Antiklopfmittel

Antiklopfmittel, teilweise auch „Oktanbooster“ genannt, sind Zusätze zu Ottokraftstoffen, die die Klopfneigung des Ottomotors durch Erhöhung der Oktanzahl herabsetzen. Sie werden zur Verhinderung von unkontrollierten Selbstentzündungen (Klopfen) von Benzin im Zylinder verwendet. Die Klopffestigkeit wird mit der Oktanzahl (ROZ = Research Oktan Zahl) bemessen.

Inhaltsverzeichnis

Entstehung des Klopfens

Das unkontrollierte Verbrennen des Kraftstoff-Luft-Gemisches findet statt, weil bei dessen Kompression im Zylinder bereits Temperaturen entstehen, die hoch genug sind, um die Moleküle in Radikale zu spalten, bevor die Zündkerze eine kontrollierte Zündung initiiert.

Dies geschieht vor allem bei den n-Alkanen, deren Kohlenstoffatome kettenförmig angeordnet sind. Die im Zylinder entstehenden Radikale verbinden sich leicht mit Sauerstoffmolekülen. Weil die Radikale so reaktiv sind, ist dazu nicht einmal die Hitze des Motors nötig.

Das Klopfen wird umso stärker, je höher der Anteil an Wasserstoffradikalen ist. Daher soll durch Antiklopfmittel der Anteil an freien Wasserstoffradikalen gesenkt werden.

Wirkungsweise der Antiklopfmittel

Durch die unkontrollierte Verbrennung kann der Motor zerstört werden. Solche Reaktionen können durch die Beimischung von Antiklopfmitteln wie Alkohol (Ethanol) verhindert werden, mit denen der Stoff an Stelle von Sauerstoff reagiert. Dabei findet eine weniger starke exotherme Reaktion statt, so dass der Motor nicht so stark geschädigt wird. Das dabei entstehende Ethan wird zusammen mit dem Kraftstoff verbrannt.

Geschichte

Das klopffeste Superbenzin Motalin war in der zweiten Hälfte der 1920er Jahre in Deutschland mit dem Additiv Eisenpentacarbonyl versehen. Dieses Additiv war auch in den sogenannten Motylpatronen (einem Gemisch aus Eisencarbonylen) enthalten. Tetraethylblei („verbleites Benzin“) wurde als gängiges Klopfschutzmittel ab 1924 in den USA und ab Mitte der 1930er Jahre in Deutschland eingesetzt. Dieses wurde im Zuge der Einführung von bleifreiem Benzin durch Methyl-tert-butylether (MTBE) bzw. Ethyl-tert-butylether (ETBE) ersetzt, da Blei den Autoabgaskatalysator vergiftet und zudem giftig und umweltgefährlich ist.

Als Unterschied ist hierbei jedoch anzumerken, dass die Organobleiverbindungen in geringen Konzentrationen wirken (~ ≤1 g/Liter), während MTBE in Prozent-Mengen zugemischt wird. Energiewirtschaftlich betrachtet ist damit das „alternative Antiklopfmittel“ selbst zu relevanten Teilen ein Energieträger.

In früheren Zeiten konnten daher auch minderwertige Erdöl-Destillate (aus Motoren-Sicht) mit den Blei-Additiven aufgebessert und als Kraftstoff verwendet werden. Später verbesserten sich die Verfahren der petrolchemischen Benzin-Reformierung, womit die erwünschten Oktan-Zahlen auch ohne Blei erreicht wurden. Dies bedeutet aber, dass der komplette Kohlenwasserstoff-Energieträger in seiner chemischen Struktur mehr oder minder stark verändert wird. Dies ist mit Aufwand verbunden, auch auf der energetischen Ebene.

Ein Zielprodukt ist hierbei das MTBE. Eine weitere „klopffeste“ Stoffklasse sind die Aromaten. Ein wenig bedenklicher Vertreter ist hier das Toluol. Das Benzol ist teratogen und giftig, deshalb ist dessen Gehalt limitiert (was auch auf dem Zertifikat an der Tanksäule ausgewiesen ist).

Literatur

  • Karl-Heinz Dietsche, Thomas Jäger, Robert Bosch GmbH: Kraftfahrtechnisches Taschenbuch. 25. Auflage. Friedr. Vieweg & Sohn Verlag, Wiesbaden 2003, ISBN 3-528-23876-3.
  • Jan Trommelmans: Das Auto und seine Technik. Motorbuchverlag, Stuttgart, 1992, ISBN 3-613-01288-X.
  • Peter Gerigk, Detlev Bruhn, Dietmar Danner: Kraftfahrzeugtechnik. 3. Auflage. Westermann Schulbuchverlag GmbH, Braunschweig, 1997, ISBN 3-14-221500-X.

Siehe auch

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