Wie Zündkerzen funktionieren

Eine Zündkerze ist ein elektrisches Gerät, das in den Zylinderkopf einiger Verbrennungsmotoren passt und komprimiertes Aerosolbenzin mittels eines elektrischen Funkens zündet. Zündkerzen haben eine isolierte Mittelelektrode, die über einen stark isolierten Draht mit einer Zündspule oder einem Magnetkreis an der Außenseite verbunden ist und mit einem geerdeten Anschluss an der Basis der Kerze eine Funkenstrecke im Zylinder bildet. Verbrennungsmotoren können in Ottomotoren unterteilt werden, bei denen Zündkerzen zum Einleiten der Verbrennung erforderlich sind, und Selbstzündungsmotoren (Dieselmotoren), die die Luft komprimieren und dann Dieselkraftstoff in das erhitzte Druckluftgemisch einspritzen, wo er sich selbst entzündet. Selbstzündungsmotoren können Glühkerzen verwenden, um die Kaltstarteigenschaften zu verbessern.

 



Die Zündkerze hat zwei Hauptfunktionen:


Zum Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemisches. Elektrische Energie wird durch die Zündkerze übertragen und überbrückt den Spalt im Zündende der Kerze, wenn die an die Kerze angelegte Spannung hoch genug ist. Dieser elektrische Funke entzündet das Benzin-Luft-Gemisch im Brennraum. Um Wärme aus der Brennkammer abzuführen. Zündkerzen können keine Wärme erzeugen, sie können nur Wärme abführen. Die Temperatur am Zündende der Zündkerze muss niedrig genug gehalten werden, um eine Vorzündung zu verhindern, aber hoch genug, um eine Verschmutzung zu verhindern. Die Zündkerze fungiert als Wärmetauscher, indem sie unerwünschte Wärmeenergie aus der Brennkammer entzieht und Wärme an das Kühlsystem des Motors überträgt. Der Wärmebereich einer Zündkerze wird als ihre Fähigkeit definiert, Wärme von der Spitze abzuleiten.

Betrieb :

Der Stecker wird an die Hochspannung angeschlossen, die von einer Zündspule oder einem Magnetzünder erzeugt wird. Während die Elektronen aus der Spule fließen, entsteht eine Spannungsdifferenz zwischen der Mittelelektrode und der Seitenelektrode. Es kann kein Strom fließen, da der Kraftstoff und die Luft im Spalt isolierend wirken. Wenn die Spannung jedoch weiter ansteigt, beginnt sich die Struktur der Gase zwischen den Elektroden zu verändern. Sobald die Spannung die Spannungsfestigkeit der Gase überschreitet, werden die Gase ionisiert. Das ionisierte Gas wird zum Leiter und ermöglicht den Elektronenfluss durch die Lücke. Zündkerzen benötigen normalerweise eine Spannung von mehr als 20.000 Volt, um richtig zu „zünden“.

Wenn der Elektronenstrom über die Lücke strömt, erhöht sich die Temperatur des Funkenkanals auf 60.000 K. Die starke Hitze im Funkenkanal führt dazu, dass sich das ionisierte Gas sehr schnell ausdehnt, ähnlich einer kleinen Explosion. Dies ist das „Klicken“, das beim Beobachten eines Funkens zu hören ist, ähnlich wie bei Blitz und Donner.


Die Hitze und der Druck zwingen die Gase dazu, miteinander zu reagieren, und am Ende des Funkenereignisses sollte sich ein kleiner Feuerball in der Funkenstrecke befinden, da die Gase von selbst verbrennen. Die Größe dieses Feuerballs oder Kerns hängt von der genauen Zusammensetzung der Mischung zwischen den Elektroden und dem Grad der Turbulenz in der Brennkammer zum Zeitpunkt des Funkens ab. Ein kleiner Kern lässt den Motor so laufen, als ob der Zündzeitpunkt verzögert wäre, und ein großer Kern lässt den Motor so laufen, als ob der Zündzeitpunkt früher eingestellt wäre.