Bei der Verbrennung im Zylinder kann es zu Klingeln oder Klopfen des Motors kommen



Beides ist absolut unerwünscht und kann zu Motorschäden führen.

Einige Voraussetzungen:
Das „Gemisch“, bestehend aus Luft und Kraftstoff, ist nicht unbedingt homogen und die Strömungen in Ansaugtrakt und Zylinder sind nicht gleichförmig. Luft wiegt nur nach üblicher Auffassung „nichts“. Zwar stimmt das nach unserem Gefühl, doch die Physik ist mit dem Begriff „Massenträgheit“ anderer Meinung.

In plakativen Bildern gesprochen beginnt es mit dem Ansaugtakt:
Das Einlassventil ist geschlossen, im Ansaugrohr bewegt sich nichts.
Das Einlassventil öffnet, der in Richtung KW gleitende Kolben beginnt anzusaugen, im Ansaugrohr setzt sich die Luft in Bewegung, am oberen Rand des Ansaugrohres wird eingespritzt und der Sprühnebel aus Kraftstoff wird vom noch langsamen Luftstrom mitgenommen.
Durch das obere Einlassventil gelangt vorwiegend fettes Gemisch, durch das untere mageres.
Aufgrund der Gasdynamik strömt das Gemisch keineswegs gleichmässig sondern verwirbelt an jedem zur Verfügung stehenden Hindernis (Ventilteller, Ventilsitzkante, etc.) und der Hubraum wird ungleichmässig gefüllt.
Angestrebt wird eine starke Verwirbelung (damit sich das Luft und Kraftstoff gleichmässig vermischen) bei möglichst wenig Strömungsverlusten. Behindert wird dieses Streben durch die Ablaufgeschwindigkeit.
Das Einlassventil schliesst, im Ansaugrohr knallt der in Bewegung befindliche Luftstrom an das geschlossene Ventil, der Kolben beginnt mit dem Verdichtungstakt während das Gemisch noch in Richtung KW strömt (der Kolben kommt der Strömung entgegen!)
Es kann sein, dass in einem Zylinder unterschiedliche Drücke bestehen obwohl es ein gemeinsamer Raum ist! Aufgrund der Massenträgheit des Gemischs welches dem in Richtung Kopf rasenden Kolben nicht schnell genug ausweichen kann wird dieses u.U. an einer Stelle stärker verdichtet wird als an den Restlichen. Ausserdem ist das Gemisch noch immer nicht unbedingt homogen. Wegen der Gasdynamik ist das Ganze drehzahlabhängig und zudem relativ unberechenbar.
Soweit die plakativ dargestellten Voraussetzungen.

Bei der Funktionsbeschreibung eines Ottomotors heisst es oft „Das verdichtete Gemisch wird am OT entzündet und treibt den Kolben in Richtung KW“. Dabei nimmt man stillschweigend an, dass Druck und Temperatur in einem abgeschlossenen Raum überall gleich gross sind.

Klingeln:
„Irgendwo“ im Zylinder beschliesst ein Teil des Gemisches aufgrund des Druckes, der entstandenen Wärme und einfach weil es kann, mal die Zündkerze zu ignorieren und sich selbst zu zünden. Das umgebende Material ist im wahrsten Sinn des Wortes erschüttert, zittert und schwingt. Diese Schwingungen können als Knistern, Klingeln, Rasseln, etc. hörbar sein. Meist zündet das Gemisch knapp vor der gewollten Zündung.
Beschleunigungsklingeln
Mit geringeren Drehzahlen verändert sich die Strömung im Zylinder; das Gemisch wird u.U. schlechter durchmischt und steigert die Gefahr der örtlichen Selbstzündung.
Hochgeschwindigkeitsklingeln (=Hochdrehzahlklingeln) ist deshalb nicht zu hören, weil die anderen mechanischen Geräusche des Motors jedes Klingeln oder Klopfen übertönen! Dennoch kann es munter vor sich hinklingeln.
Wird so früh gezündet, dass das gesamte Gemisch brennt bevor OT erreicht ist, muss der aufsteigende Kolben in den letzten Winkelgraden nicht nur mit dem zunehmenden Verdichtungsdruck kämpfen. Das entzündete Gemisch, das dann ja nix Besseres zu tun hat als sich beim Abfackeln auszubreiten, versucht ihn am Aufstieg zu hindern, klaut Leistung und haut auf die Kurbelwellenlager.

Klopfen:
Das verdichtete Gemisch wird -wie auch immer- gezündet. Es entsteht eine Druckwelle, die sich schneller im Zylinder ausbreitet als die Flammenfront der normalen Verbrennung.
Der Druck steigt dadurch weiter an und kann an einer anderen, kritischen Stelle des Zylinders eine Selbstzündung entfachen. Diese wiederum führt zum vollkommen unkontrollierten Brennverlauf. Die beiden Flammenfronten laufen nun gegeneinander und verursachen das knallende Geräusch des Klopfens.
Das soll bei Doppelzündung doch ein Witz sein weil dabei ja bewusst an 2 Stellen gezündet wird? Nein, zum Einen sind die Kerzen so positioniert, dass die Druckwellen nicht gegeneinander laufen sondern sich vereinen und dann als Einheit ausbreiten, zum Anderen arbeiten die die DZ-Anlagen der 4V ab einer bestimmten Drehzahl als EZ!
Durch die klopfende Verbrennung wird der Motor mechanisch und thermisch sehr hoch belastet. Es treten Druckspitzen auf, die Kolben, Lager, Zylinderkopf, Ventile und Zündkerze beschädigen können.

Ursachen:
Zu den betriebstechnischen Gründen gehören bei Serienmotoren z.B. Drehzahlen, Motorlast, hohe Temperaturen.
Bei nachträglich veränderten Motoren z.B. ein zu hohes Verdichtungsverhältnis, eine zu “magere” Motorabstimmung, ein nicht angepasster Zündzeitpunkt, falsche Zündkerzen, etc..
Zu den kraftstoffspezifischen Gründen zählt hauptsächlich die Verwendung “schlechten” Benzins, oder Treibstoff mit zu geringer Oktanzahl (ROz).

Verhinderung des Klopfens
Verschiebung des Zündzeitpunktes in Richtung spät; verschiebt die Hitzeentwicklung in den Arbeitstakt;
Anreicherung des Gemisches zur Innenkühlung des Brennraums (steigert Verbrauch ohne Leistungssteigerung)
Verwendung klopffester Kraftstoffe (Benzin mit hoher Oktanzahl wie verbleites Benzin oder Superbenzin, Methanol, Ethanol usw.)
Einspritzen von kühlenden, detonationsverhindernden Substanzen (Wasser, Ethanol, Propan, Methyltertbutylether (MTBE) u. a.)
Konstruktion von möglichst kompakten Brennräumen; zerklüftete Brennräume neigen vermehrt zum Klopfen.
Zum Kraftstoff
Grundsätzlich gilt: Je schlechter (oktanloser) der Sprit, desto leichter(!) zündet er. Eventuell durch geschäftstüchtige Menschen (z.B. in „Pakistan“) beigefügte Wasseranteile zünden zwar gar nicht, sind aber auch kein Sprit!
Ganz übel ist also, wenn der Sprit so grottenschlecht ist, dass ihn bereits der beim Verdichtungshub ansteigende Druck, der daraus resultierende Temperaturanstieg, vielleicht kombiniert mit irgendwelchen noch heissen, unvollständig verbrannten Ablagerungen am Kolben, zum eigenmächtigen Zünden animiert. Er wird somit zum Selbstzünder (Dieselverfahren). Da hilft kein Klopfsensor sondern nur eine Verringerung der Verdichtung. Die 2-V-ler legen da "einfach“ doppelte Zylinderkopfdichtungen ein. (Manchmal sind Kamele einfach besser!)

Resultat:
Klopfen und Klingeln sind unterschiedliche Dinge wobei Klingeln gemeinsam mit Klopfen auftreten kann aber nicht muss.
Exaktes Einstellen der Hallgeberplatte (allg. "Zündung") ist eine absolute Notwendigkeit!
Bereits geringe Verschiebungen des optimalen Zündzeitpunktes kosten Leistung, also kann die korrekte Einstellung sogar welche bringen!
In Ländern mit Spritproblemen (das viel geschmähte Italien gehört noch lang nicht dazu!) kann simples Verdrehen der Hallgeberplatte im Uhrzeigersinn(!) temporär (be-)helfen, die Probleme aber nicht sicher vermeiden.
Die gängige Lehrmeinung stuft Beschleunigungsklingeln (anders als Hochgeschwindigkeitsklingeln) als "nicht so schlimm ein“.

Ab den K2 R1200xx versuchen Klopfsensoren ihr Bestes sind aber ungeeignet um einen für hochwertigen Treibstoff konstruierten Motor dauerhaft mit „günstiger“ Plörre zu fahren.
Klartext: Wer beim Betrieb seiner R1200 mit „Normalkraftstoff“ sparen möchte hat einfach das falsche Fahrzeug!
Analogie: Das Gefühl des dicken Kopfes nach einer Sauferei lässt sich mit Aspirin bekämpfen, aber nur das "Nicht-Saufen" bewahrt vor dem Kopf!


Links:
Zündanlage Funktion
Zündgeber-Unterbrecher-Schliesswinkel
Zündzeitpunkt und Zündfunke
Zündwilligkeit, Verbrennung. Kraftstofftyp
Klingeln_Klopfen
Leistung und Zündzeitpunkt
4V1 Hallschrankenplatte (Zündimpulsgeber) R11x0xx justieren