Ratgeber Elektrik: Die Zündanlage

Keine Scheu vor Arbeiten an der Auto-Elektrik: AUTO BILD KLASSIK erklärt, wie es funktioniert!

Bild: Moennich/Hanselmann

Selbst gestandene Schrauber scheuen Arbeiten an der Elektrik wie Vorkriegs-Cabrios den Regen. Doch die Batteriezündanlage ist vergleichsweise simpel aufgebaut. Bevor es an die Zündung geht, sollte vorab einiges erledigt werden. Ist der Luftfilter sauber, stimmt der Motorölstand? Und ist das Ventilspiel korrekt? Nur bei Oldies, die bereits Hydro-Stößel haben wie der Mercedes SL R 107, entfällt diese Arbeit. Beim Doppelnockenwellen-Motor von Alfa Romeo dagegen dauert das Einstellen mit Spezialwerkzeug locker drei Stunden. Das Spiel ist wichtig, weil Wärme die Ventile im Betrieb ausdehnt. Ist zu viel vorhanden, klappern sie – es droht Leistungsverlust. Bei zu wenig ist der Motor in Gefahr.

Gesichterkennung: eine Zündkerze nach 5000 Kilometern (unten) und neu (oben).

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Zurück zur Elektrik. Der erste Check beim Benziner gilt den Zündkerzen. Achtung, beim Abziehen der Kerzenstecker darf man niemals am Kabel ziehen, sondern immer am Stecker selbst. Kerzen haben ein Gesicht, das ist der Teil, der in den Brennraum ragt. Das Kerzengesicht verrät viel über das Befinden des Motors. Es besteht aus Mittel-Elektrode und einem oder mehreren Haken, der Masse-Elektrode. Dazwischen findet sich ein keramischer Isolierstoff. Ist der Motor zu fett eingestellt (erhält er also zuviel Sprit und/oder zuwenig Luft), ist das Gesicht meist verrußt, also schwarz. Nasse Kerzen zeugen von einem abgesoffenen Motor. Ist nur eine der Kerzen nass, zündet sie nicht, weil sie oder die Zuleitung defekt sind. Ist der Kerzenkopf grau, ist die Verbrennung zu mager (Luftüberschuss). Sind die Elektroden aller Kerzen gleichmäßig rehbraun, verbrennt der Motor optimal.

Ausbau: Der alte Unterbrecherkontakt muss raus. Die Altspule wird gegen eine moderne Hochleistungs-Zündspule gewechselt.

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Eine Sichtprüfung der Zündkabel gehört zum Pflichtprogramm. Ist die Isolation rissig oder porös, funkt es an der falschen Stelle. Ist dann Benzin in der Nähe, kann es zum Motorbrand kommen. Erinnern wir uns: Wir reden hier von Spannungen oberhalb von 10.000 Volt – da knallt's auch schon bei kleinen Undichtigkeiten. Sind die Kabel okay, nehmen wir die Verteilerkappe ab. Die Kontakte in ihr sollten trocken und sauber sein. Gegebenenfalls blankfeilen, bei Feuchtigkeit die Dichtung oder besser gleich die Kappe erneuern. Auch der Unterbrecherkontakt im Verteiler nutzt ab. Ist er blau eingefärbt, was von Überhitzung zeugt, ist der Kondensator defekt. Häufiger Fehler: Der Kunststoffgleiter reibt sich auf und der Kontakt brennt ab. Der Austausch geht schnell: Schlitzschraube, Kabel lösen, alten Kontakt entfernen, neuen Kontakt einbauen. Zur Einstellung des Abstands oder des Schließwinkels wird ein Messgerät benötigt. Es kostet ab 40 Euro. Der Tester wird an Plus (Klemme 15) und an Klemme 1 der Zündspule angeschlossen.

Einbau: Der Hall-Geber wird montiert.

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Jetzt muss ein Helfer den Motor starten, während Sie den Schließwinkel des Unterbrecherkontakts auf den korrekten Wert einstellen – meist 48 Grad. Ein Tropfen Öl für die Fliehkraftgewichte im Verteiler hält diese beweglich. Dieser Fliehkraftregler ändert den Zündzeitpunkt bei höheren Drehzahlen in Richtung "früher". Der Zündzeitpunkt wird mit einer Stroboskoplampe (ab 30 Euro) überprüft. Sie wird am Zündkabel des ersten Zylinders und an beide Batteriepole geklemmt. Meist muss der Unterdruckschlauch der Zündverstellung am Verteiler abgezogen werden. Die Markierungen für den richtigen Zeitpunkt sind an der Kurbelwellen-Riemenscheibe oder der Schwungscheibe des Motors angebracht – siehe Serviceanleitung. Eingestellt wird durch Verdrehen des Verteilers (dessen Arretierung zu dem Zweck natürlich vorher gelöst wurde). Stimmt der Zündzeitpunkt, zeigen sich die Markierungen auf der drehenden Scheibe und am Gehäuse im Blitzlicht deckungsgleich. Ist jetzt alles in Ordnung, sind die Vergaser dran. Doch das ist ein anderes Thema ...

Bauplan einer Batteriezündanlage

Bild: Hersteller

Wenn es Ihnen bis hierhin zu schnell ging, lassen Sie uns erklären, wie eine Zündanlage grundsätzlich funktioniert. Wir reden hier natürlich von Benzinern, denn Diesel haben keine Zündanlagen. Sie sind Selbstzünder: Das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird stark komprimiert und erhitzt sich dadurch so heftig, dass es sich selbst entzündet. Um diesem Vorgang bei winterlich kaltem Motor nachzuhelfen, werden die Brennräume durch Glühkerzen erwärmt. Glühkerzen sind also keine Zündkerzen, sondern Miniatur-Heizkörperchen. Benziner werden dagegen per Zündkerze gezündet.

Eine normale Zündanlage sieht seit Menschengedenken so aus: Vom Batterie-Pluspol führt ein Kabel zum Zündschloss (Klemme 30). Das ist ein Schlüssel-Schalter, der den Strom bei Nichtgebrauch unterbricht (Zündung aus). Von dort fließt der Strom durch die Leitung mit der Bezeichnung 15 weiter zur Zündspule und durch deren sogenannte Primärwicklung. Nach dieser geht's weiter über Klemme 1 (grünes Kabel) zum Unterbrecherkontakt. Solange der geschlossen ist, fließt der Strom durch ihn hindurch nach Masse, also zur Karosserie, die mit dem Minuspol der Batterie verbunden ist und damit der gesamten Auto-Elektrik als gemeinsamer Minuspol dient. Dreht nun der Motor, wird der Unterbrecherkontaktr rythmisch geöffnet und geschlossen, der Stromflüß also immer wieder kurz unterbrochen. Jedesmal, wenn die Spannung zusammenbricht, erzeugt die erwähnte Primärwicklung in der Zündspule ein Magnetfeld, dass sich auf eine zweite Wicklung, die ebenfalls in der Zündspule steckt, überträgt.

Das zusammenbrechende Magnetfeld erzeugt in dieser zweiten, der sogenannten Sekundärspule, wiederum eine Spannung. Und zwar eine sehr hohe, weil diese zweite Spule aus sehr vielen Windungen besteht. Diese Vorgänge finden sich in jedem Physikbuch im Kapitel "Induktion" wieder. Was fällt uns auf? Die Zündspule heißt zwar Spule, in Wirklichkeit besteht sie aus zwei Spulen – sie ist ein Transformator. Weiter geht's: Unsere Hochspannung – sie beträgt immer weit über 10.000 Volt, bei Transistorzündanlagen sind's auch gerne mal 30.000 und mehr, also Obacht! – ist über Klemme 4 mit der Mittelpunkt-Klemme der Verteilerkappe verbunden. Diese führt innen zu einem Schleifkontakt, einem federbelasteten Kohlestift, der seinerseits auf einen innerhalb der Kappe rotierenden Kontakt-Arm drückt. Dieser nennt sich Verteilerfinger und schaltet die Hochspannung der Reihe nach umlaufend an die Außenkontakte der Kappe und damit über die Zündkabel zu den Kerzen.

Der Verteiler verteilt also die Spannung nicht wirklich, er teilt sie eher der Reihe nach zu. An den Elektroden der Zündkerze schlägt die Spannung über, der Funken entzündet das Gemisch im Zylinder. Das Ganze passiert immer jeweils genau im richtigen Zeitpunkt. Der Verteilerfinger legt beispielsweise die Spannung genau dann an den zum dritten Zylinder führenden Kontakt, wenn der dritte Zylinder exakt bereit zur Zündung ist. (Das ist kein Zufall, schließlich ist die Finger-Drehung ja mit der Motor-Drehung verkoppelt.) Diesen Augenblick nennt man der Zündzeitpunkt. Dreht man die Verteilerkappe nun ein Stück in die Drehrichtung des Fingers, erreicht dieser die jeweiligen Außenkontakte ein wenig später, der Zündzeitpunkt ist also in Richtung "spät" verstellt. Ein Verdrehen in die andere Richtung führt entsprechend zu einer Verschiebung in Richtung "früh".

Der genaue Zeitpunkt der Zündung  ist für die Funktion des Motors extrem wichtig, schon winzige Änderungen führen zu schlechtem Motorlauf. Soweit so gut erstmal, aber leider erfordern Verbrennungsmotoren, dass mit steigender Drehzahl die Zündung immer früher erfolgt. Der Verteiler muss also seine Grundeinstellung mit steigender Drehzahl in Richtung "früh" verändern. Das geschieht zunächst mit Hilfe von Unterdruck, der aus dem Motor geführt wird und im Verteiler eine Druckdose bedient. Bei höheren Drehzahlen setzt zusätzlich eine Verstellung durch einen Fliehkraftregler ein. Auch der sitzt im Verteiler, meist ganz unten. Das Ausmaß der Verstellung muss genau stimmen, wenn der Motor über den gesamten Drehzahlbereich optimal laufen und Leistung abgeben soll. Eine heikle Angelegenheit.

Transistor-Zündanlagen gibt es, seit leistungsfähige Transistoren erhältlich sind, also seit den späten 1960er Jahren. Damals sagte man ihnen Wunderdinge nach, später wurde sie selbstverständlich. Ein Transistor-Zündsystem arbeitet prinzipiell genauso wie die eben beschriebene konventionelle Anlage, allerdings unterbricht der Unterbrecherkontakt nicht den gesamten Zündstrom, sondern nur einen winzigen Strom, der einen  Transistor (elektronischer Schalter, ein Halbleiter-Bauelement) steuert. Der Transistor unterbricht dann den Zündstrom. Das kann er besser und schneller als jeder mechanischer Unterbecherkontakt, deshalb ist die Hochspannung noch höher und die Anlage insgesamt leistungsfähiger. Zudem verschleißt der Unterbrecherkontakt weniger, er hat ja keinen großen Strom mehr zu schalten. Man kann ihn sogar ganz durch eine kontaktlose Anordnung, die sogenannte Hall-Sonde ersetzen (nach einem Mister Hall, nicht Hall wie Echo). Auf die kontaktlose Zündung kommen wir in unserer Bildergalerie wieder zurück.

Mit der erwähnten Hall-Sonde verschleißt also gar nichts mehr? Leider doch: Der Verteilerfinger wetzt sich ab und die Kontakte in der Verteilerkappe ebenfalls. Auch dagegen ist ein Kraut gewachsen, die kontaktlose Zündung mit ruhender Verteilung. Mit was? Nun, prinzipiell geht sie einfach: Die Verteilung auf die einzelnen Kerzenkabel wird, genau wie zuvor der Unterbrecherkontakt, von elektronischen Bauelementen übernommen, auf den mechanisch umlaufenden Verteiler kann man so völlig verzichten. Prima, denn wo sich nichts bewegt, kann auch nichts verschleißen. Die Elektronik verträgt allerdings keine Hochspannung. Die Verteilung muss also vorgenommen werden, bevor die Spannung hochtransformiert ist, also noch 12 Volt beträgt. Die Kerzen erwarten natürlich nach wie vor Hochspannung, also muss die Spannung nach der Verteilung hochtransformiert werden, also in jedem Kerzenkabel separat. Man braucht also soviele Zündspulen wie der Motor Zylinder hat. Die Spulen arbeiten jetzt direkt auf die Zündkerzen und bilden in der Praxis tatsächlich mit dem Kerzenstecker eine mechanische Einheit. Nur hier tritt noch Hochspannung auf, die durch sorgfältige Isolation (die ganze Einheit ist mit Kunststoff vergossen) gebändigt wird. Auf diese Weise arbeiten heute alle modernen Autos. Erste Modelle mit ruhender Verteilung klopfen jedoch bereits in Youngtimer-Kreisen an. Der BMW Fünfer E 34 zum Beispiel.