Was ist eine Detonation im Motor: Warum sie auftritt und was gefährlich ist

Beim Betrieb eines Verbrennungsmotors wird der Kraftstoff, wie der Name schon sagt, entzündet und verbrennt. Dieser Prozess ist jedoch nicht chaotisch, sondern wird präzise gesteuert. Und wenn er aus dem Ruder läuft, macht der Motor ungewöhnliche Geräusche. Am kritischsten ist das metallische “Klingeln”, das für eine Detonation charakteristisch ist. Wir erklären Ihnen, was eine Detonation in einem Automotor ist und warum Sie sie nicht ignorieren sollten.

Was ist eine Detonation in einem Automotor

In einem Verbrennungsmotor erfolgt die Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemischs im Zylinder zu einem genau festgelegten Zeitpunkt, wenn sich eine notwendige Menge Luft im Brennraum befindet, eine entsprechende Menge Kraftstoff hinzugefügt wird, der Kolben das resultierende Gemisch komprimiert und die Zündkerze ausgelöst wird.

Anschließend verbrennt das Gemisch – die Verbrennungsfront breitet sich von der Zündkerzenelektrode gleichmäßig in alle Richtungen mit Unterschallgeschwindigkeit aus. Dadurch steigen die Temperatur und der Druck in der Verbrennungskammer relativ gleichmäßig und ohne plötzliche Sprünge an. Dies ist der normale Betriebsmodus des Motors, in dem er sehr lange arbeiten kann.

Aber manchmal kommt es zu einer Detonation im Motor, aber was das ist, verstehen nicht alle Autobesitzer. Tatsächlich ist die Benzindetonation keine Verbrennung, sondern eine Explosion, die fast augenblicklich stattfindet. Dadurch entsteht eine Welle, ein Druckstoß, der sich mit Überschallgeschwindigkeit durch den Brennraum ausbreitet. Wenn er von den Wänden reflektiert wird, verursacht er ein metallisches Geräusch, über das man sagt: “Finger klopfen”. Obwohl die Kolbenfinger in Wirklichkeit keinen direkten Bezug zu dem haben, was passiert.

Der Wirkungsgrad des Motors sinkt stark, während die Lasten im Gegenteil steigen. Ebenso wie die Temperatur der Teile, die die Brennkammer umgeben. Bei sehr extremen Detonationen kann der Motor nach nur wenigen Minuten eines solchen Betriebs ausfallen.

Moderne Motoren sind in der Lage, die Detonation selbst zu bekämpfen. Zu diesem Zweck werden spezielle Sensoren verwendet, die am Zylinderblock angebracht sind. Aufgrund ihres Funktionsprinzips ähneln sie Mikrofonen, d. h. sie hören das “Klopfen” und spüren die durch die Detonation verursachten Vibrationen.

Der Sensor (oder die Sensoren) senden Befehle an die elektronische Motorsteuerung, die daraufhin den Zündvorverstellwinkel korrigiert, um die Klopfneigung zu beseitigen. Der optimale Zündvorverstellwinkel wird auf der Grundlage der Oktanzahl des verwendeten Kraftstoffs, der aktuellen Motorlast und der Bedingungen, unter denen die Klopfneigung auftritt, ausgewählt.

Es ist wichtig, die Detonation nicht mit zwei anderen Phänomenen zu verwechseln. Das erste ist die sogenannte Caliche-Zündung, die auftritt, wenn der Motor längere Zeit in der Hitze mit hoher Last und mit minderwertigem Benzin läuft. In diesem Fall kommt es durch glühende Teile im Brennraum zu einer spontanen Entzündung des Kraftstoffs ohne Funken – in der Regel ist die Elektrode der Zündkerze selbst am heißesten. Dieses Problem wird durch den Einbau geeigneterer “kalter” Zündkerzen mit einer hohen Kaliberzahl behoben. Bei starker Detonation erwärmt sich jedoch der gesamte Brennraum – und die Caliche-Entzündung kann auch dann noch anhalten, wenn die explosive Verbrennung zum Stillstand gekommen ist.

Das zweite Phänomen ist die “Dithering”-Eigenschaft von Vergasermotoren. So wird die Selbstentzündung des Kraftstoffs nach dem Ausschalten der Zündung bei niedriger Kurbelwellendrehzahl bezeichnet. Zu diesem Zeitpunkt gelangt fast keine Luft mehr in den Brennraum, die Temperatur steigt an – und dies führt wiederum zu einer Caliche-Entzündung. Diese dauert jedoch nur 2–3 Sekunden, sodass keine kritischen Schäden entstehen.

Wie erkennt man eine Motordetonation

Das offensichtlichste Symptom für das Auftreten einer Detonation ist ein charakteristisches metallisches Klopfen unter der Motorhaube, das ziemlich hell klingt und sich oft wiederholt. Das Geräusch einer Motordetonation ist schwer mit anderen zu verwechseln: Stellen Sie sich vor, jemand schlägt mit einem Metallgegenstand auf den Zylinderblock. Tatsächlich manifestiert sich auf diese Weise die Stoßwelle, die in der Brennkammer auftritt und auf ihre Wände übertragen wird, und diese “melden” das Problem bereits nach außen. Oft wird das Klopfen von verstärkten Vibrationen begleitet, die auch auf die charakteristischen Anzeichen einer Motordetonation zurückzuführen sind. In modernen Autos kann es jedoch recht schwierig sein, eine Detonation vom Innenraum aus zu unterscheiden: Die Geräuschdämmung des Innenraums und des Motors selbst ist besser geworden. Man muss also hinhören. Durch die Musik aus der Stereoanlage dringt das “Klopfen der Finger” möglicherweise nicht durch.

Es lohnt sich, auf Probleme beim Motorstart, erhöhten Kraftstoffverbrauch und Leistungsreduzierung zu achten, die sich wiederum in einem Verlust der Zugkraft unter Last und einer allgemeinen Verschlechterung der Beschleunigungsdynamik äußern können. Es ist klar, dass solche Phänomene auf andere Motorstörungen hinweisen können, aber wenn all dies von einem metallischen Klappern unter der Motorhaube begleitet wird, ist das Problem offensichtlich.

Was ist die Gefahr von Motordetonationen

Wenn der Motor detoniert, steigen gleichzeitig die mechanischen und thermischen Belastungen, die auf fast alle Teile einwirken. Kolben sind die ersten, die betroffen sind – sie zerbröckeln buchstäblich durch Druckstöße und brechen aus den Kolbenringzwischenräumen heraus. Gleichzeitig leiden die Ventile, deren Platten der hohen Hitze nicht standhalten können. Die Zylinderkopfdichtung brennt durch, die Laufbuchsen verschleißen schnell und in besonders vernachlässigten Fällen müssen sogar der Zylinderblock oder der Zylinderkopf repariert werden.

In diesem Modus reichen wenige Minuten Betrieb des Aggregats aus, um einen Ausfall zu verursachen, und dem Autobesitzer entstehen teure Reparaturen. Moderne Motoren aus Leichtmetalllegierungen sind besonders anfällig für Klopfen, da sie Drücken und Temperaturen, die ein Vielfaches der Normwerte überschreiten, nicht standhalten können. Es kann sogar vorkommen, dass sich der Zündkurbelmechanismus aufgrund des Kalibers in die entgegengesetzte Richtung zur Arbeitsrichtung dreht – und der Motor muss definitiv repariert werden.

Hauptursachen für Detonationen

Es gibt nicht so viele Ursachen für Detonationen, sodass Sie auch ohne die Hilfe von Spezialisten verstehen können, was eine Detonation im Motor Ihres Autos verursacht. Hier sind die wichtigsten Optionen.

Kraftstoff mit ungeeigneter Oktanzahl

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Die häufigste Ursache für die Detonation von Verbrennungsmotoren. Jeder Motor ist für eine bestimmte Art von Kraftstoff ausgelegt, wobei die Parameter berücksichtigt werden, die das Verdichtungsverhältnis festlegen. Aus diesem Grund ist die minimal zulässige Oktanzahl von Benzin, das zum Tanken geeignet ist, unbedingt auf dem Tankdeckel angegeben. Wenn ungeeigneter oder minderwertiger Kraftstoff in den Tank gefüllt wird, kann er aufgrund der Kompression des Kraftstoffgemisches, die in der Motorkonstruktion vorgesehen ist, einfach nicht richtig verbrennen. In modernen Autos kann die Elektronik den Motor an solches Benzin anpassen, jedoch nur innerhalb bestimmter Grenzen. Gleichzeitig sinkt die Leistung und die Motortemperatur steigt leicht an. Normalerweise äußert sich eine solche Detonation nach dem Tanken.

Zündprobleme

Detonationen können auch durch falsche Zündeinstellungen ausgelöst werden. Ein zu großer Vorzündwinkel führt dazu, dass der Funke erscheint, bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht, was bedeutet, dass die Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches erfolgt, bevor es im Brennraum verteilt wird. Ähnliche Probleme treten auf, wenn falsche Zündkerzen eingebaut werden.

Unregelmäßige Kraftstoffgemischzusammensetzung

Im Leerlauf kommt es normalerweise nicht zu einer Detonation, da die Belastung zu gering ist. Häufiger kommt es jedoch beim Beschleunigen zu einer Detonation des Motors, wenn das Kraftstoff-Luft-Verhältnis in den Zylindern besonders kritisch ist. Ein zu schlechtes Gemisch (viel Luft, wenig Benzin) erhöht die Temperatur der Abgase und damit auch die Temperatur der Brennkammer. Dies führt zu einer explosionsartigen Verbrennung.

Eine weitere Problemquelle kann das Eindringen von zu viel Motoröl in den Brennraum sein, wodurch die Detonationsbeständigkeit des Kraftstoff-Luft-Gemisches verringert wird.

Zylinderverunreinigungen

Wenn sich Ablagerungen in den Motorzylindern angesammelt haben, kommt es zu einer Detonation. Erstens verringern Ablagerungen auf der Innenfläche des Brennraums dessen Volumen und erhöhen dadurch das Verdichtungsverhältnis. So wird selbst Kraftstoff mit der richtigen Oktanzahl falsch gezündet. Zweitens beeinträchtigen Ablagerungen die Zylinderkühlung, und im Laufe des Motorbetriebs werden sie so heiß, dass sie das Kraftstoffgemisch entzünden, bevor es durch den Funken der Zündkerze entzündet wird. Wenn Sie eine Glühkerzenzündung bemerken, liegt dies wahrscheinlich auch an einer Verschmutzung.

Ausfall des Kühlsystems

Wenn sich beim Beschleunigen eine Detonation zeigt, ist dies ein sicheres Zeichen für Probleme mit dem Kühlsystem des Motors. Der Motor überhitzt, die Brennkammer erwärmt sich und das Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrennt unvorhersehbar. Die Gründe für eine Motordetonation unter Last sollten im Kühlsystem gesucht werden.

Wie man Motordetonation beseitigt

Jede Ursache für eine Motordetonation erfordert eine eigene Lösung, aber im Allgemeinen sprechen wir nicht über die kompliziertesten und ziemlich offensichtlichen Wege, um Probleme zu beseitigen.

Qualitätskraftstoff

In einer Situation, in der die Detonation durch Benzin mit einer niedrigen Oktanzahl ausgelöst wird, ist es einfach, bewährte Tankstellen zu wählen, die Qualitätskraftstoff garantieren. Wenn Sie minderwertigen Kraftstoff tanken und keine Möglichkeit besteht, diesen aus dem Tank abzulassen, können Sie ein Additiv mit Oktanzahlverbesserer verwenden, mit dem Sie mit minimalen Verlusten zur Quelle von Qualitätsbenzin gelangen. Es lohnt sich zumindest, den Kraftstoff im Tank mit Benzin mit möglichst hoher Oktanzahl zu verdünnen.

Werkseitige Zündeinstellungen und geeignete Zündkerzen

In diesem Fall gibt es nur eine Empfehlung: Lassen Sie den Zündwinkel in einer Werkstatt überprüfen und gegebenenfalls auf die Werkseinstellungen zurücksetzen. Dasselbe gilt für die Zündkerzen: Stellen Sie sicher, dass sie in gutem Zustand sind und den Anforderungen des Autoherstellers entsprechen, und ersetzen Sie sie andernfalls durch geeignete.

Regelmäßige Belastung des Motors

Wir raten Ihnen, nicht ausschließlich bei niedrigen Geschwindigkeiten zu fahren und sich nicht zu scheuen, den Motor gelegentlich auf hohe Geschwindigkeiten zu bringen. Bei diesen Geschwindigkeiten erhitzen sich die Kohlenstoffablagerungen, die sich bei Stößen im Stau angesammelt haben, und verbrennen – so reinigt sich der Motor effektiv selbst. Wenn massive Ablagerungen im Inneren vermutet werden, kann ein Crackverfahren angewendet werden.

Kühlmittelstand und Funktionstüchtigkeit des Systems prüfen

Wenn die Detonation durch Überhitzung des Motors ausgelöst wird, muss zunächst der Kühlmittelstand überprüft werden. Wenn der Kühlmittelstand normal ist, muss sichergestellt werden, dass Thermostat und Lüfter ordnungsgemäß funktionieren. Anschließend muss der Kühler gespült werden. In der Regel reicht dies aus.

Kurzinfo

• Unter einer Detonation versteht man den Prozess der explosionsartigen Entzündung des Kraftstoff-Luft-Gemischs im Brennraum des Motors.
• Eine Motordetonation äußert sich zunächst durch ein charakteristisches metallisches “Klingeln”.
• Die Detonation des Motors ist aufgrund erhöhter mechanischer und thermischer Belastungen mit Ausfällen behaftet.
• Die Hauptursachen für die Detonation des Motors sind ungeeigneter Kraftstoff (von geringer Qualität oder nicht den Anforderungen des Herstellers entsprechend), falsche Einstellungen des Zündsystems, interne Verunreinigungen der Zylinder und Fehlfunktionen des Kühlsystems.