Das Zündkerzenbild kann uns viel über den Motor aussagen. Da sie im Zentrum der Verbrennung sitzt, kann man sie lesen wie ein Buch. Das Bild der Zündkerze ist grundsätzlich für alle Schrauber der Haupt-Anhaltspunkt um festzustellen, ob das Gemisch des Vergasers passt.
Funktion der Zündanlage
Bei einem Ottomotor wird das vom Kolben verdichtete Benzin-Luft-Gemisch zum richtigen Zeitpunkt mithilfe eines Zündfunkens, der zwischen den Elektroden der Zündkerze erzeugt wird, entflammt. Um einen Funken zwischen den Elektroden der Zündkerze erzeugen zu können, benötigt man Spannungen von weit über 20000 Volt.
Da die Batterie aber nur eine Spannung von zwölf Volt hat, wird die erforderliche Hochspannung durch Transformieren in einer Zündspule erzeugt. Sehr wichtig ist vor allem der richtige Zündzeitpunkt. Er muss so erfolgen, dass das Gemisch möglichst effizient und sauber verbrannt wird. Da die Verbrennungszeit des Kraftstoff-Luft-Gemischs jedoch unabhängig von der Drehzahl ist, muss sich der Zeitpunkt der Zündung mit zunehmender Motordrehzahl verändern.
Bei zu früh eingestelltem Zündzeitpunkt kommt es neben Leistungsverlusten auch zu einer unkontrollierten, klopfenden Verbrennung, die wegen Überhitzung zu Motorschäden führen kann. Ist der Zündzeitpunkt zu spät gewählt, hat der Motor einen schlechteren Wirkungsgrad, höheren Kraftstoffverbrauch sowie Überhitzungsprobleme bis hin zum Motorschaden.
Bestandteile der Zündanlage
Eine Zündanlage besteht aus Steuerungseinheit, Zündspule, Zündkabel, Kerzenstecker und Kerze. Verantwortlich für den korrekten Zündzeitpunkt ist die Steuerungseinheit.
Der Zündzeitpunkt kann mechanisch über Unterbrecherkontakte (bei älteren Motorrädern bis ca. Baujahr 1980) oder elektronisch über Geber bzw. Sensoren gesteuert werden. Während Kontaktzündungen nur dann zuverlässig funktionieren, wenn sie regelmäßig und fachmännisch gewartet werden, sind kontaktlose Zündungen wartungsfrei. Deshalb haben viele Besitzer älterer Maschinen ihre Fahrzeuge mithilfe passender Umbausätze entsprechend umgerüstet.
Geht eine elektronische Zündung aber kaputt, wird der Ausfall dieser Blackbox meist teuer, sofern überhaupt Ersatz zu beschaffen ist. Hier helfen Spezialisten wie z. B. Motek aus Bielefeld, die defekte Steuergeräte reparieren.
Zündspulen befinden sich meist unter dem Tank und bestehen aus Primär- und Sekundärwicklungen im Innern, die vergossen sind und nicht repariert werden können. Solange diese Wicklungen intakt sind, funktioniert eine Zündspule problemlos. Bei einem Defekt muss sie aber ersetzt werden. Mit einem Multimeter und den Angaben in der Reparaturanleitung lässt sich mit einer Widerstandsmessung prüfen, ob die Zündspule funktionsfähig ist.
Seit einigen Jahren gibt es auch kombinierte Zündkerzenstecker-Zündspulen. Man erkennt sie am langen Zündkerzenstecker und dem kleinen Elektrostecker am Kopf. Beim Abziehen dieser empfindlichen Bauteile sollte man vorsichtig sein, da sie sich oft festsaugen. Keinesfalls am Elektrokabel ziehen, sondern nur vorsichtig am Stecker, und die gegebenenfalls vorhandene Verriegelung beachten.
Ist ein Zündfunken zu schwach oder treten Zündaussetzer auf, dann liegt es selten an der Zündspule, sondern meist an einer defekten oder korrodierten Verkabelung bzw. Gebern, was die Fehlersuche zu einer echten Herausforderung macht. Auch die Zündkabel und die Kerzenstecker sollten einer genauen Sichtprüfung auf Schäden, Haarrisse etc. unterzogen werden. Sind sie äußerlich in Ordnung, kann man deren Funktionsfähigkeit mit einem Multimeter prüfen.
Der schwächste Teil der Zündanlage
Der schwächste Teil der Zündanlage ist die Zündkerze, die deshalb bei Problemen der erste Prüfpunkt ist. Jeder Motor hat einen vorgeschriebenen Zündkerzentyp (Wärmewert), der bei einem Wechsel unbedingt berücksichtigt werden muss. Die genaue Bezeichnung steht im Fahrerhandbuch und natürlich auch auf der Kerze.
Dass Zündkerzen überhaupt ersetzt werden müssen, liegt nicht am Alter, sondern vor allem an der Laufleistung und Belastung. Im Stadtverkehr verschleißen sie schneller als bei zügigem Fahren. Schlechtes Kaltstart-Verhalten und ein unrunder Motorlauf sind Hinweise auf verschlissene Zündkerzen.
Zündkerzencheck
Die Kontrolle der Zündkerzen ist im Prinzip simpel, vorausgesetzt, die Kerze ist gut zu erreichen. Was bei einem BMW-Boxermotor ein Kinderspiel ist, wird bei manch total verbautem Vierzylinder-Reihenmotor allerdings zur Herausforderung, bei der das halbe Motorrad zerlegt werden muss.
Sitzt die Kerze tief im Zündkerzenschacht und sind Rahmen oder andere Bauteile im Weg, hat der Kerzenschlüssel des Bordwerkzeugs häufig ein Gelenk, und man kann sich auf Fingergymnastik einstellen. Am besten prüft man die Kerze nach einer zügigen Überlandfahrt, denn dann kann man anhand des Kerzenbilds auch Rückschlüsse auf die korrekte Einstellung des Motors ziehen.
Grundsätzlich sollten Kerzen nur bei möglichst kaltem Motor entfernt werden, weil sonst das empfindliche Gewinde im Zylinderkopf beschädigt werden kann. Um eine saubere Verbrennung zu gewährleisten, verfügen großvolumige Motoren manchmal über eine Doppelzündung, sodass jeder Zylinder dann zwei Kerzen besitzt.
Beim Ausbau wird zuerst der Zündkerzenstecker entfernt. Er sollte immer nur von Hand abgezogen bzw. aufgesteckt werden. Nie am Kabel, sondern immer direkt am Stecker ziehen, und keinesfalls Zange oder Schraubendreher zu Hilfe nehmen! Festsitzende Stecker lassen sich durch leichte Drehbewegungen lösen.
Häufig ist der Bereich rund um die Zündkerze von außen mehr oder weniger stark verschmutzt. Unbedingt die Umgebung der Kerze vorher gründlich reinigen, damit kein Dreck durch das Zündkerzenloch in den Zylinder fällt. Das macht man am besten mit Druckluft (Schutzbrille tragen!). Wer keinen Kompressor hat, kann auch zu Druckluft-Spray aus der Dose greifen.
Ein passender Zündkerzenschlüssel gehört eigentlich zum Bordwerkzeug, gegebenenfalls findet sich auch ein entsprechendes Exemplar im Zubehörhandel. Moderne Motoren mit zwei obenliegenden Nockenwellen haben oft tief sitzende Zündkerzen, für deren Demontage man eine extralange Ausführung des Kerzenschlüssels mit eingesetztem Gummiring als Montagehilfe braucht.
Lässt sich die Zündkerze nur schwer drehen, liegt das meist an Ablagerungen am Kerzengewinde. Sanftes Hin- und Herdrehen und Einsprühen des Gewindesitzes mit WD 40 können hier helfen. Hat man die Kerzen schließlich in der Hand, kann die Prüfung auf Verschleiß und Verbrennungsbild beginnen.
Das Zündkerzenbild richtig deuten
An der Farbe der Elektrodenspitze einer Zündkerze lässt sich erkennen, ob die Zündung korrekt arbeitet bzw. das Gemisch stimmt. Das gilt aber nur nach einer zügigen Überlandfahrt und sofern der richtige Kerzentyp verwendet wird. Bei grauer bis hellbrauner Verfärbung des Isolators und der Elektrode ist die Verbrennung in Ordnung.
Normales Zündkerzenbild
- Die Elektroden der Zündkerzen haben den richtigen Abstand und sind nicht abgenutzt oder angegriffen.
- Es befinden sich höchstens hauchdünne Ablagerungen auf den Elektroden.
- Der Isolator ist in etwa „Rehbraun“ mit einer feinen Schicht Kohle überzogen (nach kurzer Fahrt ist er meist noch heller).
- Die feine Kohle kommt vom Öl das dem Benzin beigemischt ist.
Abweichungen vom normalen Zündkerzenbild
Eine kaputte Zündkerze hat viele Gesichter. Der Zustand einer beschädigten Zündkerze kann viel über die Ursache aussagen. Wir haben hier einige Schadensbilder dargestellt die Bosch bei ihren Zündkerzen gesammelt und analysiert hat.
Zündkerze ist "schwarz" und nass
- Vergaser zu fett eingestellt.
- Hauptdüse zu groß.
- Zündung ggf. falsch eingestellt.
Wenn die Zündkerze sehr dunkel ist und verrußt, so läuft euer Motor zu fett. Das bedeutet, er bekommt zuviel Sprit. Dies führt zu einer unvollständigen Verbrennung und entsprechend viel Ablagerungen. Eventuell ist euer Luftfilter verstopft, der Vergaser falsch abgestimmt oder der Vergaser läuft über.
Das Problem ist noch nicht so gravierend, wenn die Kerze nicht nass ist. Man kann eine schwarze trockene Kerze i.d.R. noch fahren, allerdings sollte man sich in absehbarer Zeit um das Problem kümmern. Es besteht die Gefahr, dass die Selbstreinigung der Kerze nicht ausreicht um sich sauber zu halten.
Zudem verbraucht euer Fahrzeug mehr und bringt weniger Leistung - wer will das schon. Wenn das Gemisch viel zu fett ist, wird die Kerze nicht nur schwarz und verrußt, sondern zusätzlich noch ölig und nass. Die Gründe für zu fettes Gemisch sind die Gleichen wie oben genannt.
Eine ölige Kerze könnte aber zusätzlich noch einen defekten Wellendichtring hinweisen. Der linke Wellendichtring im Kurbelgehäuse sorgt dafür, dass unser Getriebeöl nicht in den laufenden Motor kommt. Sollte der Wellendichtring undicht sein, zieht der Motor das Öl in den Brennraum - Die Kerze wird ölig und der Motor qualmt.
Zündkerze ist "grau" bis "weiß"
- Vergaser zu mager eingestellt.
- Hauptdüse zu klein.
- Zündung ggf. falsch eingestellt.
Wenn eure Zündkerze auch nach 10-20 Kilometer nicht den Hauch einer Ablagerung hat ist größte Vorsicht geboten. Dies deutet darauf hin, dass die Zündkerze zu heiß wird. Eine Überhitzte Zündkerze kann zu heftigen Motorschäden führen.
Mit Asche belegt
Starker Aschebelag aus Öl- und Kraftstoffzusätzen auf dem Isolatorfuß, im Atmungsraum (Ringspalt) und auf der Masseelektrode. Auswirkung: Kann zu Glühzündungen mit Leistungsverlust und zu Motorschäden führen. Abhilfe: Motor überprüfen. Neue Zündkerzen, evtl.
Elektroden angeschmolzen
Blumenkohlartiges Aussehen der Elektroden. Ursache: Thermische Überlastung aufgrund von Glühzündungen, z.B. Abhilfe: Motor, Zündung und Gemischaufbereitung prüfen.
Auswirkung: Zündaussetzer, besonders beim Beschleunigen (Zündspannung für großen Elektrodenabstand nicht mehr ausreichend). Ursache: Mechanische Beschädigung durch Schlag, Fall oder Druck auf die Mittelelektrode bei unsachgemäßer Handhabung.
Weitere Ursachen für Zündkerzenprobleme
- Zu viel Öl im Verbrennungsraum: Ölstand zu hoch, stark verschlissene Kolbenringe, Zylinder und Ventilführungen.
- Eisenhaltige Kraftstoffadditive.
- Bleihaltige Kraftstoffzusätze.
Weitere wichtige Punkte
Wichtig für die ordnungsgemäße Funktion der Zündkerze ist der korrekte Elektrodenabstand. Je nach Motor ist er unterschiedlich, beträgt in der Regel aber 0,7 bis 0,9 Millimeter (Fahrzeughandbuch) und wird mit einer passenden Fühlerlehre kontrolliert.
Manchmal befindet sich ein entsprechendes Metallplättchen auch im Bordwerkzeug. Falls die Elektroden an den Kanten rund gebrannt sind oder der Abstand zu groß ist, sind die Kerzen verschlissen. Bei zu großem Abstand kann man den Elektroden-Bügel zwar auch nachbiegen, ich würde die Kerze im Zweifel aber tauschen.
Zündkerzenwechsel
Moderne Kerzen halten erstaunlich lange (bei meiner Langstrecken-Honda NTV z. B. über 50000 km). Die vom Hersteller angegebenen Wechselintervalle (meist 24000 km) sind nur eine Empfehlung. Zeigt die Kerze keinen Abbrand, muss sie auch nicht getauscht werden.
Ob deshalb teure Spezialkerzen (z. B. mit Mittelelektrode aus Iridium) sinnvoll sind, kann nur jeder selbst entscheiden. Neue Kerzen sollte man vor dem Einbau unbedingt auf den vorgegebenen Elektrodenabstand kontrollieren und ihn gegebenenfalls durch ganz vorsichtiges Biegen korrigieren.
Je nach Kerzenstecker-Typ wird bzw. ist auf das kleine Gewinde am Isolator eine Anschlussmutter aufgeschraubt, damit der Stecker fest sitzt. Schließlich wird das Gewinde mit etwas Kupfer- oder Keramikpaste bestrichen, dann backt die Kerze nicht im Aluminium des Zylinderkopfs fest und lässt sich auch nach Jahren noch mit den Fingern herausdrehen.
Anschließend wird die Kerze mit der Hand und viel Gefühl vorsichtig eingeschraubt. Schon der erste Gewindegang muss richtig greifen und die Kerze sich leicht drehen lassen. Eine schräg angesetzte Kerze beschädigt oder zerstört unter Umständen das empfindliche Gewinde im Zylinderkopf. Bei tief sitzenden Kerzen sind die Finger zu kurz und man muss direkt den Kerzenschlüssel benutzen.
Anzugswerte
Eine Zündkerze darf nur mit dem richtigen Drehmoment (oft nur 10 bis 30 Nm!) an-gezogen werden. Je nach Bauart kommt man aber mit dem Drehmomentschlüssel inkl. Zündkerzenaufsatz gar nicht vernünftig an die Kerze heran und muss improvisieren.
Eine gebrauchte Zündkerze, bei der sich der Dichtring schon gesetzt hat, wird nach dem Aufsitzen des Gewindebunds um ca. 1/8 Umdrehung festgezogen, eine Zündkerze mit neuem Dichtring dagegen mit 1/4 bis 1/2 Umdrehung, damit der Dichtring sich setzen kann. Bevor ich den Kerzenstecker aufsetze, sprühe ich ihn innen noch mit WD 40 ein, das schützt gegen Feuchtigkeit und Korrosion.
Funktionsprüfung und Ersatzkerze
Prinzipiell ist der Ausfall einer Kerze jederzeit möglich. Wohl dem, der dann eine passende Ersatzkerze im Bordwerkzeug dabeihat. Diese Kerze sollte aber nicht lose oder in der Pappschachtel mitgeführt werden, sondern stoßsicher und wasserdicht am besten in einem als „Zündkerzensafe“ bezeichneten Plastikgehäuse, das man für ein paar Euro im Zubehör erhält.
Eine schnelle Prüfung, ob eine Kerze überhaupt noch funktionsfähig ist, lässt sich (auch unterwegs) einfach bewerkstelligen. Dazu wird der Kerzenstecker auf die ausgebaute Kerze gesteckt, der Metallteil der Kerze fest mit Masse verbunden (nicht direkt mit den Fingern anfassen!) und der Elektrostarter betätigt. Der Zündfunke sollte kräftig und daher gut erkennbar sein. Nicht vergessen, das Zündkerzenloch vorher abzudecken, denn der Motor saugt wie ein Kompressor.
Zündkerzen und Drehmoment
Zündkerzen sind in den Zylinderkopf geschraubt und sollten hier nur mit dem richtigen Drehmoment festgezogen werden. Das hat einerseits ganz banale Gründe, wie dass der Zylinderkopf oft aus weichem Aluminium besteht und zu viel Kraft beim Festziehen das Gewinde beschädigen kann. Aber das ist noch nicht alles!
Die in Zündkerzen verbauten Keramik-Isolatoren können knacken oder brechen. Außerdem kann sich bei zu wenig Drehmoment die Zündkerze durch Erschütterungen lösen, Vibrationen können auch Schäden verursachen. Es wird nicht ausreichend Hitze abgeleitet und Luft gelangt möglicherweise über das zu lockere Gewinde in den Motor, wodurch das Gemisch-Verhältnis und die Kompression nicht mehr passen.
Moderne Motoren sind besonders heikel, wenn es um die korrekte Montage geht. Die erforderlichen Drehmomente für Zündkerzen variieren je nach Zündkerzentype. Um sicherzugehen, dass auch das richtige Drehmoment angewendet wird, nutzt man am besten einen Drehmomentschlüssel. Wie viel Nm genau notwendig sind, steht im Betriebshandbuch des Motorrads oder auf der Herstellerseite von NGK.
Iridium Zündkerzen
Zündkerzen gibt es fast so lange wie Verbrenner-Motoren und haben den Weg für ebenjene geebnet. Seit der Erfindung von Zündkerzen hat sich die Technik natürlich weiterentwickelt, auch wenn das Grundprinzip noch immer das gleiche wie vor 130 Jahren ist. Aber vor allem die Materialien wurden verfeinert und einer der edelsten Stoffe, der heutzutage in Zündkerzen zum Einsatz kommt, ist Iridium.
Zündkerzen mit Elektroden aus dem seltenen Edelmetall bieten einige Vorteile gegenüber herkömmlichen Zündkerzen, die häufig aus Nickel bestehen. Iridium ist mit einem Schmelzpunkt von 2466 °C schon grundsätzlich robuster und hitzebeständiger als Nickel (Schmelzpunkt: 1455 °C).
Das verringert die Elektroden Erosion und verbessert die Haltbarkeit der Zündkerze. Die Iridium IX Zündkerze von NGK soll zum Beispiel doppelt so lange halten, wie eine Standard-Zündkerze.
Zündkerzen und Temperatur
Ohne Zündkerzen geht im Motor nichts. Sie sorgen für den springenden Funken, der das Benzin-Luft-Gemisch entzündet. Zündkerzen müssen bei der richtigen Temperatur arbeiten, um optimal zu funktionieren. Der Idealbereich liegt zwischen 450 und 850 °C.
Der Wärmewert einer Zündkerze ist immer auf den jeweiligen Motor abgestimmt. Dieser wird in Zahlen angegeben und ist im Zündkerzen-Code zu finden. Die verwendeten Wärmewertzahlen sind je nach Zündkerzenhersteller unterschiedlich, bei Weltmarktführer NGK werden Wärmewerte mit 2 bis 11 angegeben.
Je höher die Zahl, desto mehr Hitze verträgt die Zündkerze, heißt sie kann mehr Wärme aus dem Brennraum abführen. Ist die Hitze zu viel für die Zündkerze, kann sie zu glühen beginnen und damit frühzeitig das Kraftstoff-Luft-Gemisch entzünden. Dann beginnt der Motor zu "klopfen", also unregelmäßig zu zünden. Im Extremfall schmilzt die Zündkerze, dann ist sogar ein schwerer Motorschaden möglich.
Es braucht ein gewisses Maß an Hitze, damit der bei der Verbrennung entstehende Ruß sofort wieder weggebrannt wird. Leitet die Zündkerze zu viel Hitze ab, lagert sich der Ruß ab. Da Ruß leitend ist, springt der Funken nicht mehr sauber zwischen den Elektroden über, sondern wird umgeleitet und es kommt zu Zündaussetzern.
Beide Fehler sind optisch leicht zu erkennen. Schraubt man die Zündkerze raus und begutachtet die Spitze, ist rund um die Elektrode im Idealfall ein leicht brauner Belag zu sehen.
Alten Sprit vermeiden
Lange Stehzeiten sind aus mehreren Gründen schlecht für das Motorrad, aber alter Sprit kann vor allem für die Zündkerzen ein Problem werden. Sprit altert im Tank bzw. im Vergaser, die zündfähigen Bestandteile verflüchtigen sich. Der zündunwillige Kraftstoff gelangt dann in den Brennraum, der Motor startet nicht und "verglast" die Zündkerze.
Die Folgen sind ähnlich, wie bei einem falschen Wärmewert: Fehlzündungen, unrunder Motorlauf und sollte der Funke gar nicht mehr überspringen können, springt der Motor auch nicht mehr an. Vergaser entleeren kann Zündkerzen-Problemen aufgrund von altem Sprit vorbeugen. Was lässt sich dagegen machen? Vor allem alte Motorräder leiden unter diesem Problem, wenn sie nicht regelmäßig bewegt werden.
Benötigtes Werkzeug
Das wird gebraucht:
- Reparaturanleitung
- Fühlerlehre
- Kupfer-/Keramikpaste
- WD 40
- Multimeter
- Zündkerzenschlüssel
- Zündkerzensafe
- Drehmomentschlüssel
- passende Stecknüsse
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