Zündspule

Aufbau

Die Zündspule ist Teil der Zündanlage eines Ottomotors (s. Otto-Viertaktverfahren). Zusammen mit dem Unterbrecher und dem parallel geschalteten Kondensator soll sie eine Primärspannung von 12 Volt in eine Hochspannung von 15.000 – 30.000 Volt umwandeln.

Die wesentlichen Bestandteile der Zündspule sind die Primärwicklung, die Sekundärwicklung, die elektrischen Anschlüsse und der Eisenkern. Der Eisenkern besteht aus mehreren Lagen dünnem Eisenblech und verstärkt das aufgebaute Magnetfeld. Er ist von verschiedenen Windungen eingeschlossen (viele Windungen aus dünnem Draht und wenig Windungen aus dickem Draht).

Die Zündspule hat 3 Anschlüsse. Klemme 1 ist über den Unterbrecher an Masse geschlossen, Klemme 15 über das Zündschloss an plus (Primärkreis). Ausgang 4 führt über den Zündverteiler zu den Zündkerzen. Die Zündkerzen sind über die Funkenstrecke mit Masse verbunden (Sekundärkreis).

Funktion

Über das Zündschloss ist Klemme 15 mit dem Pluspol der Batterie verbunden. Beim schließen des Leistungsschalters wird Klemme 1 zusätzlich auf Masse geschaltet. Der Primärkreis ist jetzt geschlossen. In dieser Schließzeit wird das Magnetfeld der Spule aufgebaut. Wenn der Leistungsschalter geöffnet wird, bricht das Magnetfeld wieder zusammen. Die Hochspannung fließt über Kabel 4 und den Hochspannungsverteiler zur Zündkerze. Das Verhältnis der Windungen bestimmt die Spannungswandlung.

Primärwicklung

Sie besteht aus dick isoliertem Kupferdraht mit sehr wenig Windungen (N1=100 - 500 Wicklungen).Durch die wenigen Windungen wird das Verhältnis zwischen dem magnetischen Fluss und dem fließenden Strom (Induktivität), der Spule verringert. Durch eine kurze Leiterlänge und einem großen Leiterquerschnitt, kommt es zu einem kleinen ohmschen Widerstand (R=0,3Ω - 2,5Ω). So kann ein hoher Strom durch die Wicklungen fließen. Durch ein geringes Verhältnis zwischen dem magnetischen Fluss und dem fließenden Strom (Induktivität)der Spule und einem kleinen ohmschen Widerstand, erreicht man einen schnellen Aufbau des Magnetfeldes und eine hohe Energiedichte in der Primärwicklung.

Sekundärwicklung

Sie besteht aus einem sehr dünn isoliertem Kupferdraht mit vielen Windungen (N2=15000 - 30000 Wicklungen).Der ohmsche Widerstand beträgt je nach Zündspule 5kΩ - 20kΩ. Für eine sichere Entflammung des Gemisches ist eine Zündenergie von 6mWs nötig. Zündspulen werden für eine Gesammtenergie von bis zu 120mWs ausgelegt, da nur ein Bruchteil der gespeicherten Energie für die Zündung genutzt werden kann. Das Hochspannungsangebot beträgt je nach Anlage 25.000 V - 40.000 V.

Einzelfunkenzündspule

Bei der Einzelfunkenzündspule besitzt jeder Zylinder eine eigene Spule mit Primär- und Sekundärwicklung. Diese Spulen sitzen meist direkt auf der Zündkerze. Auch diese Zündspule besitzt die Anschlüsse Klemme 1 (Zündschalter), Klemme 15 (Spannungsversorgung, Pluspol der Batterie) und Klemme 4 (Zündkerze). Der Zündfunke wird durch ein Leistungsmodul mit Verteilerlogik ausgelöst. Das Modul schaltet durch das Bezugsmarkensignal, von Kurbelwelle und Nockenwelle, den Primärstrom der jeweiligen Spule. Eine Diodenkaskade (Gruppe mehrerer Dioden), die in den Sekundärkreis geschaltet ist, kann einen ungewollten Funkenüberschlag vermeiden.

Doppelfunkenzündspule

Doppelfunkenzündspulen gibt es nur bei Motoren mit gerader Zylinderanzahl. Bei dieser Zündspule gehören jeweils 2 Zündkerzen zu einer Zündspule. Diese Zündspule besitzt eine Primär- und Sekundärwicklung mit je 2 Anschlüssen. Die Primärwicklung ist über Klemme 15 mit der Spannungsversorgung (Plus) und über Klemme 1 mit dem Zündschalter verbunden. Die Sekundärwicklung ist an beiden Ausgängen je an eine Zündkerze angeschlossen. Während einer Kurbelwellenumdrehung werden an zwei Zündkerzen gleichzeitig je ein Zündfunke erzeugt.

Beispiel: Bei einem Motor mit der Zündfolge 1-3-4-2 leitet ein Zündfunke im 1. Zylinder, am Ende des Verdichtungstaktes die Verbrennung ein (Hauptfunke). Ein anderer Funke (Stützfunke) verpufft am Ende des Ausstoßtaktes im 4. Zylinder. Nach einer Umdrehung der Kurbelwelle wird im 4. Zylinder mit dem Hauptfunken gezündet und gleichzeitig verpufft der Stützfunke im 1. Zylinder.

Die Spannung des Stützfunken ist niedriger als die des Hauptfunken. Dies liegt daran, das beim Verdichtungstakt (Hauptfunke) sehr viel mehr isolierende Gasmolekühle zwischen den Elektroden der Zündkerze vorhanden sind, als beim Ausstoßtakt (Stützfunke). Es wird also eine höhere Spannung für den Hauptfunken benötigt.

Die Spannungen vom 1. Zylinder und vom 4. Zylinder sind gegenläufig. So wandert der Funke an einer Zündkerze von Mittelelektrode zur Masseelektrode und an der Anderen von Masseelektrode zur Mittelelektrode.

--Dany 13:57, 15. Mai 2008 (CEST)