Zündspule

Der Aufbau einer konventionellen Zündspule ähnelt im Wesentlichen dem eines Transformators. Die Aufgabe der Zündspule ist es, aus einer niedrigen Spannung eine Hochspannung zu induzieren. Die wesentlichen Bestandteile sind, neben einem Eisenkern, die Primärwicklung, die Sekundärwicklung und die elektrischen Anschlüsse.

Der lamellierte Eisenkern hat die Aufgabe, das Magnetfeld zu verstärken. Um diesen Eisenkern ist eine dünne Sekundärwicklung gelegt. Sie besteht aus einem ca. 0,05–0,1 mm stark isoliertem Kupferdraht mit bis zu 50.000 Wicklungen. Die Primärwicklung besteht aus einem lackierten ca. 0,6–0,9 mm starkem Kupferdraht und ist über die Sekundärwicklung gewickelt. Der Ohmsche Widerstand der Spule beträgt primärseitig ca. 0,2–3,0 Ω und sekundärseitig ca. 5–20 kΩ. Das Windungsverhältnis von Primär- zu Sekundärwicklung beträgt 1:100. Der technische Aufbau kann je nach Verwendungsbereich der Zündspule variieren. Die elektrischen Anschlüsse werden bei einer konventionellen Zylinderzündspule mit Klemme 15 (Spannungsversorgung), Klemme 1 (Zündunterbrecher) und Klemme 4 (Hochspannungsanschluss) bezeichnet.

Die Primärwicklung ist mit der Sekundärwicklung über einen gemeinsamen Wicklungsanschluss mit der Klemme 1 verbunden. Diese gemeinsame Verbindung wird als „Sparschaltung“ bezeichnet und wird genutzt, um die Herstellung der Spule zu vereinfachen. Der durch die Primärwicklung fließende Primärstrom wird über den Zündunterbrecher ein- oder ausgeschaltet. Die Höhe des Stroms wird durch den Widerstand der Spule und durch die angelegte Spannung an Klemme 15 bestimmt. Die durch den Unterbrecher verursachte sehr schnelle Stromrichtung verändert das Magnetfeld in der Spule und induziert einen Spannungsimpuls, der durch die Sekundärwicklung zu einem Hochspannungsimpuls transformiert wird. Dieser gelangt durch das Zündkabel zur Funkenstrecke einer Zündkerze, um in einem Ottomotor das Kraftstoff-Luftgemisch zu zünden.

Die Höhe der induzierten Hochspannung ist abhängig von der Geschwindigkeit der Magnetfeldänderung, der Windungszahl der Sekundärspule und der Stärke des Magnetfeldes. Die Öffnungsinduktionsspannung der Primärwicklung beträgt zwischen 300 und 400 Volt. Die Hochspannung der Sekundärspule kann je nach Zündspule bis zu 40 KV betragen.

Doppelfunken-Zündspulen

Doppelfunkenspulen werden bei Zündanlagen mit ruhender Hochspannungsverteilung eingebaut. Diese Zündspulen verwendet man bei Motoren mit gerader Zylinderzahl.

Die Primärwicklung und die Sekundärwicklung der Doppelfunkenspule besitzen jeweils zwei Anschlüsse.

Die Primärwicklung ist an Klemme 15 mit der Spannungsversorgung (Plus) und an Klemme 1 (Masse) mit der Endstufe des Zündschalt- oder Steuergerätes verbunden. Die Sekundärwicklung ist mit den Ausgängen (4 und 4a) an den Zündkerzen angeschlossen.

Bei diesen Systemen werden jeweils zwei Zündkerzen von einer Zündspule mit Hochspannung versorgt. Da die Zündspule zwei Funken gleichzeitig erzeugt, muss sich eine Zündkerze im Arbeitstakt des Zylinders und die andere um 360° versetzt im Ausstoßtakt befinden.

Bei einem Vierzylindermotor sind zum Beispiel die Zylinder 1 und 4, sowie Zylinder 2 und 3 jeweils an eine Zündspule angeschlossen. Angesteuert werden die Zündspulen von den Zündungsendstufen im Steuergerät. Dieses erhält von dem Kurbelwellensensor das OT-Signal, um mit der Ansteuerung der richtigen Zündspule zu beginnen.

Einzelfunken-Zündspulen

Bei Systemen mit Einzelfunken-Zündspulen ist jedem Zylinder eine Zündspule mit Primär- und Sekundärwicklung zugeordnet. Diese Zündspulen sind in der Regel direkt am Zylinderkopf über der Zündkerze eingebaut.

Auch diese Spulen sind mit der Primärwicklung an Klemme 15 (Spannungsversorgung Plus) und an Klemme 1 (Masse) mit dem Steuergerät verbunden. Die Sekundärwicklung ist mit dem Ausgang der Klemme 4 an der Zündkerze angeschlossen. Sollte zusätzlich eine Klemme 4b vorhanden sein, so wird dieser Anschluss zur Überwachung von Zündaussetzern genutzt. Die Ansteuerung erfolgt in einer vom Steuergerät festgelegten Reihenfolge.

Die Schaltung einer Einzelfunkenspule entspricht der einer herkömmlichen Zündspule. Zusätzlich wird im Sekundärstromkreis eine Hochspannungsdiode zur Unterdrückung des sogenannten Schließfunkens eingesetzt. Der beim Einschalten der Primärwicklung durch die Selbstinduktion in der Sekundärwicklung entstehende unerwünschte Funke wird durch diese Diode unterdrückt. Das ist möglich, da die Sekundärspannung des Schließfunken eine entgegengesetzte Polarität wie der Zündfunken hat. In diese Richtung sperrt die Diode.

Bei Einzelfunkenspulen wird der zweite Ausgang der Sekundärwicklung über die Klemme 4b auf Masse gelegt. Für die Zündüberwachung wird in die Masseleitung ein Messwiderstand eingebaut, der den Spannungsabfall, den der Zündstrom während des Funkenüberschlags erzeugt, für das Steuergerät als Messgröße darstellt.