Die Zündspule hat die Aufgabe, während des geschlossenen Primärkreises Zündenergie zu speichern, und nach dessen Öffnung über den Sekundärkreis an eine bestimmte Zündkerze zumindest zum größten Teil abzugeben.

Das ist jetzt die Sparschaltung, wie sie bei früheren Ausführungen der Zündspule angewandt wurde. Primär- und Sekundärwicklung sind an jeweils einem Ende miteinander und mit Klemme 1 verbunden.

Der Strom bewirkt eine Ausrichtung der Dipole (kleinste magnetische Einheiten) im Weicheisen der Zündspule und damit eine Verstärkung des Magnetfeldes der Primärwicklung. Die Energie wird in die Sekundärwicklung induziert und fließt beim Zusammenbruch des Primär-Magnetfeldes ab.

Oben links sind die beiden Kreise vollständig voneinander getrennt. Trotz dieser galvanischen Trennung sollte man bei Arbeiten an der Zündung niemals davon ausgehen, eine Hochspannung könne nicht auch auf das Primärsystem überschlagen.

Bei heutigen Doppelfunkenspulen hängt sowohl an 4a als auch an 4b eine Zündkerze, während diese bei Einzelfunkenspulen nur mit 4 verbunden ist und 4a mit Masse (Bild oben rechts).

Fehler an Zündspulen sollten nicht nur durch Austausch behoben, sondern durch Messungen nachgewiesen werden. Ist man sich der Spannungsversorgung und eines der Aufforderung zur Zündung vorliegenden Signals an Klemme 1 sicher, so neigt man dazu, mit dem Ohmmeter die beiden Wicklungen durchzumessen und evtl. mit Herstellerangaben zu vergleichen.

Die Wicklungen liegen übereinander. Eigentlich müsste sich die Spannung im Verhältnis von Sekundär- zu Primärwindungen erhöhen. Sie kann aber durch einen besonders schlagartigen Abfall der Primärspannung noch weiter steigen je nach Zündsystem bis ca. 45.000 Volt.

Die Zündkerze ist nötig, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch beim Benzinmotor sicher zu zünden. Dazu soll sie sehr schnell die Selbstreinigungstemperatur von 400°C erreichen und bei Volllast 850°C nicht überschreiten.

Dagegen steht die Beanspruchung der Zündkerze vom Brennraum her mit Temperaturen von bis zu 3000°C, sehr hohen Drücken und Zündspannungen. Trotz der auch nicht geringen chemischen Belastungen, z.B. durch immer noch vorhandenen Schwefel im Kraftstoff oder Ölasche, sind die Wechselintervalle beständig größer geworden.

Der Zündfunke springt zwischen einer Mittelelektrode und einer (Bild oben) oder mehreren Masseelektroden (Bild unten) über. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch zwischen Mittel- und Masseelektrode wird zunächst ionisiert, d.h. für den Funkenüberschlag vorbereitet.

Die Höhe der Ionisationsspannung steigt mit größerem Elektrodenabstand und wird im Oszilloskopbild als höhere Zündspannungsnadel sichtbar. Auch durch einen höheren Druck im Brennraum, beispielsweise durch höhere Verdichtung, kann die Spannung steigen. Ein früherer Zündzeitpunkt hat eher die gegenteilige Wirkung.

Die Mittelelektrode ist von einem Isolatorfuß umgeben, dessen Länge den Wärmewert beeinflusst. Bei einem kurzen Isolatorfuß und damit kleinem Atmungsraum (Bild unten rechts) kann die Wärme rasch an das Gewinde und damit an den gekühlten Zylinderkopf abgegeben werden. Man spricht von einer 'kalten' Kerze für hochbeanspruchte Motoren und einem hohen Wärmewert (niedrige Wärmewertkennzahl). Bei langem Isolatorfuß ist es umgekehrt. Die Zündkerze muss mit ihrem Wärmewert dem jeweiligen Motor angepasst sein. Eine Zündkerze mit der Bezeichnung 'W8DC' ist z.B. eine Bosch-Zündkerze für relativ gering beanspruchte Ottomotoren.

Früher spielte der Wärmewert eine umso größere Rolle, je sportlicher ein Motor war und auch bewegt wurde. Tuner führten Versuche mit Kerzensätzen verschiedener Wärmewerte durch. Führten die Zündkerzen zu viel Wärme ab, unterschritten Sie die sogenannte Selbstreinigungstemperatur. Sie verrußten und der Motor stellte zumindest an den betroffenen Zylindern seinen Dienst ein. Härtebeispiel war der Sportwagen, der hinter einer Straßenbahn herdackelte.

Wurde die Kerze zu heiß, konnten Selbstzündungen ausgelöst werden, die den gesamten Kurbeltrieb belasteten. Möglich war dann zusätzlich ein Loch im Kolben oder angeschmolzene Stellen. Deshalb war der bevorzugte Testbereich zur Ermittlung der richtigen Wärmewertkennzahl die den Motor hoch beanspruchende. Das konnte neben der Vollgasorgie auch die hohe Belastung bei geringer Drehzahl sein.

Die im wahrsten Sinne herausragenden Teile sind der Anschlussbolzen und der Isolator aus Al2O3-Keramik mit bleifreier Glasur. Die Riffelung soll die Bildung einer Verbindung nach Masse verhindern. Nach unten hin folgten früher ein größerer (z.B. 21 mm), heute wegen der beengten Platzverhältnisse ein kleinerer (z.B. 16 mm) Sechskant oder ein Doppelsechskant.

Im weiteren Verlauf ist dann der Flach- oder Kegeldichtsitz, ersterer mit unverlierbarem Dichtring. Statt der zwei in den Bildern oben sind bis zu vier aufgeschweißte Masseelektroden möglich. Die mit dem Innern des Isolators verbundene Mittelelektrode taucht wieder auf. Dieses Teil wird bei der Fertigung in den metallenen mit Schlüsselsitz und Gewinde eingeschoben, dann dieser oben umgebördelt und geschrumpft.

Isolator aus Aluminiumoxid, Elektroden aus Nickel-, Mangan-, Chrom- oder Silberlegierung, Platin auf den Elektrodenspitzen.

Es gibt kaum ein Bauteil im Kfz-Bereich, bei dem durch Sichtprüfung der Verschleiß so schwer einzuschätzen ist. Nicht besonders auffällige Ablagerungen sind dabei meist von sekundärer Bedeutung. Sie können höchstens Aufschluss über das korrekte Funktionieren anderer Bauteile geben. Ansonsten verschwinden die jenseits der Selbstreinigungstemperatur entweder von selbst, oder können vom Reparateur z.B. durch Sandstrahlen entfernt werden.

Die Hersteller geben inzwischen immer größere Intervalle an. Man muss zur Überprüfung der Kerze wissen, dass der Funkenüberschlag bei einer topfförmigen Mittelelektrode immer an deren Kante erfolgt. Und in der Tat ist die Abrundung dieser Kante ein Maß für den Verschleiß. Außerdem kann das Nachmessen des Kontaktabstands sinnvoll sein.

Wenn Sie Zündkerzen für ältere Fahrzeuge suchen und deren Bezeichnung nicht mehr greifbar ist, können Sie evtl. auch neuere Typen verwenden. Beachten Sie aber, dass manche Hersteller ihre Typologie geändert haben. So hat sich bei Bosch die Wärmewertkennzahl sogar umgekehrt und sich damit den Wettbewerbern angepasst:

Auch bei Motoren, deren Zündkerzen relativ leicht zu erreichen sind, ist Vorsicht geboten. Schon das Lösen kann Probleme bereiten, die mit dem Abriss von Teilen der Zündkerze und eventuellem Ausbohren bzw. Neuschneiden bzw. Ersatz des Gewindes enden. Da heute eigentlich nur noch Aluminium-Zylinderköpfe existieren, kommt es auch beim Einschrauben auf exaktes Arbeiten, schnelle Fehlererkennung und Vermeidung jeglicher Gewalt an. Es sollte weder Öl noch Fett als Hilfsmittel verwendet werden, weil dieses die Zündkerze so festsetzt, dass die oben beschriebenen Probleme auftauchen.

Unten sehen Sie jetzt eine Kombination von Einzelfunkenspule mit einen Zündkerzenstecker.

Diese Bauart der Zündspule ist in einen überlangen Kerzenstecker integriert. Die Ansteuerung erfolgt jeweils von Klemmen 1, die im Bild oben unten links dargestellt sind. Es gibt sie für jede Einzelfunkenspule. Das größte Teil in der Mitte ist der Weicheisenkern. Die Sekundärwicklung ist in einen Kühlkörper integriert. Sie führt über eine kurze Verbindung direkt zur Zündkerze. Wie im Bild unten zu sehen ist, gibt es inzwischen zwei Schaltmöglichkeiten:

- von der Sekundärwicklung direkt an Masse,
- über einen Widerstand an Masse und über 4a zum Steuergerät (Sekundärkreisüberwachung).

Im Vergleich zur oben beschriebenen Kompaktzündspule ist die Stabzündspule (Bild 3) fast genauso dünn und ragt nicht mit einem Spulenteil aus dem Zylinderkopf heraus. Alle Einzelkomponenten sind in länglicher Form unmittelbar über der Zündkerze beginnend angeordnet. Innen zunächst der magnetisierbare Stahlblechkern, eng darum gewickelt der Spulenkörper mit der Sekundärwicklung und konzentrisch mit wenig Raumbedarf die Primärwicklung. Beim Zusammenfügen und Einpassen in das Kunststoffgehäuse wird bei beiden Zündspulen-Bauarten Imprägnierharz für eine bessere Haltbarkeit und Silikon zur Isolierung verwendet. Nachteilig ist die bei den beschränkten Platzverhältnissen geringe Anpassungsfreiheit.

Die Einzelfunkenspule stellt für eine Zündkerze eine Hochspannung von 15.000 - 45.000 V bereit. Kaskadendioden auf der Sekundärseite verhindern, dass beim Einschalten des Magnetfeldes durch die Induktion ein Zündfunke überspringt und eine unerwünschte Verbrennung auslöst. Diese Dioden haben je nach Material z.B. eine Durchbruchspannung von jeweils 500 V. Zehn von ihnen in Reihe und Sperrrichtung würden ausreichen, eine ungewollte Zündspannung um 5000 V 'abzubremsen'. Diese Schaltung macht eine Widerstandsprüfung unmöglich. Spannungsmessung ist allerdings an Klemme 4a (Bild oben) unter Berücksichtigung der Spannungsteilung zwischen Spule und Dioden möglich.

Womit wir bei der Fehlersuche wären. Es ist übrigens sehr die Frage, ob man wirklich bei jeder Fehler-Gelegenheit die Zündkerzen ausbaut und sich deren Kerzenbild anschaut. Kerzengewinde werden bei jedem Montagevorgang belastet. Besoonders die selten gewordenen Kurzgewinde können dabei so leiden, dass sie sich irgendwann samt ihrem Zündkabel aus dem Zylinderkopf verabschieden.

Also wenn man sie schon ausbaut, dann sollte ein ernsthafter Grund vorliegen, der dann auch direkt eine Kompressions- bzw. Druckverlustprüfung rechtfertigt. Ob genug Zündstrom ankommt, lässt sich auch mit einer Ersatzkerze oder in verfeinerter Form mit einem im Kontaktabstand veränderbaren Zündspulenprüfer ermitteln. Nicht vergessen, die Einspritzung an den entsprechenden Zylindern abzuschalten.

Früher schloss man von einem schwarzen Kerzenbild auf zu viel Kraftstoff im jeweiligen Zylinder. Heute würde man einfach die Einspritzventile an ein Oszilloskop anschließen und sehen:

1. Wird das jeweilige Einspritzventil überhaupt angesteuert?
2. Reagiert das jewelige Ventil auf die Ansteuerung?
3. Liegen zu große oder zu kleine Einspritzzeiten vor?

Zusammen mit dem über den Messwerteblock ebenso schnell erreichbaren Signal von der/den Lambdasonde(n) müsste man eigentlich schon ein recht umfängliches Bild über einen Benzinmotor gewinnen können. Fehlt noch der für Beschleunigung und Kaltbetrieb wichtige Luftmassenmesser. Wir müssen uns langsam auch beim Verbrennungsmotor auf Messmethoden des E-Zeitalters umstellen.

Zum Schluss noch etwas Besonderes. Diese Zündkerze arbeitet nicht nur als Aktuator, sondern erfüllt auch Sensoraufgaben. Es gibt sie in weniger spektakulärer Form in Serienfahrzeugen. Als Beispiel möge hier die Erfassung des Verbrennungsdrucks an der interessantesten Stelle im Brennraum dienen. Damit kann ist se z.B. noch schneller auf klopfende Verbrennung hinweisen als ein Klopfsensor.