Zündverzug bei Ottomotoren - warum möglichst lang?

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#1

Hallo,

mich beschäftigt die Frage, warum bei Ottomotoren der Zündverzug möglichst groß sein sollte (so heißt es jedenfalls bei Wikipedia: http://de.wikipedia.org/wiki/Z%C3%BCndverzug).
Bei Dieselmotoren ist klar, dass der Zündverzug kurz gestaltet werden sollte um die Druckgradienten im Rahmen zu halten.
Bei Ottomotoren heißt es, dass ein langer Zündverzug die Klopfneigung verringert ( http://www.motorlexikon.de/?I=6887&R=V ) - ist dies wirklich so richtig? Ich kann mir keinen direkten Einfluss des Zündverzugs auf Klopfneigung erklären. Ist es nicht eher so, dass der Zündverzug kleiner ist, wenn Druck und Temperatur sehr hoch sind, und durch eben den hohen Druck und Temperatur die Klopfneigung steigt?

Ich hoffe meine Gedanken sind verständlich und jemand kann hier Licht ins Dunkel bringen.

Danke im Voraus!

#2

Da hier jemand eine Antwort gegeben hat (die inzwischen wohl schon wieder gelöscht ist?), dass Dieselmotoren keinen Zündung haben, möchte ich hier kurz ein bisschen Unklarheit rausnehmen.

Selbstverständlich ist mir klar, dass der Dieselmotor keine FREMDzündung hat, der Brennstoff entzündet sich aber natürlich trotzdem. Zündverzug ist dann die Zeit, die zwischen Einspritzen des Kraftstoffs und dieser SELBSTzündung vonstatten geht.
Diesen Zündverzug kann man indirekt kürzer gestalten, indem man eine Voreinspritzung ins Spiel bringt.

Wie gesagt das nur, um darauf hinzuweisen, dass das weder das Problem noch die Frage war :wink:

#3

Hallo!

Beim Diesel ist das ja klar, der spritzt ja erst kurz vor OT ein, dann hat man den unveränderlichen Zündverzug,
und damit der halbwegs hohe Drehzahlen und damit Leistung erreicht,
sollte der Zündverzug da möglichst gering gehalten werden.
Damit man zumindestens über 5000 Umdrehungen pro min. erreicht.
Das weiss ich sicher.

Beim Benziner muss ich dann vermuten:
Das Benzin-Luftgemisch muss gut vermischt werden, sonst bilden sich „Nester“, die entweder zuviel Benzin oder zuviel Luft enthalten.
Diese mageren Nester explodieren dann regelrecht, und verursachen das Klingeln.
Wenn man da durch grösseren Zündverzug usw. der ganzen Sache bischen mehr Zeit gibt, sich gut zu vermischen,
könnte das das Klingelproblem mindern.

Wenn ich das richtig gelesen habe, ist der Zündverzug der Zeitraum von der Einspritzung bis zur Verbrennung.
Das ist ja beim Benziner und beim Diesel überhaupt nicht vergleichbar, als wenn man Äpfel mit Unterlegscheiben vergleichen würde.
Bestimmt eine Prüfungsaufgabe, wo man testen will, ob alles verstanden wurde.

Grüße, Steffen!

#4

Hallo 23,

klingeln beim Benziner sind Selbstzündungen. Diese sind vollkommen unerwünscht. Der Zündfunke an der Zündkerze soll das Gemisch zünden. Je höher verdichtet Benzinmotoren sind, um so besser muss der Kraftstoff sein, damit durch die hohen Verdichtungendtemperaturen keine (partielle) Selbstzündung auftritt. Besonders hochwertig ist Flugbenzin (nicht Kerosin, dass ist was anders) wie z.B. LL100 (100 Oktan). Das Flugbenzin soll auch noch in großen Höhen (geringer Luftdruck - verändertes Verdampfungs- und Zündverhalten) und bei Extremtemperaturen ganz sicher genau nur vom Zündfunken gezündet werden.

Gruß
schubtil

#5

Hallo,

wie meine Vorposter bereits geschrieben haben, wird bei Otto-Motoren mit hoher Verdichtung eine hohe Oktanzahl des Kraftstoffes benötigt, um Klopfen zu vermeiden.

Warum, versuche ich hier verständlich zu erklären.

Zum Thema Klopfen:
Klopfen tritt meist bei Beschleunigen unter Vollast auf, Klingeln bei Vollast mit hoher Drehzahl. Es entzündet sich dabei das Kraftstoff-Luftgemisch unkontrolliert selbst. Dabei wandern hohe Druckwellen durch den Brennraum, die zu einer hohen mechanischen und thermischen Belastung des Motors führen. Darum wird ein Klopfsensor am Kurbelgehäuse eingesetzt um die Druckwellen, die den Motor zu hochfrequenten Schwingungen anregen, zu detektieren, sodass darauf reagiert werden kann.
Klopf-Gefahr ist in folgenden Fällen gegeben:

  • Otto-Motoren mit hohem Verdichtungsverhältnis
  • hohe Motortemperaturen (Vollast)
  • hohe Gemischtemperatur (heißer Sommertag, Abgasrückführung)
  • ungünstige Brennraumform und lange Brennwege (genau aus dem Grund hat z.B. Alfa-Romeo’s TwinSpark zwei Zündkerzen pro Zylinder)

Grundsätzliches zum Zündzeitpunkt:

  1. Der Zündzeitpunkt der Zündkerze beträgt ca. 13°-18° vor Zünd-OT (je nach Drehzahl, Last, Kraftstoff, etc.). Aufgrund des Zündverzuges brennt das Kraftstoff-Luftgemisch dann kurz nach dem ZOT so richtig und erzeugt den maximalen Zylinderinnendruck für maximales Drehmoment, während der Kolben sich wieder auf den Weg nach UT begibt. Die Spitzendrücke sind beherrschbar und der Brennverlauf ist relativ sanft.
  2. Bei zu früher Zündung steigt der Zylinderinnendruck zu schnell an und erzeugt hohe Spitzenwerte, die den Motor belasten. Deshalb wird die Zündung wieder etwas in Richtung „Spät“ verstellt.
    Diese Kennlinien sind alle im Motorsteuergerät hinterlegt und werden entsprechend abgefragt.
    Gründsätzlich möchte man aber so früh wie möglich zünden um einen hohen Zylinderdruck zu erzeugen, da so ein maximaler Wirkungsgrad erzielt wird. Ein Kraftstoff mit hoher Oktanzahl macht dieses Spielchen länger mit, als einer mit geringer Oktanzahl. (Warum: --> Chemiker-Brett :wink: )

Die Welt ist aber nicht statisch, darum kann folgendes passieren:
Wird der Motor nach den hinterlegten Kennlinien betrieben (möglichst frühe Zündung) und die „Umweltparameter“(s.o.) ändern sich, tritt plötzlich Fall 2) ein und der Zylinderinnendruck steigt zu schnell. Jetzt beginnt der Motor zu klopfen.
Grund: Die Flammfront bei der Verbrennung breitet sich von der Zündkerze aus aus. Durch den hohen Druck und die hohe Temperatur des verdichteten Gases im Brennraum im Bereich von ZOT und den jetzt noch hinzukommenden Druck&Temperatur entzündet sich das Gemisch zusätzlich spontan an verschiedenen Stellen explosionsartig im Brennraum und die oben beschriebenen Druckwellen breiten sich aus.

Um Klopfen zu vermeiden wird der Zündpunkt daher in Richtung „Spät“ gestellt. Der Zylinderinnendruck und die Gastemperatur während der Verbrennung erreicht dann nicht mehr die für Selbstzündung notwendigen Werte und der Motor hört auf zu klopfen.

Gruß,
Armin

#6

Hi,

  • hohe Gemischtemperatur (heißer Sommertag, Abgasrückführung)

Die Abgasrückführung senkt die Verbrennungstemperatur.

Grundsätzliches zum Zündzeitpunkt:

  1. Der Zündzeitpunkt der Zündkerze beträgt ca. 13°-18° vor
    Zünd-OT (je nach Drehzahl, Last, Kraftstoff, etc.).

Der Zündzeitpunkt kann bis etwa 40° vor OT gehen.

Um Klopfen zu vermeiden wird der Zündpunkt daher in Richtung
„Spät“ gestellt.

Zusätzlich wäre vielleicht noch anzumerken, dass das i.d.R. zylinderselektiv und permanent geschieht, d.h., der Motor wird immer so nah wie möglich an der Klopfgrenze betrieben.

WoDi