oldtimern wird ein Additiv als Bleiersatz in die Tankfüllung mit beigemischt.

Wie wird heute die hohe Klopffestigkeit ohne den Einsatz von Blei erreicht?

Die hohe Klopffestigkeit der modernen Kraftstoffe wird auch durch das hinzufügen von Additiven erreicht. Insbesondere wird Methyl-tertiär-butylether (MTBE) bei gemischt um die Klopffestigkeit zu erhöhen. Erlaubt sind hier gesetzlich Beimischung von bis zu 15%. Dieses gilt jedoch als wassergefährdend. So dass häufig Ethyl-tertiär-butylether (ETBE) den MTBE ersetzt.

Dieser hat einen höheren Sidepunkt und kann aus Bio-Ethanol gewonnen werden. In den USA ist MTBE mittlerweile immer weniger verbreitet. Problematisch für das Grundwasser sind jedoch beide Stoffe durch ihre schlechte Abbaubarkeit im Wasser.

Oktanzahlen einiger Ottokraftstoffe

Folgende Ottokraftstoffe haben die angegebenen Oktanzahlen:

Ottokraftstoffe und deren Oktanzahlen