Workshop Zündung 27. März 2011

Geschichtliches zur Zündung UUUUm 600 v.Chr.: Thales von Milet befasst sich erstmals mit der elektrostatischen Aufladung von Bernstein 1111745: der niederländische Physiker Pieter van Musschenbroek erfindet die Leidener Flasche und damit den ersten Kondensator zur Speicherung elektrischer Spannung.

Geschichtliches zur Zündung 1111780: Alessandro Volta erfindet die galvanische Säule und damit die erste Batterie 1111831: Michael Faraday formuliert das Gesetz der elektrischen Induktion

Geschichtliches zur Zündung DDDDer Luxemburger Etienne Lenoir erfindet 1860 die Zündkerze

Aufgaben der Zündung  Definition der Zündung: „Die Einleitung einer Verbrennung durch Zuführen von Energie in geeigneter Form“  Zündung wird nur beim Verbrennungs- motor benötigt (internal combustion engine) im Gegensatz zur Dampf- maschine, wo die Verbrennung außen, im Kessel stattfindet (external cumbustion engine)

Aufgaben der Zündung  Das Benzin-Luft-Gemisch entsprechend des Lastzustandes des Motors entzünden.  Da die Verbrennungszeit unabhängig von der Drehzahl immer ca. 2ms beträgt, muss daher schon vor dem OT gezündet werden.  Der Zündzeitpunkt ist so festzulegen, dass der höchste Verbrennungsdruck jeweils etwa 10° bis 20° nach dem oberen Totpunkt (OT) auftritt.

Formen der Zündung  Lenoir-Motor mit Spulenzündung

Formen der Zündung  Flammzündung

Probleme der Flammzündung  Feuergefahr  Zündung lässt sich nur ungenau steuern  Nur geeignet für langsam laufende Motoren  Nur geeignet für gleichbleibende Drehzahlen

Formen der Zündung  Glührohrzündung

Probleme der Glührohrzündung  Feuergefahr  Zündzeitpunkt lässt sich nicht genau steuern  Nicht für schnelllaufende Motoren geeignet  => Ursprung des Wortes « chauffeur »

Formen der Zündung  Niederspannungszündung /Abreiss- zündung(1882)  Erstmals 1899 in Autos ver- wendet

Nachteile der Abreisszündung  Abnutzungserscheinungen am Zündstift  Schwacher Funke <1000V  Zündaussetzer  Erlaubt keine hohen Drehzahlen

Formen der Zündung  Magnet-Hochspannungs- zündung (1902)  Von Robert Bosch zur Serienreife gebracht  Stärkerer Zündfunke >20.000V  Erlaubt höhere Drehzahlen

Nachteile der Magnetzündung  Zündfunkenstärke abhängig von der Drehzahl des Magneten => schlechte Starteigenschaften  Keine Zündzeitverstellung  Gewicht  Zündet bei jedem OT, also auch beim Auspufftakt  Allerdings: Eine Magnetzündung benötigt keine Batterie!  Wird heute nur noch in Kettensägen oder Rasenmähern und Flugmotoren verwendet

Formen der Zündung  Unterbrecherzündung (1910)  Erstmals 1910 bei Cadillac eingesetzt  Entwickelt von Dayton Engineering Laboratories Co.

Nachteile der Unterbrecherzündung  Abnutzungserscheinungen der Kontakt- punkte (Gleitfinger, verbrannte Kontakte)  Muss in regelmässigen Abständen gewartet bzw. nachgestellt werden

Transistorzündung  Unterbrecher und Kondensator werden durch elektronische Bauteile und Schaltkreise ersetzt  Zuverlässiger  Höhere Spannungen, daher besserer Zündfunke => magere Gemische können noch gezündet werden

Vollelektronisches Motormanagment  Keine mechanischen Teile mehr  Kennfeldgesteuert  Benötigt Luft- und Wassertemperatur- geber, Kurbelwellen- rsp. Nockenwellen- sonden, Lambdasonden, Klopfsensoren, …  Wartungsfrei  Ohne Computer nicht zu warten

Der Verteiler  Der Verteiler verteilt die Hochspannung auf die verschiedenen Zylinder  Er sorgt für den richtigen Zündzeitpunkt, abhängig von Geschwindigkeit und Lastzustand des Motors.  Normalerweise 2 Verstellmöglichkeiten: Zentrifugal und Unterdruck

Die Zündspule  Grob gesehen ist die Zündspule ein Transformator  Bei eingeschalteter Zündung wird die Primärwicklung der Zündspule von Strom durchflossen, wodurch sich ein Magnetfeld um die Spule bildet.

Die Zündspule  Dieses Magnetfeld wird durch den gemeinsamen Eisenkern beider Wicklungen auch auf die Sekundär- wicklung übertragen. Das Öffnen des Unterbrechers im Primärkreis der Zündspule induziert im Sekundärkreis einen Hochspannungsimpuls, da das Magnetfeld rasch zusammenbricht

Der Kondensator  Parallel zum Unterbrecherkontakt ist der Zündkondensator, auch Funkenlösch- kondensator, geschaltet. Er hat die Aufgabe, die schnelle Unterbrechung des Primärstroms zu unterstützen und das Kontaktfeuer am Unterbrecher weitgehend zu unterdrücken, um den Abbrand an den Kontakten zu minimieren.  Durch Induktion werden die 12V auf der Primärseite auf V auf der Sekundärseite hochtransformiert

Der Schliesswinkel  Der Schliesswinkel bestimmt die Zeit, in welcher die Zündspule sich zwischen den einzelnen Zündung wieder aufladen.  Ist der Kontaktabstand und damit der Schließwinkel falsch eingestellt, erreicht die Zündspule entweder nicht ihre Nennleistung (Kontaktabstand zu groß=Schließwinkel zu klein) oder wird überhitzt (Kontaktabstand zu gering=Schließwinkel zu groß)können.

Der Schliesswinkel  Der Unterbrecherkontakt wird von den Zündnocken der Zündverteilerwelle betätigt, die mit Nockenwellen- drehzahl (gleich halbe Kurbelwellendrehzahl) läuft. Ein 4-Zylinder-Motor hat vier Nocken auf der Zündverteiler- welle, daher stehen für einen Zyklus aus Laden und Entladen genau 90 Grad Umdrehung zur Verfügung.

Der Schliesswinkel  Hier ist ein Schließwinkel von 45° (gleich 50%) bis 50° (entspricht 56%) üblich.  Bei einem 6-Zylinder-Motor muss pro Drehung der Verteilerwelle sechsmal ein Funke erzeugt werden: Es stehen 60 Winkelgrad Umdrehung zur Verfügung. Der Kontaktabstand ist dort meist auf 0,25 mm mit einem entsprechend kleinem Schließwinkel von ca. 38° eingestellt und daher muss eine leistungsfähigere Zündspule verwendet werden.

Der Schliesswinkel  Da bei einem 8-Zylinder-Motor nur 45° Drehung der Verteilerwelle zur Verfügung stehen, hat dieser einen noch kleineren Schließwinkel von ca. 33°.  Bei Hochleistungsmotoren werden daher oft zwei Kontaktpunktsätze pro Verteiler verwendet.

Einfluss des Zündzeitpunktes  Ist der Zündzeitpunkt zu früh gewählt, entstehen hohe Druck- und Temperatur- spitzen. Dabei entsteht eine klopfende Verbrennung, welche die Bauteile extrem beansprucht (der Druck bremst den Kolben).  Ist der Zündzeitpunkt zu spät gewählt, hat sich der Kolben schon weiter nach unten bewegt, bevor das Gemisch vollständig verbrannt ist (der Druck läuft dem Kolben nach).

Einfluss auf den Zündzeitpunkt  Stellung des Zündverteilers (relativ zur Kurbelwelle)  Funktionstüchtigkeit der Zündverstellung (zentrifugal und Unterdruck)  Abstand der Unterbrecherkontakte  Zustand des Gleitfingers am Unterbrecherkontakt  Zustand der Kontaktpunkte  Funktionstüchtigkeit des Kondensators

Statische Einstellung der Zündung  1) Zündung immer vor den Vergasern überprüfen bzw. einstellen!  2) Zündkerzenbild kontrollieren  3) Abstand der Elektroden prüfen  4) Anschlüsse der Zündspule und des Unterbrechers auf Oxydation prüfen  5) Sichtkontrolle der Unterbrecherkontakte (Kontakte abgebrannt, blau verfärbt)

Statische Einstellung der Zündung  6) Unterbrecherkontakte mit Fühlerlehre einstellen, beim 4-Zylinder meist zwischen 0.35 und 0,40mm (besser noch: Schliesswinkel messen!)  7) Motor auf (oder kurz vor) Zünd-OT am 1. Zylinder stellen (ggf. Ventildeckel demontieren und Ventilstellung überprüfen)  8) Feststellschraube am Verteiler lösen

Statische Einstellung der Zündung  9) Prüflampe zwischen Plus an Zündspule und Masse des Unterbrecherkontaktes anschliessen  10) Zündung einschalten  11) Motor in Drehrichtung drehen, bis Prüflampe aufleuchtet (hierzu am besten 4.Gang einlegen und Wagen in Fahrtrichtung schieben, um jegliches Spiel im Verteiler- antrieb auszugleichen)

Statische Einstellung der Zündung  12) Stellung der Zündmarken an der Riemenscheibe kontrollieren  13) Anschliessend den Zündzeitpunkt wenn möglich dynamisch (mit einer Stroboskoplampe) überprüfen

Dynamische Einstellung der Zündung  1) Vorgehensweise ist zunächst dieselbe, wie bei der statischen Einstellung, d.h. Grundeinstellung vornehmen, damit der Motor startet.  2) Schlauch der Unterdruckdose abziehen.  3) Stroboskoplampe anschliessen

Dynamische Einstellung der Zündung  4) Auf rotierende Teile achten!  5) Vorgeschriebene Drehzahl laut Herstellerangaben einhalten.  6) Stroboskoplampe auf Zünd- markierungen der Riemenscheibe halten  7) Verteilergehäuse leicht verdrehen, bis die Markierungen an der Riemenscheibe den korrekten Winkel anzeigen