Alles über Zündkerzen

Technische Information

Nr. 02

www.beru.com Perfektion eingebaut

Zündungstechnik Dieselkaltstarttechnologie Elektronik Sensorik� Ultra

� Ultra X

� Ultra X Platin

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Der Ottomotor 3

Zündkerzen-Aufbau und -Typen 4

Wärmewert und Wärmeleitung 6

BERU Zündkerzen-Programm 7

Tipps für die Werkstatt 8

Zukunft 12

Zündkerzen-Fertigung 14

Funktionsweise der Zündkerze im Ottomotor 3Anforderungen an eine moderne Zündkerze 3

Materialien 4Elektrodenabstand 4Die Zündkerze im Detail 4Funkenlage und Funkenstrecke 5Dichtsitz 5

Wärmewert 6Einflüsse auf den Wärmewert 6Wärmeleitung 6

BERU Ultra X. Das Programm für x-trem hohe Ansprüche 7BERU – die Entscheidung der Automobilhersteller 7Sonder-Zündkerzen 7

Zündkerzenprüfung 8/9Funktionsstörungen und Verschleiß 10Zündkerzen-Montage 10BERU Montagehilfen 11

Die Zündkerzen-Zukunft 12Hohe Anforderungen an neue Zündkerzen-Generationen 12Verbesserung der keramischen Eigenschaften 13Neue Zündkerzen-Geometrien für noch mehr Lebensdauer 13Nochmalige Reduzierung der Fertigungstoleranzen 13Neueste Mess- und Applikationssysteme 14

Vom Rohling zum Präzisionsteil 14BERU Härtetests 15BERU Qualitätsstandards 15BERU Dienstleistungen 15

Inhaltsverzeichnis

Startwilligkeit, Lebensdauer,Leistung, Verbrauch und Abgasverhalten des Motors – diese wichtigen Parameterwerden von der Zündkerzebeeinflusst. Der die Funktionbestimmende Teil der Zünd-kerze steckt im Brennraum desMotors, nur ein Abschnitt desIsolators und das Anschluss-teil sind von außen sichtbar.

Während des Betriebes habenZündkerzen Höchstleistungenzu vollbringen: In allen Situa-tionen müssen sie sicher zün-den, korrekte Kaltstarts undaussetzerfreien Betrieb gewähr-leisten – auch bei Höchstbe-lastung – und ihren Teil zueiner optimalen und damitschadstoffarmen Verbrennungbeitragen.

Dabei werden im Brennraumbis zu 3.000 °C und bis zu 50bar Druck frei. Hinzu kommenZündspannungen von bis zu40.000 Volt. Auch chemischeEinflüsse stellen hohe Anfor-derungen an die Qualität.Enorme Schwerarbeit also,die von der Zündkerze vieletausend Kilometer lang ver-richtet werden muss.

BERU Zündkerzen sind hochspezialisierte Präzisionsteile,die nach Fahrzeughersteller-vorgaben entwickelt und aufmodernen Anlagen gefertigtwerden.

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Die Zündkerze - das Herz des Motors

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Funktionsweise der Zündkerze im Ottomotor

Anforderungen an eine moderne Zündkerze

Der Ottomotor

Im Gegensatz zu Dieselmotoren sind Ottomotoren fremdgezündet:Im Verdichtungstakt wird die Verbrennung des komprimiertenKraftstoff-Luft-Gemischs durch einen elektrischen Funken ein-geleitet. Aufgabe der Zündkerze hierbei ist, diesen Funken zuerzeugen. Er entsteht durch die von der Zündspule erzeugte Hoch-spannung und springt zwischen den Elektroden über. Vom Funkenausgehend pflanzt sich eine Flammfront durch den gesamtenBrennraum fort, bis das Gemisch verbrannt ist. Die frei werdendeWärme erhöht die Temperatur und der Druck im Zylinder steigtrapide an, wodurch der Kolben nach unten gedrückt wird. DieBewegung wird über das Pleuel auf die Kurbelwelle übertragen– sie treibt über die Kupplung und die Achsen das Fahrzeug an.

Damit der Motor rund, kraftvoll und umweltfreundlich arbeitenkann, sind viele Voraussetzungen zu erfüllen: Die nötige Menge desoptimal zusammengesetzten Kraftstoff-Luft-Gemischs im Zylindermuss vorhanden sein, der energiereiche Zündfunke muss zwischenden Elektroden zum exakt vorherbestimmten Zeitpunkt über-springen. Die Zündkerzen haben dabei Höchstleistungen zuerbringen: Zwischen rund 500 und 3.500 Mal pro Minute müssensie einen kraftvollen Zündfunken liefern – auch bei stundenlangerHöchstleistung oder im Stop-and-go-Verkehr. Selbst bei –20 °Cmüssen sie dafür sorgen, dass die Betriebstemperatur schnellerreicht wird. Hightech-Zündkerzen sorgen für eine schadstoff-arme Verbrennung und optimale Ausnutzung des Kraftstoffes –ohne Zündaussetzer, die dazu führen können, dass unverbrann-ter Kraftstoff in den Katalysator gelangt und diesen zerstört.Eine moderne Zündkerze muss folgende Anforderungen erfüllen:

Die von BERU entwickelten und aus hochwertigen Materialiengefertigten Zündkerzen halten diesen extremen Anforderungendauerhaft stand. Bereits bei der Motorenentwicklung arbeitendie BERU Ingenieure eng mit der Automobilindustrie zusammen,damit die Zündkerzen optimal auf die jeweiligen Vorausset-zungen im Brennraum abgestimmt sind.

Elektrische Anforderungenn Sichere Hochspannungsübertragung auch

bei Zündspannungen bis 40.000 Volt n Hohe Isolierfähigkeit auch bei Temperaturen

von 1.000 °C, Vermeidung von Durch- und Überschlägen

Mechanische Anforderungenn Druck- und gasdichter Abschluss des Brenn-

raums, Beständigkeit gegen oszillierende Drücke bis ca. 100 bar

n Hohe mechanische Festigkeit für einen sicheren Einbau

Thermische Anforderungenn Beständigkeit gegen Thermoschocks

(heiße Abgase – kaltes Ansaug-Gemisch)n Gute Wärmeleitfähigkeit des Isolatorfußes

und der Elektroden

Elektrochemische Anforderungenn Beständigkeit gegen Funkenerosion,

Verbrennungsgase und -rückständen Vermeidung der Bildung von

Ablagerungen auf dem Isolator

Der Zündkerzenfunke leitet im Verdichtungstakt die Ver-brennung des komprimiertenKraftstoff-Luft-Gemischs ein.

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Ultra X Platin

Platin-Mittelelektrode

Um für die Vielzahl unterschiedlicher Motoren und Einsatzzweckestets die optimale Zündkerze liefern zu können, bietet BERU eineganze Palette von Zündkerzen an. Dabei werden für die Mittel-elektroden ganz unterschiedliche Materialien verwendet. Sonder-legierungen auf Nickelbasis sowie Kupferkernelektroden zeichnensich durch gute Wärmeableitung und hohe Korrosionsfestigkeitaus. Silber hat eine noch höhere Wärmeleitfähigkeit. Platin bietetoptimale Abbrandfestigkeit und verlängert daher die Wechsel-intervalle. Ebenso wichtig ist die Masseelektrode: Ihre Geometriebeeinflusst unter anderem Gemischzugänglichkeit, Verschleiß,Wärmeableitung und Zündspannungsbedarf. Je nach Brennraum-form kann sie ganz verschieden gestaltet sein.

Den kürzesten Abstand zwischen Mittel- und Masseelektrode(n)der Zündkerze nennt man Elektrodenabstand. Hier muss der Zünd-funke überspringen. Der jeweils optimale Elektrodenabstand istunter anderem abhängig vom Motor und wird in enger Zusam-menarbeit mit dem Motoren- bzw. Fahrzeughersteller ermittelt.Höchste Präzision zur Einhaltung des Elektrodenabstands ist wich-tig, denn ein falscher Abstand kann die Funktion der Kerze unddamit die Leistungsfähigkeit des Motors erheblich verschlechtern.

n Ist der Elektrodenabstand zu gering, kann dies eine unzurei-chende Entflammung, unruhigen Leerlauf und schlechte Abgas-werte zur Folge haben.

n Ein zu großer Elektrodenabstand kann zu Zündaussetzern führen.n Bei Mehrelektroden-Kerzen erübrigt sich aufgrund der abge-

stimmten Funkenlage (beispielsweise Ultra X, Luft-/Gleitfunken-technik) das Nachstellen der Elektrodenabstände.

Zündstift Isolator aus Aluminiumoxid

Vernickelter Kerzenkörper

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4SAE-Anschlussmutter(Kabelsteckmutter)

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Zündkerzen-Aufbau und -Typen

Materialien

Elektrodenabstand

„Die Zündkerze im Detail“

Elektroden-abstand

EA

EA

Anschluss für den Kerzenstecker (die Abb. zeigt einen neueren SAE-An-schluss, ältere Fahrzeuge sind mit M4-Anschlüssen ausgestattet). Leitet die Zündspannung an die Elektrode weiter.

In leitfähige Glasschmelze gasdicht eingeschlossener Stahlstift (Zündstift) als Verbindung zur Mittelelektrode.

Der Isolator besteht aus einer Alumi-niumoxyd-Keramik und isoliert die Mittelelektrode bis 40.000 Volt gegen Masse.

Vernickelter Kerzenkörper wird im Warm-schrumpfverfahren gasdicht mit dem Isolator verbunden. Gewinde dient zur Befestigung der Kerze im Motorblock.

Unverlierbarer äußerer Dichtring zur Abdichtung und Wärmeabfuhr.

Elektrische Verbindung von Zündstift und Mittelelektrode. Bei entstörten (R-)Typen Widerstandsglasschmelze. Durch entsprechende Beimischungen kann die Glasschmelze mit einem definierten Widerstand ausgestattet werden, um Abbrandfestigkeit und Entstöreigenschaften zu gewährleisten.

Der Innendichtring stellt die gasdichte Verbindung zwischen Isolator und metallischem Körper her und dient der Wärmeableitung.

Die Mittelelektrode ist ein mit Nickel ummantelter Kupferkern (bei der neues-ten Fahrzeuggeneration mit Platinspitze), der in den Isolator eingebettet ist.

Der Isolatorfuß ragt in den Brennraum. Er beeinflusst wesentlich den Wärme-wert der Zündkerze.

Der Einführungsansatz erleichtert das Einschrauben der Kerze.

Der Atmungsraum beeinflusst das Selbstreinigungsverhalten.

Am Zündkerzen-Körper sind eine oder mehrere Masseelektroden angeschweißt, die mit der Mittelelektrode die Funken-strecke bilden. Speziell entwickelte Nickel-Basis-Legierungen (bei der neuesten Fahrzeuggeneration mit Platinarmierung) erhöhen die Abbrand-festigkeit der Masseelektrode.

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Zwei wesentliche Faktoren beeinflussen die Funktion der Zünd-kerze im Brennraum: die Funkenlage und die Funkenstrecke.

Funkenlage nennt man die von den Motoren-Entwicklern fest-gelegte Geometrie, wie weit die Funkenstrecke in den Brennraumhineinragt.

Bei der Funkenstrecke unterscheidet man zwischen:

n Luftfunkenstrecke: Weg, den der Funke zwischen den Elektro-den zurücklegt, um das Kraftstoff-Luft-Gemisch im Brennraumzu entzünden.

n Gleitfunkenstrecke: Weg, den der Funke zurücklegt, wenn er zunächst über die Oberfläche der Isolatorspitze gleitet, um dannzur Masseelektrode überzuspringen. Auf diesem Weg brennt er störende Ablagerungen und Verbrennungsrückstände weg.

n Luft-/Gleitfunkenstrecke: Funkenwege, die über die Luft und den Isolator laufen können. Durch Kombination voneinander unabhängiger Luft- und Gleitfunkenstrecken lässt sich der Elektrodenabbrand verringern, was zu einer deutlichen Ver-längerung der Lebensdauer der Zündkerzen führt.

Die Zündkerze muss gasdicht in den Zylinderkopf eingeschraubtsein. Je nach Motorbauweise unterscheidet man dabei zweiAbdichtungsarten:

n Flachdichtsitz oder Plandichtsitz: Ein unverlierbarer Außen-dichtring übernimmt am Kerzenkörper die Dichtungsfunktion.

n Kegeldichtsitz oder Konusdichtsitz: Die konusförmige Fläche des Kerzenkörpers sorgt in einer entsprechend geformten Auflagefläche des Zylinderkopfs für Abdichtung.

Bei beengten Einbauverhältnissen (z. B. Mehrventiler) werden häufig FineLine-Zündkerzen eingesetzt, die kleinere Schlüssel-weiten und filigranere Abmessungen aufweisen.

Unverlierbarer Außendichtring

Innere Dichtung

Mittelelektrode

Einführungsansatz

Masseelektrode

Elektrisch leitendeGlasschmelze

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Atmungsraum

Isolatorfuß9

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Funkenlage und Funkenstrecke

Dichtsitz

Zündkerzen-Aufbau und -Typen

Funkenstrecke

Flachdichtsitz mitDichtring

Schlüssel-weite SW 16

Kegeldichtsitz ohneDichtring

Luftfunkenstrecke

Gleitfunkenstrecke

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Wärmewert und Wärmeleitung

Wärmewert

Einflüsse auf den Wärmewert

Wärmeleitung

Der Wärmewert ist ein Maß für die thermische Auslegung einerZündkerze. Er gibt die maximale thermische Belastbarkeit an, diesich an der Zündkerze im Gleichgewicht zwischen Wärmeauf-nahme und -abgabe einstellt.

Bei der Auswahl einer Zündkerze ist der Wärmewert genau einzuhalten:

n Ist die Wärmewert-Kennziffer zu hoch (beispielsweise 9), kanndie Kerze die entstandene Wärme nicht rasch genug ableiten. Das führt zu Glühzündungen; das heißt nicht der Zündfunke, sondern die zu heiße Kerze entflammt das Gemisch.

n Ist die Wärmewert-Kennziffer zu niedrig (beispielsweise 5), wird bei geringer Motorleistung die zur Selbstreinigung der Kerze nötige Freibrenntemperatur nicht erreicht. Folge: Zünd-aussetzer, erhöhter Verbrauch und steigende Emissionen.

Je höher die Motorleistung, desto höher ist meist auch die Brenn-raumtemperatur. Darauf muss die Kerze abgestimmt sein. Die Iso-latorfußgröße beeinflusst maßgeblich die Wärmeaufnahme, dieWärmeableitung erfolgt über den Isolatorfuß, die Mittelelektrodeund die innere Dichtung an den Kerzenkörper zum Zylinderkopf.

n Zündkerzen mit langem Isolatorfuß nehmen mehr Wärme aus dem Brennraum auf. Da sie auf dem langen Weg bis zum Kerzenkörper aber wenig Wärme abgeben können, nennt mansie heiße Zündkerzen.

n Zündkerzen mit kurzem Isolatorfuß nehmen weniger Wärme auf. Da sie auf dem kurzen Weg bis zum Kerzenkörper aber viel Wärme abgeben können, nennt man sie kalte Zündkerzen.

Beim Verbrennungsvorgang im Zylinder entstehen kurzzeitigTemperaturen von mehr als 3.000 °C, die auch die Zündkerzeselbst aufheizen. Über verschiedene Wärmeleitwege gibt dieZündkerze rund 80 Prozent dieser aufgenommenen Hitze nachaußen ab. Der größte Teil der Wärme wird vom Kerzengewindedirekt auf den Zylinderkopf übertragen. Deshalb muss die Zünd-kerze stets mit dem richtigen Drehmoment eingeschraubt sein.Nur rund 20 Prozent der Hitze nimmt das vorbeiströmendeKraftstoff-Luft-Gemisch auf und führt es ab.

Durch Verbundelektroden, zum Beispiel Ni-Elektroden mit Kupfer-kern, lässt sich die Wärmeabfuhr erheblich verbessern. Bei extremweit in den Brennraum vorgezogenen Funkenlagen wird die Frei-brenntemperatur durch spezielle Anpassung des Querschnitts undder wärmeaufnehmenden Oberfläche der Isolatorfußspitze schnellerreicht – und ein Abregeln der oberen Temperatur am Isolatorunter 900 °C. Damit eignen sich so beschaffene Zündkerzen fürBrennräume mit relativ niedrigen und auch für solche mit sehrhohen Temperaturen.

ca. 2 %

ca. 20 %

ca. 30 %

ca. 30 %

ca. 18 %

Wärmeleitwege einer Zündkerze

1.000 OCGlühzündungs-bereich

Hoher Elektroden-verschleiß

Freibrenngrenze

Verrußung

400 OC

850 OC

Arbeitsbereich600-700 OC

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BERU Ultra X. Das Programm für x-trem hohe Ansprüche

BERU – die Entscheidung der Automobilhersteller

Sonder-Zündkerzen

BERU Zündkerzen-Programm

BERU fertigt Spezial-Zündkerzen für unterschiedlichste Anwen-dungsfälle:

1. Kompakt-Zündkerzen für die besonders beengten Platzver-hältnisse bei Motorsägen oder Rasenmähern

2. Vollabgeschirmte Zündkerzen mit Stahlmantel bei sehr hohen Ansprüchen an die Entstörung, zum Beispiel für Behörden-fahrzeuge

3. Zündkerzen für Gasmotoren von gasbetriebenen Fahrzeugen und Stationärmotoren für Industrieanwendungen

4. Mess-Zündkerzen speziell für Prüf- und Versuchsmotoren

6 ULTRA X + 2 ULTRA X PLATIN = 8 STARKE TYPEN FÜR 93 % MARKTABDECKUNG!

Die Zündkerzen-Innovation, dieaktuelle Erstausrüster-Techno-logien vereint.

Die Zündkerzen-Innovation Ultra Xwurde für die Autofahrer entwickelt,die von mehreren Erstausrüstungs-Technologien gleichzeitig profitie-ren wollen.

Die beste Ultra X. Für kompro-misslos leistungsorientierteAutofahrer.

Neu: Platin-MittelelektrodeNeu: Noch mehr FunkenwegeNeu: HörnerelektrodenNeu: Duplex-Isolator

Die Ultra X Platin ist konzipiertfür die hohen Anforderungen dermodernsten Motorengenerationenund bietet dem kompromisslossportlichen und optimierungs-orientierten Autofahrer dasaktive Plus an Leistung, Zünd-sicherheit und Zuverlässigkeit.

BERU Ultra X. BERU Ultra X Platin.

Hochqualitative Zündkerzen, wie sie vielfach in der Erstausrüstung verbautwerden – für die Vielzahl unterschiedlicher Motoren und Einsatzzwecke.

n Zwölf-Millimeter-Technologie mit Schlüsselweite 14

n Reduzierte Gewindedurchmessern Gewindelänge 26,5 Millimetern Zündsicher durch Corona-Entladung

BERU Ultra. BERU Bi-Hex.

n Umweltfreundliche Verbrennung: spart Benzin und schützt den Katalysator

n Sichere Zündung auch bei tiefenTemperaturen

n Lange Lebensdauer, hohe Standzeitn Bewährte Materialien:

Zweistoff-Mittelelektrode mit nickelummanteltem Kupferkern

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x-trem straffes Sortimentx-trem hohe Marktabdeckungx-trem innovativ: Erstausrüster-Technologien

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Tipps für die Werkstatt

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Bei der Sichtprüfung der Zündkerze treten die unterschiedlichstenSchadensbilder zu Tage. Hier eine Übersicht mit der Beschreibungvon Ursachen, Auswirkungen und Abhilfemöglichkeiten:

NORMAL (1)Geringer Elektrodenabbrand und ein grauweiß-graugelb bisrehbraun verfärbter Isolatorfuß: Motoreinstellungen sind inOrdnung, Wärmewert stimmt.

VERRUSST (2)Isolatorfuß, Elektroden und Zündkerzengehäuse mit samtar-tigem, schwarzem Ruß bedeckt.Ursache: Fehlerhafte Gemischeinstellung: Gemisch zu fett, Luft-filter stark verschmutzt, defekte Kaltstarteinrichtung. Überwie-gender Einsatz im Kurzstreckenverkehr. Zündkerze zu kalt,Wärmewert-Kennzahl zu niedrig. Auswirkung: Durch Kriechströme kommt es zu schlechtem Kalt-startverhalten und Zündaussetzern. So kann unverbrannter Kraft-stoff in den Kat gelangen und diesen schädigen.Abhilfe: Gemisch und Starteinrichtung richtig einstellen, Luft-filter prüfen.

VERÖLT (3)Isolatorfuß, Elektroden und Zündkerzengehäuse mitschwärzlichem Ölfilm überzogen.Ursache: Zu viel Öl im Verbrennungsraum, Ölstand ist zu hoch,stark verschlissene Kolbenringe, Zylinder und Ventilführungen.Auswirkung: Zündaussetzer oder sogar Kurzschluss der Zünd-kerze, Totalausfall.Abhilfe: Motor überholen, richtiges Kraftstoff-Öl-Gemisch, neueOriginal BERU Markenzündkerzen einbauen.

GLASURBILDUNG (4)Isolatorfuß weist stellenweise braungelbe Glasur auf, dieauch ins Grünliche gehen kann.Ursache: Zusätze im Benzin und Motoröl bilden ascheartigeAblagerungen.Auswirkung: Unter zu plötzlicher Vollbelastung des Motorswerden diese Ablagerungen verflüssigt und elektrisch leitfähig.Abhilfe: Kraftstoffaufbereitung exakt einstellen, neue OriginalBERU Markenzündkerzen einbauen.

ABLAGERUNGEN (5)Starke Ablagerungen aus Öl- und Kraftstoffzusätzen aufdem Isolatorfuß und auf der Masseelektrode. Schlacken-ähnliche Ablagerungen (Ölkohle).Ursache: Legierungsbestandteile, insbesondere aus Öl, könnenRückstände bilden, die sich im Brennraum und auf der Zünd-kerze ablagern. Auswirkung: Kann zu Glühzündungen mit Leistungsverlust undzu Motorschäden führen.Abhilfe: Motoreinstellungen überprüfen. Neue Original BERUMarkenzündkerzen einbauen, evtl. Ölsorte wechseln.

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Zündkerzenprüfung

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Tipps für die Werkstatt

ANGESCHMOLZENE MITTELELEKTRODE (6)Mittelelektrode angeschmolzen, blasige, schwammartige,erweichte Isolatorfußspitze. Ursache: Thermische Überlastung durch Glühzündungen, z. B. durchzu frühe Zündeinstellung, Verbrennungsrückstände im Brennraum,defekte Ventile, schadhaften Zündverteiler, unzureichende Kraft-stoffqualität, evtl. Wärmewert zu niedrig, Anzugsdrehmoment nichtbeachtet.Auswirkungen: Zündaussetzer, Leistungsverlust (Motorschaden). Abhilfe: Motor, Zündung, Gemischaufbereitung, Anzugsmomenteder Zündkerzen überprüfen. Neue Original BERU Markenzünd-kerzen mit richtigem Wärmewert einbauen.

ISOLATORFUSSBRUCH (7)Ausbrüche am Isolatorfuß.Ursache: Mechanische Beschädigung bei unsachgemäßer Hand-habung. Im Anfangsstadium häufig nur als Haarriss erkennbar.In Grenzfällen kann durch Ablagerungen zwischen Mittelelekt-rode und Isolatorfuß – besonders bei überlanger Betriebsdauer– der Isolator gesprengt werden. Klopfender Motorbetrieb.Auswirkung: Zündaussetzer, Zündfunke springt an Stellen über,die durch Frischgemisch nicht sicher erreicht werden.Abhilfe: Neue Original BERU Markenzündkerzen einbauen.

STARKER VERSCHLEISS DER ELEKTRODEN (8)Mittel- und/oder Masseelektrode weisen sichtbaren Material-verlust auf.Ursache: Aggressive Kraftstoff- und Ölzusätze. Ungünstige Strö-mungseinflüsse im Brennraum evtl. durch Ablagerungen. Motor-klopfen, thermische Überlastung, falsche Zündkerze verbaut.Auswirkung: Zündaussetzer, besonders beim Beschleunigen (Zünd-spannung für großen Elektrodenabstand nicht mehr ausreichend).Schlechtes Startverhalten.Abhilfe: Neue Original BERU Markenzündkerzen einbauen.

ANGESCHMOLZENE ELEKTRODEN (9)Blumenkohlartiges Aussehen der Elektroden. Evtl. Niederschlagvon kerzenfremden Materialien. Ursache: Thermische Überlastung durch Glühzündungen, z. B. durchzu frühe Zündeinstellung, Verbrennungsrückstände im Brennraum,defekte Ventile, schadhaften Zündverteiler, unzureichende Kraft-stoffqualität, nicht vorschriftsmäßig angezogene Zündkerze.Auswirkung: Vor Totalausfall (Motorschaden) tritt Leistungsverlustauf. Abhilfe: Motor, Zündung und Gemischaufbereitung prüfen, An-zugsmomente der Zündkerzen überprüfen. Neue Original BERUMarkenzündkerzen einbauen.

ZÜNDKERZENSTECKER VERSPRÖDET (10)Ursache: thermische Überlastung, alte Stecker.Auswirkung: Zündaussetzer. Abhilfe: Neue Original BERU Markenstecker und -zündkerzeneinbauen, Isolatorhals mit BERU Steckerfett einfetten (siehe S. 11).

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Das korrekte Anzugsdrehmoment ist wichtigeVoraussetzung für eine einwandfreie Funk-tion der Zündkerze. Ein zu hohes Anzugs-drehmoment kann die Kerze beschädigen,ein zu niedriges hingegen bewirkt eineschlechte Dichtung und Wärmeableitung.Bei korrektem Anzugsdrehmoment liegt dieDichtungsstärke der Zündkerze zwischen1,29 und 1,59 mm (siehe Tabelle, Angabengelten für Kerzen mit M14-Gewinde).

1,61 mm1,59 mm1,29 mm1,25 mm1,24 mm1,22 mm1,20 mm1,19 mm1,17 mm1,15 mm

10 Nm20 Nm30 Nm40 Nm50 Nm60 Nm70 Nm80 Nm90 Nm

100 Nm

DichtungsstärkeAngewandtes

Anzugsdrehmoment

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Tipps für die Werkstatt

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Funktionsstörungen und Verschleiß

Zündkerzen-Montage

Überlastung, schlechter Kraftstoff, falsche Kerzenwahl und Stop-and-go-Verkehr sind nur ein paar der Einflüsse, die zu Funktions-störungen an der Zündkerze führen können. Hier eine kurzeCheckliste, die Ihnen hilft, den Fehler zu erkennen:

Die Luft-/Gleitfunkenkerze mit nickelummanteltem Kupferkernund 4 paarweise versetzten, in X-Form angeordneten Masseelekt-roden bietet höchste Zündsicherheit: Der Funke hat bis zu 8 ver-schiedene Möglichkeiten, das Luft-Benzin-Gemisch zu entzünden!

Da Zündkerzen für bestimmte Motoren konzipiert sind, müssenstets die richtigen Kerzen verwendet werden – ein falscher Wärme-wert oder Elektrodenabstand sowie eine falsche Gewindelängekönnen zu einer Minderung der Motorleistung oder gar einerSchädigung des Motors und/oder Katalysators führen. Ebensounerlässlich ist ein sorgfältiger Aus- und Einbau.

n Beim Ausbau ist darauf zu achten, dass kein Schmutz in den Brennraum gelangt. Deshalb Kerze erst um einige Gewinde-gänge lockern, Kerzenschacht mit Druckluft oder Pinsel reini-gen, dann Kerze ganz herausschrauben.

n Isolator der Zündkerze dünn mit BERU Spezialfett bestreichen(Best.-Nr. 0 890 300 029).

n Beim Einbau sollten Kerzengewinde und Zylinderkopfbohrungsauber sein. Bei BERU Zündkerzen macht eine Nickelbeschich-tung des Kerzenkörpers ein Einfetten überflüssig. Auf das richtigeAnziehdrehmoment (siehe Tabelle) achten.

n Achtung: Heruntergefallene Zündkerzen dürfen nicht mehr ver-wendet werden, denn auch unsichtbare Beschädigungen könnenZündaussetzer oder gar Katalysatorschäden zur Folge haben.

n Zündkerzenstecker auf Verschleiß prüfen. Sind Versprödungenoder feinste Haarrisse zu erkennen, tauschen Sie die Stecker.

Eine Ultra X-Zündkerze, ausgewechseltim Rahmen der Inspektion: Der Isolator-fuß ist frei von Ablagerungen, sowohlMasse- als auch Mittelelektrode weisennur einen geringen Abbrand auf.

.Unser Tipp für härteste Beanspruchung: BERU Ultra X

Symptom Ursache mögliche Folgeschäden

Funkenerosion, Korrosion Thermische Überlastung Angeschmolzene ElektrodenFalscher oder schlechter Kraftstoff GlühzündungFalscher Wärmewert Zündaussetzer

(durch größeren Elektrodenabstand)

Glühzündungen Rückstände im Brennraum KolbenschädenDefekte Ventile VentilschädenKerzen mit falschem Wärmewert ZündkerzenschädenKraftstoff mit zu geringer Oktanzahl

Klopfende Verbrennung Kraftstoff mit zu geringer Oktanzahl Unkontrollierter Druck- und Temperatur-Falscher Zündzeitpunkt anstieg kann zu Kolben- und Zündkerzen-Zu hohe Verdichtung schäden führen

Zündaussetzer Defekter, gealterter, undichter Funkenüberschläge am IsolatorZündkerzenstecker weitere Zündaussetzer

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Tipps für die Werkstatt

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WICHTIG BEI DER MONTAGE: DAS EXAKTE ANZUGSDREHMOMENTTritt trotz vorschriftsmäßigem Anzugsdrehmoment extremer Ab-brand oder Abschmelzen der Mittelelektrode auf, liegt die Ursachemit großer Wahrscheinlichkeit am unkontrollierten Verbrennungs-ablauf (z. B. Glühzündung oder Hochgeschwindigkeitsklingeln).Mögliche Gründe: falscher Zündzeitpunkt, zu eng eingestelltesAuslassventil, ungeeignete Kraftstoffqualität, Ablagerungen imBrennraum oder zu mageres Kraftstoffgemisch.

Für den einfachen und sicheren Zündkerzenwechsel ohne Verkantendes Schlüssels und ohne Isolatorrisse empfehlen wir den Einsatzvon Spezialwerkzeugen.

BERU ZÜNDKERZEN-MONTAGEHILFE ZMH 001der verlängerte Arm des MechanikersDAS PROBLEM Im Motorraum herrscht zumeist drangvolle Enge. Beim Ein- und Ausschrauben der Zündkerze kann es nicht nur zuVerletzungen und Verbrennungen der Hand am Motor kommen –auch die Zündkerze kann durch Herunterfallen beschädigt werden.DIE LÖSUNG Die BERU Zündkerzen-Montagehilfe aus Gummiarbeitet als „verlängerter Arm des Monteurs“: Sie hält die Zünd-kerze sicher fest und ermöglicht nach dem Lockern bzw. vor demAnziehen der Zündkerze ein behutsames Ein- und Ausdrehen.

BERU ZÜNDKERZEN-MONTAGEHILFE ZMH 002sicherer Zündkerzenwechsel ohne Verkanten DAS PROBLEM Durch die relativ große Öffnung des Zündkerzen-schachtes besteht beim Ein- und Ausbau von Zündkerzen mit einerVerlängerung die Gefahr, dass der Zündkerzenschlüssel schräg geführtwird und einen Bruch des Zündkerzenisolators verursacht. DieFolge: Zündaussetzer durch Spannungsüberschläge am gesprun-genen Zündkerzenisolator können den Katalysator zerstören. DIE LÖSUNG Das BERU Montagewerkzeug für den Einsatz beinahezu allen Fahrzeugmodellen wird einfach in die 3/8”-Zünd-kerzenverlängerung eingesteckt und in den Zündkerzenschachtgedrückt. Der Zündkerzenschlüssel bleibt damit parallel zumSchacht und kann nicht verkantet werden.

BERU SPEZIALFETT ZKF 001Um einem Verbacken des Zündkerzensteckers mit dem Zündkerzen-hals und damit beschädigten Dichtlippen vorzubeugen, empfehlenwir, den Stecker vor der Montage mit Spezialfett von BERU zubestreichen. Damit wird auch die Überschlagsfestigkeit erhöht.

Anziehmomente in Nm, Gewinde darf nicht gefettet sein

Kerzengewinde Zylinderkopf

Gusseisen LeichtmetallM 12x1,25 15-25 15-20M 14x1,25 30-40 25-30M 18x1,5 30-45 20-35

M 14x1,25 15-25 12-20M 18x1,5 15-30 15-25

Flachdichtsitzkerzen:

Kegeldichtsitzkerzen:

BERU Montagehilfen

Zündkerzen- ZMH 001 0 890 000 001Montagehilfe

Artikel- BERU BERU Bezeichnung Kurz-Nr. Bestell-Nr.

zu f

ette

nder

Be

reic

h

Zündkerzen- ZMH 002 0 890 000 002Montagehilfe

Artikel- BERU BERU Bezeichnung Kurz-Nr. Bestell-Nr.

BERU Spezialfett, ZKF 001 0 890 300 029Tube 10 g

Artikel- BERU BERU Bezeichnung Kurz-Nr. Bestell-Nr.

1 | Tragen Sie BERU Zündkerzen-Steckerfett vor dem Einschraubender Zündkerze direkt auf denStecker auf – zum Schutz vorVersprödung und Hochspan-nungsüberschlägen.

2 | Spuren von Hochspannungs-überschlägen

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Zukunft

Die Zündkerzen-Zukunft

Hohe Anforderungen an neue Zündkerzen-Generationen

Bei der Entwicklung von modernen Benzin-Motoren gehen dieTechnik-Trends zu geänderten Brennverfahren und hoch aufge-ladenen, kleineren Aggregaten. BERU Ingenieure entwickeln dazuin enger Abstimmung mit internationalen Automobilherstellerndie optimalen Zündkerzen.

Weniger Verbrauch, geringere Emissionen, mehr Fahrspaß: Aufdiesen einfachen Nenner lassen sich derzeit die Technik-Trendsbei der Ottomotoren-Entwicklung bringen. Dominierte lange derSaugmotor mit Saugrohr-Einspritzung und geregeltem Dreiwege-Katalysator, befinden sich die Automobilhersteller derzeit in einergravierenden Umstellungsphase. Teilvariabilität im Ventiltriebdurch Phaser oder Ventilhubsteuerung sowie Direkteinspritzungmit wand- oder luftgeführter Verbrennung sind heute Stand derTechnik. Die neueste Generation von Einspritzsystemen mit piezo-gesteuertem Injektor erweitert den Bereich des ungedrosselten,mageren Motorbetriebs und soll somit die geforderte Verminde-rung von Verbrauch und Emissionen gewährleisten.

Daraus ergeben sich neue Anforderungen an die Zündkerzen:

n Kleinere Bauformen n Positionierte Körperelektroden (Masseelektroden) n Genauere Funkenlagen sowie einen Höhere dielektrische und mechanische Festigkeit der

Zündkerzenkeramik

Durch die neuen Direkteinspritzsysteme steht der Zündkerze inOttomotoren weniger Raum im Zylinderkopf zur Verfügung. Diesbedingt wiederum ein verlängertes Einschraubgewinde und/odereine geänderte Zündkerzen-Geometrie. Vermehrt sind M12-Zünd-kerzen in Verwendung, die allerdings im Vergleich zu herkömm-lichen M14-Zündkerzen mit einer reduzierten keramischen Wand-stärke auskommen müssen. Die gegensätzlichen Forderungen –kleinere Wandstärken am Isolator und größerer Spannungsbe-darf – machen Neuentwicklungen von Werkstoff, Geometrie undVerfahren nötig.

Ein weiterer Entwicklungstrend bei modernen Benzinern ist dasso genannte Downsizing mit Aufladung. Folge der gesteigertenLadungsdichte ist ein höherer Zündspannungsbedarf, der eben-falls größere Anforderungen an die dielektrischen und mechani-schen Eigenschaften der Zündkerzen-Keramik stellt.

BERU Ingenieure entwickeln in engerAbstimmung mit internationalen Auto-mobilherstellern innovative Zündkerzen-Konzepte für moderne Ottomotoren.

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Zukunft

Als Isolatormaterial für Pkw-Zündkerzen hat sich eine Keramikauf Basis von Tonerde bewährt, da dieser Werkstoff die elektri-schen und mechanischen Forderungen in punkto Durchschlag-festigkeit auch bei Temperaturen bis 1.000°C erfüllt. Eigenschafts-bestimmende Hauptgröße der aktuellen Keramik ist ihre Rest-porosität. Um diese deutlich zu reduzieren und damit die Durch-schlagsfestigkeit und mechanische Festigkeit der Zündkerzennochmals zu verbessern, haben BERU Entwickler unter anderemModifikationen der Zuschlagsstoffe vorgenommen.

Die Automobilhersteller fordern derzeit bei M12-Zündkerzen wiebei M14-Zündkerzen ein Lebensdauerziel von 60.000 bis 100.000Kilometer. Dabei sollte der Anstieg des elektrischen Spannungs-bedarfs durch Verschleiß an der Zündkerzen-Funkenstrecke sogering wie möglich sein. Dazu ist die Entwicklung neuartigerElektrodengeometrien, Werkstoffe und Verfahren nötig. Bei Zünd-kerzen mit Elektroden auf Basis einer Nickellegierung wird derVerschleißmechanismus wesentlich von der Oxidation bestimmt.Daraus ergibt sich die Forderung nach Nickellegierungen miteiner stabilen, dauerhaften Oxidschicht. Bei Zündkerzen, derenElektroden mit oxidationsstabilisiertem Edelmetall, z.B. Platinarmiert sind, muss vor allem eine dauerhafte Verbindung desEdelmetalls auf den nickelbasierten Zündkerzen-Elektrodengewährleistet sein.

Wesentlich für eine sichere Entflammung bei Ottomotoren mitstrahlgeführter Direkteinspritzung sind präzise gefertigte Zünd-kerzen mit positionierbaren Körperelektroden. Dies erfordertsowohl definierte Anströmungsverhältnisse der Funkenstreckeals auch die Verringerung der Zuordnungs-toleranzen von Injektorund Zündkerze mit einem eng tolerierten Funkenort. Durch eineOptimierung der Fertigungs-prozesse und die Verwendung ver-schieden dicker innerer Dichtringe ist BERU in der Lage, die Tole-ranzen der Funkenlage soweit einzuengen, dass die Position derFunkenstrecke mit einer Genauigkeit von ±0,2 mm sichergestellt ist.

Genauso wichtig wie der exakte Funkenort ist die definierte Aus-richtung der Körperelektrode, damit die Gemischbildung nichtbehindert wird. Die lagegenaue Positionierung der Körperelekt-rode benötigt einen definierten Gewindeanschnitt im Zylinder-kopf. Durch Ausrichten, Einstellen und die Positionierung desKörpers mittels eines optischen Messsystems erreicht BERU hiereine Toleranz von ±15°.

Verbesserung der keramischen Eigenschaften

Nochmalige Reduzierung der Fertigungstoleranzen

Neue Zündkerzen-Geometrien für noch mehr Lebensdauer

Die nickelbasierten Elektroden vonBERU Highend-Zündkerzen sind mit oxidationsstabilisiertem Edelmetallwie z. B. Platin armiert. Mit Hilfe einesspeziellen Laserschweißverfahrens stelltBERU eine äußerst dauerhafte Verbin-dung beider Materialien sicher (A). Eine Überdeckung der Edelmetallflächenan Mittel- und Körperelektrode vonmindestens 92 Prozent (B) ermöglichtextrem hohe Laufleistungen.

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Aluminiumoxyd-Granulat

Rohling

Kaltfließpressstufen 1-6 Körper gedrehtund gebohrt

Masseelektrode angeschweißt, Gewinde gewalzt

Elektrode vorgebogen, Körperbeschriftet, vernickelt, verzinktoder chromatiert

Isolator gepresstgeschliffen gesintert beschriftet Glasur

besprühtgebrannt

leitfähiges Glas

Mittelelektrode (Kupferkern mit Nickelmantel)

Zündstiftvernickelt

Isolator vollständig (glaseinge-schmolzen)

Innen-dichtring

Außen-dichtring

Zündkerze vormontiert

Zündkerze miteingestelltemElektroden-abstand

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Zukunft

Neueste Mess- und Applikationssysteme

Zündkerzen-Fertigung

Vom Rohling zum Präzisionsteil

Die Entwicklung motorspezifischer Zündkerzen erfordert eineenge Zusammenarbeit von Automobilhersteller und Zündkerzen-Lieferant. Vorraussetzungen hierzu sind optimale technischeMöglichkeiten zur Ermittlung

n des geeigneten Wärmewerts, n der Elektrodentemperaturen, n des Zündspannungsbedarfs, n des Zündspannungsangebots, n des optimalen Kaltstartverhaltens der Zündkerzen.

BERU hat für sämtliche Bereiche eine spezielle Messtechnik ent-wickelt, die auch als mobiles Applikationssystem zur Verfügungsteht. Die Überprüfung von Kaltstarteigenschaften der Zündkerzenkann im Forschungs- und Entwicklungszentrum in Ludwigsburgnach einem festgelegten Prüfzyklus im Fahrzeug in einer Kälte-zelle mit Rollenprüfstand durchgeführt werden.

Original BERU Markenzündkerzen werden in eigenen Werkenauf computergesteuerten Fertigungsanlagen produziert – vonder Keramikaufbereitung für die Herstellung von Isolatoren aushochwertigem Aluminiumoxyd bis zur Montage des Außen-dichtrings.

Auf dem Zweiachs-Rollenprüfstand imLudwigsburger BERU Forschungs- undEntwicklungszentrum werden die Kalt-starteigenschaften der Zündkerzengetestet.

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Isolatorenprüfung bei 40.000 Volt: AufPrüfständen müssen BERU Zündkerzenihre Zuverlässigkeit vor dem Serienan-lauf unter Beweis stellen.

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Zündkerzen-Fertigung

Ob im Stop-and-go-Verkehr oder Autobahnmarathon, bei klir-render Kälte oder brütender Hitze – eine BERU Zündkerze mussimmer funktionieren. Um den hohen Qualitätsansprüchen gerechtzu werden, werden die BERU Zündkerzen bei der Entwicklungund nach der Produktion unterschiedlichen Tests unterzogen.

Qualität ist das oberste Gebot, um im internationalen Wettbewerbzu bestehen. Die Werke der BERU Gruppe sind nach weltweitgültigen Qualitätsnormen wie zum Beispiel DIN ISO 9001:2000zertifiziert. In Deutschland werden darüber hinaus die Anfor-derungen nach ISO/TS16949 und der DIN EN ISO 14001 erfüllt.Die Zertifikate werden regelmäßig erneuert und entsprechendem jeweils aktuellsten Stand.

Rund zehn Prozent aller BERU Mitarbeiter sind im Bereich Quali-tätssicherung tätig. Ein Grundsatz der BERU Qualitätsphilosophielautet: Produktionsüberwachung statt Produktüberprüfung. DennQualität muss gefertigt und nicht erprüft werden. Dabei setztBERU auf qualifizierte Mitarbeiter und auf modernste, computer-gestützte Verfahren. Nur sie garantieren, dass die den Kundenzugesicherten Eigenschaften auch bei jeder Kerze zuverlässigeingehalten werden. Doch die Qualitätssicherung beginnt bereitsbei der eigenen Lieferanten- und Materialauswahl: ZuverlässigePartner und beste Rohstoffe sind Grundvoraussetzungen für diekompromisslose Qualität.

Heute zählt BERU international zu den führenden Anbietern fürKfz-Elektrik. Als mittelständisches Unternehmen ist BERU flexibelund reaktionsschnell, wenn es um die Umsetzung von Kunden-wünschen geht. Rund 150 Entwickler und Konstrukteure arbeitenan der permanenten Optimierung vorhandener Produkte undder Entwicklung von Innovationen – in engem Dialog mit denKunden aus dem Automobil- und Motorenbau. Spezielle Appli-kationen, eigens auf die BERU Partner abgestimmt, sichern denFahrzeugherstellern Produkte, die exakt auf ihre Bedürfnissemaßgeschneidert sind. Mehr und mehr bietet BERU deshalbkomplette Systemlösungen statt einzelner Komponenten an.

BERU Härtetests

BERU Qualitätsstandards

BERU Dienstleistungen

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Zündkerzen sind Verschleißteile, die regel-mäßig ausgewechselt werden müssen.Sonst droht die Gefahr unvollständigerVerbrennung. Dadurch wiederum steigenKraftstoffverbrauch und Schadstoffaus-stoß stark an. Durch Zündaussetzergelangt zudem unverbrannter Kraftstoffin den Katalysator, verbrennt dort nachund heizt den Kat-Träger auf. Treten dieZündaussetzer vermehrt auf, kann derKatalysator völlig zerstört werden – undder Schadstoffausstoß bis aufs Zehnfacheansteigen: So ist die gesetzlich vorge-schriebene Abgasuntersuchung nicht zuschaffen.

Bedenkt man, dass je nach Zylinderzahlund Kerzentyp ein kompletter Kerzensatzschon ab rund 12 Euro zu haben ist, einKatalysatoraustausch aber mit mindes-tens 800 Euro zu Buche schlägt, wird klar,wie wichtig die regelmäßige Zündkerzen-kontrolle und der rechtzeitige Kerzen-wechsel sind.

Generell gilt: Unabhängig von der Jahres-fahrleistung sollten die Zündkerzen spätes-tens nach 2 Jahren ausgetauscht werden– zur Erhaltung der Motorleistung undzum Schutz des Katalysators.

1 | Lebensdauertest-Prüfstand

2 | Blick in die Kältekammer im BERUForschungs- und Entwicklungs-zentrum: Test des Kaltstartver-haltens in der Kältezelle bei –30 °C.

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BERU AGMörikestraße 15571636 LudwigsburgTel: +49-7141-132-366Fax: +49-7141-132-760E-Mail: info@beru.dewww.beru.com

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