1898: Gottlieb Daimler erprobt die Niederspannungs-Magnetzündung

Mit dieser Probefahrt beginnt ein neues Zeitalter der Motorentechnik in der Daimler-Motoren-Gesellschaft (DMG): Bisher sind alle Automobile der Stuttgarter Marke mit der Glührohrzündung ausgerüstet, die Gottlieb Daimler 1883 für seinen schnell laufenden Benzinmotor erfunden hat. Doch das genial einfache System wird mit den immer höheren Drehzahlen der neuen Motoren bald nicht mehr mithalten können.

So kommt 1898 die neue Generation einer elektrischen Zündung genau richtig, die der Stuttgarter Elektrotechnik-Pionier Robert Bosch entwickelt hat. Daimler lässt einen seiner Riemenwagen mit Boschs Niederspannungs-Magnetzündung ausrüsten und erprobt das Fahrzeug im Juli 1898 5 Tage lang in den österreichischen Alpen.

Die DMG baut elektrische Zündungen außerdem zu Testzwecken in einige Lastwagen ein. Die Ergebnisse der Alpenfahrt und der Lkw-Erprobungen überzeugen: Schon im Herbst 1898 werden die 1897 vorgestellten Phönix-Wagen mit 4 PS (2,9 kW) und 6 PS (4,4 kW) Leistung von der DMG mit Niederspannungs-Magnetzündung angeboten.

Vom Experiment in die Großserie

Entdeckt wird die elektrische Zündung von Gemischen aus Gas und Luft bereits mehr als 100 Jahre vor der Niederspannungs-Magnetzündung von Bosch: 1777 zündet Alessandro Volta Sumpfgas durch einen elektrischen Funken. Allerdings dauert es bis an die Schwelle zum 20. Jahrhundert, bevor das Verfahren wirklich praxis- und großserienreif für den Einsatz im Automobil ist.

Mehrere Erfindungen ebnen der modernen Magnetzündung dabei den Weg: 1801 lässt sich der französische Straßenbau-Ingenieur Philippe Lebon d’Humberain einen Gasmotor mit elektrischer Zündung patentieren, verwirklicht die Maschine aber nicht. Der schweizerische Politiker und Erfinder Isaac de Rivaz überlegt 1807, einen Verbrennungsmotor nach einem ähnlichen Verfahren wie Voltas Pistole zu zünden. Etienne Lenoir entwickelt 1859 seinen Gasmotor und erhält 1860 das Patent darauf. Die Zündung geschieht bereits durch eine Zündkerze, die aus 2 durch Porzellan isolierte Platindrähten besteht: Das ist die Urform der Summerzündung auf Grundlage des Rühmkorffschen Funkeninduktors. Später setzt zum Beispiel Carl Benz auf eine Variante der Summerzündung.

Nikolaus August Otto entwickelt 1876 seinen Viertaktmotor, der eine Flammenzündung mit Steuerschieber besitzt. Siemens arbeitet 1877 an einer elektrischen Zündung für den Ottomotor, doch ausgereift ist erst die 1884 von Otto selbst entwickelte, magnetelektrische Zündung mit Abschnappmechanismus.

Der späteren Magnetzündung kommt der Wiener Mechaniker Siegfried Marcus mit seiner elektrischen Niederspannungs-Abreißzündung bereits sehr nahe. Die 1883 patentierte Zündung arbeitet mit einem beweglichen Zündstift im Zylinder, der Zündstrom entsteht durch einen Anker, der pendelnd bewegt wird.

Daimler setzt auf das Glührohr

Gottlieb Daimler und Wilhelm Maybach wählen einen ganz anderen Weg, als sie 1883 den ersten schnell laufenden Motor bauen. Als wichtigste Innovation des Aggregats gilt die Glührohrzündung, die eine sichere Zündung gewährleistet und die gewünschte Erhöhung der Drehzahl gegenüber den Gasmotoren aus Deutz ermöglicht: Bis zu 600/min erreicht der erste Versuchsmotor, deutlich mehr als die bis dahin bei Gasmotoren maximale Drehzahl von 120/min.

Ein wichtiger Vorteil gegenüber der Flammenzündung Ottos ist der Wegfall von Steuerteilen: Das zum Motor offene Glührohr wird mit dem Verbrennungsraum des Zylinders durch einen Kanal verbunden. Ein Brenner hält das nach außen gasdicht geschlossene Rohr in rotglühendem Zustand. Durch die Verdichtung wird ein Teil des Gemischs bei jedem Kompressionshub in das Rohr gepresst und von der Hitze entzündet. Einen Motor mit Glührohrzündung hat auch Daimlers erste Motorkutsche aus dem Jahr 1886.

Bosch und die Zündung

In seiner 1886 eröffneten Werkstätte für Feinmechanik und Elektrotechnik baut Robert Bosch 1887 für den Einsatz an Stationärmotoren einen Magnetzünder. Diese magnetelektrische Abschnappzündung ermöglicht Drehzahlen von bis zu 300/min. Dabei pendelt ein gewickelter Anker zwischen Magneten, wodurch in der Wicklung ein Strom induziert wird. Von einer mechanischen Abschnapp-Steuerung wird dieser Strom im Moment der Zündung im Brennraum des Zylinders in einen Funken umgesetzt, der das Gemisch entzündet.

Bosch verbessert Ottos Lösung in mehreren Schritten, unter anderem übernimmt er aus der Müllereitechnik starke Magnete in U-Form. 1897 – in diesem Jahr entsteht bei Bosch der 1000. Magnetzünder mit pendelndem Anker – gibt es die ersten erfolgreichen Versuche, den Zünder auch in ein Kraftfahrzeug einzubauen.

Entscheidend für die Zukunft als serienmäßiger Zünder im Automobil ist aber die Einführung einer pendelnden Hülse, durch die der Anker zwischen den Magneten in Ruhestellung bleiben kann. Die Idee für diese Modifikation hat der Mechaniker Arnold Zähringer, der seit 1890 bei Bosch arbeitet und später Werksleiter in Stuttgart wird.

Mit dieser neuen Hülsenbauart macht Bosch den Abschnappzünder reif für den Einsatz im Kraftfahrzeug. Weitere Entwicklungsschritte der Niederspannungs-Magnetzündung sind der umlaufende Anker (1900) und schließlich die umlaufende Hülse (1901). Auf dieser letzten Evolutionsstufe baut dann die Hochspannungs-Magnetzündung von Bosch aus dem Jahr 1902 auf.

Vorführungen für Daimler und Benz

Robert Bosch führt die neue Zündung 1898 potentiellen Kunden vor – unter anderem auch den Automobilpionieren Gottlieb Daimler und Carl Benz. Daimler erkennt die Innovationsleistung, die in dieser Lösung steckt und entschließt sich zur ausführlichen Erprobung unter den erschwerten Bedingungen einer Alpenfahrt. Fünf Tage dauert der Test in Tirol im Juli 1898. Danach, sowie nach weiteren Versuchen in DMG-Lastwagen, fällt die positive Entscheidung: Das Glührohr wird in Daimlers Automobilmotoren baldmöglichst von Boschs Niederspannungs-Magnetzündung mit pendelnder Hülse abgelöst.

Die noch laufende Baureihe der Phönix-Wagen (Typ 4 PS mit 2-Zylindermotor und Typ 6 PS mit 4-Zylindermotor) erhalten schon ab Herbst 1898 die neue Zündung. In der ersten Mercedes Modellreihe 1900/1901 ist die Niederspannungs-Magnet-Abreißzündung dann schon durchgängig eingebaut. Das gleiche gilt für die Mercedes-Simplex Modelle von 1902 und 1903 sowie die Mercedes-Simplex und die Vierzylindermodelle der DMG von 1904 bis1910. Eine Ausnahme stellt nur der ab 1907 gebaute Mercedes 55 PS dar (von 1909 an heißt dieser Typ Mercedes 31/55 PS), der eine Doppelzündung aus Magnet- und Batteriezündung besitzt. Diese Doppelzündung kommt auch bei Sechszylindermodellen der DMG in den Jahren 1907 bis 1911 zum Einsatz.

Rennerfolge und der Weg zur Hochspannungszündung

Die Bosch-Niederspannungs-Magnetzündung bewährt sich in den Automobilen der Daimler-Motoren-Gesellschaft im Alltagsbetrieb genauso wie auch bei Wettbewerbsfahrten. Legendär ist der erste Mercedes-Wagen, der 1901 in 3 französischen Automobilrennen siegt und außerdem im gleichen Jahr noch weitere Siege erringt.

Bei Bosch wird derweil schon an der nächsten Generation der Zündtechnik gearbeitet: Die 1902 vorgestellte Magnet-Hochspannungszündung mit Zündkerze reduziert die mechanischen Teile insbesondere im Brennraum und macht noch höhere Drehzahlen der Motoren möglich. Bosch liefert den ersten Hochspannungs-Magnetzünder am 24. September 1902 an einen bewährten Partner aus: an die Daimler-Motoren-Gesellschaft. Die Magnetzündung bleibt bis in die 1930er Jahre hinein das im Automobil am häufigsten verwendete System. Abgelöst wird sie schließlich von der Batteriezündung, die in den 1920er Jahren aufkommt.