kfztech.de sind Autoinfos und
Kraftfahrzeugtechnik aus erster Hand

von kfztech.de

Zündkerzen von heute

Als Azubi wechselte der Autor Ende der Siebziger Jahre bei Pkws noch jährlich den Unterbrecher und die Zündkerzen an den Autos aus. Laufzeiten von 7.000 – 10.000 km waren damals üblich. Doch dies ist heutzutage schon längst nicht mehr so. Die Laufleistungs-Spitzenreiter unter den Kerzen schaffen da mittlerweile 100.000 km. kfztech.de fragte sich deshalb: Was hat sich so alles bei modernen Zündkerzen verändert? Wie wird die lange Laufzeit erreicht? Wie wird man modernen turboaufgeladenen Ottomotoren gerecht? Darüber und noch mehr will dieser Artikel berichten.

Benzindirekteinspritzung - Im Schichtladebetrieb erfolgen Zündung und Einspritzung erfolgen im Verdichtungstakt kurz vor OT - Bild: Bosch

Aufbau der Zündkerzen

An Verbrennungsmotoren werden heute immer mehr Anforderungen gestellt, um den Anforderungen sinkender CO₂-Werte und Abgasnoremn gerecht zu werden. Um diese zu erfüllen, müssen auch Zündkerzen mithalten können und beispielsweise ein breites Spektrum verschiedener Wärmewerte abdecken. Sie benötigen eine hohe thermische Beständigkeit, und müssen zuverlässig einen kräftigen Zündfunken bei allen Drehzahlen, Belastungen und Betriebszuständen liefern können.

Im folgenden der Aufbau einer modernen Iridum.Zündkerze von Champion.

Zündkerzen Schnitt - Bild: Champion

Erklärung des Aufbaus

1. Der Mantel ist ein Metallsechskant mit Gewinde (aus extrudiertem Stahl), der den Brennraum versiegelt und das Ein- oder Ausbauen der Kerze ermöglicht. Jede Zündkerze hat ihren eigenen Wärmebereich (Wärmeewert).

2. Der Isolator verhindert, dass die sekundäre Zündspannung an einer anderen Stelle – d. h. nicht am Elektrodenspalt – geerdet wird. Er verschiebt die Wärme aus dem Verbrennungsprozess zum Zylinderkopf (und in das Kühlsystem).

3. Die Masse- und Mittelelektroden positionieren den Funken in der Zündkammer. In der Lücke zwischen der Mittel- und der Masseelektrode muss der Zündfunken überspringen.

4. Hier verbinden sich die Anschlüsse der Kerze mit dem Zündsystem.

Heutzutage wird oft in die Kerzen ein Widerstand  (z.B.45 kOhm bei Bosch Evo Zündkerzen) integriert, um das gefürchtete Extremklopfen (Mega-Knocking) bei hochaufgeladenen Ottomotoren mit Benzindirekteinspritzung zu verhindern. Trotz der modernen Technik bekommt man Zündkerzen aber günstig in Fachgeschäften oder im Internetfachhandel je nach Typ von 1,25 € bis 9,95 €. kfztech.de empfiehlt beim Zündkerzenwechsel auf moderne Zünderzenarten zu setzen.

Bosch Evo Zündkerze mit Widerstand und ladergeschweißtem Iridium-Plättchen - Bild: Bosch

Zwei wichtige Zündkerzen Werkstoffe

Da es die verschiedensten Arten von Motoren gibt, mit unterschiedlichen Technologien, Leistungen, und Wärmeverhalten, so gibt es auch unterschiedlichste Zündkerzen. Rund 1.000 verschiedene Arten von Zündkerzen werden für alle Arten von Pkws, Motorräder, Wasserfahrzeuge, Sportfahrzeuge, Rasenmäher u.v.a. Motorarten angeboten. Im nachfolgenden sollen einige kurz erklärt werden.

Neben Standard-Nickel Mittelektroden findet man sehr häufig Platin- und iridium Werkstoffe. - Bild: Bosch

Platin-Zündkerzen

Platin Zündkerzen besitzen eine Mittelelektrode aus Platin. Der Elektrodenwerkstoff sorgt für einen konstanten Zündfunken für eine optimale Verbrennung über die gesamte Lebensdauer der Zündkerze auch unter schwierigen Bedingungen. Platinkerzen weisen eine Laufleistung von ca. 60.000 km auf, was immerhin das doppelte von Standard-Nickel-Zündkerzen ist. Die schlanke Elektrode benötigt eine geringe Zündspannung, was die Zündspule auch thermisch entlastet.

Iridium-Zündkerzen

Wenn man Zündkerzenherstellern wie NGK oder Bosch glauben darf, so stellen Iridium-Zündkerzen aktuell die qualitativ beste technische Lösung dar. Statt Platin an der Mittelektrode wird eine Iridium-legierung verwendet. Iridium gehört zu den härtesten und korrosionsbeständigsten Metallen. Aufgrund des hohen Schmelzpunktes von 2450 °C ist des besonders resistent gegen Funkenerosion. Iridium-Zündkerzen besitzen im Vergleich zu herkömmlichen Zündkerzen eine Lebensdauer von rund 100.000 km.

Zündkerzen Technologien

Zündkerzen mit mehreren Masseelektroden

Damit Standard-Zündkerzen aus Nickel auch größere Laufleistungen aufweisen können, bringt man am Umfang bis zu vier Masseelektroden an. Der Zündfunke springt aufgrund der wechselnden unterschiedlichen Temperaturen immer an einer anderen Masseelektrode über, was den Verschleiß der Masseelektroden verteilt und die Lebensdauer verlängert.

Zündkerzen mit V-Einkerbung in der Mittelelektrode

Eine Besonderheit bei NGK-Zündkerzen ist die patentierte V-Einkerbung. Bei diesem Zündkerzen Typ befindet sich in der Mittelelektrode eine V-förmige Einkerbung. Dieses einfache Prinzip sorgt dafür, dass der Zündfunke am äußeren Rand der Mittelelektrode auftritt und die Entzündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches verbessert bei gleichzeitiger niedrigerer Zündspannung. Dies sorgt insgesamt für eine verbesserte Zündfähigkeit unter extremen Betriebsbedingungen, beispielsweise bei sehr magerem Gemisch.

Zündkerzen mit Zusatzfunkenstrecke

Bei Zündkerzen mit Zusatzfunkenstrecke wird dessen Gehäuse baulich nah an den Isolator herangezogen. Bei verrußter Isolatorspitze fließt die Zündspannung wegen des geringeren Widerstands über das Gehäuse ab und nicht über den Isolator. Der Funkenüberschlag zum Gehäuse und sorgt so für die Entflammung des Luft-Kraftstoff-Gemischs. Bei warmem Motor und einer erreichten Selbstreinigungstemperatur der Kerze von 450 °C, verbrennen die Rußablagerungen und der Funke springt wieder über die Masseelektrode. Diese Art der Zündkerzen wird auch als Gleitfunkenkerze bezeichnet.

Bei sogenannten Halbgleitfunkenkerzen reinigt sich der Isolator sogar unterhalb der Selbstreinigungstemperatur. Dies wird erreicht in dem man die Masseelektrode seitlich anschrägt. NGK erklärt dies so: „Der Funkenüberschlag erfolgt von der Spitze der Mittelelektrode zur Spitze einer der Masseelektroden am oberen Ende. Dadurch gleitet der Funke zunächst über die Isolatorspitze ab. Durch diesen Prozess wird nicht nur das Luft-Kraftstoff-Gemisch entzündet, sondern auch die Isolatorspitze bei jedem Funken von Rußpartikeln gereinigt.“ Dies sorgt zudem für einen zuverlässigen Kaltstart.

Zündfunken bei verrußter Kerze

Hybrid-Zündkerzen

Für Motoren, die besonders zum Verrußen neigen, wurden Hybrid-Zündkerzen entwickelt. Sie verfügen über eine große und zwei kleine Masseelektroden Die kleineren, seitlich angeordneten Elektroden werden dann aktiv, wenn die Zündkerze verrußt ist. Die Zündspannung fließt dann in Richtung des Gewindes den verrußten Isolator hinunter und kommt nahe an den kleinen Elektroden liegt, wo der Funke überspringt. Nach der Selbstreinigung kehrt sie in den „normalen“ Betrieb zurück.

LPG/CNG-Zündkerzen

Gasmotoren, egal ob CNG, LNG oder LPG, benötigen meist eine andere Zündspule und auch andere Zündkerzen, weil für die Verbrennung des Gases eine höhere Zündspannung benötigt wird und die Gefahr des Abreißens des Zündfunkens bei hohen Drehzahlen eher möglich wird als bei der Verbrennung von Benzin.

Quellen Text und Bilder: Bosch, NGK, Champion

Weiterführender Link

Wissenswertes zu Zündkerzen  | Ottomotor