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„Oktanzahl“ – Versionsunterschied

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[[Datei:OctaneStds.png|320px|mini|rechts|320px|[[2,2,4-Trimethylpentan]] oder Isooktan mit Oktanzahl 100 (oben) und [[n-Heptan]] mit Oktanzahl 0 (unten)]]
 
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&nbsp;=&nbsp;100) sich in einer Mischung mit zündwilligem [[n-Heptan|''n''-Heptan]] C<sub>7</sub>H<sub>16</sub> (ROZ&nbsp;=&nbsp;0) befinden muss, damit diese die gleiche Klopffestigkeit (in einem Prüfmotor nach ROZ oder MOZ) aufweist wie der zu prüfende Kraftstoff. Zum Beispiel würde eine Oktanzahl von ROZ&nbsp;=&nbsp;95 (umgangssprachlich: 95 Oktan) eines [[Motorenbenzin|Benzins]] bedeuten, dass dessen Klopffestigkeit einem Gemisch aus 95&nbsp;Vol.-% Isooktan und 5&nbsp;Vol.-% ''n''-Heptan entspricht.
 
== 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&nbsp;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|miniaturmini|hochkant=1.5|Abhängigkeit der Oktanzahl (ROZ) von der Zündtemperatur]]
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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Im internationalen Bereich wird statt der Abkürzung „Z“ für „Zahl“ durchweg der Buchstabe „N“ für das englische ''number'' verwendet. Aus ROZ wird dadurch RON – die anderen Bezeichnungen ändern sich entsprechend.
 
In Deutschland wird gängig an den Tanksäulen für PKW neben der Kraftstoffbzeichnung auch die ROZ angegeben., Inin Österreichanderen dagegenLändern ist die Kennzeichnung über die MOZ gängiger.<br />Es gibt keinen Umrechnungsfaktor von MOZ auf ROZ, der Unterschied beträgt etwa 10, kommtaußer beimbei Normalbenzin aber nicht hin. Es haben die Kraftstoffe folgende Oktanzahlen:<ref>https://www.c-klasse-forum.de/forum/index.php?thread/2119-unterschied-zwischen-moz-und-roz/</ref>
 
{| class="wikitable"
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| 88
|}
Siehe ausführlicher im Abschnitt [[Oktanzahl#Oktanzahlen von Ottokraftstoffen|Oktanzahl von Ottokraftstoffen]].
 
== Oktanzahl, Wirkungsgrad und WirkungsgradBleizusatz ==
{{Quelle}}
 
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 benötigenhatten klopffestereneine Kraftstoff.immer Durch stärkeregrößere Verdichtung, lässtweil sich auf diese Weise der [[Wirkungsgrad]] des Motors erhöhen, und damit diedessen spezifische Leistung vergrößern ließ. <!--Die Verwendunggrößeren vonTemperaturen Kraftstoffdurch mithohe höhererVerdichtung Oktanzahlprovozierten alsjedoch derein unkontrolliertes Abbrennen des Kraftstoffs, fürwas diezum derunerwünschten Motorund konstruiertmechanisch istproblematischen [[Klopfen (Verbrennungsmotor)|Motorklopfen]] führte. Deshalb wurden Wege gesucht, bewirktdie jedoch[[Klopffestigkeit]] keineder LeistungssteigerungKraftstoffe, undalso keinederen VeränderungOktanzahl, imzu Verbrennungsverhaltenerhöhen. -->
 
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.
Um die Oktanzahl zu erhöhen, wurde ab 1924 in den USA, und von 1936 bis 1996 in Deutschland Ottokraftstoffen [[Tetraethylblei]] zugesetzt. Das Blei verhindert unter anderem als Radikalfänger eine unkontrollierte Selbstentzündung des Kraftstoff-Luftgemisches bei der Verdichtung. Außerdem hat es eine Schmierwirkung für die Ventilsitze. Weil Blei und seine Verbindungen giftig sind, wurde in der Bundesrepublik Deutschland ab 1971 der Bleigehalt des Benzins [[Benzinbleigesetz|gesetzlich]] begrenzt, zunächst auf 0,4&nbsp;g/l, später auf 0,15&nbsp;g/l. In den 1980er Jahren wurde zusammen mit den Abgas-Katalysatoren bleifreies Benzin eingeführt, weil die Bleizusätze die Katalysatoren unwirksam gemacht hätten. Schließlich wurde am 1.&nbsp;Januar 2000 verbleites Benzin in der [[Europäische Union|Europäischen Union]] generell verboten. Es gab kaum noch Fahrzeuge, deren Ventilsitze für [[Blei]] im Kraftstoff ausgelegt waren.▼
 
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.
{{Hauptartikel|Tetraethylblei}}
 
▲UmErst dieviel Oktanzahlspäter zukehrte erhöhen,das wurdeBewusstsein abum die Gesundheitsschädlichkeit des Bleizusatzes 1924zurück in dendie USA,Debatte. undIn vonder 1936[[Deutsche bisDemokratische 1996Republik|DDR]] inwaren Deutschlandbereits Ottokraftstoffenmaximal 0,04&nbsp;[[TetraethylbleiVolumenprozent|%]] zugesetzt.Tetraethylblei-Gehalt Daszulässig, Bleiwas verhindertein unterstrengerer anderemGrenzwert als Radikalfängerdamals einein unkontrollierteWestdeutschland Selbstentzündung(0,06 des%) Kraftstoff-Luftgemischesund beiden derUSA Verdichtung. Außerdem(0,08 hat%) es eine Schmierwirkung für die Ventilsitzewar.<ref>{{Literatur Weil|Titel=Neue BleiVergaserkraftstoffe|Sammelwerk=[[KFT|Kraftfahrzeugtechnik]]|Nummer=8/1965 und|Datum=|Seiten=317}}</ref> seine Verbindungen giftig sind, wurde inIn der Bundesrepublik Deutschland wurde ab 1971 der Bleigehalt des Benzins [[Benzinbleigesetz|gesetzlich]] begrenzt, zunächst auf 0,4&nbsp;g/l begrenzt, später auf 0,15&nbsp;g/l. In den 1980erAb Jahren1984 wurde zusammenkurz mitvor denEinführung von Abgas-Katalysatoren bleifreies Benzin eingeführtangeboten, weil die Bleizusätze die Katalysatoren unwirksam gemacht hätten. Schließlich wurde am 1.&nbsp;Januar 2000 verbleites Benzin in der [[Europäische Union|Europäischen Union]] generell verboten. Es gab kaum noch Fahrzeuge, deren Ventilsitze für [[Blei]] im Kraftstoff ausgelegt waren.
{{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]]&nbsp;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 |wayback=20090726013241 |text=MTBE ban |wayback=20090726013241}} (PDF; 226&nbsp;kB).</ref>
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 ==
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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 ''(Average Octane Number)''. Die AON muss dabei relativ aufwendig nachist der FormelDurchschnitt AONaus = ([[#ROZ|ROZ]]+ und [[Motor-Oktanzahl|MOZ]]): <math>\tfrac{ROZ+MOZ}{2 berechnet werden}</math>. Da die ROZ-Werte höher als die von MOZ oder AON und dazu noch einfacher zu berechnen sind, hat sich an den europäischen Tankstellen die ROZ durchgesetzt.
 
=== {{Anker|ROZ}} Researched ''(Erforschte)''- Oktanzahl (ROZ) ===
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&nbsp;°C (300&nbsp;°F) ermittelt wird.
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! ROZ
! MOZ
! class="unsortable "| Anmerkung
|-
| [[N-Heptan|Heptan]]
| data-sort-value="Heptan n" |Heptan, auch ''n''-Heptan
| align="right" |0
| align="right" |0
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| align="center" | definitionsgemäß
|-
| [[N-Butan|Butan]]
| data-sort-value="Butan n" | Butan, auch ''n''-Butan
| align="right" |93,4
| align="right" |90,1
| align="center" | <ref name="roempp">{{RömppOnline|Name=Oktanzahl|DatumAbruf=26. Dezember 2012-12-26|ID=RD-15-00458}}</ref> andernorts <br />ROZ 105 bis 111<ref name="Leitfaden Flüssiggas">[https://flaga.ch/wp-content/uploads/Leitfaden-Fluessiggas-L1-AK-LPG-Juni-2021.06.pdf ROZ- und MOZ-Werte]</ref>
|-
| [[Isobutan]]
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|
|-
| [[N-Pentan|Pentan]]
| data-sort-value="Pentan n" |Pentan, auch ''n''-Pentan
| align="right" |61,8
| align="right" |63,2
| align="center" | <ref name="roempp" />
|-
| [[Isopentan]]
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| align="right" |92,3
| align="right" |90,3
| align="center" | <ref name="roempp" />
|-
| [[Neopentan]]
Zeile 138 ⟶ 144:
|
|-
| [[N-Hexan|Hexan]]
| data-sort-value="Hexan n" |Hexan, auch ''n''-Hexan
| align="right" |24,8
| align="right" |26,0
| align="center" | <ref name="roempp" />
|-
| Isohexan
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| align="right" |73,4
| align="right" |73,5
| align="center" | <ref name="roempp" />
|-
| &nbsp;
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| align="right" |99
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|-
| [[Toluol]]
Zeile 184 ⟶ 190:
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|-
| [[Xylol]]
Zeile 190 ⟶ 196:
| align="right" |120
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|-
| [[Xylol]]
Zeile 196 ⟶ 202:
| align="right" |145
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|-
| [[Xylol]]
Zeile 202 ⟶ 208:
| align="right" |146
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|-
| [[Ethylbenzol]]
Zeile 208 ⟶ 214:
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|-
| [[Ethanol-Kraftstoff|Ethanol]]
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|-
| [[MTBE]]
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|-
| [[ETBE]]
Zeile 226 ⟶ 232:
| align="right" |118
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|-
| [[Dicyclopentadien]]
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{| class="wikitable"
|+
! width="25%" |Sorte
! width="15%" |
! width="10%" |ROZ
! width="10%" |MOZ
! width="10%" |AON
! Anmerkung
|- valignstyle="vertical-align:top"
| Normal
| mindestens
Zeile 257 ⟶ 263:
| align="right" | 86,75
|
|- valignstyle="vertical-align:top"
| Super 95 E5
| mindestens
Zeile 264 ⟶ 270:
| align="right" | 90
|
|- valignstyle="vertical-align:top"
| Super 95 [[E10 (Kraftstoff)|E10]]
| mindestens
| align="right" | 95
| align="right" | 85
| align="right" | 90
| Kraftstoff mit bis zu 10 % [[Ethanol]]
|- valignstyle="vertical-align:top"
| SuperPlus 98
| mindestens
Zeile 277 ⟶ 283:
| align="right" | 88
| align="right" | 93
|
|-
|BP Ultimate Super
Zeile 292 ⟶ 298:
| align="right" | 94
|
|- valignstyle="vertical-align:top"
|[[Royal Dutch Shell|Shell]] V-Power 100+
| mindestens
Zeile 299 ⟶ 305:
| align="right" | 94
|
|- valignstyle="vertical-align:top"
|[[Aral]]/[[BP]] Ultimate102
| mindestens
Zeile 306 ⟶ 312:
| align="right" | 95
|
|- valignstyle="vertical-align:top"
|[[MoGas]]
| mindestens
Zeile 313 ⟶ 319:
| align="right" | 93
| Für Flugbetrieb zugelassenes Superbenzin
|- valignstyle="vertical-align:top"
|[[AvGas]] UL91
| mindestens
Zeile 319 ⟶ 325:
| 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 |format=PDF |abruf=2019-12-11}}</ref>
|- valignstyle="vertical-align:top"
|[[AvGas]] 100LL
| mindestens
Zeile 327 ⟶ 333:
| align="right" | 115
| Standard-Flugbenzin, verbleit<ref name=":0" />
|- valignstyle="vertical-align:top"
|[[Autogas]]
|
| align="right" | 103-111103–111
| align="right" | 97-9997–99
| align="right" | 100-105100–105
|
|- valignstyle="vertical-align:top"
|[[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"
|
|
|- valign="top"
| Ethanol [[Ethanol-Kraftstoff|E85]] (Kraftstoff mit 85 % [[Ethanol]])
| mindestens
Zeile 348 ⟶ 354:
|
|
|- valignstyle="vertical-align:top"
|[[Formel 1|Formel-1-]]-Benzin
| maximal
| align="right" | 102
Zeile 373 ⟶ 379:
* [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 |url=http://www.ensic.inpl-nancy.fr/DCPR/Louvain/Files/FORMULATIONS%20OF%20FUELS%20Avril%202005.ppt |wayback=20051015014913 |text=FORMULATIONS OF FUELS |wayback=20051015014913}} (PPT).
 
== Einzelnachweise ==
Abgerufen von „https://de.wikipedia.org/wiki/Oktanzahl“