Zündkerze: Funktionen, Aufbau, Funktionsprinzip und Typen

Kunle Shonaike

Bitte teilen Sie diese Geschichte:

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.

Die Zündkerze hat zwei Hauptfunktionen:

(1) 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.

(2) 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 ist definiert als ihre Fähigkeit, Wärme von der Spitze abzuleiten.

Konstruktion

(1) Rippen:Isolatorrippen bieten zusätzlichen Schutz gegen Sekundärspannung oder Funkenüberschlag und tragen außerdem dazu bei, den Halt des Gummi-Zündkerzensteckers am Kerzenkörper zu verbessern.

Der Isolatorkörper ist aus Aluminiumoxidkeramik geformt. Zur Herstellung dieses Teils der Zündkerze wird ein Hochdruck-Trockenformsystem eingesetzt. Nachdem der Isolator geformt wurde, wird er im Ofen auf eine Temperatur gebrannt, die über dem Schmelzpunkt von Stahl liegt. Durch diesen Prozess entsteht ein Bauteil mit außergewöhnlicher Spannungsfestigkeit, hoher Wärmeleitfähigkeit und ausgezeichneter Schockfestigkeit.

(2) Isolator:

Der Isolatorkörper ist aus Aluminiumoxidkeramik geformt. Zur Herstellung dieses Teils der Zündkerze wird ein Hochdruck-Trockenformsystem eingesetzt. Nachdem der Isolator geformt wurde, wird er im Ofen auf eine Temperatur gebrannt, die über dem Schmelzpunkt von Stahl liegt. Durch diesen Prozess entsteht ein Bauteil mit außergewöhnlicher Durchschlagsfestigkeit, hoher Wärmeleitfähigkeit und ausgezeichneter Schockfestigkeit.

Der Zeiger zeigt den Zündkerzenisolator. Wie oben erwähnt, besteht es aus Aluminiumoxidkeramik. Die Außenfläche ist gerippt, um dem Zündkerzenstecker Halt zu geben und gleichzeitig Schutz vor Funkenüberschlag (Kreuzfeuer) zu bieten.

(3) Hex:

Der Sechskant dient als Angriffspunkt für einen Steckschlüssel. Die Sechskantgröße ist in der Branche grundsätzlich einheitlich und hängt im Allgemeinen mit der Gewindegröße der Zündkerze zusammen.

(4). Hülse:

Die Stahlschale wird mit einem speziellen Kaltfließpressverfahren mit genauen Toleranzen hergestellt. Bei bestimmten Arten von Zündkerzen wird für die Gehäusekonstruktion ein Stahlbarren (Stangenmaterial) verwendet.

(5) Beschichtung:

Die Schale ist fast immer plattiert. Dies erhöht die Haltbarkeit und sorgt für Rost- und Korrosionsbeständigkeit. Die Stahlschale wird mit genauen Toleranzen mithilfe eines speziellen Kaltfließpressverfahrens hergestellt oder in anderen Spezialfällen aus einem Stahlbarren gefertigt. Der in das Gehäuse eingearbeitete Sechskant ermöglicht die Verwendung eines Steckschlüssels zum Installieren oder Entfernen des Steckers.

(6) Dichtung:

Bestimmte Zündkerzen verwenden Dichtungen, während andere Beispiele „dichtungslos“ sind. Bei der an Zündkerzen verwendeten Dichtung handelt es sich um eine gefaltete Stahlkonstruktion, die eine glatte Oberfläche zur Abdichtung bietet. Dichtungslose Zündkerzen verwenden eine konische Sitzschale, die über eine enge Toleranz in der Zündkerze abdichtet.

(7) Themen:

Zündkerzengewinde werden normalerweise gerollt und nicht geschnitten. Dies entspricht den Spezifikationen der SAE und der International Standards Association.

(8) Erdungselektrode:

Es gibt eine Reihe verschiedener Formen und Konfigurationen der Masseelektroden, die meisten werden jedoch aus Nickellegierungsstahl hergestellt. Die Masseelektrode muss sowohl gegen Funkenerosion als auch gegen chemische Erosion beständig sein, beides unter extremen Temperaturschwankungen.

(9) Mittelelektrode:

Mittelelektroden müssen aus einer speziellen Legierung gefertigt sein, die sowohl gegen Funkenerosion als auch gegen chemische Korrosion beständig ist. Bedenken Sie, dass die Temperaturen in der Brennkammer variieren (und manchmal radikal). Die Mittelelektrode muss diesen Parametern standhalten.

(10). Funkenpark-Elektrodenabstand:

Der Bereich zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode wird als Spalt bezeichnet. Mittelelektroden müssen aus einer speziellen Legierung gefertigt sein, die sowohl gegen Funkenerosion als auch gegen chemische Korrosion beständig ist.

(11) Isolatornase:

Es gibt eine große Anzahl an Isolatornasenformen und -größen, aber im Wesentlichen muss die Isolatornase in der Lage sein, Kohlenstoff-, Öl- und Kraftstoffablagerungen bei niedrigen Geschwindigkeiten abzustoßen. Bei höheren Motordrehzahlen wird der Isolatorfuß generell gekühlt, so dass Temperaturen und Elektrodenkorrosion reduziert werden.

Arbeitsprinzip

Die Zündkerze ist an einem Ende mit einer Hochspannungsquelle wie dem Magnetzünder oder der Zündspule verbunden. Das andere Ende mit den beiden Elektroden wird in die Brennkammer eingetaucht. Wenn Strom durch den Anschluss und in die Hauptmittelelektrode fließt, entsteht eine Potentialdifferenz (Spannungsabfall) zwischen zwei Elektroden. Das Gasgemisch, das den Spalt zwischen ihnen einnimmt, wirkt als Isolator, sodass der Strom nicht über die Spitze der Mittelelektrode hinaus fließt.

Aber wenn die Spannung ansteigt, beginnen die Gase in der Lücke unter Spannung zu stehen. Sobald die Spannung so weit ansteigt, dass sie die Spannungsfestigkeit (Widerstand, Elektrizität zu leiten) der Gase überschreitet, werden diese ionisiert. Sobald die Gase ionisiert sind, fungieren sie als Leiter und ermöglichen den Stromfluss durch den Isolierspalt. Wenn die Spannungsfestigkeit überschritten wird, beginnen die Elektronen durch diese Lücke zu strömen. Diese plötzliche Bewegung der Elektronen erhöht schnell die Hitze in diesem Bereich, wodurch sie sich schnell auszudehnen beginnen, was zu einer Miniexplosion führt, die zur Bildung eines Funkens führt.

Arten von Zündkerzen

Zündkerzen können je nach Betriebstemperatur und Konstruktion in zwei verschiedene Hauptklassen eingeteilt werden.

Basierend auf Betriebstemperaturen

Sobald der Verbrennungsprozess im Verbrennungszyklus abgeschlossen ist, muss die erzeugte Wärme abgeführt werden. Die Wärme entweicht über die Abgase, die Zylinderwand des Motors und die Zündkerzenoberfläche. Basierend auf der Betriebstemperatur und dem Grad der Wärmeableitung können Zündkerzen in zwei Typen eingeteilt werden:

(1) Heiße Zündkerze:

Eine heiße Zündkerze arbeitet in einem höheren Temperaturbereich. Es verfügt über eine kleinere Keramikfläche, die zur Wärmedämmung dient. Eine heiße Zündkerze gibt weniger Verbrennungswärme ab und sorgt dafür, dass Spitze und Elektrode heißer bleiben. Dadurch wird sichergestellt, dass eventuelle Ablagerungen verbrannt werden und nicht lange verbleiben.

(2) Kalte Zündkerze:

Bei Hochleistungsmotoren, die standardmäßig heiß laufen, führt die Verwendung einer heißen Zündkerze zu einer Vorzündung. Im Extremfall kann es auch zum Abschmelzen der Spitze kommen. In solchen Fällen wird eine kalte Zündkerze verwendet. Hier ist die keramische Isolationsfläche höher und es wird dadurch mehr Wärme abgeleitet. Auf der anderen Seite ist es jedoch anfällig für eine stärkere Anhäufung von Einlagen. Befolgen Sie unbedingt Ihre Bedienungsanleitung und verwenden Sie für eine optimale Leistung den richtigen, für Ihren Motor empfohlenen Steckertyp.

Basierend auf dem verwendeten Material

Zündkerzen werden anhand des Materials, das an den Enden der Elektroden verwendet wird, weiter klassifiziert.

Es gibt vier Arten:

(i)Kupfer-Nickel-Typ:

Dies sind die grundlegendsten Arten von Zündkerzen. Hier besteht die Mittelelektrode aus einer Kupfer-Nickel-Legierung, da Kupfer allein schwach ist und durch die Motorwärme schmilzt. Um den Stecker zu verstärken, wird Nickel hinzugefügt, aber selbst dann sind dies die schwächsten Typen, die auf dem Markt erhältlich sind. Außerdem müssen sie einen größeren Durchmesser haben und benötigen daher mehr Spannung für den Betrieb.

(ii) Einzelner Platintyp:

Diese Stecker haben eine kleine Platinscheibe an der Spitze der Mittelelektrode. Diese Platinspitze ist exponentiell stärker als eine Kupfer-Nickel-Beschichtung, sodass auch dieser Steckertyp lange hält. Außerdem sind sie weniger anfällig für Schmutzablagerungen.

(iii) Doppelplatin-Typ:

Diese Stecker haben Platinspitzen sowohl an der Mittelelektrode als auch an der Seitenelektrode. Sie zünden im Verbrennungstakt zweimal, einmal vor der Verbrennung und einmal während des Ausstoßtakts. Der zweite Funke ist verschwendet und daher kann diese Zündkerze nur verwendet werden, wenn Ihr Fahrzeug mit einem Verteiler mit Abfallfunkenzündung ausgestattet ist.

(iv) Iridium-Typ:

Dies sind die besten Zündkerzen, die auf dem Markt erhältlich sind. Hier besteht die Spitze der Mittelelektrode aus Iridium, dem stärksten Nickel, Kupfer und Platin. Daher sind sie am wenigsten anfällig für Ablagerungen und Beschädigungen. Sie verfügen außerdem über eine kleine Elektrode, die für den Betrieb ebenfalls weniger Spannung benötigt. Iridium-Stecker sind viel teurer als die anderen Typen, aber Sie zahlen auch für das, was Sie bekommen.

Dies stammt aus dem Internet.

Rückmeldung

Ich habe einen Toyota Venza Modell 2011 gekauft – Vierzylinder. Es gibt keine Kontrollleuchte, aber ein Techniker hat geholfen, eine verzögerte Ölversorgung des Motors zu beheben, wenn das Auto morgens gestartet wird oder wenn es mindestens eine Stunde lang ausgeschaltet war. Das Problem wurde behoben, aber später leuchtete die Kontrollleuchte auf und das Scanergebnis lautet P0012 (Nockenwellenpositionszeitpunkt zu spät – Bank 1). Bitte was ist das Problem? Danke. Michael

Nachfolgend finden Sie die Interpretation des Codes:

P0012 Toyota-Nockenwellenposition „A“ zu spät, Bank 1

Bedeutung

Das Motorsteuermodul steuert das Ölregelventil, um den Einlassnockenwellenwinkel zu regulieren. Durch die Winkeländerung wird die Motorsteuerung nach vorne oder nach hinten verschoben. Die Optimierung der Motorsteuerung trägt dazu bei, das Drehmoment und den Kraftstoffverbrauch des Motors zu verbessern und die Abgasemissionen unter den allgemeinen Fahrbedingungen zu verringern. Das variable Ventilsteuerungssystem umfasst das Ölregelventil und den VVT-Controller. Das ECM erkennt die tatsächliche Einlassventilsteuerung anhand der Signale der Nockenwellen- und Kurbelwellenpositionssensoren und führt eine Rückkopplungsregelung durch.

Wann wird der Code erkannt?

Nachdem das ECM das Ziel-Tastverhältnissignal an das OCV gesendet hat, überwacht das ECM den OCV-Strom, um ein tatsächliches Tastverhältnis zu ermitteln. Das ECM erkennt das Vorliegen einer Fehlfunktion und setzt den Fehlercode (DTC), wenn das tatsächliche Tastverhältnis vom angestrebten Tastverhältnis abweicht.

Mögliche Symptome

Motorleuchte EIN (oder Warnleuchte für baldige Wartung des Motors)

Möglicher Mangel/Verlust der Stromversorgung

Möglicherweise unruhiger Motorleerlauf

Mögliche Ursachen

Beschädigtes ECM

Ich habe diese Frage schon einmal gestellt. Bitte beraten Sie mich bezüglich der Art des Getriebeöls, das ich für mein Toyota Previa-Modell von 1990 verwenden soll. Ist EP 140 für einen manuellen Motor geeignet? Danke, Henry.

Wenn es sich um ein Schaltgetriebe handelt, sollte es 80W-90 sein

Generische Codes

P0683 Glühkerzenmodul-Steuerung zum ECM-Kommunikationsstromkreisfehler

Bedeutung

Das ECM überwacht das Glühkerzensteuermodul. Das ECM stellt den OBDII-Code ein, wenn es nicht mit dem Glühkerzensteuermodul kommunizieren kann.

Wann wird der Code erkannt?

Das ECM hat einen Kommunikationsfehler mit dem Stromkreis des Glühkerzensteuermoduls erkannt

Mögliche Symptome

Mögliche Ursachen

Defektes Motorsteuermodul

P0684:Reichweite/Leistung des Glühkerzensteuermoduls zum ECM-Kommunikationsschaltkreis

Bedeutung

Das ECM überwacht das GPCM. Das ECM legt den OBDII-Code fest, wenn es nicht mit dem GPCM kommunizieren kann.

Mögliche Symptome

Motorleuchte an (oder Warnleuchte für baldige Wartung des Motors)

P0685:Steuerstromkreis des Leistungsrelais des Motorsteuermoduls offen

Bedeutung

Das Antriebsstrangrelais ist ein normalerweise offenes Relais. Der Relaisanker wird durch Federspannung in der Offenstellung gehalten. Die positive Batteriespannung wird jederzeit direkt an die Relaisspule und den Ankerkontakt angelegt. Das ECM versorgt den Steuerkreis der Relaisspule über einen internen integrierten Schaltkreis, der als Ausgangstreibermodul bezeichnet wird, mit Masse. Die ODM-Ausgangssteuerung ist so konfiguriert, dass sie als Low-Side-Treiber für das Antriebsstrangrelais fungiert. Das ODM für das Antriebsstrangrelais enthält außerdem einen Fehlererkennungsschaltkreis, der kontinuierlich vom ECM überwacht wird. Wenn das ECM das Antriebsstrangrelais auf EIN schaltet, wird Zündspannung 1 an das ECM und an mehrere zusätzliche Stromkreise angelegt.

Technische Hinweise

Überprüfen Sie alle Sicherungen des Motorsteuermoduls. Wenn die Sicherungen in Ordnung sind, sollte das Problem durch Ersetzen des ECM-Relais behoben werden.

Mögliche Ursachen

Schlechte elektrische Verbindung im Stromkreis des ECM-Leistungsrelais

ECM-Sicherung durchgebrannt

Fehlerhaftes ECM

P0686:Steuerstromkreis des Leistungsrelais des Motorsteuermoduls niedrig

Bedeutung

Das Antriebsstrangrelais ist ein normalerweise offenes Relais. Der Relaisanker wird durch Federspannung in der Offenstellung gehalten. Die positive Batteriespannung wird jederzeit direkt an die Relaisspule und den Ankerkontakt angelegt. Das ECM versorgt den Steuerkreis der Relaisspule über einen internen integrierten Schaltkreis, der als ODM bezeichnet wird, mit dem Erdungspfad. Die ODM-Ausgangssteuerung ist so konfiguriert, dass sie als Low-Side-Treiber für das Antriebsstrangrelais fungiert. Das ODM für das Antriebsstrangrelais enthält außerdem einen Fehlererkennungsschaltkreis, der kontinuierlich vom ECM überwacht wird. Wenn das ECM das Antriebsstrangrelais auf EIN schaltet, wird Zündspannung 1 an das ECM und an mehrere zusätzliche Stromkreise angelegt.

Mögliche Ursachen

P0687:ECM-Leistungsrelais-Steuerstromkreis hoch

Bedeutung

Das Antriebsstrangrelais ist ein normalerweise offenes Relais. Der Relaisanker wird durch Federspannung in der Offenstellung gehalten. Die positive Batteriespannung wird jederzeit direkt an die Relaisspule und den Ankerkontakt angelegt. Das ECM versorgt den Steuerkreis der Relaisspule über einen internen integrierten Schaltkreis, der als ODM bezeichnet wird, mit dem Erdungspfad. Die ODM-Ausgangssteuerung ist so konfiguriert, dass sie als Low-Side-Treiber für das Antriebsstrangrelais fungiert. Das ODM für das Antriebsstrangrelais enthält außerdem einen Fehlererkennungsschaltkreis, der kontinuierlich vom ECM überwacht wird. Wenn das ECM das Antriebsstrangrelais auf EIN schaltet, wird Zündspannung 1 an das ECM und an mehrere zusätzliche Stromkreise angelegt.

Mögliche Ursachen

P0688:ECM-Leistungsrelais-Erkennungsstromkreis/offen

Bedeutung

Das Antriebsstrangrelais ist ein normalerweise offenes Relais. Der Relaisanker wird durch Federspannung in der Offenstellung gehalten. Die positive Batteriespannung wird jederzeit direkt an die Relaisspule und den Ankerkontakt angelegt. Das ECM versorgt den Steuerkreis der Relaisspule über einen internen integrierten Schaltkreis, der als ODM bezeichnet wird, mit dem Erdungspfad. Die ODM-Ausgangssteuerung ist so konfiguriert, dass sie als Low-Side-Treiber für das Antriebsstrangrelais fungiert. Das ODM für das Antriebsstrangrelais enthält außerdem einen Fehlererkennungsschaltkreis, der kontinuierlich vom ECM überwacht wird. Wenn das ECM das Antriebsstrangrelais anweist, wird Spannung von Zündung 1 an das ECM und an mehrere zusätzliche Stromkreise angelegt.

Mögliche Ursachen

P0689:ECM-Leistungsrelais-Erkennungsstromkreis niedrig

Bedeutung

Das ECM überwacht die Leistungseingänge. Das ECM stellt den OBDII-Code ein, wenn das ECM nach dem Ausschalten der Zündung eingeschaltet bleibt.

Mögliche Ursachen

P0690:ECM-Leistungsrelais-Erkennungsstromkreis hoch

Bedeutung

Das ECM überwacht die Leistungseingänge. Das ECM stellt den OBDII-Code ein, wenn das ECM nach dem Ausschalten der Zündung eingeschaltet bleibt.

Mögliche Ursachen

Copyright PUNCH.

Alle Rechte vorbehalten. Dieses Material und andere digitale Inhalte auf dieser Website dürfen ohne vorherige ausdrückliche schriftliche Genehmigung von PUNCH weder ganz noch teilweise reproduziert, veröffentlicht, ausgestrahlt, umgeschrieben oder weitergegeben werden.

Kontakt: [email protected]

Bitte teilen Sie diese Geschichte:

Alle Rechte vorbehalten. Dieses Material und andere digitale Inhalte auf dieser Website dürfen ohne vorherige ausdrückliche schriftliche Genehmigung von PUNCH weder ganz noch teilweise reproduziert, veröffentlicht, ausgestrahlt, umgeschrieben oder weitergegeben werden.

Kontakt: [email protected]