Wie liest man ein Zünd-Oszillogramm?

Die Seite erklärt, wie das Oszillogramm des Hochspannungsverlaufs an der Zündkerze zu lesen ist. Die markierten Punkte A' bis F' beschreiben Ladephase der Zündspule, Zündspannung, Brennphase und Abklingen; die Fläche unter der Kurve ist ein Maß für die Funkenenergie.

So interpretieren Sie den Hochspannungsverlauf an der Zündkerze

In den Diagrammen haben wir die in der Fachliteratur üblichen Bezeichnungen beibehalten. Die Bezeichnungen A', B', C', D', E' stehen für charakteristische Punkte des Oszillogramms; der Strich (Apostroph) zeigt an, dass sich die Messungen auf die Sekundärseite der Zündspule beziehen.

Dass die Buchstaben nicht in alphabetischer Reihenfolge erscheinen, liegt an einer etwas anderen Darstellung des Verlaufs: Wir haben uns entschieden, die Diagramme ab Beginn der Ladung der Zündspule darzustellen und nicht ab Beginn der Funkenentladung.

Die horizontale Achse ist die Zeit; ein Kästchen (Abstand zwischen den gepunkteten Linien) entspricht 0,5 ms (Millisekunden). Auf der vertikalen Achse ist die Spannung in kV (Kilovolt) aufgetragen; ein Kästchen entspricht 2 kV.

Ladephase (E' bis A')

Von links gesehen folgt als Erstes der Punkt E': Hier wird die Versorgungsspannung auf die Primärseite der Zündspule geschaltet – die Primärwicklung wird also an die Batteriespannung angeschlossen. Die Zündspule wird geladen, und die Energie wird im Magnetfeld des Spulenkerns gespeichert. Die Ladezeit ist die Phase der abklingenden Sinusschwingung – in unserem Diagramm der Punkt F', der etwa bei 60 % der Strecke zwischen E' und A' liegt. Danach verläuft die Linie waagerecht, was die vollständige Ladung der Zündspule anzeigt. Da die an die Versorgung angeschlossene Wicklung sehr hohe Ströme durchlassen könnte, die die Zündspule überhitzen und schließlich durchbrennen lassen würden, begrenzen die Versorgungsschaltungen den Spulenstrom (bei den meisten Zündspulen) auf 6 A.

Zündspannung (A' bis B')

Nach der Ladung wird die Versorgung im Punkt A' schlagartig abgeschaltet (gesteuert von der Elektronik). In diesem Moment beginnt die Induktion der Hochspannung bis zum Wert B'. Die Höhe der erreichten Spannung B' hängt von drei Faktoren ab:

• dem Elektrodenabstand der Zündkerze,
• der Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemischs im Zylinder,
• der Temperatur im Zylinder.

Brennphase (B' bis D')

Ist in der Zündspule genügend Energie gespeichert, wird der Punkt B' erreicht, an dem der Funke zwischen den Elektroden der Zündkerze überspringt. Ab B' fließt auch Strom zwischen den Elektroden, wodurch die Spannung auf das Niveau C' abfällt. Ab C' ist ein flacher Abschnitt zu sehen – er ergibt sich aus Spannung und Strom im Lichtbogen. Diese Phase dauert so lange, wie die in der Zündspule gespeicherte Energie zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens ausreicht. Die Fläche unter der Kurve, begrenzt durch die Senkrechten in den Punkten A' und D' und die horizontale Achse, ist ein Maß für die Energie der Funkenentladung an der Zündkerze. Durch den Vergleich dieser Flächen lässt sich die Zündenergie verschiedener Kombinationen aus Zündspule, Zündkabel und Zündkerze vergleichen.

Ende der Entladung (ab D')

Im Punkt D', am Ende der Entladung, steigt die Spannung an. Das zeigt, dass in der Zündspule nicht mehr genug Energie vorhanden ist, um den Entladestrom stabil aufrechtzuerhalten – der Funke beginnt zu erlöschen. Die fehlende Energie für den Stromfluss äußert sich in einem Spannungsanstieg. Danach fällt die Spannung schlagartig ab und klingt in Schwingungen aus. Wichtig: Auch wenn ein Funke übergesprungen ist, wird die Zündspule nicht zwangsläufig vollständig entladen. Danach beginnt mit dem Punkt E' der nächste Zyklus.

Fehlen rechts vom Punkt E' die Schwingungen (oder ist ihre Amplitude nur gering), kann das bedeuten, dass die Zündspule beim Funkenüberschlag nicht entladen wurde oder gar kein Funke übergesprungen ist.

Messbedingungen und Einfluss der Elektroden

Das analysierte Diagramm wurde mit einer Standardzündkerze mit 0,8 mm Elektrodenabstand an der freien Luft aufgenommen. Hoher Druck und Gemischzusammensetzung hatten daher keinen Einfluss auf Spannungswerte und Stromverlauf. An dieser Stelle sei noch ein wichtiger, bisher nicht genannter Faktor erwähnt, der die zur Funkenauslösung nötige Spannung beeinflusst: die Form (der Zustand) der Elektroden. Am leichtesten springt der Funke zwischen zwei spitzen Elektroden über (es ist die geringste Spannung nötig). Abgerundete Elektroden – und diese Form nehmen Elektroden im Betrieb an – erfordern eine höhere Spannung als spitze. Die höchste Spannung ist bei zwei einander gegenüberliegenden flachen Elektrodenflächen erforderlich.