Mittwoch, 26. Juli 2017

Schraubertipps: was man über Zündkerzen wissen sollte

Die Zündkerze gehört zu den wichtigsten Teilen eines Verbrennungsmotors. Denn ohne sie läuft gar nichts. Dennoch fristen diese ebenso simplen wie genialen Bauteile meist ein Schattendasein und werden, wenn überhaupt, nur im Falle eines Defektes überhaupt beachtet. Zeit einmal die "Zündende Idee" in den Mittelpunkt zu rücken.

historischer Abriss und Grundlagen:
In der Versuchswerkstatt von Robert Bosch entwickelte Gottlob Honold im Jahre 1901 die erste Hochspannungs-Magnetzündung. Diese Erfindung war elementar für die Weiterentwicklung von schnellaufenden Ottomotoren und sie erhöhte zudem die Betriebssicherheit dieses Motortyps enorm. Bis dato waren Zündsysteme mit Glührohren oder gar offenen Flammen gebräuchlich, die immer wieder zu Unfällen durch Vergaserbrand oder gar Explosionen führten. Die Erfindung Honolds war eines von vielen Details, die den Siegeszug dieser Technologie erst ermöglichte.
historische Zündkerze der Firma Beru aus den 1950er Jahren
Die Idee ist dabei so simpel, dass sich am grundlegenden Wirkprinzip von Zündkerzen in über 100 Jahren nichts geändert hat. Dur einen vom Motorblock elektrisch isolierten Leiter wird ein Hochspannungsimpuls an die Elektrode geleitet. Von dieser springt er als Lichtbogen (elektrischer Funke) zur Masselektrode über. An diesem Funken entzündet sich das Gemisch.
Die ersten Zündkerzen waren dabei noch relativ krude angefertigte Kupferstäbe in einer Hülle aus Holz. Diese wurden jedoch schon recht bald durch die, bis heute übliche, Bauform mit einem Isolator aus Porzelan abgelöst.

Aufbau einer modernen Zündkerze
der Wärmewert und seine Bedeutung:
Zündkerzen werden grundsätzlich nach ihren verschiedenen, technischen Eigenschaften klassifiziert. Neben den mechanischen Eigenschaften der Zündkerze (Gewindedurchmesser, Gewindelänge ect.) ist dabei vor allem der Wärmewert von Bedeutung.
Der Wärmewert ist die höchste Betriebstemperatur der Zündkerze. Diese Temperatur ergibt sich aus der Fähigkeit der Zündkerze, Wärme aus dem Brennraum aufzunehmen und abzuführen. Dies ist wichtig, weil die Zündkerze nach dem Start des Motors so schnell wie möglich eine Temperatur von ca. 400°C erreichen muss um nicht zu verrußen. Sie darf sich jedoch nicht auf über ca. 900°C erhitzen, denn dann bestünde die Gefahr von unkontrollierten Glühzündungen. Nur eine Zündkerze mit dem korrekten Wärmeleisten kann dies leisten. Vereinfacht ausgedrückt ist der Wärmegrad der Maßstab für die Fähigkeit der Zündkerze sich selbst zu kühlen.

Dabei gilt, dass der Wärmewert umso niedriger ausfallen muss, je heißer der Motor läuft. Ein Motor der nur sehr geringe Hitzeentwicklung hat, also vor allem sehr große und langsamlaufende Motoren, benötigt eine heißere Kerze, als ein kleiner hochdrehender Motor der große Hitze entwickelt. Im Fall von Rollermotoren bedeutet dies, dass kleine Zweitakter in der Regel relativ "kalte" Kerzen benötigen, während großvolumige Viertakter eher "heiße Kerzen" benötigen. Hierbei sollten die Vorgaben des Fahrzeugherstellers unbedingt eingehalten werden.

Bauformen:
Das zweite, wichtige Kriterium bei der Auswahl von Zündkerzen ist die Bauform. Denn natürlich muss die Zündkerze in den Motor hineinpassen in dem sie benutzt werden soll. Eine besonders häufige Falle hier ist die Länge des Gewindes. 
Gegenüberstellung von langem und
kurzem Gewinde
Umgangssprachlich unterscheidet man in Langgewinde- und Kurzgewindezündkerzen. Je nach Motor bzw. bei Umbauten auch je nach Verwendetem Zylinderkit, benötigen Rollermotoren meist Zündkerzen mit kurzem Gewinde. 

Das Problem hierbei ist, dass eine zu kurzes Gewinde meist keinen unmittelbaren Schaden anrichtet, eine Langgewindekerze in einem Motor der eigentlich Kurzgewindezündkerzen benötigt jedoch gefährlich ist. In diesem Fall ragt das Gewinde nämlich soweit in den Brennraum, dass der Kolben die Zündkerze berühren kann. Dies führt praktisch unweigerlich zu einem Motorschaden!

Langewindekerze in einem "Kurzgewindekopf". Das Foto zeigt deutlich, wie weit die Zündkerze in den Brennraum ragt. Zu weit!
Neben der Gewindelänge ist natürlich die Gewindegröße und die Form des Sitzes ausschlaggebend ob die Zündkerze zu einem bestimmten Motor passt. Heute sind fast nur noch Zündkerzen mit flachem Sitz und Dichtring gebräuchlich, selbstdichtende Sitze mit konischer Form findet man nur noch in seltenen Spezialfällen oder bei Oldtimern.

Es sind heute die folgenden Gewindegrößen gebräuchlich:


Zuletzt gibt es noch unterschiedliche Formen von Elektroden. Bei Rollermotoren sind einfache Zündkerzen mit nur einer Elektrode üblich. Multielektrodenkerzen mit zwei, drei oder mehr Elektroden finden sich, wenn überhaupt, nur bei einigen Großrollern. Einige ganz wenige Viertaktroller nutzen zudem so genannte Gleitfunkenkerzen, bei dieser Bauform springt der Zündfunken an einer beliebigen Stelle zur kreisrunden Masselektrode über. Die Vorteile solcher Zündkerzen sind vor allem größere Zündsicherheit und längere Lebensdauer. 

Lebensdauer:
Zwar gehört die Zündkerze zu den Bauteilen, die einer besonders hohen Belastung ausgesetzt sind, dennoch halten sie meist sehr lange. Moderne Zündkerzen haben im Roller eine Lebendauer von ca. 10.000 bis 20.000km. Allerdings schreiben die Fahrzeughersteller oft ein deutlich kürzeres Wechselintervall vor, wodurch größere Sicherheit gegen Ausfälle gewonnen wird. Man sollte sich an diese Intervalle halten und grundsätzlich eine Ersatzzündkerze mitführen, denn ein Defekt hier führt zum sofortigen Ausfall des Fahrzeugs. 
Ein guter Rat aus den Tagen, als Motorräder noch Arbeitsgeräte waren, ist die alte Zündkerze nach der Inspektion nicht wegzuwerfen sondern als Ersatz mitzuführen. Denn im Gegensatz zum Neuteil hat diese ja schon auf vielen tausend Kilometern ihre Funktionsfähigkeit bewiesen.

Einstellung und Einbau:
Neben dem genauen Zündkerzentyp schreiben die meisten Fahrzeughersteller auch einen Elektrodenabstand vor. Dieser Abstand ist umso größer, je stärker die Zündung ist. Waren früher Elektrodenabstände von 0,2 bis 0,5mm üblich, so gibt es heute Motoren die mit 2mm Abstand auskommen. 
Grundsätzlich ist ein großer Abstand besser als ein kleiner, denn der längere Funke vergrößert die Zündsicherheit. Allerdings darf er auch nicht zu groß sein, da der Funke sonst zu schwach oder gar nicht überspringen würde. Eine neue Zündkerze ist ab Werk auf einen Normalabstand eingestellt, was den Vorgaben des Fahrzeugherstellers entsprechen kann, aber nicht muss. Daher kontrolliert man mit einer Fühlerblattlehre den Abstand und korrigiert ihn ggf.dazu drückt bzw. biegt man die Elektode ggf. mit einem kleinen Schlitzschraubendreher auf das richtige Maß. Hierbei ist große Vorsicht geboten, da die Elektrode sonst abbrechen könnte.
Der Einbau scheint eine grundlegend simple Sache zu sein, dennoch kann hier einiges falsch gemacht werden (und wird es, auch von so genannten Fachleuten, sehr oft).
Dies beginnt damit, dass besonders bei luftgekühlten Motoren das Gewinde der Zündkerze unbedingt mit Keramik- oder Kupferpaste bestrichen werden sollte. Wird dies nicht getan, kann das thermisch hoch blastete Teil im Zylinderkopf festbrennen. Ebenso darf die Zündkerze beim Einbau nicht verkantet werden, sondern muss gerade eingedreht werden. Anschließend wird sie mit dem Zündkerzenschlüssel handfest angezogen und anschließend eine halbe Umdrehung weiter gedreht, erst dann sitzt sie ausreichend fest und der Dichtring ist so eingequetscht, dass er das Gewinde abdichtet. Bei einer gebrauchten Kerze wird nur etwa eine viertel Umdrehung weiter gedreht, denn deren Dichtring ist ja bereits gequetscht worden! Auf keinen Fall darf die Zündkerze mit zu großer Kraft, etwa mit einem Pressluftschrauber, angezogen werden. 

Pflege und Wartung:
Im Rahmen der routinemäßigen Kontrolle des Fahrzeugs sollte auch die Zündkerze geprüft werden. Insbesondere bei Fahrzeugen die sehr viel auf kurzen Strecken bewegt werden. Hierbei wird die Elektrode der Zündkerze mit einer weichen Drahtbürste (idealerweise Kupferdraht) gereinigt und der Elektrodenabstand anschließend neu eingestellt. Diese einfachen Maßenahmen verlängern nicht nur die Lebensdauer der Zündkerze, sondern verringern auch den Treibstoffverbrauch des Fahrzeugs. 


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