„Oktanzahl“ – Versionsunterschied
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Die '''Oktanzahl''' definiert ein Maß für die negative Zündungswilligkeit und steht damit für die [[Klopffestigkeit]] eines [[Ottokraftstoff]]es bzw. [[Motorenbenzin]]s. Der Zahlenwert der ''Oktanzahl bis 100'' gibt an, wie viel %-Volumenanteil zündhemmendes [[2,2,4-Trimethylpentan|Isooktan]] C<sub>8</sub>H<sub>18</sub> (ROZ = 100) sich in einer Mischung mit zündwilligem [[n-Heptan|''n''-Heptan]] C<sub>7</sub>H<sub>16</sub> (ROZ = 0) befinden muss, damit diese die gleiche
== Allgemeines ==
Es gibt viele Stoffe, wie einige [[Aromaten]], [[Erdgas]] und [[Flüssiggas]], die eine Oktanzahl größer als 100 aufweisen. Messtechnisch sind diese jedoch schwer zu erfassen, da das Referenzsystem mit Isooktan nur bis zur Oktanzahl 100 definiert ist. Oktanzahlen größer als 100 müssen daher [[Extrapolation|extrapoliert]] werden. Die ''Oktanzahl über 100 ROZ''/MOZ entspricht der Oktanzahl einer Mischung aus ''iso''-Oktan und [[Tetraethylblei|Tetraethylblei (TEL)]]; dabei ist die Oktanzahl des Gemisches einem bestimmten Volumenanteil an TEL im ''iso''-Oktan zugeordnet. Diese Zuordnung erfolgt nach der in DIN 51756 Teil 1 festgelegten Tabelle. Sie kann nicht, wie bei der Oktanzahl bis 100, direkt aus dem Mischungsverhältnis des Bezugskraftstoffes abgelesen werden. In diesem Zusammenhang wird auch der Begriff Blendoktanzahl verwendet; in der Luftfahrt eher die Leistungszahl, letzter angegeben als zweiteiliger „Bruch“ wie beispielsweise 115/145, welches bedeutet, dass der hier verwendete Kraftstoff bei [[Leanen|magerem Gemisch]] eine Leistungszahl von 115, bei fettem Gemisch eine Leistungszahl von 145 besitzt.
[[Datei:Zuendtemperatur-ROZ.svg|
Isooktan ist klopffest, ''n''-Heptan verursacht schnell das sogenannte [[Klopfen (Verbrennungsmotor)|Klopfen]] beim [[Motor]]. Grund dafür ist, dass das ''n''-Heptan unkontrolliert schon beim Verdichtungsvorgang durch die [[Verdichtungswärme]] im [[Zylinder (Technik)|Zylinder]] zündet. Isooktan kann stark verdichtet werden, ohne dass es zur [[Selbstzündung]] kommt. Beim [[Ottomotor]] soll das Benzin-Luft-Gemisch durch einen Zündfunken gezündet werden und mit definierter Flammfront abbrennen (bei der Weiterentwicklung des Ottomotors mit [[Homogene Kompressionszündung|homogener Kompressionszündung]] entfällt teilweise der Zündfunken).
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* '''FOZ''' – <u>F</u>ront-<u>O</u>ktan<u>z</u>ahl, oft auch mit ROZ<sub>100 °C</sub> bezeichnet
Im internationalen Bereich wird statt der Abkürzung
In Deutschland wird gängig an den Tanksäulen für PKW neben der Kraftstoffbzeichnung auch die ROZ
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Die Erhöhung der Oktanzahl ging einher mit der Weiterentwicklung der Verbrennungsmotoren. Früher wurde das Rohbenzin/[[Naphtha]], so wie es bei der Primärdestillation anfällt, als Kraftstoff eingesetzt. Die nach dem [[Zweiter Weltkrieg|Zweiten Weltkrieg]] entwickelten Motoren
Die vermeintliche Lösung des Problems wurde 1922 von ''Thomas Midgley junior'' gefunden, der unter [[Charles Kettering]] bei [[General Motors]] tätig war – der Zusatz von [[Tetraethylblei]] zum Kraftstoff. Es wurde seitdem in den USA, und von 1936 bis 1996 in Deutschland Ottokraftstoffen Tetraethylblei zugesetzt.<ref>{{Internetquelle |url=https://news.un.org/en/story/2021/08/1098792 |titel=End of leaded fuel use a ‘milestone for multilateralism’ |werk=UN |datum=2021-07 |sprache=en |abruf=2024-04-26}}</ref><ref>{{Internetquelle |autor=Holger Wittich |url=https://www.auto-motor-und-sport.de/verkehr/weltweites-aus-fuer-verbleites-benzin/ |titel=WELTWEITES AUS FÜR VERBLEITES BENZIN Letzter Liter in Algerien vertankt |werk=auto motor und sport |datum=2021-08-31 |sprache=de |abruf=2024-04-26}}</ref> Das Blei verhindert unter anderem als Radikalfänger eine unkontrollierte Selbstentzündung des Kraftstoff-Luftgemisches bei der Verdichtung. Außerdem hat es eine Schmierwirkung für die Ventilsitze.
▲== Oktanzahl und Wirkungsgrad ==
1922 war die giftige Wirkung von Bleiverbindungen schon bekannt, und es entzündete sich ein heftiger Streit darüber Mitte der 1920er Jahre in den USA. Letztendlich konnten sich die Industrie-Interessen jedoch durchsetzen, wobei fragwürdige, manipulative Methoden angewendet wurden.
▲Die Erhöhung der Oktanzahl ging einher mit der Weiterentwicklung der Verbrennungsmotoren. Früher wurde das Rohbenzin/[[Naphtha]], so wie es bei der Primärdestillation anfällt, als Kraftstoff eingesetzt. Die nach dem [[Zweiter Weltkrieg|Zweiten Weltkrieg]] entwickelten Motoren benötigen klopffesteren Kraftstoff. Durch stärkere Verdichtung lässt sich der [[Wirkungsgrad]] des Motors erhöhen, und damit die spezifische Leistung. <!-- Verwendung von Kraftstoff mit höherer Oktanzahl als der, für die der Motor konstruiert ist, bewirkt jedoch keine Leistungssteigerung und keine Veränderung im Verbrennungsverhalten. -->
{{Hauptartikel|Tetraethylblei}}
{{Hauptartikel|Entwicklung der Ottokraftstoffe}}
Die unterschiedliche Oktanzahl der an den Tankstellen erhältlichen Kraftstoffe kommt durch die unterschiedliche Verwendung der in einer [[Erdölraffinerie]] produzierten Komponenten zustande. So enthält Superbenzin mehr hochwertige Komponenten als Normalbenzin. Die Herstellung hochwertiger Komponenten erfordert im Allgemeinen höhere Kosten, hochoktanige Benzinsorten sind deshalb teurer.
Oft wird [[Methyl-tert-butylether|Methyl-''tertiär''-butylether]] (MTBE) zur Erhöhung der Klopffestigkeit zugegeben, erlaubt sind bis zu 15 %vol. Wegen schlechter Abbaubarkeit in Wasser ist MTBE als wassergefährdend ([[Wassergefährdungsklasse|WGK]] 1 = schwach wassergefährdend) eingestuft. In etlichen Staaten der USA ist MTBE bereits wieder aus dem Benzin „verbannt“ worden.<ref>{{Webarchiv |url=http://tonto.eia.doe.gov/ftproot/service/mtbe.pdf
Heutzutage wird immer öfter [[ETBE|Ethyl-tertiär-butylether]] (ETBE) eingesetzt. ETBE bietet gegenüber MTBE aufgrund seines höheren Siedepunkts einige Vorteile und ist, da es unter anderem aus Bio-Ethanol gewonnen wird, als Kraftstoffkomponente steuerlich interessant. Wie MTBE hat auch ETBE den Nachteil, dass es sich im Grundwasser nur schlecht abbauen lässt.<ref>{{Literatur |Autor=Theodore L. Brown, Theodore L. Brown |Titel=Chemistry : the central science. |Auflage=9th ed. |Verlag=Prentice Hall |Ort=Upper Saddle River, NJ |Datum=2002 |ISBN=0-13-066997-0}}</ref>
== Geschichte ==
Seit etwa 1912 wurde das unregelmäßige Zünden bei Motoren beobachtet. Das Geräusch wurde als „Klopfen“ bezeichnet, welches den Motor dann auch schnell zerstörte. Zunächst wurden als Ursache die neuen batteriebetriebenen, elektrischen Zündanlagen angenommen. Bei genaueren Untersuchungen stellte sich heraus, dass das Klopfen mit der Kompressionsrate zusammenhing, welche die Motoringenieure erhöhten, um mehr Leistung zu erzielen (Zusammenhang zwischen Zündtemperatur des Kraftstoffs und der Temperaturerhöhung des Kraftstoffs während der Reduktion des Volumens beim Verdichten
1927 kam [[Graham Edgar]] auf die Idee, dass man Reinstoffe als Referenzsysteme verwenden könnte. Man benötigte zwei Stoffe (einen stark klopfenden mit niedriger Zündtemperatur und einen klopffesten mit hoher Zündtemperatur), welche in großer Reinheit und ausreichenden Mengen hergestellt werden konnten. Des Weiteren sollten diese beiden Stoffe recht ähnliche Eigenschaften aufweisen (Schmelz- und Siedepunkt, Dichte und Verdampfungseigenschaften). ''n''-Heptan konnte destillativ in großer Reinheit gewonnen werden und hatte sehr schlechte Klopfeigenschaften. [[2,2,4-Trimethylpentan]] („Iso-Oktan“) konnte durch Anlagerung von Isobuten an Isobutan synthetisiert und destillativ gereinigt werden und hatte sehr gute Klopfeigenschaften.
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== Oktanzahlen ==
[[Datei:Gas Station Pump Five Octane Ratings.jpg|mini|Zapfsäule in den USA mit fünf Benzinsorten (Oktanzahl als AON angegeben)]]
In Europa wird an den [[Tankstelle]]n meist als „Zapfsäulen-Oktanzahl“ die ROZ („Researched Oktanzahl“) angegeben, in den USA dagegen meist die AON ''(
=== {{Anker|ROZ}} Researched ''(Erforschte)''
Die ROZ wird mit dem [[Einzylinder-CFR-Prüfverfahren]] ermittelt (auch RON Research Octane Number).
Sowohl die MOZ als auch die ROZ werden im [[Einzylinder-CFR-Prüfverfahren|CFR-Motor]] (veränderliches Verdichtungsverhältnis) durch Vergleich mit einem Bezugskraftstoff aus [[Isooktan]] (OZ = 100) und [[N-Heptan|Normalheptan]] (OZ = 0) ermittelt. Der Volumenanteil an Isooktan des Bezugskraftstoffes, der die gleiche Klopfintensität hat wie der zu prüfende Kraftstoff, ist dessen Oktanzahl. Die MOZ ist meist niedriger als die ROZ, da sie bei höherer [[Drehzahl]] und [[Gemischvorwärmung]] auf ca. 149 °C (300 °
Die nach der Research-Methode (DIN EN ISO 5164) ermittelte ROZ soll das Klopfverhalten bei geringer Motorlast und niedrigen Drehzahlen beschreiben.
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! ROZ
! MOZ
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| [[
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| [[
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| [[Isobutan]]
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|-
| [[
| data-sort-value="Pentan n" |Pentan, auch ''n''-Pentan
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| [[Isopentan]]
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| [[Neopentan]]
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| [[
| data-sort-value="Hexan n" |Hexan, auch ''n''-Hexan
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| [[Ethanol-Kraftstoff|Ethanol]]
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| [[Dicyclopentadien]]
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! Anmerkung
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| Normal
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|
|-
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|-
| Super 95 [[E10 (Kraftstoff)|E10]]
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| Kraftstoff mit bis zu 10 % [[Ethanol]]
|-
| SuperPlus 98
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|
|-
|BP Ultimate Super
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|
|-
|[[Royal Dutch Shell|Shell]] V-Power 100+
| mindestens
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|
|-
|[[Aral]]/[[BP]] Ultimate102
| mindestens
Zeile 309 ⟶ 312:
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|
|-
|[[MoGas]]
| mindestens
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| align="right" | 93
| Für Flugbetrieb zugelassenes Superbenzin
|-
|[[AvGas]] UL91
| mindestens
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| align="right" | 91
| align="right" | 93,5
| Flugbenzin, unverbleit<ref name=":0">{{Internetquelle |autor= |url=https://www.flugplatz-schoenhagen.aero/fileadmin/dms/Mayer-Total.pdf |titel=Kraftstoffe für die allgemeine Luftfahrt |
|-
|[[AvGas]] 100LL
| mindestens
Zeile 330 ⟶ 333:
| align="right" | 115
| Standard-Flugbenzin, verbleit<ref name=":0" />
|-
|[[Autogas]]
|
| align="right" |
| align="right" |
| align="right" |
|
|-
|[[Erdgas]]
| mindestens
| align="right" | 130
|
|
| CNG<ref name="Aral"> https://www.aral.de/de/global/forschung/kraftstoffe/erdgas-als-kraftstoff.html</ref>
|- style="vertical-align:top"
| Ethanol [[Ethanol-Kraftstoff|E85]] (Kraftstoff mit 85 % [[Ethanol]])
| mindestens
Zeile 351 ⟶ 354:
|
|
|-
|[[Formel 1|Formel-1
| maximal
| align="right" | 102
Zeile 360 ⟶ 363:
|}
In [[Österreich]] hat die [[OMV|OMV AG]] im Jahr 2004 Super Plus mit 100 ROZ eingeführt, in der [[Schweiz]] führt BP auch Super Plus mit 100 ROZ ein. Das ist auch in [[Deutschland]] in vielen Fällen bereits umgestellt, zusätzlich wird dort nun Ultimate102 geführt.
== Literatur ==▼
* Karl-Heinz Dietsche, Thomas Jäger, Robert Bosch GmbH: ''Kraftfahrtechnisches Taschenbuch.'' 25. Auflage, Friedr. Vieweg & Sohn Verlag, Wiesbaden, 2003, ISBN 3-528-23876-3.▼
* Peter A. Wellers, Hermann Strobel, Erich Auch-Schwelk: ''Fachkunde Fahrzeugtechnik.'' 5. Auflage, Holland+Josenhans Verlag, Stuttgart, 1997, ISBN 3-7782-3520-6.▼
* Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert: ''Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik.'' 2. Auflage, Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden, 2001, ISBN 3-528-13114-4.▼
* Kurt-Jürgen Berger, Michael Braunheim, Eckhard Brennecke:'' Technologie Kraftfahrzeugtechnik.'' 1. Auflage, Verlag Gehlen, Bad Homburg vor der Höhe, 2000, ISBN 3-441-92250-6.▼
== Siehe auch ==
* [[Cetanzahl]] bei [[Dieselkraftstoff]]
* [[Methanzahl]] bei gasförmigem [[Kraftstoff]]
▲== Literatur ==
▲* Karl-Heinz Dietsche, Thomas Jäger, Robert Bosch GmbH: ''Kraftfahrtechnisches Taschenbuch.'' 25. Auflage, Friedr. Vieweg & Sohn Verlag, Wiesbaden
▲* Peter A. Wellers, Hermann Strobel, Erich Auch-Schwelk: ''Fachkunde Fahrzeugtechnik.'' 5. Auflage, Holland+Josenhans Verlag, Stuttgart
▲* Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert: ''Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik.'' 2. Auflage, Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden
▲* Kurt-Jürgen Berger, Michael Braunheim, Eckhard Brennecke:'' Technologie Kraftfahrzeugtechnik.'' 1. Auflage, Verlag Gehlen, Bad Homburg vor der Höhe
== Weblinks ==
{{Wiktionary
* [http://motorlexikon.de/img.php4?fotos/gross/K/K208.jpg Historischer Zusammenhang zwischen Oktanzahl und erreichbarem Verdichtungsverhältnis]
* [http://www.faqs.org/faqs/autos/gasoline-faq Gasoline FAQ]
* François GARIN: {{Webarchiv |
== Einzelnachweise ==
|