Zündkerzentechnologien

Welchen Anforderungen eine Zündkerze gerecht wird, entscheiden folgende Merkmale: die Art der Konstruktion, die verwendeten Werkstoffe sowie die eingesetzten Fertigungsverfahren.

1. Scharfkantiges Rippenprofil am Isolatorkopf

Damit es nicht zu Kopfüberschlägen kommt, wirkt das Rippenprofil als 5-fache Kriechstrombarriere.

2. Isolator

Besteht vorwiegend aus Aluminiumoxid. Seine Aufgabe ist es, Anschlussbolzen und Mittelelektrode vom Gehäuse zu isolieren.

3. Anschlussbolzen

Der Anschlussbolzen wird aus Stahl gefertigt.

4. Bördelring

Dient zur Fixierung und Abdichtung des Isolators.

5. Gehäuse

Wird aus Stahl gefertigt und zum Schutz vor Korrosion vernickelt. Dient u. a. dazu, die Zündkerze im Zylinderkopf zu befestigen.

6. Glasschmelze

Elektrisch und thermisch leitend. Verbindet den Anschlussbolzen mit der Mittelelektrode.

7. Dichtring

Fixiert den Isolator und dichtet ihn ab.

8. Mittelelektrode

Besteht aus einer Nickel-Legierung mit Kupferkern.

9. Masseelektrode

Besteht aus einer Nickel-Legierung. Anordnung, Anzahl und Geometrie beeinflussen die Zündkerzentechnik und Nutzungsdauer.

Elektroden aus Nickel-Legierungen

Bei Bosch Zündkerzen besteht die Mittelelektrode aus einer verschleißfesten Nickel-Legierung mit Kupferkern. Der Kupferkern ist hochwärmeleitfähig zum Schutz vor thermischer Überlastung.

Edelmetallelektroden

Moderne Motoren arbeiten mit besonders hohen Brennraumtemperaturen. Das belastet auch die Zündkerzen. Der Verschleiß an den Elektroden ist dadurch größer und muss durch entsprechend abbrandfestere Materialien ausgeglichen werden. Bosch setzt hier auf Edelmetall-Legierungen mit Platin, Iridium oder Silber.

Vorteile:

• Die Mittelelektrode aus Nickel-Legierung mit aufgeschweißtem Edelmetallstift gewährleistet eine lange Lebensdauer und energiereichere Zündfunken
• Hohe Verschleißfestigkeit, unempfindlich gegenüber chemischen Einflüssen im Brennraum
• Höherer Wirkungsgrad der Zündkerze
• Sehr beständig gegen Materialerosion
• Perfekte Ausbreitung der Flammenfront nach allen Seiten
• Optimal für den Gasbetrieb aufgrund längerer Lebensdauer

Um bei Motoren mit strahlgeführter Direkteinspritzung eine sichere Entflammung zu gewährleisten, muss das Luft-Kraftstoff-Gemisch den Zündfunken optimal erreichen können. Dies leisten nur präzise gefertigte Zündkerzen, bei denen die Position der Masseelektrode bereits bei der Herstellung exakt auf die Brennraumsituation und die Anordnung des Benzineinspritzventils ausgerichtet ist.

Luftfunken-Technik:

Der Zündfunke durchschlägt auf direktem Weg zwischen Mittelelektrode und Masseelektrode das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das sich zwischen den Elektroden befindet.

Pin-to-pin-Zündkerzen von Bosch

Mit Pin-to-pin-Zündkerzen von Bosch profitieren Sie von neuester Bosch-Zündkerzentechnologie. Die innovativen Hochleistungszündkerzen sind auf das besondere Anforderungsprofil von hochaufgeladenen Benzindirekteinspritzungsmotoren zugeschnitten:

Hochaufgeladene Motoren haben einen höheren Zündspannungsbedarf. Dieser kann prinzipiell durch Zündkerzen mit kleinem Elektrodenabstand abgesenkt werden. Ein kleiner Elektrodenabstand bewirkt jedoch starke Quenching-Verluste, d. h. eine schlechte Entflammung. Um dieses zu kompensieren, entwickelte Bosch die Pin-to-Pin-Zündkerzen. Bei der Pin-to-Pin-Technologie weist die Zündkerze zwei besonders dünne Elektroden auf, die nur sehr geringe Quenching-Verluste bewirken. Dadurch garantieren sie eine hohe Energieübertragung und eine zuverlässige Entflammung.

Im kalten Zustand wird der Motor mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Gemisch betrieben. Dadurch kann durch eine unvollständige Verbrennung Ruß entstehen, der sich im Brennraum und auf der Zündkerze ablagert. Diese Rückstände verschmutzten den Isolatorfuß und bewirken eine leitfähige Verbindung zwischen Mittelelektrode und Zündkerzengehäuse. Dieser "Nebenschluss" leitet einen Teil der Zündenergie ab und reduziert die zur Entflammung benötigte Energie.

Die Ablagerung von Verbrennungsrückständen auf dem Isolatorfuß ist stark von der Temperatur abhängig und findet vorwiegend unterhalb von ca. 500 °C statt.

Bei höherer Temperatur verbrennen die kohlenstoffhaltigen Rückstände auf dem Isolatorfuß und die Zündkerze "reinigt" sich selbst.

Es ist wichtig den richtigen Wärmewert der Zündkerze zu wählen und sicherzustellen, dass der Temperaturbereich der Zündkerze zwischen 500 und 900 °C bleibt. In diesem Temperaturbereich sind Vorzündungen ausgeschlossen und die Zündkerze wird selbstgereinigt. Zudem sind Oxidation und Heißgaskorrosion reduziert und somit wird der Elektrodenverschleiß vermindert.

Fahrzeughersteller treiben die Motorenentwicklung stetig voran, um die Motoren noch leistungsfähiger und zuverlässiger zu machen. So werden moderne Motoren immer kleiner und effizienter und verbrauchen weniger Kraftstoff, ohne dabei Leistung einzubüßen.

Diese Entwicklung bewirkt, dass der Verdichtungsdruck in den Motoren zunimmt, was besondere Anforderungen an die Zündkerzen stellt. Beispielsweise steigt der Hochspannungsbedarf. Gleichzeitig steht in den kompakteren Motoren weniger Raum für die Zündkerzen zur Verfügung.

Die Durchschlagsfestigkeit – oder die Fähigkeit der Keramik, die Spannung zu isolieren – wird zunehmend wichtiger, da der Keramikdurchmesser verringert und die Spannung erhöht werden muss, um die Anforderungen moderner Motoren zu erfüllen. Das bedeutet: Die Isoliereigenschaften der Keramik müssen entsprechend verbessert werden. Denn falls die Durchschlagsfestigkeit für die herrschende Spannung nicht ausreicht, führt dies zu einer Beschädigung der Keramik sowie zu Fehlzündungen und Fehlfunktionen.

Bosch hat daher eine spezielle Keramikmischung entwickelt, die für optimale Durchschlagsfestigkeit sorgt und so die besonderen Anforderungen heutiger Motorengenerationen perfekt erfüllt.

Isolator

Der Isolator besteht aus einer Aluminiumoxid-Keramik und isoliert die Mittelelektrode bis 40 000 Volt gegen Masse.

Typformel

Die Spezifikationen der Zündkerze sind in der Typformel beinhaltet. Sie enthält alle Kernmerkmale der Zündkerze außer dem Elektrodenabstand.

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