Prüfstand Hallgeberzündung

[Wolfram2]

Ja, bin ich.
Schau Dir das Diagramm in Post #125 an.
Der Zusammenhang zwischen der Feldstärke H und der resultierenden Flussdichte B.
Du siehst den steilen Verlauf um den Ursprung herum? Und den ganz flachen dann an den Rändern der Hysterekurve?
Der steile Verlauf kommt dadurch zustande, dass die Elementarmagnete im Material ausgerichtet werden und damit zur Verstärkung der Flussdichte beitragen.
Sind alle ausgerichtet, dann erfolgt der weitere Anstieg der Flussdichte wie im Vakuum/in der Luft, also viel flacher.

Wenn Eisen Magnetfelder abschirmen würde, wäre es dann sinnvoll, Spulen auf Eisenkerne zu wickeln?

Hallo Rudi,

um Deine Ausführungen zur Hysteresekurve noch etwas zu ergänzen, erwähne ich hier mal, dass ich mir mal einen kleinen Versuch aufgebaut hatte, mit dem man das Umklappen der Weiss´schen Bezirke hörbar machen konnte. Das war dann als prasselndes Geräusch in einem Lautsprecher zu hören.

Hat aber auch nur indirekt mit der Problematik zu tun, so wie Deine Erklärungen zur Hysteresekurve.

Eigentlich ist das Ganze recht einfach. Dieser Hall-Geber ist eine Magnetschranke, die ähnlich funktioniert wie eine Lichtschranke.
Auf der einen Seite sitzt ein Dauermagnet mit einem Leitstück, auf der anderen der Hall-Generator. Und zwischen diesen beiden Elementen rotiert der Blendenrotor.

Und jetzt zitier ich mal aus der TU von Bosch mit dem Titel Batteriezündsysteme:

"Taucht eine Blende in den Luftspalt der Magnetschranke ein, so lenkt sie das Magnetfeld am Hall-IC vorbei. Die Hallschicht ist nahezu feldfrei und somit U_H = 0"

...

"Verläßt die Blende den Luftspalt, dann wird die Hallspannung U_H wirksam und der Hall-IC schaltet ein. In diesem Augenblick erfolgt die Zündung"

Das ist wohl eindeutig. Um letzte Zweifel auszuräumen: mit Blende ist der Stahlanteil im Rotor gemeint und nicht die Lücke. Dies ergibt sich eindeutig aus der zugehörigen Zeichnung in der dies "Blende mit Breite b" genannt wird.

Deine Vorstellung, dass durch die ferromagnetische Blende das M-Feld verstärkt wird ist nicht richtig. Sie verhindert den freien Durchgang der Feldlinien zum Sensor und lenkt sie, aufgrund der hohen magnetischen Leitfähigkeit, ab.
In der Blende wird die Flussdichte selbstverständlich höher. Das ist halt ein Nebeneffekt. Interessant ist jedoch die Feldstärke auf der Hall-Platte, und die wird ... s.o..

[Wolfram2]

Die hohe Permeabilität führt doch dazu, dass der überwiegende Teil des magnetischen Flusses im Eisen stattfindet.

Eisen ist ja ein sehr guter magnetischer Leiter im Gegensatz zu Luft.

Übertragen auf den Luftspalt bei der Hallgeberzündung:
Durch die magnetisch leitfähige Glocke im Luftspalt wird der magnetische Kreis geschlossen und es gibt einen höheren Fluss, als wenn der Luftspalt offen ist.

Du denkst hier in die falsche Richtung.

Die Feldlinien mögen per se nicht sichtbar sein, sie können aber beispielsweise durch Feilspäne oder eine Kompassnadel sichtbar gemacht werden.
Sie sind also nicht imaginär. Nur unsichtbar.

Das ist eine Modellvorstellung, die helfen soll, das ganze zu veranschaulichen.

Es gibt diese Feldlinien in Wirklichkeit nicht. Was man mit den Eisenfeilspänen sichtbar machen kann, ist die Kraftwirkung des M-Feldes auf ferromagnetische Materialien.

Das soll jetzt nicht heißen, dass diese Modellvorstellung nicht sinnvoll ist. Das Gegenteil ist der Fall. Bei richtiger Anwendung kann man ja aus der Feldliniendichte auf die Stärke des Feldes schließen.

[Vix_Noelopan]

Danke, Wolfram!

Auch eine passend Antwort auf die Frage in #138, die mir doch recht merkwürduig vorkam, gerade weil der Fragesteller ein in der E-Technik Versierter ist.

Beste Grüße, Uwe

[Rudi]

Und jetzt zitier ich mal aus der TU von Bosch mit dem Titel Batteriezündsysteme:

"Taucht eine Blende in den Luftspalt der Magnetschranke ein, so lenkt sie das Magnetfeld am Hall-IC vorbei. Die Hallschicht ist nahezu feldfrei und somit U_H = 0"

...

"Verläßt die Blende den Luftspalt, dann wird die Hallspannung U_H wirksam und der Hall-IC schaltet ein. In diesem Augenblick erfolgt die Zündung"

Danke Wolfram, da hatte ich tatsächlich einen Denkfehler.
Nach der Darstellung im "Bosch Autoelektrik", die ich noch mal nachgeschlagen habe, wird durch die Blende der magnetische Kreis kurzgeschlossen und läuft nicht mehr durch den Hall-IC.

Frag mich nicht woher ich das habe, aber ich war der Ansicht, dass IC und Dauermagnet quasi unten rum durch einen Blechstreifen verbunden wären und der Luftspalt somit die einzige Lücke im magnetischen Kreis wäre. Die dann durch Eintauchen der Blende verringert würde.
Sorry für die Konfusion.

[Q-Michael]

Danke, Wolfram!

Auch eine passend Antwort auf die Frage in #138, die mir doch recht merkwürduig vorkam, gerade weil der Fragesteller ein in der E-Technik Versierter ist.

Beste Grüße, Uwe

Der Fragesteller wollte nur sichergehen.
imaginär ist wenn in der Elektrotechnik ein „j“ vor einer reellen Zahl steht!

[Wolfram2]

... gerade weil der Fragesteller ein in der E-Technik Versierter ist. ...

Davon wollen wir doch mal bei einem Dozent für Elektrotechnik ausgehen!

[Wolfram2]

weil sie die - imaginären - magnetischen Feldlinien in sich konzentrieren. ...

Imaginäre Feldlinien?

Der Fragesteller wollte nur sichergehen.
imaginär ist wenn in der Elektrotechnik ein „j“ vor einer reellen Zahl steht!

Non modo, set etiam!

Hallo Uwe, hallo Michael,

ich finde, dass das Adjektiv "imaginär" zur Beschreibung der Feldlinien garnicht verkehrt ist. Mir fällt zumindest kein anderes Fremdwort ein.

Jetzt doch noch: Feldlinien sind keine realen Linien.

Wenn man das ohne ein Fremwort beschreiben möchte: Feldlinien sind gedachte Linien, die ...

@ Michael: Du wirst uns doch jetzt kurz vor dem Sonntag nicht noch mit komplexer Wechselstromrechnung oder gar mit komplexen Übertragungsfunktionen quälen wollen?

[Wolfram2]

... Frag mich nicht woher ich das habe, aber ich war der Ansicht, dass IC und Dauermagnet quasi unten rum durch einen Blechstreifen verbunden wären und der Luftspalt somit die einzige Lücke im magnetischen Kreis wäre. Die dann durch Eintauchen der Blende verringert würde.
Sorry für die Konfusion.

Hallo Rudi,

Alles gut! Hauptsache hier steht es am Schluss richtig, so dass der geneigte Leser weiß, was Sache ist.

Nachdem wir ja gegenteiliger Auffassung waren, war meine Frage, "ob Du Dir sicher bist", durchaus ernst gemeint.
Manchmal spielt ja auch mir das Erinnerungsvermögen einen Streich. Ich hatte zwar mal den Hallgeber im Verteiler meines Golfs erneuern müssen und mir bei dieser Gelegenheit alles genau angeschaut, aber das ist auch schon wieder 15 Jahre her.
Das Studium der Technischen Unterrichtung von Bosch (TU) hat dann wieder für die notwendige Sicherheit gesorgt.

[hg_filder]

Dienstag, 06.02.2024 - Messungen im Institut

Wie wir ja schon anklingen ließen, haben wir uns zu tieferen Messungen im professionellen Umfeld unkl. Equipment getroffen. Für dieses Treffen konnte ich Rudi mit begeistern, der auch gleich zugesagt hatte. Schnell noch einen Termin fixiert, konnte es die Woche drauf gleich in das schöne Allgäu losgehen.
Dort angekommen, empfing uns gleich mal ein Willkommensschild im Foyer des Institutes. Wirklich sehr aufmerksam – habe mich sehr darüber gefreut!



Erst mal alles aus dem Auto gepackt und in der Instituts-Werkstatt aufgebaut – gleich mal den FI geschossen. Der Frequenzumformer erledigt das mit links, die anderen forschenden Leute waren etwas weniger begeistert. Am Ende war aber alles vorhanden: Spannungsanschluss ohne FI, Pressluftanschluss mit rund 8 bar und viel gute Laune.
Als ersten wurden die Gerätschaften ausreichen verkabelt – irgendwie ähnelte der Prüfstand eher einem Patienten in der Intensivpflege.



Mein über 30 Jahre altes Zündkabel musste Mantel lassen – wir wollten ja die Zündspannung an der Kerze messen. Mit Verlusten ist zu rechnen, damit kann ich gut leben. Was ich nicht zu Hause habe, lag hier einfach vor: Ein Oszi-Kabel für Hochspannung und jede Menge Strommesszangen bzw. Niederspannungskabel. Der Oszi hat ja 4 Eingänge, die aber beschaltet zu sehen und später mathematische Operationen darauf darzustellen – genial. Hierbei wurden wir von einem Mitarbeiter von Michael unterstütz, der die „Maschinen“ aus dem Handgelenk einstellen konnte.

Was haben wir denn so gemacht?
Strom- und Spannungsreihen an der Primärseite hatte ich ja schon gemacht, kamen nochmal schnell zur Kontrolle an einigen Eckpunkten dran. Die erste wichtige Messung war dann die Spannungsmessung an der Zündkerze.

• Blau: Spannung Primärseite Spule
• Grün: Strom Primärseite Spule
• Violett: Spannung Sekundärseite Spule
• Gelb: Strom Sekundärseite Spule
• Rot: Mathematische Funktion aus Strom und Spannung

Etwas ernüchternd, es hätte mehr sein sollen statt der „nur“ 500 Volt. Dann kann Rudi wieder mit der Idee, die Kerze unter Druckluft messen. D.h. eine Kerze offen, eine mit einem Schlauch und Verbindung zum Druckluftanschluss. Jupp, schon änderte sich das Bild. Hier ist dann wunderbar zu sehen, dass unter Druck die Spannung deutlich ansteigen muss, um die Funkenstrecke zu überwinden. Und eben auch ein Grund, dass die Doppelspule nicht an einem Zylinder, sondern an zwei unterschiedlichen Zylindern betrieben werden sollte, bei der nur einer davon im Zündungstakt arbeiten sollte – ansonsten kann es sein, das die anliegende Spannung nicht ausreicht.

Mit dieser kleinen Änderung kletterte die Anzeige dann doch gleich in Richtung 1.000 Volt. Daraus resultierten dann für die Bosch-Zündspule 500 mWs im Eingang und 125 mWs am Ausgang.



Danach wurde der Aufbau mit einer PVL Spule 0,6 Ohm umgestellt. Gleiche Prozedur – nur diesmal hatten wir das Zündfeuer an der Kerze mit der Druckluft, sprich die eine Kerze funkte so, wie man das mit einem Test am Motorrad kennt, die andere aber sprühte so mit den Funken um sich herum. Dies konnten wir aber nur an der Kombi NGK-ZK und PVL sehen, nicht an Bosch-ZK und Bosch-Doppelspule. Diesen Test wollten wir eigentlich nochmal in der ersten Konstellation nachmachen – aber mein Prüfstand bzw. mein Adapter zum Antrieb des Hallgebers hatte sich leider zerlegt … Druckschlauchtest kann ich aber wohl auch zu Hause machen.



Ok, am Prüfstand konnten wir nicht mehr weiter machen, also die Spule genommen und ab in’s Labor. Wieder zauberte Michael bzw. sein Mitarbeiter wunderbare Zauberkästen – Impedanz Analyzer aus dem Hut.



Hier erfolgten nun pro Spule (Bosch Serie Doppelspule, PVL 0,6, Bosch 4-Ventiler Doppelspule) vier verschiedene Messungen:

• Anschluss Messgerät primär, sekundär offen
• Anschluss Messgerät primär, sekundär kurz geschlossen
• Anschluss Messgerät sekundär, primär offen
• Anschluss Messgerät sekundär, primär kurz geschlossen
• Zusätzlich noch den Innenwiderstand der Primärseite pro Spule

Danach war der Tag auch schon wieder vorbei und wir haben uns noch schnell für ein Gruppenbild aufgestellt.



Was hat uns das gebracht? Zu aller erst einfach Spaß – auch wenn das vielleicht nicht jeder nachvollziehen kann. In so einer Umgebung mit diesen Hilfsmitteln arbeiten zu können, ist schon eine Wucht, d.h. mein Spieltrieb ist voll und ganz zum Tragen gekommen.

Aber die Erkenntnisse sind schon wirklich gut und müssen noch aufgearbeitet werden. Mir hat es einen riesen neuen Einblick in eine von mir in der Vergangenheit sträflich vernachlässigten Bereich der Elektrotechnik verpasst. D.h. hier ist für mich noch etwas „Nachschulung“ im Sinne von Nachschlagen und Verstehen angesagt. Die Messung mit und ohne Druckluft waren schon sehr aufschlussreich – obwohl das ja schon an vielen Stellen so aufgezeigt wurde.

Des weiteren werden wir und die Messergebnisse des Tages mit denen, die von Rudi schon in der Vergangenheit gemacht wurden, verglichen, um zu sehen, ob und wie weit die aus einander liegen. Hier geht es mir darum, ob für weitere Messungen der Aufwand betrieben werden muss oder ab der bestehende ausreicht. Tja, und ich bin nun fürchterlich angefixed ob dem Oszi, denn auch mein Hobby-Teil kann mathematische Operationen – muss ich mal ausprobieren.

An der Stelle ganz großen Dank an Michael für die Einladung und Organisation der Veranstaltung, aber auch für sein Wissen und Engagement, hier Licht ins Dunkel zu bringen.

Ein weiterer Dank an Rudi, von dem ich im Vorfeld schon wusste, dass er sich mit der Materie im Rahmen der Ignitech intensiv auseinandergesetzt hat und mir seine Ergebnisse zur Verfügung gestellt hatte. Vieles, was er herausbekommen hatte, spiegelte sich in den Ergebnissen in den Versuchen wieder.

Und ich? Na, ich bin hyperglücklich wieder nach Hause gefahren und zehre noch etwas von dem Termin. Und muss mir überlegen, wa und wie ich in den Thema weiter machen werde.

Hans

[gosie]

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Was hat uns das gebracht? Zu aller erst einfach Spaß – auch wenn das vielleicht nicht jeder nachvollziehen kann. In so einer Umgebung mit diesen Hilfsmitteln arbeiten zu können, ist schon eine Wucht
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Hans

Hallo Hans
kann ich nachvollziehen das erinnert mich an meine Jugenzeit
als ich das erstemal in einem Elektroniklabor war.
Das Entwickeln von Platinen Layout und die Umsetzung
waren ein Kinderspiel verglichen mit zu Hause.
Auch hab ich da die ersten Digitalen Multimeter gesehen und durfte sie auch benutzen, ganz abgesehen von den Osziloographen
(damals hießen die noch so).
Gottfried