Die Magie des Zündfunkens


Ein Zündfunke scheint zunächst etwas ganz einfaches zu sein: An den Elektroden liegt Spannung an, der Funke springt über, Ende. Aber so einfach ist es nicht. Die Vorgänge an der Zündkerze sind im Detail unglaublich faszinierend und komplex und gehen weit über einen simplen Funken hinaus. Man ist in der Lage, die Entladung an den Elektroden in 3 Vorgänge zu gliedern, die wir uns hier genauer anschauen

 

 

Der Durchbruch

 

Bei normalen Druckverhältnissen braucht man für einen Funkenschlag an der Zünkerze „nur“ etwa 2.000 Volt. Unter Druck ändert sich dies allerdings. Wenn die Zündkerze im Motor eingebaut ist und der Verdichtungsdruck auf die Zündkerze wirkt, wird die nötige Spannung deutlich höher. Je nach Motor sind nun um die 10.000 Volt für einen Funken notwendig.

Sobald diese Spannung an den Elektroden erreicht wurde findet der Durchbruch statt. Der Durchbruch ist die erste Phase des Funkens. Die hohe Spannung führt zur Ionisation des Gases – ein Plasma bildet sich. Dies ist, einfach gesagt, ein elektrisch leitendes Gas. In dem Moment, in dem sich das Plasma bildet fließen kurzzeitig extrem hohe Ströme von bis zu 100A zwischen den Elektroden. Dies ist viel mehr, als unsere Zündanlage liefert. Der Strom kommt lediglich aus der Kapazität der Kerzenelektroden, also sozusagen aus den Elektronen die sich dort „gestaut“ haben.

Der Durchbruch dauert entsprechend nicht lang, denn die Kapazität der Elektroden ist extrem gering. Nach ca. 1 ns (nano-Sekunde = Milliardstel Sekunde = 0,0000000001 sek) ist das Spektakel vorbei, ab jetzt geht es gemäßigt weiter.

 

Die Bogenentladung

 

Nun, wo die Kapazität aus der Zündkerze abgebaut ist und unser leitfähiges Plasma entstanden ist, läuft alles deutlich ruhiger ab. Es folgt die sogenannte Bogenentladung. Dabei fließt der Strom aus Zündkerze, Zündkerzenstecker, Zündkabel und Zündspule von einer Elektrode zur anderen. Diesmal mit nur ca. 100 V und einem Strom von nur 1 A. Diese Bogenentladung dauert aufgrund des niedrigen Stroms etwa 100 mal so lange. Der Lichtbogen sieht hell und weiß aus. Übrigens: Bei einer CDI Zündanlage ist die Phase der Bogenentladung kürzer und der Funken sieht dadurch bläulicher und dünner aus.

 

Die Glimmentladung

 

Zu guter letzt folgt die Glimmentladung. Sie dauert nochmal länger als die Bogenentladung, liefert aber kaum noch Strom (weniger als 0,1 A). Sie wird direkt aus dem frisch entstehenden Strom der Erregerspule gespeißt. Nun ist unser Funkenspektakel vorüber.

 

Wer bringt wieviel

 

Die Frage die sich nun stellt ist folgende: Welche der drei Phasen ist wichtig? Brauchen wir alle 3 Phasen unbedingt? Die Antwort ist ganz klar: Der kurze Durchbruch von nur 1 ns Dauer ist entscheidend für die Entflammung des Gases. Seine enormen Ströme von ca. 100A sorgen dafür, dass viel Energie in Form von Wärme in das umliegende Gas gelangt. Er sorgt somit für die nötige Hitze, die wir zur Entzündung des Gemischs brauchen. Bogen- und Glimmentladung haben zu geringe Ströme um das Gas wirklich effizient anzuheizen. Daher zünden moderne CDI Zündung auch genauso gut wie Unterbrecherzündung, obwohl die CDI Zündungen eine viel kürzere Bogenentladungsphase haben.

Zündfunke beim Übersprung

Zündfunke beim Übersprung

Zündkabel aufgeschnitten

Zündkabel aufgeschnitten

Zündkerzenstecker im vergleich

Zündkerzenstecker

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