MTZ Neue Zündkerzen-Konzepte für moderne Ottomotoren

Bild 11: Die neue BERU-Kältezelle mit Zweiachs-Rollenprüfstand
Zylindern gleichzeitig. Dabei werden die
Hochspannungswerte über der Zeit sowie
die Hüllkurven aus minimalen und maximalen
Werten ermittelt. Zudem stehen Informationen
über die Häufigkeitsverteilungen
der einzelnen Hochspannungsklassen
zur Verfügung.
6.4 Kaltstarttest
Die Überprüfung der Kaltstarteigenschaften
der Zündkerzen findet nach
einem festgelegten Prüfzyklus im Fahrzeug
auf dem Rollenprüfstand statt. Der
Zyklus wird bei bis zu -20 °C Umgebungs-
und Kühlwassertemperatur durchgeführt
und besteht aus mehreren Starts mit anschließender
Fahrt bei geringer Motorlast.
Bild 10: Pyrometrische
Temperaturmessung im
Spezialmotor mit optischem
Zugang an einer vierpoligen
Gleitfunkenzündkerze
Bewertungskriterien sind die Zahl der
möglichen Starts und/oder der Verlauf des
Nebenschlusses, das heißt Masseschluss
aufgrund von Kraftstoff- oder Rußablagerung
auf dem Isolatorfuß durch unvollständige
Verbrennung.
7 Technische Testvoraussetzungen
Die Durchführung des oben beschriebenen
Tests erfordert eine Kältezelle mit Rollenprüfstand,
wie er im F+E-Zentrum der
BERU AG vorhanden ist, Bild 11. Die Eckdaten
sind folgende:
Kältezelle
– Einfahrtshöhe: 3,50 m, Länge: 14 m,
Breite: 5,50 m,
– Temperaturbereich: -40 °C bis +30 °C
Rollenprüfstand
– Bauart: Zweiachs-Rollenprüfstand mit
48 Zoll Rollendurchmesser
– Nennleistung: 195 kW je Achse (Dauerbetrieb)
– Vmax: 250 km/h
– Spurweite: 914 mm bis 2743 mm
– Radstand: 2100 mm bis 4700 mm
– Achslast: 3500 kg je Achse.
8 Zusammenfassung und Ausblick
Die Auswirkungen der sich ändernden
Brennverfahren beim Ottomotor wurden
am Beispiel einer M12-Zündkerze dargestellt.
Die kleine Bauform erfordert eine Optimierung
des keramischen Isolators und der
mechanischen Konstruktion. Präzise Funkenlage
und positionierte Körper elektrode
sind durch verbesserte Prozesse und neue
Fertigungsmethoden darstellbar. Die hohen
Lebensdauererwartungen werden durch
Edelmetallkonzepte realisiert. Daneben sind
Applikationswerkzeuge und -erfahrung erforderlich,
um eine optimale Auslegung der
Zündkerze in kurzer Zeit zu erreichen.
Der eingangs beschriebene Trend geht
weiter: Steigender Aufladegrad, höhere
spezifische Leistung und zunehmend beengte
Platzverhältnisse im Zylinderkopf
zeigen in Richtung noch kleinerer Zündkerzen.
Das erste Projekt, eine M10-Zündkerze,
liegt bereits vor – eine Herausforderung
an die BERU Ingenieure.
Literaturhinweise
[1] Alt, M.; Schaffner, P.; Rothenberge, P.: Effizienzsteigerung
des Ottomotors durch Technologiekombinationen.
15. Aachener Motorenkolloquium 2006
[2] Warnecke, V.; Achleitner, E.; Bäcker, H.: Entwicklungsstand
des Siemens-VDO-Piezo-Einspritzsystems für
strahlgeführte Brennverfahren. 27. Internationales
Wiener Motorensymposium, 2006
[3] Welter, A.; Unger, H.; Hoyer, U.; Brüner, T.; Kiefer, W.:
Der neue aufgeladene BMW-Reihensechszylinder-Ottomotor.
15. Aachener Motorenkolloquium 2006
[4] Waltner, A.; Lückert, P.; Schaupp, U.; Rau, E.; Kemmler,
R.; Weller, R.: Die Zukunftstechnologie des Ottomotors
- Strahlgeführte Direkteinspritzung mit Piezo-Injektor.
27. Internationales Wiener Motorensymposium, 2006
[5] Alles über Zündkerzen. Technische Information Nr. 02,
BERU AG (2004) und Meyer, J.; Niessner, W.: Neue
Zündkerzentechnik für höhere Anforderungen. ATZ/
MTZ-Sonderausgabe „System Partners 97“, 1997
[6] Herden, W.; Vogel, M.: Perspektiven alternativer Zündsysteme,
Diesel- und Benzindirekteinspritzung III, Expert-Verlag
(2005) und Willand, J.; Suck, G.; Schintzel,
K.: Anforderungen an die Einspritzsysteme strahlgeführter
Brennverfahren (ebd.)
MTZ 02I2007 Jahrgang 68 7