Technik kurz erklärt Die Entwicklung der Zündung

In unserer Serie „Technik kurz erklärt“ stellen wir regelmäßig Meisterwerke der Konstruktion und besondere Entwicklungen vor. Heute: den Magnetzünder inklusive Zündkerze.

Machte schnelldrehende Motoren möglich: Die Erfindung des Hochspannungsmagnetzünders mit Zündkerze.
Machte schnelldrehende Motoren möglich: Die Erfindung des Hochspannungsmagnetzünders mit Zündkerze.
(Bild: Robert Bosch GmbH )

Der Erfolg des Ottomotors ist untrennbar mit der Entwicklung der Zündkerzen verbunden: Um Ottomotoren auf Touren zu bringen, muss das Benzin-Luft-Gemisch kontrolliert zur Explosion gebracht werden. Auch heute noch wird bei fast allen Verbrennern das explosive Gemisch mittels Zündkerzen gezündet.

Wie Motoren vor der Erfindung gezündet wurden

Bereits vor der Erfindung der Zündkerze, wie wir sie heute kennen, wurden Ottomotoren gezündet; allerdings waren die Lösungen technisch noch nicht ausgereift: Bis dahin nutzte man die Glührohrzündung, die kaum tauglich für das Automobil war und die Motorleistung einschränkte.

Mit dem Nachbau eines Niederspannungsmagnetzünders begann Robert Bosch 1887, sich mit der Entzündung von Kraftstoffgemischen auseinanderzusetzen. Er hatte seine „Werkstätte für Feinmechanik und Elektrotechnik“ erst kurz zuvor gegründet: Als Gottlob Honold, der Erfinder der Magnetzündung für die Zündkerze, 1891 seine Lehre als Feinmechaniker begann, war Bosch noch ein kleines Unternehmen, das geeignete Geschäftsfelder noch finden musste. Robert Bosch und sein Team, ein Geselle und ein Lehrling, installierten damals elektrische Anlagen, etwa Telefon- und Telegrafenanlagen und stellten eigene Magnetzünder her. Doch für schnelllaufende Motoren eigneten sich diese Zünder nicht.

1896 entwickelte der Bosch-Ingenieur Arnold Zähringer dann den ersten Magnetzünder, der für Motoren mit einer Drehzahl von mehr als 1.000 Umdrehungen pro Minute geeignet war. Mit dem konstruktiv verbesserten Magnetzünder stand eine zuverlässigere Lösung zur Verfügung, die ab 1897 verbaut wurde. Doch zufrieden war Robert Bosch noch nicht, sodass er seinen Entwicklungsleiter Gottlob Honold, der nach beendetem Studium zu Robert Bosch zurückgekehrt war, mit der Konstruktion eines Magnetzünders beauftragte.

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Mit Hochspannung zum Funken

Das Ergebnis seiner Entwicklungsarbeit: der Hochspannungsmagnetzünder mit Zündkerze. 1902 erhielt Robert Bosch für diese „Magnetelektrische Zündvorrichtung für Explosionskraftmaschinen“ das Patent Nr. 156117. Noch im selben Jahr baute Daimler in seine Fahrzeuge die ersten Modelle ein und erreichte neue Geschwindigkeitsrekorde.

Die Erfindung basiert auf der bekannten Erscheinung, dass ein Lichtbogen von beliebiger Stromstärke auch bei niedriger Spannung entsteht, wenn die Funkenstrecke zuvor von einem schwachen Funken überbrückt wurde. Für den Anschluss des Unterbrecherkontakts nutzte Honold wie gehabt eine Niederspannungswicklung – für den Anschluss der Kerze setzte er aber auf eine Hochspannungswicklung. Der Zündfunke war kleiner und blasser als bisher, arbeitete dafür aber absolut zuverlässig.

Wie die Zündkerze funktioniert

  • Zündkerzen entzünden das aufbereitete Gemisch aus Benzin und Luft in den Zylinder.
  • Sie bestehen – vereinfacht ausgedrückt – aus einer mit Hochspannung beaufschlagten Mittelelektrode und mindestens einer Masseelektrode.
  • Beim Anlegen einer Spannung zwischen Mittel- und Masseelektrode springt im Luftspalt ein Zündfunke über, der das im Zylinder komprimierte Luft-Kraftstoff-Gemisch entzündet.
  • Die nötige Spannung für den zündenden Funken stellt eine Zündspule bereit. Ausgehend vom Funken breitet sich eine Flammenfront aus und füllt die Brennkammer, bis das Gemisch verbrannt ist.

Über den Erfinder Gottlob Honold

Gottlob Honold (1876 - 1923) stammt aus dem Ort Langenau, im Nachbarort Albeck lebte Robert Bosch. Über eine Bekanntschaft der Väter der beiden kam Honold zur neu gegründeten Firma Robert Boschs. Er absolvierte eine Lehre und im Anschluss ein Studium des Ingenieurwesens an der Technischen Hochschule Stuttgart. Nach seinem Abschluss 1901 nahm Honold Robert Boschs Angebot an, bei ihm technischer Leiter zu werden. Seine Aufgabe war es, die Niederspannungs-Magnetzündung für Verbrennungsmotoren weiter zu verbessern.

Gottlob Honold war ein deutscher Ingenieur, der als Entwicklungsleiter in Robert Boschs Werkstätte für Feinmechanik und Elektrotechnik u.a. die Magnetzündung für schnell drehende Ottomotoren entwickelte.
Gottlob Honold war ein deutscher Ingenieur, der als Entwicklungsleiter in Robert Boschs Werkstätte für Feinmechanik und Elektrotechnik u.a. die Magnetzündung für schnell drehende Ottomotoren entwickelte.
(Bild: Honold2.jpg / Lily / CC BY-SA )

Wenn Honold mit einer neuen Sache fertig war und sie zur Herstellung freigab, dann verlangte die Bosch-Welt nach dem Erzeugnis.

Robert Bosch über seinen langjährigen Entwicklungsleiter

Nicht nur die Hochspannungsmagnetzündung ist Honolds Erfindergeist zu verdanken, auch Lichtsysteme, Anlasser und Hörner reihte er in die Palette der Bosch-Produkte ein – bis zu seinem frühen Tod 1923.

Bosch-Zündkerzen im Überblick

  • 1902: Bosch erhält für die Kombination eines Hochspannungs-Magnetzünders in Verbindung mit einer Zündkerze das Patent.
  • 1914: Gründung des ersten Bosch-Zündkerzenwerks in Stuttgart.
  • 1927: Einführung des Begriffs „Wärmewert“ durch Bosch – bis heute das Standardmaß für die thermische Leitfähigkeit von Zündkerzen, wichtig für die optimale Anpassung an den jeweiligen Motor.
  • 1939: Das Zündkerzenwerk in Bamberg wird gegründet.
  • 1968: Produktion der einmilliardsten Bosch-Zündkerze.
  • 2012: Produktion der elfmilliardsten Bosch-Zündkerze.
  • 2013: Jubiläum 111 Jahre Zündkerzen von Bosch. Mehr als 11 Milliarden Zündkerzen wurden bis dato produziert.

Quellen:

www.bosch.com

www.archiv.ub.uni-stuttgart.de

www.elektronikpraxis.vogel.de

www.eine-frage-der-technik.de

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