Der grundlegende Aufbau einer Zündkerze
Eine Zündkerze besteht im Wesentlichen aus vier Teilen: einem Metallgehäuse, einem Keramikisolator, einer Mittelelektrode und einer Masseelektrode. Jedes Teil verwendet ein anderes Material, jedes mit seiner eigenen Funktion.
Das Metallgehäuse: Weicher Stahl
Die äußerste Schicht der Zündkerze ist das Metallgehäuse, das in der Regel aus weichem Stahl gefertigt wird. Der untere Teil ist mit einem Feingewinde versehen, um in den Zylinderkopf eingeschraubt zu werden; der obere Teil ist eine Sechskantmutter, die das Montieren und Demontieren mit einem Steckschlüssel ermöglicht.
Die Wahl von weichem Stahl ist sehr pragmatisch: Er ist ausreichend fest, gut zu bearbeiten, hält dem Anzugsdrehmoment stand und bleibt kostengünstig. Das Gehäuse muss außerdem die Abdichtung gewährleisten, damit keine heißen Hochdruckgase aus dem Brennraum entweichen.
Der Isolator: Hochaluminiumoxid-Keramik
Im Inneren des Gehäuses befindet sich eine weiße Keramik aus Hochaluminiumoxid-Keramik (Al₂O₃).
Ihre Hauptaufgabe ist die Isolierung. Wenn die Hochspannung durch die Mittelelektrode fließt, muss die Keramik verhindern, dass Strom zum Gehäuse abfließt. Gleichzeitig muss sie den wiederholten Hitzeschocks und den starken Temperaturschwankungen im Brennraum standhalten. Die Hitzebeständigkeit und die isolierenden Eigenschaften der Hochaluminiumoxid-Keramik sind der Schlüssel, der sie für diese Position qualifiziert.
Die Mittelelektrode: Kupferkern + Nickellegierungsmantel
Die Mittelelektrode ist das Kernstück der Zündkerze. Ihr Materialkonzept ist interessant: Sie verwendet eine Verbundstruktur aus „Kern + Mantel“.
Der Kern besteht aus Kupfer. Kupfer hat eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit und kann die Wärme von der Elektrodenspitze schnell ableiten, um eine Überhitzung zu verhindern.
Der äußere Mantel besteht aus einer Nickelbasislegierung. Die Nickellegierung sorgt für Hitzebeständigkeit und Korrosionsschutz, schützt den Kupferkern und hält gleichzeitig der Erosion durch die Funkenentladung stand.
Dieses Design kombiniert die Wärmeleitfähigkeit des Kupfers mit der Haltbarkeit der Nickellegierung. Es ist die klassischste Lösung für Zündkerzenelektroden.
Die Masseelektrode: Nickelbasislegierung
Die Masseelektrode (auch Seitenelektrode genannt) ist auf das Metallgehäuse geschweißt und lässt einen Funkenabstand zur Mittelelektrode. Ihr Material ist in der Regel eine Nickelbasislegierung, wobei Nickel-Mangan-Legierungen am weitesten verbreitet sind.
Die Masseelektrode muss ebenfalls der Erosion durch die Funkenentladung und der Korrosion durch heiße Gase standhalten. Die Hitzebeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit der Nickellegierung ermöglicht einen stabilen Betrieb.
Warum sind manche Zündkerzen besonders teuer?
Bei gewöhnlichen Zündkerzen bestehen die Elektroden hauptsächlich aus Nickellegierung und sind preisgünstig. Wenn Sie jedoch Zündkerzen mit der Aufschrift „Iridium“ oder „Platin“ sehen, ist der Preis deutlich höher — und das liegt am Material der Elektrodenspitze.
Iridium (Ir) hat einen Schmelzpunkt von über 2000 °C und eine extrem hohe Erosionsbeständigkeit; Platin (Pt) bietet ebenfalls eine hervorragende Hochtemperaturstabilität und Korrosionsbeständigkeit. Werden diese Edelmetalle für die Elektrodenspitze verwendet, verlängert sich die Lebensdauer der Zündkerze erheblich und die Zündung wird zuverlässiger.
Zu beachten ist, dass diese Edelmetalle in der Regel nur als sehr kleine „Spitzen“ auf die Elektrode geschweißt werden und nicht die gesamte Elektrode aus Edelmetall besteht. So lassen sich Leistungssteigerungen erzielen und gleichzeitig die Kosten kontrollieren.
Zusammenfassung
Die Zündkerze ist klein, aber die Materialauswahl ist sehr durchdacht. Das Gehäuse besteht aus weichem Stahl und ist für Struktur und Abdichtung zuständig. Hochaluminiumoxid-Keramik dient als Isolator und sorgt für Isolierung und Hitzebeständigkeit. Die Mittelelektrode besteht aus einem Kupferkern und einem Nickellegierungsmantel und vereint Wärmeleitfähigkeit und Haltbarkeit. Die Masseelektrode besteht in der Regel aus einer Nickelbasislegierung und hält Erosion und Korrosion stand. Bei einigen Hochleistungszündkerzen wird die Elektrodenspitze aus Iridium oder Platin gefertigt, um Lebensdauer und Zuverlässigkeit zu verbessern.
Achten Sie beim nächsten Zündkerzenwechsel auf die Materialangaben auf der Verpackung. Nickellegierung, Iridium, Platin — diese Wörter entsprechen dem kleinen Materialunterschied an der Spitze der Elektrode.
