Die Selbstzündung eines Kraftstoffes bezeichnet die spontane Entflammung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches ohne Zündquelle, zum Beispiel durch Verdichtung im Motor. Sie ist bei Ottomotoren ein unerwünschter Vorgang, bei Dieselmotoren ist sie die Betriebsgrundlage. Die Selbstzündung durch Verdichtung wurde von dem französischen Eisenbahningenieur Alphonse Beau de Rochas schon 1862 in seinem berühmten Patent über den Viertaktmotor beschrieben.
Auch das Pneumatische Feuerzeug arbeitet mittels Selbstzündung – hier wird beispielsweise ein Stück Zunderschwamm zum Glühen gebracht.
Bei Ottomotoren führt die Selbstzündung zum so genannten Klopfen. Die Resistenz eines Ottokraftstoffes gegen das Klopfen wird durch die Oktanzahl beschrieben. Die Zündwilligkeit eines Dieselkraftstoffes wird durch die Cetanzahl beschrieben.
Chemische Vorgänge
Bei steigendem Druck im Zylinder kommt es aufgrund der schnellen Kompression zu Temperaturerhöhungen (ideal: adiabate Kompression). Bei den ersten Reaktionen zwischen Sauerstoff und Kohlenwasserstoffen kommt es zur Insertion von Sauerstoff in die Kohlenwasserstoffketten. Dabei werden exotherm Peroxide und Hydroperoxide gebildet. Diese Reaktionen sind relativ langsam. Im normalen Betrieb in einem Ottomotor können dabei schon bis zu 10 Prozent der Gesamtenergie der Verbrennung freigesetzt werden.
Durch hohe Temperaturen können die C-C- und C-H-Bindungen gespalten werden, und es entstehen reaktive Radikale. Ebenso können die Peroxide zu Radikalen gespalten werden. Diese reagieren dann sehr schnell exotherm mit dem Sauerstoff. Dadurch kommt es zu einer explosionsartigen Kettenreaktion an verschiedenen Stellen, wodurch es zu Druckspitzen kommt, die als Klopfen wahrnehmbar sind.
Bei einer Zündung durch einen Zündfunken werden vermutlich im Bereich des Plasmas Radikale gebildet. Dadurch kommt es zu einer von der Zündquelle ausgehenden Flammfront, welche sich stetig durch den Brennraum bewegt. Dabei kommt es zu keinen kritischen Druckspitzen.
Literatur
- Kurt-Jürgen Berger, Michael Braunheim, Eckhard Brennecke: Technologie Kraftfahrzeugtechnik. 1. Auflage, Verlag Gehlen, Bad Homburg vor der Höhe, 2000, ISBN 3-441-92250-6
- Peter Gerigk, Detlev Bruhn, Dietmar Danner: Kraftfahrzeugtechnik. 3. Auflage, Westermann Schulbuchverlag GmbH, Braunschweig, 2000, ISBN 3-14-221500-X
- Hans Jörg Leyhausen: Die Meisterprüfung im Kfz-Handwerk Teil 1. 12 Auflage, Vogel Buchverlag, Würzburg, 1991, ISBN 3-8023-0857-3