Was ist Oktan?

Sie fahren an eine Tankstelle und haben drei Möglichkeiten: Normalbenzin, mittelschweres Benzin oder Superbenzin – alles natürlich, denn eine echte Auswahl an Kraftstoffen gibt es in Amerika derzeit nicht. Aber haben Sie sich jemals gefragt, was diese drei Zahlen – 87, 89 und 93 oder eine ähnliche Variante – auf der Zapfsäule selbst bedeuten?

Sicher, vielleicht haben Sie gehört, dass diese Zahlen die Oktanzahl angeben, die man Oktan nennt. Aber wenn Sie nicht wissen, was Oktan ist und was es bewirkt, ist diese Antwort ungefähr so nützlich, wie jemandem, der sich nicht mit der Börse auskennt, zu sagen, dass der Dow um drei Punkte gestiegen ist.

Die kurze Antwort ist, dass Oktan das Maß dafür ist, wie viel Kompression ein Kraftstoff aushalten kann, bevor er sich entzündet. Je höher die Oktanzahl, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich der Kraftstoff bei höherem Druck entzündet (sprich: unerwartet explodiert) und den Motor beschädigt. Aus diesem Grund benötigen Hochleistungsfahrzeuge mit Motoren mit höherer Verdichtung Kraftstoff mit höherer Oktanzahl (Premium). Im Wesentlichen sind Kraftstoffe mit höherer Oktanzahl mit Motoren mit höherer Verdichtung kompatibel, die Effizienz und Leistung steigern und gleichzeitig die Emissionen durch eine vollständigere Verbrennung des Kraftstoffs verringern können.

Das ist die kurze Antwort. Die lange Antwort ist etwas komplizierter und erfordert ein gewisses Verständnis dafür, wie genau unsere Autos die flüssigen Kraftstoffe in unseren Tanks in die Energie umwandeln, die sie auf unseren Straßen vorantreibt. Also setzt eure Lernkappen auf, Leute, der Unterricht hat offiziell begonnen.

In der Abbildung links haben wir eine Animation dessen, was die große Mehrheit der Verbrennungsmotoren (ICEs) auf der Straße antreibt, bekannt als der Viertaktzyklus. In Schritt 1 öffnet sich das rechte Rohr (das so genannte Einlassventil), während sich der Kolben gleichzeitig nach unten bewegt. Dadurch gelangt ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff (blau dargestellt) in den Zylinder. In Schritt 2 bewegt sich der Kolben wieder nach oben und verdichtet die Luft und den Kraftstoff, wodurch sich die Temperatur und der Druck im Zylinder erhöhen. Schritt 3 beginnt, nachdem das Luft-Kraftstoff-Gemisch von der Zündkerze des Autos gezündet wurde. In diesem Schritt wird die Energie erzeugt, die das Auto tatsächlich antreibt: Die Kraft, die durch das explodierende Luft-Kraftstoff-Gemisch entsteht, drückt den Kolben wieder nach unten, dreht die Kurbelwelle des Autos und setzt es schließlich in Bewegung. Danach folgt Schritt 4, bei dem sich der Kolben wieder nach oben bewegt und das, was von der verbrannten Luft/Kraftstoff-Mischung übrig geblieben ist (bekannt als Auspuff und dargestellt durch die braune Farbe), aus dem linken Rohr oder der Auspufföffnung drückt. Dann beginnt der Zyklus von vorne.

Was hat das nun mit der Oktanzahl zu tun? Eigentlich alles. Je höher die Oktanzahl, desto mehr kann der Kraftstoff einem höheren Druck standhalten, ohne sich zu entzünden. Dies ermöglicht eine Reihe von Optionen, die die Leistung und Effizienz steigern und gleichzeitig die Emissionen senken können. Zu diesen Optionen gehören die Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses, die Änderung des Zündzeitpunkts, das Einspritzen von weniger Kraftstoff in den Zylinder und vieles mehr. Außerdem verbrennen Motoren, die für höhere Oktanwerte ausgelegt sind, den Kraftstoff vollständiger, was weniger schädliche Emissionen im Abgas bedeutet. Eine MIT-Studie schätzt sogar, dass die USA ihre jährlichen CO2-Emissionen um 35 Millionen Tonnen senken könnten, wenn sich Kraftstoffe mit höherer Oktanzahl und dafür ausgelegte Motoren weiter verbreiten würden.

Mit diesem Wissen können wir nun auf die Zahlen 87, 89 und 93 zurückkommen. 87 ist die Standard-Oktanzahl, für die die meisten Automotoren ausgelegt sind. Oder anders ausgedrückt: Eine Oktanzahl von 87 oder höher hält den Verdichtungsverhältnissen stand, die in den meisten Autos verwendet werden. Bei allen niedrigeren Werten besteht die Gefahr, dass der Motor durch Vorzündung oder Klopfen beschädigt wird. Diese Vorgänge treten auf, wenn das Verdichtungsverhältnis mehr Druck und Wärme erzeugt, als der Kraftstoff bewältigen kann, so dass er frühzeitig verbrennt und gegen den Kolben drückt, während dieser sich in Stufe 2 noch nach oben bewegt. Da 87 Oktan die Standard-Oktanzahl für den heute in den meisten Motoren verwendeten Kraftstoff ist, unterscheiden sich die Kraftstoffe mit 89 und 93 Oktan nur dadurch, dass sie mehr Hitze und Druck aushalten, bevor sie sich selbst entzünden. Dies wiederum bedeutet, dass sie in Hochleistungsmotoren verwendet werden können, die für höhere Verdichtungsverhältnisse ausgelegt sind. Das bedeutet auch, dass Kraftstoffe mit höherer Oktanzahl zwar Motoren, die mit 87 Oktan betrieben werden, nicht schaden, aber auch keinen Vorteil bringen.

Und da haben Sie es. Oktan ist einfach ein Maß dafür, wie viel Hitze und Druck ein Kraftstoff aushalten kann, bevor er explodiert, und – in Verbindung mit einem richtig konstruierten Motor – kann ein Kraftstoff mit höherer Oktanzahl die Leistung und Effizienz steigern und gleichzeitig die Emissionen senken.

Klasse entlassen.