Thursday, September 16, 2010

Immer wieder gerne gefragt... Was für Zündkerzen braucht mein Motor?


Wärmewert
Die Zündkerzentypisierung von Bosch bezieht sich auf die Wärmeleitfähigkeit der Kerze. Eine Kerze mit dem Wärmewert 5 leitet die Wärmeenergie besser ab als eine Kerze mit dem Wert 7. D.h. ein Motor, der große Wärme produziert, sollte eher eine 5er Kerze fahren, und in einen Motor, der eher weniger Wärme produziert, gehört eher eine 7er oder 8er Zündkerze.

Der Wärmewert ist von grosser Bedeutung, da eine Mindesttemperatur von etwa 400°C nach dem Start des Motors so schnell wie möglich erreicht werden muss, damit die Zündkerze Rückstände auf dem Isolator Freibrennen kann, um so ein Verrussen und damit Zündungsaussetzer zu vermeiden. Andererseits darf jedoch an keinem Punkt der Kerze eine Höchsttemperatur von ca. 900°C überschritten werden, da der Motor sonst zu Selbstzündungen neigt, was sich durch Klopfen des Motors äussert. Das heisst, dass der Wärmewert stets an die Wärmeentwicklung im Brennraum des Motors angepasst sein muss, damit sich an der Kerze auf die korrekte Betriebstemperatur einstellen kann.

Die Kennzahlen der Wärmewerte sind von Hersteller zu Hersteller verschieden. Bosch, BERU und Champion verwenden hohe Kennzahlen für „heisse“ Zündkerzen, NGK und Denso hingegen niedrige; die Kennzahlen sind zwischen den Herstellern nicht übertragbar. Ein gutes Beispiel ist der Vergleich zwischen Bosch und NGK

Bosch WR8.. entspricht bei NGK einer BPR5..
Bosch WR7.. entspricht bei NGK einer BPR6..
Bosch WR6.. entspricht bei NGK einer BPR6..
Bosch WR5.. entspricht bei NGK einer BPR7..

Eine NGK DPR7EA-9 oder die Iridium Version DPR7EIX-9 welche bei Rennköpfen am besten zum Einsatz kommt entspricht in der Bosch Welt einer Kerze mit dem Wärmewert 5. D.h. eine "kalte" Kerze für eine "heisse" Verbrennung.

Aus diesem Grund geben die Hersteller in Tabellen bzw. auf ihren Webseiten den korrekten Wärmewert für die gängigen Fahrzeuge an. Veränderungen an der Verbrennung, wie durch Tuning-Massnahmen (z. B. Verdichtung erhöhen) verändern auch die Verbrennungstemperatur und damit den erforderlichen Wärmewert der Zündkerze.

Eine „kalte“ Zündkerze führt möglichst viel Wärme über den Isolator und die Elektrode ab. Dabei ist der Keramikisolator kürzer als bei einer vergleichsweise „heißen“ Zündkerze, was zu einer niedrigeren Wärmeaufnahme und einer stärkeren Wärmeabfuhr über das Kerzengewinde führt. Eine „kalte“ Zündkerze gehört daher tendenziell zu einem leistungsstarken Motor mit hohem Wärmeeintrag in das Material der Zündkerze. Eine „heiße“ Zündkerze stellt das Erreichen der Freibrenntemperatur zuverlässig sicher und findet sich in niedrig belasteten Motoren.

Mehrfach Masseelektroden
Zündkerzen mit mehreren Masseelektroden (2-4) werden oft mit den Argumenten der höheren Leistung oder geringerer Benzinverbrauch verkauft. Das ist meiner Meinung nach fragwürdig.

In der Regel springt der Zündfunke immer zu der Masseelektrode, die den geringsten Abstand zur Mittelelektrode hat. Durch Abbrennen vergrössert sich der Abstand, bis der Zündfunke schliesslich auf eine andere Masseelektrode wechselt. Dadurch wird die Lebensdauer der Zündkerze zwar verlängert doch deshalb fliegen nicht mehr Funken, schneller und besser.

Gewinde und Länge
Die Zündkerzen unterscheiden sich in Länge, Durchmesser und Steigung des Gewindes. Gebräuchliche Gewinde in VW Typ 1 oder Typ 4 Köpfen sind:

• M 12 × 1,25 SW 18 (meist bei Tuning Köpfen mit grossen Ventilen)

• M 14 × 1,25 SW 21 (gebräuchlich bei den meisten standard Köpfen)

Neben unterschiedlichen Gewinden gibt es auch verschiedene Sitzformen. Die klassische Ausführung für Luftgekühlte weist einen flachen Sitz mit Dichtring auf.

Die Länge ist sehr wichtig (es gibt Frauen die können das bestätigen), die Kerze sollte bündig im Kopf abschliessen. Köpfe mit langem Gewinde benötigen auch lange Kerzen. Wenn ein Kerzengewinde vorsteht dann erhitzen sich die Gewinde (dünnwandiges Material) punktuell übermässig und das kann dann zu unkondolierten Verbrennungen, mehrfach Flammenfronten und Klopfen führen.

Entstörwiderstand oder nicht?
Manche Zündkerzen enthalten einen eingebauten Entstörwiderstand von ca. 5 kΩ. Man erkennt diese Typen meist an dem Buchstaben R (z. B. bei Bosch und NGK) in der Typenbezeichnung. R steht für das Wort Resistor = Widerstand auf Englisch.

Diese Zündkerzenvariante sollte nicht zusammen mit Kerzensteckern mit integriertem Widerstand eingesetzt werden, da der Zündfunke durch die Reihenschaltung der Widerstände geschwächt würde.

Die meisten Performance Zündkabel die für Käfermotoren verkauft werden (Empi, Scat, Bugpack, MSD) haben keinen eingebauten Entstörwiderstand. Die grauen Bosch Kabel und Beru Kabel haben Zündkerzenstecker mit Entstörwiderstand. Im Zweifelsfall mit einem Ohmmeter prüfen.

Der Zündkerzenstecker der auf die Kerze aufgesteckt wird stellt den Kontakt zur Mittelelektrode her. Dabei gibt es Stecker (Empi, Scat, Bugpack, MSD), die anstelle des Anschlussbolzens (Gewinde M 4) eine SAE-Anschlussmutter auf der Kerze benötigen. Diese Mutter kann bei nahezu allen Zündkerzen mit einer Zange abgeschraubt werden, wenn sie nicht benötigt wird. Bei neuen Zündkerzen wird die Mutter meist separat in die Verpackung gelegt, so dass sie im Bedarfsfall erst aufgeschraubt werden muss.

Elektrodenmaterial
Bei Standard-Zündkerzen kommen Nickel oder temperaturbeständige Eisen-Nickel-Chrom-Legierungen als Elektrodenwerkstoff zum Einsatz – zur besseren Wärmeableitung mit Kupferkern. Bei höheren Beanspruchungen wird auch Platin, Silber, Iridium oder eine Nickel-Yttrium-Legierung verwendet, die zusätzlich auf die Grundelektrode aufgebracht werden. Das ermöglicht deutlich längere Standzeiten (längere Wechselintervalle). Während bei Motoren um 1980 noch Wechselintervalle von 10.000 bis 15.000 km üblich waren, halten moderne Kerzen bis zu 100.000 km.

Ich selber schwöre auf NGK Iridium Zündkerzen für meinen Rennmotor.

Durch ihren "minimalen" Durchmesser von nur 0,6 mm bündelt sie die Zündspannung, wodurch die Verbrennung verbessert wird. Damit läuft der Motor absolut rund. Das Hightech-Metall Iridium hält den exakten Abstand zwischen den Elektroden. Das verhindert Zündaussetzer.
Iridium ist ein Hightech-Edelmetall. Es ist hart wie kaum ein anderes Edelmetall und beständig gegen die meisten Chemikalien. Das silberweiße Edelmetall, das in allen Farben des Regenbogens schillert, schmilzt erst bei 2450 Grad.

Elektrodenabstand
Kontaktlose Zündungen wie Ignitor, Compufire, oder Mallory oder MSD Zündsysteme liefern wesentlich höhere Spannungen als die normale Unterbrecherzündungen. Das erlaubt längere Funkenstrecken und somit auch grössere Elektrodenabstände. Da ein grösserer Elektrodenabstand im Vergleich zu einem kleineren durch den längeren Zündfunken eine grössere Angriffsfläche für das Gasgemisch im Brennraum liefert, ist eine wesentlich effizientere Verbrennung möglich. Heute sind Elektroden-Abstände von 1 mm bis 2 mm bei Mallory oder MSD Zündanlagen durchaus möglich, bei durch Unterbrecher gesteuerten Zündanlagen sind Werte 0,6 mm oder 0,7 mm angesagt.
Um den richtigen Abstand zu treffen, sollte man unbedingt mit einer Fühlerlehre nachmessen.

Isolator
Der Isolator besteht aus Aluminiumoxid. Diese Keramik ist sehr spröde. Eine fallen gelassene Zündkerze – auch wenn diese optisch OK ist sollte nicht mehr verwendet werden. Schon kleinste Stösse können Risse hervorrufen welche zu Funktionsstörungen führen. Die Wärmeableitung kann beeinträchtigt werden, es entstehen Glühzündungen. Bruchstücke des Isolators im Brennraum beschädigen den Motor.


Das Zündkerzenbild - Zündkerzen lesen
Wenn eine Zündkerze mehrere Betriebsstunden in einem Motor eingesetzt wird, so kann man an ihr durch das so genannte „Kerzenbild“ feststellen, ob der Motor korrekt arbeitet.

Zündkerze rehbraun:
Der Motor arbeitet einwandfrei, die Gemischzusammensetzung ist korrekt, der Wärmewert der Zündkerze passt.

Zündkerze abgebrannt:
Aggressive Benzin- und Ölzusätze, Verbrennungsrückstände im Brennraum, mangelhafte Benzinqualität, defekte Ventile oder Zündverteiler. Leistungsverlust gefolgt vom Totalausfall des Motors.

Mittelelektrode abgebrannt:
Thermische Überlastung durch Glühzündung, Wärmewert der Kerze zu niedrig, Rückstände im Verbrennungsraum, zu früher Zündzeitpunkt, defekte Ventile oder Zündverteiler, schlechte Benzinqualität.

Zündkerze glasiert:
Zusätze in Öl und Benzin bilden ascheartige Ablagerungen. Die Ablagerungen bewirken bei höherer Last Zündaussetzer.

Zündkerze verkohlt:
Wärmewert der Zündkerze könnte zu hoch sein, Treibstoffgemisch ist zu fett, vorwiegender Einsatz auf Kurzstrecken, Startautomatik verstellt oder Luftfilter verschmutzt.

Zündkerze verölt, nass:
Zuviel Öl im Verbrennungsraum, Kolbenringe undicht, Ölstand zu hoch, Zündkerze undicht (lose, defekt), kein Zündfunke, keine Verbrennung.

Zündkerze weiss:
Thermische Überlastung durch Glühzündung oder zu heiße Verbrennung, Wärmewert könnte zu niedrig sein oder das Treibstoffgemisch zu mager, Motor neigt zum Klopfen

Cheers
BigD

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