Zündkerzenkonstruktion

Zündkerzen sind eine der am meisten missverstandenen Komponenten eines Motors. Im Laufe der Jahre sind zahlreiche Fragen aufgetaucht, die viele Menschen verwirren.

Dieses Handbuch wurde entwickelt, um den Techniker, Bastler oder Rennmechaniker beim Verständnis, der Verwendung und der Fehlerbehebung von Zündkerzen zu unterstützen. Die in diesem Handbuch enthaltenen Informationen gelten für alle Arten von Verbrennungsmotoren: zweitaktmotoren, Rotationsmotoren, Hochleistungs- / Rennmotoren und Straßenfahrzeuge.Zündkerzen sind das „Fenster“ in Ihren Motor (Ihr einziger Augenzeuge der Brennkammer) und können als wertvolles Diagnosewerkzeug verwendet werden. Wie das Thermometer eines Patienten zeigt die Zündkerze Symptome und Bedingungen der Motorleistung an. Der erfahrene Tuner kann diese Symptome analysieren, um die Ursache vieler Probleme aufzuspüren oder das Luft / Kraftstoff-Verhältnis zu bestimmen

Die Zündkerze hat zwei Hauptfunktionen:

• Um das Luft/Kraftstoff-Gemisch zu entzünden
• Um Wärme aus der Brennkammer zu entfernen

Zündkerzen übertragen elektrische Energie, die Kraftstoff in Arbeitsenergie umwandelt. Das Zündsystem muss eine ausreichende Spannung liefern, damit es über den Spalt der Zündkerze zündet. Dies nennt man „Elektrische Leistung.“

Die Temperatur des Zündendes der Zündkerze muss niedrig genug gehalten werden, um eine Vorzündung zu verhindern, aber hoch genug, um Verschmutzung zu verhindern. Dies wird als „thermische Leistung“ bezeichnet und wird durch den ausgewählten Wärmebereich bestimmt.

Es ist wichtig zu wissen, dass Zündkerzen keine Wärme erzeugen, sondern nur Wärme abführen können. Die Zündkerze arbeitet als Wärmetauscher, indem sie unerwünschte Wärmeenergie von der Brennkammer wegzieht und die Wärme an das Kühlsystem des Motors überträgt. Der Wärmebereich ist definiert als die Fähigkeit eines Steckers, Wärme abzuleiten.

Die Wärmeübertragungsrate wird bestimmt durch:

• Die Länge der Isolatornase
• Gasvolumen um die Isolatornase
• Die Materialien / Konstruktion der Mittelelektrode und des Porzellanisolators

Der Wärmebereich einer Zündkerze hat keine Beziehung zur tatsächlichen Spannung, die durch die Zündkerze übertragen wird. Vielmehr ist der Wärmebereich ein Maß für die Fähigkeit der Zündkerze, Wärme aus der Brennkammer zu entfernen. Die Wärmebereichsmessung wird durch mehrere Faktoren bestimmt; die Länge der keramischen Mittelisolatornase und ihre Fähigkeit, Verbrennungswärme aufzunehmen und zu übertragen, die Materialzusammensetzung des Isolators und des Mittelelektrodenmaterials.

Wärmebewertung – Wärmeflussweg

Die Länge der Isolatornase ist der Abstand von der Zündspitze des Isolators bis zu dem Punkt, an dem der Isolator auf die Metallhülle trifft. Da die Isolatorspitze der heißeste Teil der Zündkerze ist, ist die Spitzentemperatur ein Hauptfaktor für Vorzündung und Verschmutzung.

Unabhängig davon, ob die Zündkerzen in einen Rasenmäher, ein Boot oder einen Rennwagen eingebaut werden, muss die Zündkerzenspitzentemperatur zwischen 500C und 850 ° C liegen. Wenn die Spitzentemperatur niedriger als 500 ° C ist, ist der Isolatorbereich um die Mittelelektrode herum nicht heiß genug, um Kohlenstoff- und Brennkammerablagerungen abzubrennen.

Diese angesammelten Ablagerungen können zu einer Verschmutzung der Zündkerze führen, die zu Fehlzündungen führt. Wenn die Spitzentemperatur höher als 850 ° C ist, überhitzt sich die Zündkerze, wodurch die Keramik um die Mittelelektrode herum Blasen bilden und die Elektroden schmelzen können. Dies kann zu Vorzündung/ Detonation und teuren Motorschäden führen. Bei identischen Zündkerzentypen besteht der Unterschied von einem Wärmebereich zum nächsten darin, dass etwa 70 ° C bis 100 ° C aus der Brennkammer entfernt werden können. Die Zündspitzentemperatur einer Zündkerze im projizierten Stil wird um 10 ° C auf 20 ° C erhöht.

Spitzentemperatur und Aussehen des Zündendes

Das Aussehen des Zündendes hängt auch von der Temperatur der Zündkerzenspitze ab. Es gibt drei grundlegende Diagnosekriterien für Zündkerzen: gut, verschmutzt und überhitzt. Die Grenze zwischen dem Verschmutzungs- und dem optimalen Betriebsbereich (500 ° C) wird als Selbstreinigungstemperatur der Zündkerze bezeichnet. Die Temperatur an diesem Punkt ist, wo die angesammelten Kohlenstoff- und Verbrennungsablagerungen verbrannt werden.

Wenn man bedenkt, dass die Länge der Isolatornase ein entscheidender Faktor im Wärmebereich einer Zündkerze ist, wird umso weniger Wärme absorbiert, je länger die Isolatornase ist, und desto weiter muss die Wärme in den Zylinderkopf gelangen Wasserkreislauf. Dies bedeutet, dass der Stecker eine höhere Innentemperatur hat und als heißer Stecker bezeichnet wird. Eine heiße Zündkerze behält eine höhere interne Betriebstemperatur bei, um Öl- und Kohlenstoffablagerungen abzubrennen, und hat keine Beziehung zur Funkenqualität oder -intensität.

Umgekehrt hat eine kalte Zündkerze eine kürzere Isolatornase und nimmt mehr Brennraumwärme auf. Diese Wärme legt eine kürzere Strecke zurück und ermöglicht es dem Stecker, bei einer niedrigeren Innentemperatur zu arbeiten. Ein kälterer Wärmebereich ist erforderlich, wenn der Motor für die Leistung modifiziert wird, starken Belastungen ausgesetzt ist oder über einen längeren Zeitraum mit hohen Drehzahlen betrieben wird. Der kältere Typ entfernt Wärme schneller und verringert die Wahrscheinlichkeit einer Vorzündung / Detonation und eines Schmelzens oder einer Beschädigung des Zündendes. (Motor temperatur beeinflussen können die zündkerze der betriebs temperatur, aber nicht die zündkerze der wärme palette).

Nachfolgend finden Sie eine Liste einiger möglicher äußerer Einflüsse auf die Betriebstemperaturen einer Zündkerze. Die folgenden Symptome oder Zustände können sich auf die tatsächliche Temperatur der Zündkerze auswirken. Die Zündkerze kann diese Bedingungen nicht schaffen, aber sie muss in der Lage sein, mit der Hitze fertig zu werden … wenn nicht, leidet die Leistung und es kann zu Motorschäden kommen.

Luft/Kraftstoff-Gemische beeinträchtigen die Motorleistung und die Betriebstemperaturen der Zündkerze erheblich.

• Fetthaltige Luft /Kraftstoff-Gemische führen zu einem Absinken der Spitzentemperatur, was zu Verschmutzung und schlechtem Fahrverhalten führt
• Magere Luft /Kraftstoff-Gemische führen zu einem Anstieg der Zündkerzenspitze und der Zylindertemperatur, was zu Vorzündung, Detonation und möglicherweise schwerwiegenden Zündkerzen- und Motorschäden führt
• Es ist wichtig, die Zündkerzen während des Abstimmvorgangs mehrmals abzulesen, um das optimale Luft / Kraftstoff-Gemisch zu erreichen

Höhere Verdichtungsverhältnisse /Zwangsinduktion erhöht die Zündkerzenspitze und die Zylinderinnentemperatur

• Die Komprimierung kann durch Ausführen einer der folgenden Aktionen erhöht werden modifikationen:

1. Reduzierung des Brennkammervolumens (z. B.: gewölbte Kolben, kleinere Kammerköpfe, Fräsköpfe usw.)
2. Hinzufügen von Zwangsinduktion (Lachgas, Turboaufladung oder Aufladung)
3. Nockenwellenwechsel

• Mit zunehmender Kompression sind ein kälterer Wärmebereich, eine höhere Kraftstoffoktanzahl und eine sorgfältige Beachtung des Zündzeitpunkts und des Luft / Kraftstoff-Verhältnisses erforderlich. Wird keine kältere Zündkerze gewählt, kann dies zu Zündkerzen-/Motorschäden führen

• Durch Vorverlegen des Zündzeitpunkts um 10°erhöht sich die Spitzentemperatur um ca. 70°-100°C

• Erhöhungen der Zündendtemperatur sind proportional zu Motordrehzahl und Last. Wenn Sie mit konstant hoher Geschwindigkeit fahren oder sehr schwere Lasten tragen / schieben, sollte eine Zündkerze mit kälterem Wärmebereich installiert werden

• Wenn die Lufttemperatur sinkt, wird die Luftdichte / das Luftvolumen größer, was zu magereren Luft / Kraftstoff-Gemischen führt. Dies erzeugt höhere Zylinderdrücke / -temperaturen und führt zu einer Erhöhung der Spitzentemperatur der Zündkerze. Daher sollte die Kraftstoffzufuhr erhöht werden. Mit zunehmender Temperatur nimmt die Luftdichte ebenso ab wie das Ansaugvolumen, und die Kraftstoffzufuhr sollte verringert werden.

• Mit zunehmender Luftfeuchtigkeit nimmt das Lufteinlassvolumen ab
• Das Ergebnis sind niedrigere Verbrennungsdrücke und -temperaturen, was zu einer Abnahme der Zündkerzentemperatur und einer Verringerung der verfügbaren Leistung führt.
• Das Luft/Kraftstoff-Gemisch sollte je nach Umgebungstemperatur magerer sein.

• Beeinflusst auch die Zündkerzenspitzentemperatur
• Je höher die Höhe, desto niedriger wird der Zylinderdruck. Mit abnehmender Zylindertemperatur sinkt auch die Temperatur der Zündkerzenspitze
• Viele Mechaniker versuchen, das Tuning zu „verfolgen“, indem sie die Zündkerzenwärmebereiche ändern
• Die eigentliche Antwort besteht darin, den Strahl oder die Luft / Kraftstoff-Gemische anzupassen, um mehr Luft in den Motor zu bringen

• Definiert als: zündung des Luft/ Kraftstoff-Gemisches vor der Markierung des voreingestellten Zündzeitpunkts
• Verursacht durch Hot Spots in der Brennkammer…kann durch übermäßiges Timing, zu heiße Zündkerze, Kraftstoff mit niedriger Oktanzahl, mageres Luft / Kraftstoff-Gemisch, zu hohe Kompression oder unzureichende Motorkühlung verursacht (oder verstärkt) werden
• Ein Wechsel zu einem Kraftstoff mit höherer Oktanzahl, einer kälteren Stecker, einem reichhaltigeren Kraftstoffgemisch oder einer niedrigeren Kompression kann in Ordnung sein
• Möglicherweise müssen Sie auch den Zündzeitpunkt verzögern und das Kühlsystem des Fahrzeugs überprüfen
• Vorzündung führt meist zur Detonation; vorzündung und Detonation sind zwei getrennte Ereignisse

• Der schlimmste Feind der Zündkerze! (neben verschmutzung)
• Können brechen isolatoren oder brechen off boden elektroden
• Pre-zündung meisten oft führt zu detonation
• Stecker spitze temperaturen können spike zu über 3000 °F während der verbrennung prozess (in einem racing motor)
• Am häufigsten verursacht durch hot spots in die brennkammer.
• Hot Spots ermöglichen eine Vorentzündung des Luft/Kraftstoff-Gemisches. Wenn der Kolben durch mechanische Einwirkung der Pleuelstange nach oben gedrückt wird, versucht die vorgezündete Explosion, den Kolben nach unten zu drücken. Wenn der Kolben (aufgrund der Kraft der vorzeitigen Explosion) nicht nach oben und (aufgrund der Aufwärtsbewegung der Pleuelstange) nicht nach unten gehen kann, klappert der Kolben von einer Seite zur anderen. Die resultierende Stoßwelle verursacht ein hörbares Pinggeräusch. Das ist Detonation.
• Die meisten Schäden, die ein Motor erleidet, wenn er „detoniert“, entstehen durch übermäßige Hitze
• Die Zündkerze wird sowohl durch die erhöhten Temperaturen als auch durch die damit verbundene Schockwelle oder Gehirnerschütterung beschädigt

• Eine Zündkerze soll aussetzen, wenn nicht genügend Spannung geliefert wurde, um den gesamten im Brennraum vorhandenen Kraftstoff im richtigen Moment des Krafthubs (einige Grad vor dem oberen Totpunkt) abzuschalten
• Eine Zündkerze kann aus verschiedenen Gründen einen schwachen Funken (oder gar keinen Funken) abgeben … defekte Spule, zu viel kompression mit falschem Steckspalt, trocken oder nass verschmutzten Zündkerzen, unzureichendem Zündzeitpunkt usw.
• Leichte Aussetzer können aus offensichtlichen Gründen zu Leistungseinbußen führen (wenn der Kraftstoff nicht leuchtet, wird keine Energie erzeugt)
• Schwere Aussetzer verursachen einen schlechten Kraftstoffverbrauch, ein schlechtes Fahrverhalten und können zu Motorschäden führen

• Tritt auf, wenn die Temperatur der Zündkerzenspitze nicht ausreicht, um Kohlenstoff, Kraftstoff, Öl oder andere Ablagerungen abzubrennen
• Führt dazu, dass Funken zu Metall auslaugen shell…no zündkerzenspalt führt zu einer Fehlzündung
• Nass verschmutzte Zündkerzen müssen gewechselt werden…Zündkerzen feuern nicht
• Trocken verschmutzte Zündkerzen können motor bis zu betriebs temperatur
• Vor dem ändern fouled zündkerzen, werden sicher zu beseitigen wurzel ursache von fouling