Wissenswertes zur Zünd-/Glühanlage beim Auto

Die Zünd-/Glühanlage eines Fahrzeuges mit Verbrennungsmotor erzeugt einen Zündfunken, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch für die anschließende Verbrennung zu entzünden. Bei einem Auto mit Benzinmotor ist hierfür die Zündkerze verantwortlich; sie produziert den erforderlichen Zündfunken.

Dieselfahrzeuge sind dagegen in der Lage, das Gemisch selbständig zu entzünden und werden daher Selbstzünder genannt. Dies geschieht durch die hohen Temperaturen die bei der Verdichtung des Luft-Diesel-Gemisches entstehen.

Ohne Zünd-/Glühanlage bleibt ein Auto mit Verbrennungsmotor stehen bzw. startet erst gar nicht, da das Luft-Kraftstoff-Gemisch nicht entflammt wird. Für die Entzündung des Gemisches ist bei einem Auto mit Ottomotor die Zündkerze verantwortlich. Als Teil der Zünd-/Glühanlage produziert sie den erforderlichen Hochleistungsfunken.

Diese Anlage gewährleistet die komplette Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches – ganz gleich, in welchem Betriebszustand und Lastzustand sich das Fahrzeug befindet.

Dieselfahrzeuge sind stattdessen Selbstzünder. Das heißt: Sie sind in der Lage, das Luft-Kraftstoff-Gemisch so enorm zu verdichten, dass es dadurch selbst entzündet.

In einem Ottomotor entflammt die Zündkerze das Gemisch nicht irgendwann; der Zündzeitpunkt ist exakt eingestellt. Dieser muss in dem Augenblick erfolgen, in dem der maximale Druck der Luft-Kraftstoff-Verbrennung auf den Kolben wirkt und sich dieser kurz vor seinem oberen Totpunkt befindet. Dann breitet sich die Druckwelle nach Überschreiten dieses Punktes aus und treibt den Kolben zum unteren Totpunkt hin an.

Findet der Zündzeitpunkt in der Zünd-/Glühanlage im richtigen Moment statt:

• wird möglichst wenig Treibstoff verbrannt.
• wird eine möglichst effiziente Leistung erzielt.
• werden möglichst wenige Abgase ausgestoßen.

Ist der Zündzeitpunkt zu früh, arbeitet der Kolben gegen die Druckwelle. Das führt dazu, dass sowohl der Druck als auch die Temperatur im Brennraum des Fahrzeuges erheblich steigen. Geschieht die Zündung permanent zu früh, hat das mehrere negative Folgen:

• Kolben und Zündkerzen werden thermisch überbelastet,
• Leistungsverlust des Motors,
• einen steigenden Benzinverbrauch sowie
• schlechtere Emissionswerte.

Die unkontrollierte Selbstentzündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches wird als klopfende Verbrennung bezeichnet. Im schlimmsten Fall zerstört sie den Fahrzeugmotor.

Findet die Entflammung statt, wenn der Kolben den oberen Totpunkt bereits überschritten hat, ist der Fahrzeugbrennraum zu groß. Das Ergebnis ist eine zu niedrige Druckwelle, die dem Kolben im Grunde nachläuft. Die Abgase verpuffen sobald sich die Auslassventile öffnen, und ihre Temperatur steigt. Geschieht die Zündung kontinuierlich zu spät, hat das mehrere Konsequenzen:

• Leistungsverlust des Fahrzeugs,
• Auslassventile und Abgasrohre werden thermisch überlastet,
• Zündkerzen verschleißen verstärkt, da die Temperatur der Selbstreinigung unterschritten wird.

Wissenswertes - Welche Autoteile gehören zur Zünd-/Glühanlage?

Die Zünd-/Glühanlage besteht aus mehreren Komponenten. Zu diesen gehören:

• Verteilekappe & Verteilerfinger/Läufer,
• Zündkerze,
• Zündkabel, auch Zündleitungen genannt,
• Zündspule und
• Zündverteiler

Als Komponente der Zünd-/Glühanlage begrenzt der Vorwiderstand die Spannung bzw. die Stromstärke, bevor diese einen hinter ihm montierten Verbraucher erreicht. Kurz: Dieses in Reihe geschaltete Kfz-Teil lässt die Netzspannung des Autos auf den erzielten Wert absinken. In Folge dessen wird – abhängig von der Stromstärke – Wärme frei; dieser muss der Vorwiderstand standhalten.

Die Zündspule hat in der Zünd-/Glühanlage eine wichtige Funktion: Sie wandelt die relativ geringe Spannung der Autobatterie von 12 Volt in eine Hochspannung von mehreren 1.000 Volt und leitet diese an die Zündkerze.

Ihre wichtigsten Komponenten sind:

• Eisenkern, der das Magnetfeld verstärkt,
• Sekundärwicklung mit bis zu 50.000 Wicklungen eines Kupferdrahtes,
• Primärwicklung, welche die Sekundärwicklung umgibt,
• Anschlüsse sowie einem
• Ausgang für die Hochspannung.

Über einen Zündunterbrecher wird der Strom, der durch die Primärwicklung fließt, eingeschaltet und gestoppt. Die Stromstärke richtet sich dabei nach dem Widerstand der Spule sowie der angelegten Spannung. Wird der Strom unterbrochen, geschieht folgendes:

• Die Richtung des Stroms ändert sich rasant.
• Dieses verändert das Magnetfeld.
• Ein Spannungsimpuls wird ausgelöst.
• Dieser wird durch die Sekundärwicklung zu einem Hochspannungsimpuls.
• Über das Zündkabel gelangt dieser Hochspannungsimpuls zu den Zündkerzen.

Zündkerzen entzünden das Luft-Kraftstoff-Gemisch in einem Fahrzeug mit Ottomotor. Und das recht häufig: Pro Minute zünden sie zwischen 500 und 3.500 Mal. Die von der Zündspule erzeugte Hochspannung ionisiert die Gaswolke zwischen den Elektroden der Zündkerze. Dadurch leitet das Gas für einen kleinen Moment und ein Funkensprung entsteht. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch wird entzündet.

Wie das Gemisch entflammt wird, hat Auswirkungen auf die:

• Laufruhe,
• Motorleistung,
• Motoreffizienz sowie
• Abgasemissionen

Dieses Autoteil besteht aus:

• einem Gewinde bzw. Anschluss für das Zündkabel.
• einem keramischen Isolator; er sorgt dafür, dass die Hochspannung nicht auf die Automasse übergreift. Zusätzlich leitet er die Verbrennungswärme an den Zylinderkopf.
• Einer Glasschmelze im Inneren, die als Entstörwiderstand dient.

Nicht jede Zündkerze arbeitet in jedem Ottomotor. Dafür unterscheiden sich die Verbrennungsmotoren, ihre Temperaturen im Brennraum sowie die Fahrbedingungen zu sehr. Zudem braucht die Zündkerze für den optimalen Betrieb bestimmte Temperaturen, die ein Fenster bilden. Dabei muss die Mindesttemperatur bei 450 °C liegen. Erst dann beginnt der Selbstreinigungsprozess der Zündkerze. Ab dieser Temperatur verbrennen die auf der Isolatorspitze angelagerten Rußpartikel.

Auch die Zündkabel sind in der Zünd-/Glühanlage unverzichtbare Teile. Schließlich leiten sie die von der Zündspule hervorgerufene Hochspannung zu jeder Zündkerze. Diese Weiterleitung muss möglichst ohne Energieverluste erfolgen. Aufgrund der hohen Energie müssen Zündleitungen in modernen Autos:

• bis 220 °C temperaturbeständig sein,
• eine Durchschlagfestigkeit von 40.000 Volt aufweisen.

Im Gegensatz zu Autos mit Ottomotor sind Dieselfahrzeuge mit Glühkerzen ausgerüstet. Ihre Aufgabe ist es, die Zündung zu unterstützen, indem sie möglichst rasch eine hohe Temperatur für die Luft-Kraftstoff-Verbrennung erzeugen. Dabei werden moderne Stabglühkerzen auf Temperaturen von bis zu 1.000 °C erhitzt. Diese Hitze erwärmt die verdichtete Luft und begünstigt die Selbstzündung.

Jede Glühkerze ist so eingebaut, dass sie in den Zylinder hineinragt. Dieses gewährleistet ein:

• Aufheizen der verdichteten Luft und die Unterstützung zur Selbstzündung.
• Anspringen des Motors selbst bei kalten Witterungsbedingungen.
• möglichst geräusch- sowie schadstoffarmes Arbeiten während der Warmlaufphase.

Während ältere Glühkerzen noch aus Metall gefertigt wurden, bestehen moderne oft aus Keramik und sind darüber hinaus nachglühfähig. Damit glühen sie:

• vor dem Start,
• während der Startphase,
• im Anschluss des Startes sowie
• während der Motor im Schubbetrieb ist.

Diese Glühkerzen zeichnen sich durch eine kürzere Glühphase aus. Stabglühkerzen verfügen außerdem über einen Überhitzungsschutz. Dazu begrenzen sie den Strom von der Starterbatterie zur Kerze mit steigender Temperatur.

Autor: S. Cyran

Als gelernter Kfz-Mechaniker und ausgebildeter Automobilkaufmann verfasst S. Cyran nicht nur Fachtexte, sondern ist auch Gründer und der Geschäftsführer der CarMobileSystems GmbH und auch der Kopf zahlreicher Ideen und innovativer Entwicklungen der letzten zwei Jahrzehnte.