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Zündkerze 1



Jetzt schauen Sie sich bitte einmal dieses Prachtexemplar einer Zündkerze an, das lange Gewinde und die kleinen Spitzen an der Mittel- und der Masseelektrode. Hier kommen alle Bemühungen im Zusammenhang mit der Zündung zu einem Kulminationspunkt. Hier entscheidet sich, ob der Funke kräftig und inzwischen auch häufig genug ist und der Zeitpunkt gut gewählt wurde.


Das lange Gewinde steht für die weite Strecke, die vom äußeren Steckkontakt bis zum Inneren des Brennraums überwunden werden musste. Nicht selten wird diese Zündkerze mit einer noch viel längeren Einzelzündspule (Bild unten) in einem extra dafür im Zylinderkopf geschaffenen Kanal verbunden. Allerdings schafft das lange Gewinde im Alu-Zylinderkopf auch mehr Halt als ein kurzes.


In der Sache geht es eigentlich nur um einen oder mehrere Funken, die überspringen sollen. Dazu muss eine Art Stromleitung durch die Luft dazwischen geleitet werden. Immer, wenn das angestrebt wird, z.B. an Leuchtstoffröhren oder beim Xenonlicht, ist ein großer Spannungsstoß nötig, um in den Atomen dazwischen Protonen und Elektronen voneinander zu trennen. Es entstehen geladene Teilchen, also Ionen.

Für die Anforderung an die Spannung kommt erschwerend hinzu, dass dieser Vorgang eben nicht unter Normaldruck, sondern im Brennraum im komprimierten Luft-Kraftstoff-Gemisch stattfindet. Zusätzlich verschlechtern geringe Außentemperaturen diesen Vorgang z.B. dann, wenn der Motor anspringen soll. Denn der Anlasser muss jetzt einen viel schwergängigeren Motor antreiben. Dessen Strombedarf schmälert den für die Zündung verfügbaren.

Ohnehin hat es eine kalte Batterie schwerer, genügend Strom zur Verfügung zu stellen. Es soll sozusagen erwiesen sein, dass ein Fiat 500 Nuova (Bild unten) wegen seiner elektrischen Grundausstattung gar nicht in der Lage war, den Motor bei -25°C zum Laufen zu bringen, so gut die Batterie auch geladen war. Durch die Elektronik hat sich allerdings das Spannungsangebot erheblich verbessert. Dazu später mehr.


Sie haben vielleicht schon davon gehört, dass z.B. eine Xenon-Lichtanlage nach dem ersten starken Stromstoß nur noch etwa 35 Watt benötigt, also deutlich weniger als eine konventionellere Halogen-Lichtanlage. So ist es auch bei der Zündung, aber ein erster Spannungsstoß von etwa 10.000 - 20.000 Volt muss sein.

Um den zu erzeugen, bedarf es einer sogenannten Zündspule, wobei hier ungeklärt bleibt, ob die für eine, einen Teil oder alle Zündkerzen zuständig ist. Setzt man eine Spule an ihren beiden Enden unter Spannung, so ist deren Höhe zunächst gar nicht so entscheidend. Man kann vielleicht 5 Volt anlegen und die auch messen, schaltet man aber die Spannungsversorgung ab, erfolgt aus der Spule heraus ein kurzer Spannungsstoß von evtl. mehreren Hundert Volt.

Natürlich ist hierfür wieder einmal ein Oszilloskop erforderlich. Da tut sich dann schon eine Möglichkeit auf, mit unserem Bordnetz von mindestens 12 Volt eine noch höhere Spannung zu erzeugen. Aber bedenken Sie, diese macht sich erst bemerkbar, wenn wir den Stromzufluss abschalten. Und so war das dann auch für lange Zeit bei der kontaktgesteuerten Zündanlage.

Allerdings war eine Spule immer noch nicht ausreichend. Was wäre denn ausreichend? Die erforderliche Zündspannung hängt vom Abstand zwischen den beiden Elektroden und, wie schon erwähnt, vom Druck im Brennraum ab. Früher haben zwielichtige Vertreter den Leuten oft sogenannte Zündverstärker verkauft, und vor deren Augen dann Funken über eine Strecke von bis zu drei Zentimeter und mehr gezogen.

Ach ja, der angebliche Verstärker bestand dann bisweilen nur aus einem Knopf in einem etwas größeren Gehäuse, das in die Hochspannungsleitung eingeschleift wurde. Eine gewisse Verstärkung kann man ihm noch nicht einmal absprechen, denn es sammeln sich in der Regel die Elektronen, bevor sie auch dieses Hindernis überwinden. Früher verhalf man bisweilen durch einen gewissen Abstand des Hochspannungssteckers von der Zündspule einem schwachen Kandidaten doch noch zum Anspringen.

Zündanlage im laufenden Betrieb nicht anfassen.

Natürlich ist dieses sogenannte 'Funkenstrecken' aus der Mode gekommen, vor allem, wenn es bei Einzelfunkenspulen gar kein Hochspannungskabel mehr gibt. Aber wir waren bei einer Spule stehengeblieben. Wir nennen diese ab jetzt Primärspule, weil sie mit 12V betrieben wird und fügen eine zweite, die Sekundärspule hinzu. Ideal wäre es, wenn sie mit ihren Wicklungen von der primären umschlossen würde.


Wir nutzen jetzt hier außer der Primärspule noch drei Möglichkeiten der Speicherung bzw. Verstärkung, die Sekundärspule mit dem Weicheisenkern und den Kondensator. Wichtig ist hierbei, dass die zweite Spule viel mehr Windungen hat wie die vorhandene. In der Regel wächst die Spannung im Verhältnis der Windungen. Man spricht von etwa 20.000 Volt Spannungsbedarf. Woran aber liegt es, dass diese beim Messen mit dem Oszilloskop nicht immer wahrgenommen wird?


Dieses Bild zeichnet das Oszilloskop. Wir haben die Achsen weggelassen. Die Ausschläge nach oben sind Spannungen einer ansonsten zeitbezogenen Aufzeichnung. Ab 1 fließt der Primärstrom durch den Schalter unten links neben der Zündkerze. Voraussetzung: Das Zündschloss oben neben der Batterie ist ebenfalls eingeschaltet. Bei 2 sind wieder 0 Volt erreicht. Das Magnetfeld nimmt keine weitere Energie mehr auf, der zusätzliche Strom erwärmt die Zündspule (unnötig).

Jetzt müsste also günstigenfalls der Schalter im Primärkreis öffnen. Dadurch bricht das Magnetfeld um die Primärspule zusammen und es entsteht jener entscheidend hohe Spannungsimpuls in der Sekundärspule. Dessen Höhe ist im Oszilloskopbild nicht immer korrekt ablesbar. Er ist eben sehr spitz, weshalb man auch von einer 'Zündspannungsnadel' spricht. Jedenfalls ist diese hohe Spannung dann nicht mehr nötig, wenn der Bereich zwischen Mitten- und Masseelektrode genügend ionisiert ist. Bis zum Punkt 3 ist also ein Funke zu sehen. Man spricht vom 'Brennen' des Funken, dieser Teil ist die 'Brennspannungslinie'.

So ganz plötzlich zur Ruhe kommt die Spannung nicht, wenn der Funke verloschen ist, ähnlich dem ganz oben geschilderten Phänomen beim Abschalten auch nur einer Spule. Hier sind ja doch noch immer zwei beteiligt und ein Kondensator am Werk. Es dauert also mit dem deshalb so genannten 'Ausschwingvorgang', bevor dann irgendwann der nächste Zündfunke vorbereitet wird.







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