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Zündung

Glossar

Bezug zum Kraftfahrzeug

Klemmenbezeichnung, Kraftstoffzündung, Umwandlung chemischer Energie
Elektrik, Elektronik
Fremdzündung, Selbstzündung, Klemme 15

 

Allgemeine Beschreibung

Als Zündung wird im Kraftfahrzeugbereich die Einrichtung verstanden, die für die Zündung und somit Explosion des Kraftstoffluftgemischs verantwortlich ist. Auch die Klemme 15 wird als Zündung oder besser als Zündungsplus bezeichnet. Um konsequent vorzugehen und eine gewisse Art von Kontinuität in die Bezeichnungen zu bringen, ist die Klemme 15 auch bei Dieselfahrzeugen als „Zündung“ bezeichnet.
Wird der Ausdruck Zündung als Klemmenbezeichnung verstanden, so ist in der Regel immer das Einschalten dieser Klemme und der damit verbundenen Funktionen über den Zündschlüssel und letzten Endes über den Zündanlassschalter realisiert. Da die Zündspule direkt an die Klemme 15 angeschlossen ist und, zumindest bei alten Fahrzeugen mit einer Kontaktgesteuerten Zündung, der Kontakt geschlossen sein kann, ist der Zündspule ein Vorwiderstand vorgeschaltet, um ein Durchbrennen der Spule und des Kontaktes zu verhindern.
Nach der Entwicklung zur Serienreife und dem serienmäßigen Einbau von immer mehr Sicherheitssystemen, hat auch die Flut an Kontrollampen und Anzeigen im Kombiinstrument und Armaturenbrett immer mehr zugenommen, die beim Einschalten der Zündung zunächst aufleuchten.
Zur im klassischen Sinn gesehene Zündung gehören die Zündkerzen mit dem Zündgeschirr, Zündspule, Zündverteiler und Zündunterbrechereinrichtung.

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Funktionsbeschreibung

Die oben angesprochenen Begriffe sind im Allgemeinen unter dem Begriff „Zündung“, zumindest bei Fahrzeugen mit Verbrennungsprinzip nach Otto, zusammengefasst. Dabei spielt jede einzelne Komponente eine wichtige Rolle und erfüllt ihren bestimmungsmäßigen Zweck. In den einzelnen Artikeln soll näher auf die detaillierte Funktions- und wirkungsweise der einzelnen Komponenten eingegangen werden. Hier spielt der Zusammenhang zwischen den einzelnen Komponenten die zentrale Rolle.
Angegeben wird der Zündzeitpunkt in Grad-Kurbelwelle vor bzw. nach dem oberen Totpunkt. Auf der Riemenscheibe ist bei Fahrzeugen mit rotierender Zündverteilung eine Markierung aufgebracht, die den Angaben des Herstellers entsprechend eine bestimmte Aussage macht. In der Regel markiert sie den oberen Totpunkt, also 0°KW. Der Zündzeitpunkt liegt in der Regel so, dass gezündet wird bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht hat, also wenn er noch verdichtet. Das liegt daran, weil die Flammfront eine bestimmte Zeit benötigt, um alle Moleküle des Kraftstoffluftgemischs zu erreichen und den maximalen Druck aufzubauen. Im zeitlichen Ablauf herrscht demnach der größte Druck im Verbrennungsraum, wenn der Kolben sich schon hinter dem oberen Totpunkt befindet. Je schneller sich der Motor dreht, desto weiter muss der Zündzeitpunkt in Richtung früh verstellt werden. Bei den heutigen Zündanlagen wird das elektronisch geregelt. Bei älteren Modellen, wurden hierzu an den Zündverteilern Unterdruckdosen angebracht, die die innere Mechnaik des Zündverteilers zur aufgesetzten Verteilerkappe verdrehen. Spätere Ausführungen konnten in beide Richtungen, also nach früh und spät verstellen. Auch gibt es Modelle, die über Fliehkraftgewichte die Verstellung in Richtung früh erreichen.
Kontaktgesteuerte Anlagen benötigten noch kein Zündschaltgerät. Dies' änderte sich durch die Einführung der Transistorzündanlagen. Hier konnten die nun über ein Zündschaltgerät geschalteten Zündspannungen wesentlich gesteigert und somit die Zündung effizienter gestaltet werden. Das Zündschaltgerät war allein für die Funktion verantwortlich. Bei Aufkommen von Motorsteuergeräten zur kennfeldoptimierten Kraftstoffbeimessung waren die beiden Komponenten noch getrennt. Im weiteren Verlauf der Entwicklung wurden die Steuergeräte in einem Gehäuse zusammengefasst.

Verbrennungsprinzipien von Wärmekraftmaschinen

 

Abschnitt Prinzip nach Otto Prinzip nach Diesel
1. Takt Ansaugen

Durch die Abwärtsbewegung des Kolben und das geöffnete Einlassventil gelangen über den entstehenden Sog Frischluft und Kraftstoff in den Brennraum.

Ansaugen

Durch die Abwärtsbewegung des Kolben und das geöffnete Einlassventil gelangt über den entstehenden Sog Frischluft in den Brennraum.

2. Takt Verdichten

Der Kolben bewegt sich bei geschlossenen Ventilen wieder nach oben und verdichtet das Gemisch aus Frischluft und zerstäubten Kraftstoff, wodurch sich das Gemisch stark erwärmt und unter hohen Druck gesetzt wird. Die Verdichtung darf nicht zu hoch sein, um eine unkontrollierte Selbstzündung, das Klopfen, des Gemisch zu verhindern. Daher muss der verwendete Kraftstoff eine konstruktiv bedingte Oktanzahl haben.

Verdichten

Der Kolben bewegt sich bei geschlossenen Ventilen wieder nach oben und verdichtet die Frischluft, wodurch sich die Luft stark erwärmt und unter hohen Druck gesetzt wird.

3. Takt Verbrennen

Das zuvor verdichtete Kraftstoffluftgemisch wird von der Zündkerze zum konstruktiv optimalen Zeitpunkt durch einen Zündfunken gezündet. Bei dieser Explosion wird die im Kraftstoff chemisch gespeicherte Energie freigesetzt und in Bewegungs- und Wärmeenergie umgesetzt. Durch die schlagartige Ausdehnung des Kraftstoffluftgemischs und dem dabei entstehenden Druck wird der Kolben mit einer hohen Kraft in Richtung der Kurbelwelle gedrückt.

Verbrennen

In die zuvor verdichtete Frischluft wird über die Einspritzdüse unter hohen Druck fein zerstäubter Kraftstoff eingespritzt. Durch die hohe Temperatur und den hohen Druck der Frischluft kommt es mit dem Kraftstoff zu einer chemischen Reaktion, die sehr schnell, also explosionsartig abläuft. Durch diese Reaktion wird die chemischen Energie des Kraftstoffs in Bewegungs- und Wärmeenergie umgewandelt, die durch den hohen entstehenden Druck den Kolben in Richtung der Kurbelwelle drückt.

4. Takt Ausstoßen

Der sich durch die Schwungmasse wieder nach oben bewegende Kolben drückt durch das nun geöffnete Auslassventil die bei der Verbrennung umgesetzten und nicht mehr nutzbaren Gase aus dem Verbrennungsraum. Der Zyklus kann nun wieder von vorne mit der Öffnung des Einlassventils beginnen.

Ausstoßen

Der sich durch die Schwungmasse wieder nach oben bewegende Kolben drückt durch das nun geöffnete Auslassventil die bei der Verbrennung umgesetzten und nicht mehr nutzbaren Gase aus dem Verbrennungsraum. Der Zyklus kann nun wieder von vorne mit der Öffnung des Einlassventils beginnen.

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Die aufgeführten einzelnen Prozessschritte sind ein Zusammenspiel der gesamten Motormechanik und -elektrik. Hier spielen eine besondere Rolle der Kurbeltrieb, der auf der einen Seite vom Zylinderkopf und auf der anderen Seite vom Kolben abgedichtet wird. Die im Zylinderkopf eingebrachten Ventile werden durch den Ventiltrieb betätigt, der in der Regel als zentrales Element eine oder mehrere Nockenwellen besitzt. Hinzu kommt die Zündanlage, die entweder ruhend oder rotierend ausgelegt ist. Ruhend bedeutet, dass die Motorposition und somit auch der Zeitpunkt für die Zündung über einen speziellen Geber an der Nockenwelle ermittelt wird. Bei einer, nur noch bei älteren Fahrzeugen anzutreffen, rotierenden Zündverteilung ist an den Kurbeltrieb eine weitere Welle angeschlossen, die den Zündverteiler antreibt. Diese Welle muss, so wie die Nockenwelle auch, entsprechend mit dem Rest des Kurbeltriebs synchronisiert sein. Der Zündverteiler ist in gleiche viele Sektionen, nämlich so viele wie der Motor Zylinder hat, eingeteilt. Er wiederholt den selben Arbeitsschritt pro Umdrehung um die Anzahl seiner Sektionen, um für jeden einzelnen Zylinder das für die Zündspule notwendige Signal zur Zündung bereitszustellen.
Da beim Startvorgang die Batterie stark durch den Starter belastet wird, ist nicht annähernd so viel elektrische Energie für die ersten Zündungen zur Verfügung, wie es beim normalen Motorlauf der Fall ist. Daher ist ein leichter Motorlauf erwünscht. Auf der anderen Seite sollte eine Zündanlage aus diesem Grund gut gewartet und gepflegt sein, um Ausfälle weiterer beteiligter Komponenten zu verhindern.

 
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