Spulenzündung/Zündkerzen

Transkript

1 Allgemeines: Die Zündanlage hat die Aufgabe, die Verbrennung des Benzin-Luftgemisches bei jeder Drehzahl und jeder Belastung im richtigen Zeitpunkt durch einen elektrischen Funken einzuleiten. Dazu ist eine Spannung von ca. 10' Volt erforderlich. Sie wird Hauptsächlich vom Druck im Verbrennungsrum, dem Elektrodenabstand der Zündkerze und der Gemischzusammensetzung bestimmt. 1. Batterie 2. Zündschalter 3. Zündspule 4. Zündverteiler 5. Kondensator 6. Unterbrecher 7. Zündkerzen Rv. Vorwiderstand Bauteile Funktion Zündspule: speichert die Zündenergie und gibt sie in Form eines Hochspannungsimpulses über die Zündleitungen weiter. Vorwiderstand: begrenzt den Primärstrom bei niederohmigen Zündspulen. Zündunterbrecher: schließt und unterbricht den Primärstromkreis der Zündspule Zündverteiler: verteilt die Zündspannung auf die Zündkerzen in festgelegter Reihenfolge. Fliehkraftversteller: verstellt selbsttätig den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von der Motordrehzahl. Unterdruckversteller: verstellt selbsttätig den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von der Belastung des Motors. 1/9

2 Funktion: Beim Schliessen des Unterbrecherkontaktes fliesst in der Primärwicklung ein Strom und es baut sich ein Magnetfeld auf. Während des Aufbaus dieses Magnetfeldes entsteht in der Primärwicklung eine Gegeninduktionsspannung. Diese ist der angelegten Spannung entgegengerichtet und verzögert dadurch den raschen Aufbau des Magnetfeldes. Beim Öffnen des Unterbrechers wird der Primärstrom unterbrochen und das Magnetfeld bricht zusammen. Dadurch entsteht in der Primärwicklung eine Selbstinduktionsspannung von ca Volt. Diese ist der angelegten Spannung gleichgerichtet. In der Sekundärwicklung wird gleichzeitig eine Hochspannung induziert. Diese wird über den Zündverteiler den entsprechenden Zündkerzen zugeführt. Der entstehende Funke entzündet das Gemisch. Zündspule: 1. Steckhülse / Klemme4 2. Spulenkörper 3. Isolierdeckel 4. Hochspannungsanschluss mit Federkontakt 5. Gehäuse 6. Befestigungsschelle 7. magnetisches Mantelblech 8. Primärwicklung 9. Sekundärwicklung 10. Vergussmasse 11. Isolierkörper 12. lamellierter Eisenkern Die Zündspule ist eine Induktionsspule und kann mit einem Transformator verglichen werden. Sie besteht aus einem lamellierter Eisenkern, der Primärwicklung (wenig Windungen, dicker Draht) und der Sekundärwicklung (viele Windungen, dünner Draht), dem äusseren Mantelblech und dem Gehäuse. Die Hohlräume zwischen Spule und Gehäuse sind mit einer Vergussmasse gefüllt. Das Windungsverhältnis von Primär- zu Sekundärwicklung ist ca. 1 : /9

3 Zündverteiler: Der Zündverteiler ist das Bauteil der Zündanlage mit den meisten Funktionen. Er läuft mit der halben Kurbelwellendrehzahl. Der Zündverteiler hat folgende Aufgaben: Verteilen der Zündspannung auf die einzelnen Zylinder Auslösen des Zündimpulses (Unterbrecher) Verstellen des Zündzeitpunktes Zündverstellung: Damit ein Verbrennungsmotor unter idealen Verhältnissen arbeitet, muss der Verbrennungshöchstdruck kurz nach OT erreicht werden. Weil vom überspringen des Zündfunkens bis zum Erreichen des Verbrennungshöchstdruckes ca.1-2ms vergeht, muss der Zündzeitpunkt bei hohen Drehzahlen entsprechend vorverlegt werden. Fliehkraftzündversteller: Der Fliehkraftzündversteller verstellt den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von der Motordrehzahl. Mit steigender Drehzahl bewegen sich die Fliehgewichte nach außen. Sie verdrehen den Mitnehmer in Drehrichtung. Dadurch wird der Zündzeitpunkt vorverlegt. α = Zündverstellwinkel Druckverlauf im Verbrennungsmotor 1. Zündzeitpunkt Druckverlauf bei Maximaldrehzahl 2. Verbrennungshöchstdruck Druckverlauf bei Leerlaufdrehzahl 3. Zündverstellbereich 3/9

4 Unterdruckzündversteller Spulenzündung/Zündkerzen Der Unterdruckzündversteller verstellt den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit der Motorlast. Als Mass für die Last dient der Unterdruck im Saugrohr. Der Unterdruck wird einer oder zwei Membrandosen zugeführt. Frühverstellung: Im Teillastbereich ist ein weniger zündfähiges Gemisch vorhanden, welches langsamer verbrennt. Mit der Früh-Dose wird die Unterbrecherplatte entgegen der Drehrichtung verschoben, dadurch wird das Gemisch früher entzündet. Spätverstellung: Im Leerlauf wird der Zündzeitpunkt in Richtung spät verstellt (mit der Spät-Dose wird die Unterbrecherplatte in Drehrichtung verschoben), dadurch steigt die Verbrennungstemperatur im Brennraum. Mit dieser Massnahme können die giftigen Bestandteile im Abgas reduziert werden. 1. Zündverteiler 2. Unterbrecherplatte 3. Membrane 4. Spätdose 5. Frühdose 6. Unterdruckdose 7. Drosselklappe 8. Saugrohr Unterbrecher: Er schliesst und unterbricht den Primärstromkreis der Zündspule. Schliesswinkel: Zum Aufbau des primären Magnetfeldes ist eine bestimmte Schliessdauer der Unterbrecherkontakte erforderlich. Er wird in Grad Verteilerwelle oder mit einem Prozentwert angegeben. Die Einstellung erfolgt über die Veränderung des Unterbrecherabstandes. Zündkondensator: Er reduziert beim öffnen des Primärstromkreises das Funkenfeuer am Unterbrecherkontakt, indem er die entstehende Selbstinduktionsspannung aufnimmt. Zusätzlich wird der Zusammenbruch des Magnetfeldes beschleunigt, dies bewirkt eine stärkere Induktion in der Sekundärwicklung. Der Kondensator gibt die aufgenommene Spannung während des Ausschwingvorganges sofort wieder ab. 4/9

5 Werkstattarbeiten: Einbau eines Zündverteilers: 1. Drehrichtung feststellen und anschliessend Kolben des 1. Zylinders im Verdichtungshub auf die Zündzeitpunkt-Marke einstellen. 2. Unterbrecherkontakte nach Herstellervorschrift einstellen. 3. Drehrichtung des Zündverteilers feststellen (Fliehkraftverstellung in Drehrichtung, Unterdruckverstellung gegen Drehrichtung) 4. Rotor auf den 1. Zylinder einstellen. 5. Zündverteiler einbauen. 6. Kontrolllampe an den Primäranschluss des Zündverteilers oder Zündspule Klemme 1 und an Masse anschliessen, Zündung einschalten. 7. Zündverteiler-Gehäuse gegen die Drehrichtung drehen bis die Unterbrecherkontakte zu öffnen beginnen (Kontrolllampe leuchtet auf) 8. Schliesswinkel kontrollieren und einstellen. 9. Zündzeitpunkt kontrollieren und einstellen. (Achtung: mit oder ohne Unterdruck beachten) 5/9

6 Zündspannungsbedarf Faktor Zündspannung Zündspannung hoch niedrig Elektrodenabstand gross klein Elektrodenzustand abgebrannt neuwertig Temperatur im Brennraum niedrig hoch Gemischzusammensetzung mager, sehr fett homogenes Gemisch Verdichtung (Kompression) hoch niedrig 6/9

7 Wärmewert und Wärmekennzahl Eine Zündkerze muss individuell auf die unterschiedlichen Motorkonstruktionen und Fahrbedingungen zugeschnitten sein. Eine Zündkerze die in allen Motoren problemlos funktioniert gibt es nicht. Da die Temperaturentwicklung der jeweiligen Motoren im Brennraum unterschiedlich ist, braucht man Zündkerzen mit unterschiedlichen Wärmewerten. Ausgedrückt wird dieser Wärmewert durch die so genannte Wärmewertkennzahl. Dieser Wärmewert, stellt eine auf Elektroden und Isolator gemessene, jeweils der Motorbelastung entsprechende mittlere Temperatur dar. An der Isolatorspitze sollte die Betriebstemperatur zwischen 400 C und 850 C liegen. wobei Temperaturen von über 400 C anzustreben sind, da sich die Isolatorspitze bei darüber liegenden Temperaturen selbst reinigt. d H. die sich absetzenden Ruß- oder Ölkohlebeläge werden aufgelöst. (Selbstreinigungstemperatur/Freibrenngrenze ca. 450 C) Über 850 C sollte die Temperatur am Isolator nicht liegen, bei mehr als 900 C können Glühzündungen auftreten. Außerdem werden bei extrem hohen Temperaturen die Elektroden zusätzlich durch chemischaggressive Verbindungen angegriffen oder zerstört. Diese technischen Vorteile haben zu einer Änderung der Zündkerzen-Bezeichnungsart geführt. So werden heute von modernen Herstellern die Mehrbereichszündkerzen nur noch mit ein- oder zweistelligen Zahlen unterschieden. Diese lassen auch überhaupt keinen Hinweis mehr auf die "alte" Wärmewertkennzahl zu. Gleichzeitig weisen zusätzlich die Verkaufsunterlagen für jeden Motor die entsprechend passende Mehrbereichszündkerze aus. Zündkerzen mit eingebautem Widerstand Zündanlagen sind häufig die Ursache von gestörtem Rundfunkempfang, was sich im allgemeinen durch störende Geräusche im Autoradio bemerkbar macht. Diese Störungen betreffen nicht nur Autoradios, sondern auch andere elektronische Geräte wie mobile Telefone, Motormanagement-, ABS- und Navigationssysteme. 7/9

8 Anzugsdrehmomente für Zündkerzen Zündkerzen müssen mit dem richtigen Drehmoment angezogen werden. Ein zu hohes Drehmoment kann die Kerze beschädigen, ein zu niedriges bewirkt eine schlechte Abdichtung und Wärmestau. Achtung: Die Gewinde fast aller Zündkerzen sind vernickelt. Dadurch wird ein»festfressen«der Zündkerze im Zylinderkopf zuverlässig verhindert. Das Gewinde in keinem Fall ölen oder fetten! Einbau mit Drehmomentschlüssel: Zunächst Zündkerze von Hand einschrauben. Anschließend mit Drehmomentschlüssel bis zum eingestellten Wert weiterdrehen. Anziehdrehmomente in Nm (Gewinde darf nicht gefettet sein): Kerzengewinde Zylinderkopf Gußeisen Zylinderkopf Leichtmetall Flachdichtsitz-Kerzen M 12 x 1, Nm Nm M 14 x 1, Nm Nm M 18 x 1, Nm Nm Kegeldichtsitz-Kerzen M 14 x 1, Nm Nm M 18 x 1, Nm Nm 1. optimales Zündkerzengesicht Der Isolatorfuß ist grauweißgraugelb bis rehbraun verfärbt. Der Elektrodenabbrand ist gering. Der Wärmewert der Zündkerze wurde richtig gewählt. Keine thermische Überlastung. Die Gemisch- und Zündeinstellung ist einwandfrei, der Motorzustand in Ordnung. 2 Verrußt verrußte Zündkerze, z.b. nach Kaltstarts, Kurzstreckenbetrieb, verschmutztem Luftfilter oder zu niedrigem Wärmewert, führt zu Zündaussetzern und schlechten Kaltstarts, 3. verölte Zündkerze Ursache: Zu viel Öl im Verbrennungsraum, Ölstand ist zu hoch, stark verschlissene Kolbenringe, Zylinder und Ventilführungen. Auswirkung: Zündaussetzer oder sogar Kurzschluss der Zündkerze, Totalausfall. Abhilfe: Motor überholen, richtiges Kraftstoff-Öl- Gemisch, neue Zündkerzen einbauen. 4 starker Verschleiß der Elektroden Ursache: Aggressive Kraftstoff- und Ölzusätze, ungünstige Strömungseinflüsse im Brennraum (evtl. durch Ablagerungen), Motorklopfen, thermische Überlastung. Auswirkung: Zündaussetzer, besonders beim Beschleunigen (Zündspannung für großen Elektrodenabstand nicht mehr ausreichend). Schlechtes Startverhalten. Abhilfe: Neue Zündkerzen einbauen. 8/9

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