Um bei verringertem Hubraum die Leistung zu erhalten oder zu erhöhen, setzen die OEM zunehmend auf höhere Verdichtungsverhältnisse und Aufladung mittels Turboladertechnologie. Damit wird zwar erreicht, dass Kraftstoffverbrauch und Emissionen sinken, jedoch steigern diese Maßnahmen gleichzeitig die Brennraumdrücke deutlich, womit auch die Anforderungen an das Zündsystem wachsen. Für eine einwandfreie Entzündung des Kraftstoff-LuftGemisches muss das Zündsystem in modernen, hoch aufgeladenen Ottomotoren eine Spannung von bis zu 40 000 V freisetzen. Im Vergleich dazu benötigt ein herkömmlicher Saugmotor eine Zündspannung von lediglich 20 000 bis 30 000 V.

In diesem Zusammenhang wird der gängige SAE-Anschluss der Zündkerze zum Engpass in Zündsystemen für diese Art von Motoren. Jeder stromdurchflossene Leiter erzeugt in seiner Umgebung ein elektromagnetisches Feld. Im Grenzbereich führen Feldüberhöhungen zu Vorentladungen (Coronaentladungen), die Hochspannungsüber- und -durchschläge begünstigen. Um solchen Feldüberhöhungen entgegenzuwirken, hat Borg Warner Beru Systems die Hochspannungsübertragung zur Zündkerze modifiziert. Ein innovativer Hochspannungsanschluss sorgt für eine höhere Überschlagsfestigkeit. Auf diese Anschlusstechnik setzen bereits heute einige OEM bei ihren aktuellen Motoren. Ein Beispiel sind die 1,8- und 2,0-l-TFSI-Motoren von Audi.

Sicherer Hochspannungsanschluss

Statt mit einer von außen umschließenden Kontaktierung, die den SAE-Anschluss der Zündkerze aufnimmt, ist dieser Zündspulenstecker mit einer innen liegenden Druckfeder ausgestattet, die innerhalb einer schüsselförmigen Einbuchtung der Zündkerze eine sichere Hochspannungsverbindung herstellt. Genau von dieser schüsselförmigen Einbuchtung rührt auch der Name dieses Anschlusses her, nämlich „Bowl". Der neuartige, kegelförmig zulaufende Druckfederanschluss ist so ausgebildet, dass die Zündkerze die Druckfeder sicher aufnimmt. Zudem weist eine Zündkerze mit Bowl-Anschluss bei gleichen Abmessungen einen um 8,5 mm längeren Isolatorhals als eine Kerze mit SAE-Anschluss auf.

Diese Art der Kontaktierung und die so gewonnene Isolationsfläche sorgen für mehr Schutz gegen Überschläge. Insgesamt ist die Überschlagsfestigkeit dieser Zündkerze in Luft um etwa 8000 bis 9000 V höher als bei Standard-Zündkerzen mit SAE-Normanschluss. Des Weiteren bietet die Lösung eine sehr gute elektromagnetische Verträglichkeit.

Für hohe Ansprüche geeignet

Die Doppelplatin-Zündkerze mit Bowl-Anschluss sorgt in den aktuellen Audi-1,8-und -2,0-l-TFSI-Motoren für eine sichere Zündung des Kraftstoffs. Zunächst kommen die Vierzylinder-Motoren in den Volumenmodellen Audi A4 und Audi A4 Avant zum Einsatz. Im nächsten Schritt ersetzen sie außerdem die derzeitigen Antriebsaggregate im Audi A5, A5 Sportback sowie A5 Cabrio. Weitere Modelle des VW-Konzerns sollen folgen.

Die in den Audi-Aggregaten eingesetzten Doppelplatin-Zündkerzen haben zudem eine neuartige, angespitzte Masseelektrode. Dieses Konzept optimiert den Überschlag sowie die Ausbreitung des Zündfunkens und verbessert damit nochmals die Verbrennung des Benzin-Luft-Gemisches. Die Masse- und Mittelelektroden dieser Doppelplatin-Zündkerzengenera- tion besitzen je einen Kupferkern zur Kühlung und werden damit den anspruchsvollen thermischen Bedingungen im Brennraum der hoch aufgeladenen Benzinaggregate gerecht.

Kompakte und zuverlässige Zündspulen

Der Bowl-Anschluss ist besonders effektiv in Kombination mit den kompakten „Plug-Top"-Zündspulen. Mithilfe eines optimierten Magnetkreises und der Verwendung eines Dauermagneten erreichen sie eine besonders platzsparende Geometrie, die dem knappen Einbauraum in modernen Downsizing-Motoren Rechnung trägt. Obwohl diese Technologie kompakter als herkömmliche Zündspulen ist, erzeugt sie eine höhere Zündspannung und eine größere Verbrennungsenergie. Das ermöglicht eine optimale Verbrennung und führt somit zu weniger Emissionen, einer besseren Kraftstoffausnutzung und einer höheren Leistung.

Neue Kunststoffe und die Anwendung einer neuartigen sicheren Verbindungstechnik der Komponenten im Inneren des Zündspulenkörpers sorgen darüber hinaus für eine entscheidende Steigerung der Zuverlässigkeit sowie Langlebigkeit. Zudem weisen die „Plug-Top"-Zündspulen einen modularen Aufbau auf: Sie bestehen neben Basiskomponenten aus variablen, kundenspezifischen Elementen wie Befestigungsvorrichtung, Gehäuse und Anschlusssteckern in beliebigen Anschlusswinkeln. Automobilhersteller können dadurch auf eine erprobte Zündspulentechnologie zurückgreifen, diese jedoch schnell auf den jeweiligen Motor individuell abstimmen.

Die kompakten Zündspulen sorgen unter anderem in modernen Benzinmotoren von Fiat für die richtige Spannung. Sie kommen gemeinsam mit einem verbrauchs- und emissionsarmen 0,9-l-TwinAir-Benzinmotor zum Einsatz. Der modulare Aufbau der Plug-Top-Zündspulen vereinfacht die Anpassung an die beengten Platzverhältnisse in diesen Downsizing-Motoren und ermöglicht eine schnelle Umsetzung individueller Kundenwünsche.

Modular und flexibel – die Fertigung

Auch die Produktionsanlagen, auf denen BorgWarner Beru Systems alle Zündspulensysteme fertigt, sind modular gestaltet und lassen sich kurzfristig erweitern, verkleinern, ergänzen und umbauen. In Teams strukturiert, fertigt der Hersteller flexibel große und kleine Serien verschiedenster Zündspulentypen wirtschaftlich und mit hoher Qualität.

Borg Warner Beru Systems; Telefon: 07141 132-233; E-Mail: hvater@borgwarner.com

Der Autor Andreas Klingebiel ist Produktmanager Erstausrüstung bei Borg Warner Beru Systems, Ludwigsburg