Ausgabe 07/2007: Kerzentechnik / Moderne Ottomotoren werden ...

Kerzentechnik / Moderne Ottomotoren werden kleiner, sind aufgeladen, arbeiten mit Direkteinspritzung: Anpassungsbedarf für die Zündkerze! FunkenpräzisionDownsizing ist ein Schlagwort der Neuzeit, wenn es darum geht, den Trend der Motorenentwicklung kurz zu beschreiben. Was dahintersteht? Galt bisher die Devise: Hubraum ist durch nichts zu ersetzen als durch noch mehr Hubraum, werden nun kleine Motoren per Turbo oder Kompressor aufgeladen und so in Leistungs- und Drehmomentbereiche katapultiert, die bisher nur durch viel Hubraum erreicht wurden. Darüber hinaus greifen die Motorenentwickler immer tiefer in die Technikkiste um das Optimum aus den Motoren herauszukitzeln. Beispiele dafür sind Direkteinspritzung, variabler Ventilhub, variable Steuerzeiten und neue Einspitzkomponenten. Laut Beru stellt die neue Entwicklungsrichtung und zunehmende Komplexität im Motorenbau die Anbieter von Zündkerzen vor neue Herausforderungen. Hauptsächlich steht immer weniger Platz für die Zündkerze zur Verfügung. Das heißt: Die Kerzen müssen kleiner werden, sollen aber mindestens genauso langlebig (bis 100.000 Kilometer Wechselintervall) und stabil sein. Außerdem wichtig: Die Kerzen müssen das Kraftstoff-/Luft-Gemisch im Brennraum sehr exakt zünden um zum Beispiel bei Direkteinspritzung die optimale Ausbreitung der Flammfront zu gewährleisten. ErdisolatorBei Beru reagiert man auf die neuen Randbedingungen unter anderem mit Zündkerzen, die ein verlängertes Einschraubgewinde und/oder eine andere Geometrie haben. Vermehrt kommen M12-Zündkerzen zum Einsatz, die im Vergleich zu bekannten M14-Zündkerzen mit einer kleineren keramischen Wandstärke auskommen müssen. Das bedingt neue Entwicklungen bei Werkstoffen, Geometrie und Fertigung. Als Isolator für Pkw-Zündkerzen hat sich eine Keramik auf Basis von Tonerde bewährt. Dieser innovative Werkstoff sichert bis 1.000 Grad Celsius die elektrischen und mechanischen Forderungen bezüglich Durchschlagfestigkeit. Aus Sicht der Fahrzeughersteller dürfen die neuen Kerzen natürlich nicht mehr kosten. Das heißt, preiswertere Zündkerzen mit Elektroden auf Basis einer Nickellegierung sind weiterhin gefragt und durch neue Legierungen den erhöhten Anforderungen im Motor anzupassen. Bei den teureren Kerzen mit einer Edelmetalllegierung (meist Platin) als Schutzschicht auf der Mittelelektrode kommt es darauf an, die Edelmetallschicht dauerhaft und auch bei unterschiedlicher Ausdehnung der beiden Metalle zu verbinden. Dies gelingt mittels Laserschweißung.Präzise PositionDie Thematik sehr präziser Zündung bei Direkteinspritzern erfordert neben definierten Anströmungsverhältnissen der Funkenstrecke auch die Verringerung der Toleranzen von Injektor und Zündkerze. Bei herkömmlichen Zündkerzen ergibt sich eine Toleranz der Funkenstrecken-Lage im Brennraum von bis zu 1,7 Millimeter. Durch Optimierung der Fertigung und Verwendung verschiedener innerer Dichtringe ist man aber in der Lage, die Toleranzen der Funkenstrecke auf eine Genauigkeit von ±0,2 mm einzustellen.Nebenbei ist nicht unerheblich, wo sich die Elektrode überhaupt befindet. Schließlich will man die Gemischbildung nicht behindern oder abschirmen. Dieser Problematik müssen sich zwei Lieferanten annehmen: der Zündkerzenhersteller und der Lieferant des Zylinderkopfes. Denn beide haben ihrerseits Einfluss auf den Gewindeanschnitt und damit die Endposition der Elektrode bei voll eingedrehter Zündkerze. Durch Ausrichten, Einstellen und Positionierung mittels optischen Messsystems erreicht Beru hier eine Toleranz von ±15°. Wie man sieht, wird auch ein unscheinbares Teil wie die Zündkerze immer mehr zum Hightechprodukt, dessen sich kaum jemand in der Werkstatt bewusst ist, wenn es heißt: Bitte vier Kerzen wechseln. Oder der Kunde ruft: Was ist denn an den kleinen Dingern so teuer? ts

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