Alle modernen Benzinmotoren sind auf Zündspulen angewiesen, um die Hochspannung zu erzeugen, die zur Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemischs in den Zylindern benötigt wird. Obwohl viele Fachleute wissen, was Zündspulen tun, verstehen nur wenige wirklich die Wissenschaft hinter ihrer Funktion. Lassen Sie uns untersuchen, wie elektromagnetische Prinzipien diesen wesentlichen Bestandteil des Zündsystems antreiben.
Das Konzept hinter Zündspulen ist seit seiner Einführung vor über 100 Jahren weitgehend unverändert geblieben, auch wenn sich die Fahrzeugelektronik erheblich weiterentwickelt hat.
Das erste spulenbasierte Zündsystem wurde von Charles Kettering um 1910–1911 entwickelt. Sein Design versorgte sowohl den Anlassermotor als auch das Zündsystem mit einer elektrischen Einrichtung, einschließlich einer Batterie, einem Generator und anderen elektrischen Komponenten. Diese Einrichtung lieferte eine stabile Stromquelle für die Zündspule.
Dieses System verwendete eine einzelne Zündspule, die Hochspannung über einen Verteiler in der richtigen Zündreihenfolge an jede Zündkerze schickte. Bekannt als Kettering-System, war es der Industriestandard, bis die elektronische Zündung in den 1970er und 1980er Jahren begann, mechanische Systeme zu ersetzen.
Das Prinzip hinter Zündspulen ist die elektromagnetische Induktion. Wenn elektrischer Strom durch einen gewickelten Draht fließt, erzeugt er ein Magnetfeld um ihn herum. Dieses Feld speichert Energie und gibt sie als Elektrizität frei, wenn der Strom unterbrochen wird.
Wenn sich ein Magnetfeld in der Nähe einer Spule bewegt oder ändert, induziert es einen elektrischen Strom – ein Prozess, der als Induktivität bezeichnet wird. Dies kann demonstriert werden, indem man einen Magneten über eine Drahtspule bewegt.
Wenn der Strom, der ein Magnetfeld erzeugt hat, abgeschaltet wird, bricht das Feld schnell zusammen und induziert eine Spannung im Draht. Je schneller der Zusammenbruch, desto höher die erzeugte Spannung.
Wenn zwei Spulen nahe beieinander positioniert sind, umgibt ein Magnetfeld von der Primärspule die Sekundärspule. Wenn das Feld zusammenbricht, induziert es Spannung in beiden Spulen – dies wird als gegenseitige Induktivität bezeichnet.
In Zündspulen enthält die Sekundärwicklung viel mehr Windungen als die Primärwicklung – typischerweise 15.000 bis 30.000 Windungen im Vergleich zu 150–300 Windungen. Dieses große Verhältnis ermöglicht es, einen 12-Volt-Batterieeingang in 20.000 Volt oder mehr umzuwandeln.
Sowohl die Primär- als auch die Sekundärwicklung sind um einen Eisenkern gewickelt, der das Magnetfeld konzentriert. Dies erhöht die Effizienz und stellt sicher, dass bei Bedarf ein starker, gleichmäßiger Funke geliefert wird.
Zündspulen sind für die Motorleistung unerlässlich und nutzen grundlegende elektromagnetische Gesetze, um die für die Verbrennung erforderliche Hochspannung zu erzeugen. Das Verständnis ihrer Funktionsweise hilft nicht nur bei Wartung und Fehlersuche, sondern offenbart auch die Brillanz ihres Designs.
