Klopfen (Phänomen bei Ottomotoren)
Frühzeitige Zündung(Selbstzündung) des Luft-Kraftstoffgemisches vor der eigentlichen Fremdzündung durch den Zündfunken (Zündkerze).
Gründe der Selbstzündung:
- hohe Drücke im stark verdichteten Gemisch
- hohe Temperaturen der Zylinderinnenwand (bei hohen Motorleistungen)
- glühender Abbrand (Rückstände) an den Zylinderwänden
- Kraftstoff mit niedriger Octanzahl (Kennzahl für die Klopffestigkeit)
- hohe Temperaturen in den Außenbereichen des Zylinders durch die
Strahlungsenergie der bereits entzündeten Flammfront, die jedoch
die Außenbereiche noch nicht erreicht hat
Folgen der Selbstzündung:
- das als Klopfen wahrnehmbare Geräusch das im Zylinderkopf entsteht
- entscheidend: extreme Druckspitzen im Zylinder (hochfrequente
Druckanstiege)führen zu extremer Materialbelastung von Zylinder,
Kolben, Pleul etc
Diese Effekte führen beim normalen Kraftfahrzeug nach kurzer Zeit zu erheblichen Motorschäden und sind zu vermeiden. Sie entstehen wenn Hochleistungsmotoren mit minderwertigem (niedrige Oktanzahl) Kraftstoff betrieben werden. Die Effekte sind meist ungewollt(PKW etc), anders bei Hochleistungsmotoren (Formel1) die teilweise im klopfenden Bereich betrieben werden um höhere Leistung(durch extreme Drücke) zu erreichen. Diese Motoren halten allerding auch dementsprechend kurz. Zur maximalen Ausnutzung der Klopfgrenze werden in heutigen Motoren, Klopfsensoren eingesetzt die direkt an der Klopfgrenze fahren und den Zündzeitpunkt beeinflussen. Dies ermöglicht die maximalen Drücke im Ottomotor was wiederum zur Verbesserung der Leistung und des Wirkungsgrades führt ( siehe Joule Prozess).
Ähnliche Effekte treten auch beim Dieselmotor auf bei dem die Selbstzündung jedoch das grundlegende Zündungsprinzip darstellt (siehe Nageln).