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EN 228

Kraftstoffe sind Gemische aus vielen verschiedenen Kohlenwasserstoffen, die durch Raffination von Rohöl gewonnen werden. Kraftstoffe sind bei Raumtemperatur flüssig und leicht entflammbar. Neben den natürlichen Bestandteilen enthält jeder Kraftstoffart Additive, die die Eigenschaften des Kraftsoffes verändern oder verbessern.

Kraftsoffe bestehen aus:

- gesättigt, geradkettige: n-Paraffine
- gesättigt, verzweigt: iso-Paraffine
- gesättigt, ringförmig: Naphenthene
- ungesättigt, geradkettige: n-Olefine
- ungesättigt, verzweigt: iso-Olefine
- ungesättigt, ringförmig: ungesättigte Naphenthene
- aromatische Verbindungen
- sauerstoffhaltige Verbindungen wie Alkohole und Ether
- Additive, die z.B. die Lagerstabilität und die Verbrennungseigenschaften verbessern und Ablagerungen in den Brennräumen verhindern sollen.

Kraftstoffkomponente:

Parafine: Sie ergeben eine saubere, rückstandsfreie Verbrennung, guten Heizwert und eine gute Lagerfähigkeit. Die Octanzahl von n-Paraffinen ist aber nur bei sehr kurzen Ketten gut, bei langkettigen Paraffinen ist sie schlecht bis sehr schlecht. Sie nimmt bei verzweigten Paraffinen mit dem Grad der Verzweigung jedoch zu und erreicht dann auch sehr gute Werte.

Olefine: Olefine ergeben einen guten Heizwert. Die Verbrennungseigenschaften sind jedoch eingeschränkt.

Aromaten: Aus technischer Sicht sind sie für den Einsatz sehr gut geeignet. Heizwert und Lagerfähigkeit sind hoch, die Octanzahl sehr hoch. Aus Umweltschutzgründen wird ist ihr Anteil im Benzin in den letzten Jahren von zuletzt 42 Vol.-% auf jetzt 35 Vol.-% begrenzt worden. Noch stärker limitiert wurde wegen seiner kanzerogenen Eigenschaften das Benzol von früher maximal 5 Vol.-% auf heute 1 Vol.-%.

Oxigenates: Um trotz der Limitierung von „technisch günstigen„ Komponenten vor allem die Octanzahl zu halten, werden seit 20 Jahren sauerstoffhaltige Komponenten dem Kraftstoff zugesetzt. Alkohole haben zwar eine gute Octanzahl, sie sind jedoch deutlich polarere Verbindungen als die anderen Benzinbestandteile und können z.B. bei Kontakt mit Wasser u.U. ausgewaschen werden. Bei Methanol reichen dazu bereits Spuren von Wasser (Kondenswasser im Tank).

  • Dichte bei 15 °C DIN EN ISO 12185
  • Schwefelgehalt DIN EN ISO 20846
  • Bleigehalt DIN 51461-1
  • Research-Octanzahl, ROZ DIN EN ISO 5164
  • Motor-Octanzahl, MOZ DIN EN ISO 5163
  • Mangangehalt DIN EN 16136
  • Oxidationsstabilität DIN EN ISO 7536
  • Korrosionswirkung auf Kupfer (3h bei 50 °C)
  • Abdampfrückstand DIN EN ISO 6246
  • Kohlenwasserstoffgruppen DIN EN ISO 22854
  • Benzolgehalt DIN EN ISO 22854
  • Sauerstoffgehalt DIN EN ISO 22854
  • Sauerstoffhaltigen organischen Verbindungen DIN EN ISO 22854
  • Dampfdruck DIN EN 13016-1
  • Destillationsverlauf DIN EN ISO 3405
  • C/H-Verhältnis DIN EN ISO 22854
  • Heizwert DIN EN ISO 22854
  • Molekulargewicht DIN EN ISO 22854
  • Wärmeleitfähigkeit ASTM D 2717
  • Wärmekapazität
  • Wassergehalt DIN EN ISO 12937

Octanzahl

Die Octanzahl ist eine Verkürzung der beiden Werte ROZ und MOZ. Sie gibt die Klopffestigkeit eines Benzins an. Klopfen ist der (akustische) Ausdruck für eine vorzeitige unkontrollierte Entzündung des Benzins noch im Verdichtungsprozess. Es ergibt im Brennraum einen „schlagartigen „Druck- und Temperaturanstieg. Im Fahrbetrieb hören sie es als typisches „Klopfen „. Es kann einen Motor innerhalb kürzester Zeit zerstören. Je höher die Octanzahl, desto höher und klopffester ist der Treibstoff, desto höherverdichtet kann der Motor ausgelegt werden. Eine höhere Verdichtung wiederum ergibt einen Motor mit mehr Effizienz, d.h. mehr Leistung und weniger Verbrauch.

Der Wert gibt die Klopffestigkeit bei niedriger und mittlerer Drehzahl an wird nach prEN ISO 5164 mit dem CFR-Prüfmotor (Octan-Motor) ermittelt.
Grenzwerte:
NOK mindestens 91,0
SOK mindestens 95,0
SOK + mindestens 98,0

Die Flüchtigkeit des Kraftstoffes

Der Kraftstoff soll gut verdampfbar sein, damit der Motor auch in kalten Zustand gut startet. Gleichzeitig sollen sich bei heißem Motor keine Dampfblasen im Kraftstoff-System bilden, die den Nachschub an Treibstoff stören oder unterbinden. In der Zusammensetzung zeigen sich darüber hinaus gewisse Abhängigkeiten zwischen Siedetemperatur und Kraftstoffeigenschaften. Beim Siedebeginn finden Sie kurzkettige Paraffine und Olefine mit hohem Dampfdruck und überdurchschnittlicher Octanzahl, beim Siedende Aromaten mit niedrigem Dampfdruck aber ebenfalls hoher Octanzahl. Daraus folgt dann z.B., dass im „Mittelfeld „des Siedeverlaufes die Octanzahl eher unterdurchschnittlich ist.

Motor-Octanzahl, MOZ

Dieser Wert gibt die Klopffestigkeit bei hoher Drehzahl und bei hoher Motorbelastung an und wird nach prEN ISO 5163 ebenfalls mit dem CFR-Prüfmotor (Octan-Motor) ermittelt.

Grenzwerte:
NOK mindestens 82,5
SOK mindestens 85,0
SOK + mindestens 88,0

Dichte

Die Dichte hat Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch. Kraftstoff wird nach Volumen gekauft, der Heizwert ist aber mehr zur Masse bezogen konstant. Geringe Dichte bedeutet also eher geringeren Heizwert. Darüber hinaus kann es bei Motoren mit moderner Gemischaufberei-tung durch Dichten außerhalb der Grenzwerte zu fehlerhaften Regelungen kommen. Den Dichtwert benötigen neben dem Wert an sich darüber hinaus auch bei der Berechnung von Volumenanteilen aus Messungen mittels GC-OFID und GC-SST, da die Resultate dieser Messung Massenprozente sind.

Schwefelgehalt

Schwefelhaltige Komponenten haben ihren Ursprung im Rohöl, das z.T. im Prozentbereich solche Verbindungen enthält. Korrosive Auswirkungen allgemein, negative Effekte auf Kata-lysatoren, besonders wenn die Motoren mit mageren Benzingemischen betrieben werden, und Auflagen aus Emissionsbegrenzungen haben zu einem ständigen Absenken des Schwefel-grenzwertes geführt.

Oxidationsstabilität

Die Oxidationsstabilität beschreibt die Resistenz des Kraftstoffes gegen den Einfluss von Luftsauerstoff. Besonders bei der Lagerhaltung von Benzin ist dies wichtig. Olefine und Di-Olefine reagieren mit Sauerstoff und Verändern die Eigenschaften des Benzins, der Kraftstoff altert. Verhindert wird eine solche Reaktion durch geeignete Additive, die sich aber dabei mit der Zeit selbst verbrauchen.

Abdampfrückstand

Der Abdampfrückstand, gewaschen (Gum) ist ein Maß für eine mögliche Rückstandsbildung bei der Verbrennung des Kraftstoffes. Er entsteht i.a. durch sehr hochsiedende Komponenten (z.B. Motoröl-Anteile) oder durch im Benzin gelöste, aus Olefinen entstandene Polymere.

Korrosionswirkung auf Kupfer

Sollten im Kraftstoff aggressive Bestandteile enthalten sein, können sie mit dieser Methode ermittelt werden. Bei EN ISO 2160, Kupferstreifentest, Einwirkzeit 3 Stunden bei 50 °C, darf die sich der Kupferstreifen nicht über eine gewisse Intensität hinaus verfärben.

Aussehen

Ein visuelles Verfahren. Der Kraftstoff soll klar und trübungsfrei sein. Dies spielt – neben einer Verunreinigung mit Sediment - vor allem bei dem möglichen Wassergehalt eines Kraftstoffes eine Rolle.

Gehalt an Kohlenwasserstoffgruppen

Bestimmt wird der Aromaten- und den Olefingehalt. Der Aromatengehalt ist aus ökologischen Gründen begrenzt, der Olefingehalt mehr aus technischen. Für die Bestimmung stehen 2 Methoden zur Auswahl:

EN 14517: Bestimmung der Kohlenwasserstoffe und der sauerstoffhaltigen Verbindungen in Ottokraftstoff, multidimensionales gaschromatographisches Verfahren und
ASTM D 1319: Hydrocarbon Types in Liquid Petroleum Products by Fluorescent Indicator Adsorption, (FIA)

Das gaschromatographische Verfahren liefert neben der Aufschlüsselung nach KW-Gruppen auch noch die Sortierung nach der Kohlenstoff-Zahl. Schiedsmethode ist jedoch die FIA. Die Werte aus dieser Bestimmung müssen jedoch um den Anteil an sauerstoffhaltigen Komponenten korrigiert werden, da die Methode Oxigenates nicht erfassen kann.

Benzolgehalt

Benzol ist wegen seiner kanzerogenen Wirkung begrenzt. Es wird nach folgenden Verfahren analysiert:

EN 12 177: Gaschromatographie mittels Säulenschaltung (GC-SST-FID),
EN 14517: multidimensionales, gaschromatographisches Verfahren und
EN 238: IR-Spektroskopie

Flüchtigkeitsanforderungen

Um den Anforderungen an das Kalt- und Heißstartverhalten sowie das Fahrverhalten bei kaltem und bei heißem Motor in den europäischen jahreszeitlichen und geographischen Bedingungen gerecht zu werden, sind 10 Flüchtigkeitsklassen definiert, die in einem nationalen Anhang (oder Vorwort) geregelt werden.