07.10.2016
Erschienen in: 05/ 2014 aerokurier

Schwerstarbeit im ZylinderkopfZündkerzen

Ohne Funken keine Zündung. Zündkerzen können aber noch mehr, als die gewünschte Explosion im Motor auslösen. Sie sagen uns auch etwas über den Motorzustand. Man muss sie nur verstehen und richtig zu behandeln wissen.

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Zum korrekten Anziehen der Kerzen gehört ein guter Drehmomentschlüssel. Foto und Copyright: Müller  

 

Der Motor läuft rau, er erreicht nicht die volle Drehzahl, gibt patschende Geräusche von sich oder zeigt mit lautem Knallen gar Fehlzündungen an: Häufig fällt in diesen Fällen erst einmal der Verdacht auf die Zündkerzen. Sie sind das letzte Glied in der Kette unserer Zündanlagen und sind schon deshalb der erste Checkpunkt der Fehlersuche bei solchen Motorsymptomen. Die Kerzen können tatsächlich schadhaft oder abgenutzt sein. Sie können uns aber auch Hinweise auf andere Fehlerursachen, zum Beispiel falsche Vergasereinstellungen, geben, die letztendlich dazu führen, dass die Zündkerzen ihren Dienst nicht mehr optimal verrichten können.

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Reif zur Aussonderung: Diese Elektroden sind abgearbeitet und zeigen zudem Ablagerungen. Foto und Copyright: Müller  

 

Zunächst: Zündkerze ist nicht gleich Zündkerze, ganz abgesehen von deren unterschiedlichen Wärmewerten, die die Motorenhersteller für jedes Aggregat individuell vorgeben. In der Luftfahrt am meisten verbreitet sind Kerzen, deren Masseelektroden sich praktisch von zwei Seiten um die Mittelelektroden herumlegen. Sie kann man als Standard bezeichnen. Daneben gibt es sogenannte Fine-Wire-Zündkerzen, bei denen ein oder zwei dünne Iridiumstäbe an die Mittelelektrode heranführen. Sie sind wesentlich langlebiger als Standardkerzen. Allerdings kosten sie auch deutlich mehr. Das dürfte wohl der Hauptgrund für ihre geringere Verbreitung sein. Während eine Standardkerze zwischen 30 und 40 Euro kostet, schägt eine Fine-Wire-Kerze mit 120 bis 140 Euro zu Buche. 

Jede Zündkerze unterliegt einem natürlichen Verschleiß. Die Elektroden arbeiten sich ab, auch dann, wenn die sonstige Zündanlage korrekt arbeitet und die Vergasereinstellung optimal ist. Sichtbar ist das vor allem daran, dass die mittlere Rundelelektrode langsam eine ovale Form annimmt und sich der Elektrodenabstand vergrößert. Die Zündkerze braucht nun eine höhere Voltleistung, um den optimalen Zündfunken zu entwickeln. Bei stark fortgeschrittenem Verschleiß ist das oft mehr, als die Zündanlage liefern kann. In der Regel ist es deshalb nach 50 bis 100 Betriebsstunden notwendig, den Elektrodenabstand zu korrigieren. Eine normale Lehre, wie man sie bei Kfz-Kerzen und auch bei Kerzen für Rotax-Motoren verwenden kann, hilft bei den üblichen Luftfahrtkerzen nicht weiter. Man braucht eine gebogene Fühlerlehre, die sich etwas um die Mittelelektrode legt. Mit einem professionellen Drückwerkzeug lassen sich die Elektroden dann sehr einfach wieder auf den richtigen Abstand bringen.

Schraubt man sie bei Kontrollen heraus, lassen sich an Ruß-, Öl- oder Bleiablagerungen an den Zündkerzen Rückschlüsse auf den Zustand und den Betrieb des Motors ziehen. „Bei vielen Motoren können wir am Kerzenbild sehr genau erkennen, wie sie betrieben werden“, sagt dazu Matthias Richling von der Flugzeugwerft Bonn/Hangelar.

Verrußte Kerzen sind ein Indikator für zu fettes Gemisch

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Als letztes Glied der Zündanlage arbeiten Zündkerzen unter härtesten Bedingungen. Foto und Copyright: Müller  

 

Nicht selten bekommt er stark verrußte Kerzen zu sehen. Die Rußablagerungen sind typisch für dauerhaft zu reiches Gemisch oder auch zu fette Leerlauf-Gemischeinstellungen und einen sehr häufigen Betrieb im Leerlauf, zum Beispiel beim Schulen in der Platzrunde. In diesen Fällen läuft der Verbrennungsprozess nicht bei optimaler Temperatur, bei der der Ruß verbrennen würde.

Gibt es keine Hinweise auf solche nicht optimale Betriebsbedingungen, kann der Fehler auch im Zündgeschirr zu suchen sein. Hier kommen vor allem falsch eingestellte Magnete als Ursache für die Rußablagerungen in Betracht.

Ölablagerungen in leichter Form können auch normal sein

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Um den Elektrodenabstand einzustellen, braucht man ein professionelles Werkzeug, das die Masseelektroden gegen die Fühlerlehre drückt. Foto und Copyright: Müller  

 

Ebenfalls häufig anzutreffen sind leicht feuchte Ölablagerungen. Sie können bei allen abgeforderten Drehzahlen zu Fehlzündungen führen. Andererseits sind sie, in leichter Form, bei den unteren Kerzen vieler Boxer-Flugmotoren und erst recht bei Sternmotoren nicht ungewöhnlich. Die Kolbenringe verhindern eben nicht völlig, dass geringe Ölmengen in den Brennraum diffundieren. Solch leichte Ölablagerungen kann man durch langsame Leistungserhöhungen meist noch wegbrennen, bis etwaige Fehlzündungen aufhören. Stößt man jedoch auf sehr massive Ölablagerungen oder findet diese Spur auch an einer oberen Kerze, sind dies Indikatoren für verschlissene Kolbenringe oder für defekte Zylinder oder Kolben.

Eine dritte, aber seltenere Form sind Bleiablagerungen. Ist alles okay, zeigt die Kerze ein hellgraues bis hellbraunes Bild. Eine deutlich dunklere Färbung nahe der Kernspitze spricht für eine zu geringe Kerzentemperatur, bei der das im Avgas vorhandene Blei nicht ganz verbrennen kann. Es lagert sich bald in kleinen Kugeln in der Kerze ab. Die Kerze arbeitet nun zu kalt, es lagert sich noch mehr Blei ab, die Kerze verursacht Fehlzündungen. Spätestens jetzt ist ein Kerzenwechsel fällig.

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Fine-Wire-Kerzen besitzen einen Iridiumstab als Masseelektrode. Sie sollen länger als Standardkerzen halten, sind aber deutlich teurer. Foto und Copyright: Müller  

 

Doch selbst bei brandneuen Kerzen kann es, wenn auch selten, schon beim ersten Probelauf zu Fehlzündungen oder einem rauen Motorlauf kommen. Grund sind Verbrennungsablagerungen an der Nahtstelle zwischen dem Gewinde der alten Kerze und dem Brennraum. Wird die alte Kerze herausgeschraubt, können sich kleine Stückchen davon lösen und in den Brennraum fallen. Der Kolben schiebt sie schon beim ersten Testlauf in Richtung neuer Zündkerze, wo sie sich im schlechtesten Fall wieder anlagern und zu einer Art Hotspot werden. Dieser sorgt dann für Frühzündungen. Das Problem kann aber schnell gelöst werden, indem man die betroffene Zündkerze ganz einfach reinigt und wieder einsetzt.

Keinesfalls sollte man versuchen, seine Zündkerzen mit Sandpapier zu reinigen. Professionell wird das mit kleinen Sandstrahlgeräten erledigt. Dann lebt die Kerze länger.

aerokurier Ausgabe 05/2014



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