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Zündkerzen |
Zündkerzen entzünden das Kraftstoff-Luftgemisch mittels eines Hochspannungsfunkenüberschlags. Zur Entstehung des Lichtbogens zwischen zwischen Masse- und Mittelelektrode sind Zündspannungen zwischen 8 und 30 kV nötig. Der Lichtbogen hat lediglich 2 ms Zeit unterschiedlichste Gemischzusammensetzungen sicher und vollständig zu verbrennen.
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Großbild: Aufbau einer Standard-Zündkerze (ohne Entstörwiderstand) |
Zündkerzentypen
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Standardtyp mit Stirn- oder Dachelektrode früher gebräuchlichster Typ, gute Gemischzugänglichkeit, kleiner Zündspannungsbedarf 15000 - 20000 km |
2-Massen-Seitenelektrode mit vorgezogener Funkenlage gute Gemischzugänglichkeit, kleiner Zündspannungsbedarf, mit einer 1 Elektrode nicht mehr üblich 25000 – 40000 km |
3-Massen-Seitenelektrode wie 2-Massenelektrode
40000 – 60000 km |
Platinelektrode
mit vorgezogener Funkenlage hohe Beständigkeit gegen Heißgaskorrosion, sehr gute Gemischzugänglichkeit, sehr kleiner Zündspannungsbedarf
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| Vorgezogene Funkenlage | Kompakttyp | 12 mm Gewinde |
12 mm Gewinde Anschluss 16 mm |
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10 mm Gewinde Anschluss 16 mm |
8 mm Gewinde | Rennkerze Gleitfunkenkerze Drehzahlen > 12000 1/min |
Mittelelektrode 0,6 mm,
Iridiumspitze |
Hinweis: Immer nur die richtigen Zündkerzen verwenden, da sonst schwere Motorschäden entstehen können!
Zahlencode
Der Zahlencode ist für Laien häufig sehr verwirrend. Hier je ein Beispiel für die Erklärung von NGK- und Bosch Kerzen.
Hilfreich kann hier auch der Zündkerzenkonverter oder der Beru Zündkerzenfinder sein.
2 Beispiele für moderne Zündkerzentypen
NGK - Iridium
NGK - Iridiumkerzen
Beispiel: DaimlerChrysler - Wechsel: 90.000 -110.000 k |
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Bosch - Super 4
| BOSCH Super 4 Die Super 4-Zündkerze von Bosch unterscheidet sich von herkömmlichen Zündkerzen durch vier symmetrisch angeordnete Masseelektroden, eine versilberte Mittelelektrode aus einer Chrom-Nickel-Legierung mit eingeschlossenem Kupferkern und einen bereits für die gesamte Nutzungsdauer eingestellten Elektrodenabstand. (alle Angaben von Bosch) |
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Der Funke entzündet das Luft-Kraftstoff-Gemisch bei Zündkerzen mit vier Masseelektroden prinzipiell genauso wie bei jenen mit zwei Masseelektroden, d.h. entweder als Luft- oder als Luftgleitfunke. Bei den vier Masseelektroden der Super-4-Zündkerze ergeben sich dadurch acht mögliche Funkenstrecken (s.a. Gleitfunkenkerze). Welche dieser Funkenstrecken gewählt wird, ist normalerweise rein zufällig. Die Funken verteilen sich gleichmäßig um den Isolatorfuß. Ist der Isolatorfuß aber an einer Stelle verunreinigt (z.B. mit Ruß), so gleitet der Funke bevorzugt über diese Verunreinigung und springt von dort zur nächstliegenden Masseelektrode. In diesem Fall brennt der Funke gleichzeitig die Verunreinigung ab. |
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Gleichmäßiger Elektrodenverschleiß Da die Wahrscheinlichkeit der Funkenausbreitung für alle Elektroden gleich ist, verteilt sich der Verschleiß der Masseelektroden gleichmäßig auf alle vier Elektroden. Der in der Glasschmelze realisierte ohmsche Widerstand verringert den Abbrand und trägt damit zu einer Verminderung des Elektrodenverschleißes bei. |
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Zündkerzenwirkungsgrad Durch die dünn ausgestalteten Masseelektroden der Super 4-Zündkerze wird dem Zündfunken weniger Energie entzogen, als dies bei herkömmlichen Zündkerzen der Fall ist. Der Zündkerzenwirkungsgrad steigt, denn dem Luft-Kraftstoff-Gemisch steht für jede Zündung eine bis zu 40% höhere Zündenergie zu Verfügung. |
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Wärmebereich
Die
versilberte Mittelelektrode leitet die Wärme gut ab. Die Gefahr von
Glühzündungen wegen Überhitzung wird dadurch geringer und der sichere
Arbeitsbereich zu höheren Temperaturen erweitert. Durch die
Gleitfunkenbildung erfolgt die Selbstreinigung auch bei niedrigen
Temperaturen. |
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Verbesserte Beschleunigung Eine Gemischablagerung tritt im Fahrbetrieb vor allem bei starkem Beschleunigen auf. Die Super 4-Zündkerze von Bosch mit erhöhter Entflammungswahrscheinlichkeit verhindert mögliche Zündaussetzer und gewährleistet damit eine kontinuierliche Beschleunigung. Im Versuch ergab eine Beschleunigung von 30 auf 120 km/h im dritten bzw. im vierten Gang jeweils einen um 0,4 s verbesserten Wert. Die Beschleunigungsstrecke verkürzt sich damit um fünf Meter; die Sicherheit für Fahrer und Insassen beim Überholen wächst. |
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Verhalten bei Kaltstarts Wegen des verbesserten Niedertemperaturverhaltens und der Selbstreinigung sind bis zu dreimal mehr Kaltstarts möglich (Starten ohne den Motor warm zu fahren) als mit herkömmlichen Zündkerzen. |
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Umwelt- und Katalysatorschutz Das verbesserte Kaltstartverhalten und die größere Entflammungssicherheit auch in der Warmlaufphase senken den Anteil an unverbranntem Kraftstoff und mindern dadurch die HC-Emissionen. Dadurch wird außerdem die Lebensdauer des Katalysators verlängert. |
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Entflammungswahrscheinlichkeit Mit zunehmender Luftzahl (mageres Gemisch, l > 1) sinkt die Wahrscheinlichkeit, dass das Gemisch sicher entflammt werden kann). In Laborerprobungen wurde mit der Super 4-Zündkerze bis l = 1,55 eine sichere Entflammung des Gemischs gewährleistet, während bei Standard-Zündkerzen in diesem Bereich bereits mehr als die Hälfte aller Zündungen das Gemisch nicht mehr entflammt. |
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Luftgleitfunkenkerze
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Hauptproblem: Leitende Rußablagerungen bewirken ein Abfließen der Zündspannung Abhilfe: Der Rußbelag auf dem Isolatorfuß bewirkt, dass der Funke wegen der höheren Leitfähigkeit des Rußes zunächst über den Isolatorfuß oben gleitet. Der Luftspalt, der zu überwinden ist, ist kleiner. Der Gleitfunke reinigt die Isolatorfußspitze und anschließend arbeitet die Kerze wieder wie eine normale Luftfunkenkerze. |
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Wärmewert
Motoren unterscheiden sich sehr stark. Deshalb ist es nicht möglich gleiche Zündkerzen einzubauen. Neben der Elektrodenlage und -form ist der Wärmewert sehr wichtig.
Der Wärmewert beschreibt die Fähigkeit einer Zündkerze, Wärme aufzunehmen und wieder abzuführen. Er wird durch die Form des Isolatorfußes vorgegeben.
Der Wärmewert ist deshalb so wichtig, da eine Zündkerze einerseits eine bestimmte Mindesttemperatur (Freibrenngrenze oder Selbstreinigungstemperatur = 450°C) erreichen muss, um ein "Verrußen" und damit Zündungsaussetzer zu vermeiden, andererseits jedoch eine bestimmte Höchsttemperatur bei Volllast nicht überschritten werden darf, um Glühzündungen (Glühzündungsbereich = 850°C) auszuschließen.
Der Wärmewert einer Zündkerze wird durch eine herstellerspezifische Wärmewert-Kennzahl bestimmt und muss der spezifischen Motorcharakteristik angepasst sein.
Beispiel Bosch:
Hinweis: Gilt z.B. für Bosch, nicht aber für NGK!
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Temperaturverhalten von Zündkerzen, mit verschiedener Wärmewertkennzahl |
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Zündkerze mit hoher Wärmewertkennzahl ("heiße Zündkerze"). Große Isolatorfußfläche nimmt viel Wärme auf. Wärmeableitung gering. |
Zündkerze mit mittlerer Wärmewertkennzahl. Isolatorfußfläche geringer als bei "heißer Zündkerze". Weniger Wärmeaufnahme. Wärmeableitung besser. | Zündkerze mit niedriger Wärmewertkennzahl ("kalte Zündkerze"). Kleine Isolatorfußfläche nimmt wenig Wärme auf. Wärmeableitung sehr gut. |
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Hinweis: Je nach Zündkerzen-Hersteller kann ein hoher Wärmewert auch mit einer niedrigen Kennzahl versehen werden und umgekehrt (z.B. NGK)!
Beispiel: NGK
Niedrige Kennzahl, z.B. 4 = heiße Kerze = hohe Wärmeaufnahme
Hohe Kennzahl, z.B. 8 = kalte Kerze = geringe Wärmeaufnahme
Ein Vergleich ist grundsätzlich nur durch Tabellen möglich!
Fehlerbilder (Zündkerzengesichter)
| normales Zündkerzengesicht,
hellgrau, grauweiß oder rehbraun |
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| Ablagerungen | |
| verrußte Zündkerze, z.B. nach Kaltstarts, Kurzstreckenbetrieb, verschmutztem Luftfilter oder zu niedrigem Wärmewert, führt zu Zündaussetzern und schlechten Kaltstarts, | |
| Überschlag an der Zündkerze | |
| Korona | |
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Verschmelzung mit Kolbenschaden
durch thermische Überhitzung infolge von Glühzündungen, defekten Ventilen, falscher Kraftstoffqualität, mangelnder Kühlung oder Schmierung, falscher Wärmewert, ... |
Einbau von Zündkerzen
allgemein (wenn kein Drehmomentschlüssel zur Hand ist):
| Anweisung von NGK:
Anzugsmomente Flachdichtsitz: 14 mm:
25-30 Nm 12 mm: 15-20 Nm
10 mm: 10-12 Nm
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Linktipps
J. Wiesinger
Weitere Informationen zur Zündkerze finden Sie auch in einem Heft der Gelben Reihe von BOSCH:
Lesen Sie auch: Übersicht Zündanlagen | Zündzeitpunkt am Beispiel der VEZ |
Änderungen 26.08.2010