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Die Zündfunkenerzeugung

Das Frischgas im Zylinder wird durch die Zündkerze mittels Zündfunken in Brand gesetzt. Der Zündfunken springt an der Kerze von der Mittelelektrode zur Masse- elektrode über. Die Bezeichnung Zündfunken ist so nicht ganz richtig, denn es ist eigentlich ein Lichtbogen (wie ein Blitz beim Unwetter). Dieser wird künstlich für ganz kurze Zeit erzeugt. Damit er sich überhaupt “entwickelt” ist eine Hochspan- nung von 10.000 bis 15.000 Volt erforderlich.

Diese Hochspannung wird entweder in einem Magnet- oder in einem Sammler- zünder erzeugt.

Im Magnetzünder wird die Hochspannung durch Magnetismus erzeugt. Und dies geschieht wie folgt:

In Abb. a liegt der Anker waagerecht. Der Anker besteht aus einem Weicheisen- steg, um den ein isolierter Kupferdraht gleichmäßig und sauber aufgewickelt ist (auf den Abb. nicht mit eingezeichnet und Primärwicklung genannt) sowie einem linken und einem rechten Ankersegment (sehen aus wie Pilzköpfe). Diese Wicklung steht in Abb. a senkrecht zum Weicheisensteg. Die Kraftlinien können in voller Stärke vom Nordpol (in der Abb. links) durch den Anker zum Südpol (in der Abb. rechts) fließen. Dreht sich der Anker wie in Abb. b, so gehen auch hier noch alle Kraftlinien durch den Anker, nun aber von schräg links oben nach schräg rechts unten. Hat der Anker bei seiner Drehung die Abb. c erreicht, fließen die Kraftlinien nicht durch den Weicheisensteg des Ankers, sondern ausschließlich durch die bei- den Ankersegmente. Der Weicheisensteg, durch den kurz zuvor noch sämtliche Kraftlinien flossen ist in dieser Postion völlig frei davon. Der Kraftlinienfluss hat sich bedeutend geändert. Dreht sich der Anker rund 2 mm weiter, so wie in Abb. d, so ergibt sich die größte Änderung im Kraftliniendurchfluss dadurch, dass die Kraft- linien nun umgekehrt durch den Anker von schräg links unten nach schräg rechts oben fließen. Und genau in diesem Augenblick der größten Änderung entsteht in der Primärwicklung eine sehr hohe Spannung und ein sehr hoher Induktionsstrom. Die Spannung dieses Primärstroms geht bis 40 Volt und ist somit für einen Zünd- funken viel zu niedrig. Er muss auf die erforderlichen 10.000 bis 15.000 Volt  erhöht werden. Dies geschieht folgender Maßen:

Durch den Primärstrom wird der Weicheisensteg magnetisch. Unterbricht man nun den Primärstrom mittels eines Unterbrechers, so wird das Kraftlinienfeld zerstört und der Weicheisensteg ist wieder unmagnetisch. Sobald der Unterbrecher wieder geschlossen ist, baut sich das Kraftlinienfeld wieder auf. Der Unterbrecher zerstört das Kraftlinienfeld und baut es wieder auf. Somit ist die Spannung des Primär- stroms bei der Kraftfeldzerstörung  0 Volt und nach dem Aufbau rund 40 Volt hoch. Um die Primärwicklung des Ankers ist noch eine weitere Wicklung aus wesentlich dünnerem isolierten Kupferdraht aufgebracht. Diese heißt Sekundärwicklung und ist an der Primärwicklung angelötet. Das durch die ständige Unterbrechung des Primärstroms entstehende und wieder zerstörte Kraftlinienfeld schneidet entsprech- end oft die sekundäre Wicklung und erzeugt dabei in ihr einen kräftigen Span- nungsausstoß, der sich, geleitet über einen Schleifring, den Stromabnehmer, das Zündkabel am Ende an den beiden Elektroden der Zündkerze entlädt.

Um eine hohe Stromspannung zu erhalten, muss die Sekundärspule aus sehr vielen Wicklungen bestehen, denn je mehr Wicklungen vorhanden sind, um so mehr Kraftlinien werden geschnitten. Zudem muss der Unterbrecher genau in dem Augenblick der größten Änderung (Abb. d) des Kraftlinienflusses den Primärstrom- kreis unterbrechen.

Die Wirkungsweise des des Magnetzünders beruht somit zunächst bei der Erzeu- gung des Primärstroms auf Magnetinduktion. Der Sekundärstrom wird dann durch Elektroinduktion erzeugt.

Aufbau eines Magnetzünders

Im wesentlichen besteht der Magnetzünder aus dem Magnetaufbau und den stromerzeugenden Teilen.

Der Magnetaufbau besteht aus einem Gehäuse aus Leichtmetall, indem ein starker Hufeisenmagnet eingebaut ist. Dieser Hufeisenmagnet ist ein Dauermagnet aus gehärtetem Kobaltstahl. Er liefert die Kraftlinien zur Erzeugung des primären Stromes. An den Polen des Magneten sind die Polschuhe angebracht. Sie werden aus weichem Flußeisen hergestellt, da weiches Eisen die Kraftlinien besser leitet. Die Polschuhe sind kreisförmig ausge- bildet, damit sie sich besser an die runden Segmente des Ankers anpassen. Da- durch kann der Abstand von den Segmenten  zu den Polschuhen möglichst klein gehalten werden. Damit der Kraftlinienfluss einen möglichst kleinen Widerstand hat, darf der Luftspalt zwischen Polschuhen und Segmenten nur 0,1 mm bis 0,15 mm betragen, sodass sich der Anker gerade noch drehen kann.

Zu den stromerzeugenden Teilen gehören ein Anker mit Unterbrecher, ein Kon- densator und ein Schleifring. Der Kern des Ankers besteht aus Weicheisen. Er ist aus einer großen Anzahl von dünnen Blechen zusammengesetzt. Um eine schäd- liche Erwärmung und eine Wirbelstrombildung zu verhindern, sind die einzelnen Bleche gegenseitig isoliert. Die um den Ankersteg gelegte Primärwicklung besteht aus ca. 120 bis 200 Windungen bei einer Drahtstärke von 0,6 bis 0,7 mm. Das eine Ende dieser Wicklung führt zur Masse, das andere zum Unterbrecher. Die Sekun- därwicklung hat eine Drahtstärke von 0,09 bis 0,13 mm und besteht aus ca. 8.000 bis 10.000 Wicklungen. Sie ist mit dem einen Ende an der Primärwicklung angelötet, das andere an das Zündkabel, welches zur Zündkerze führt. Bei Motoren mit meh- reren Zylindern führt das Sekundärdrahtende in einen Verteiler und über diesen dann zu den Zündkerzen.

Bei jedem Öffnen des elektrischen Stromkreises entsteht immer ein (Eröffnungs-) Funken, der sich auf die Kontaktfläche des Unterbrechers schädlich auswirkt. Um diese Funkenbildung zu unterbinden, schaltet man einen Kondensator parallel zum Unterbrecher. Dieser fängt den durch die Unterbrechung hervorgerufenen Strom- stoß auf.

Der Schleifring ist am unteren ende der Ankerwelle angebracht. Er wird i.d.R. aus Hartgummi hergestellt und trägt einen stromleitenden Messingring., der mit dem Ende der Sekundärwicklung verbunden ist. Mittels Stromabnehmer wird die Hoch- spannung an die Kerze weitergeleitet.

Der Unterschied der verschiedenen Magnetzünder besteht nur in der konstruktiven Anordnung der einzelnen Teile. Während die ersten Magnetzündern einen fest- stehenden Magneten mit umlaufender Wicklung besitzen, steht bei vielen Magnet- zündern ab den 30-er Jahren die Wicklung still und der Magnet läuft um diese. Maßgeblich für die Entwicklung der letztgenannten Anordnung war die Forderung einer entstörten Funktion. Die Entstörung der Zünder erfolgte dadurch, dass man sie allseitig mit einer elektrisch leitenden metallischen Umhüllung versah und dass diese Umhüllung an verschiedenen Stellen mit der Masse verbunden war.

Magnetzünder haben den Nachteil, dass sie beim Anlassen, durch die geringe Tourenzahl des Motors, einen nur schwachen Zündfunken erzeugen, welcher bei einem kalten Motor das meist kraftstoffarmen Gemisch nicht zum Zünden bringt. Aus diesem Grund wurden sogenannte Schnapper entwickelt. Diese werden am oder im Magnetzünder verbaut. Sie erhöhen (unabhängig von der Anwerfdrehzahl) die Geschwindigkeit des Läufers im Magnetfeld, sodass ein kräftiger Zündfunken entsteht. Der Schnapper ist fliehkraftgeregelt, sodass dieser gleich nach Anspringen des Motors nicht mehr mitarbeitet.

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Funktion Teil VI

 

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