Brennstrom an der Zündkerze und Verlustleistung

Rote Rita

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14. Sep. 2010
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Berlin
Hallo Zündungs-Elektrik-Spezialisten!

Es gibt hier und in anderen Foren immer wieder mal wilde Spekulationen um Wunder -Zündkerzen, - kabel, Spulen und auch -Vorwiderstände. Obwohl mir ne Menge Zusammenhänge bekannt sind, ist mir der genaue Vorgang an dem Trafo Zündspule unklar. Was (mir) bekannt ist:
Durch die Unterbrechung des Primärsroms wird sekundärseitig eine Hochspannung von rund 30kV (bei Transistorzündung) induziert. Diese Spannung zündet die Funkenstrecke, die dadurch einen deutlich niedrigeren Widerstand bekommt. Es fließt der "Brennstrom", der ca. 1 Millisekunde anhält und dabei das Gemisch zündet. Die Spannung sinkt dabei unter 1000V; der Strom fließt aber weiter, da die Funkenstrecke relativ niederohmig ist.
Meine Erklärung dafür ist die Gegeninduktion: Der Induktionsstrom erzeugt eine Gegenspannung, die die 30kV fast kompensieren; aber eben nur so viel, dass der Strom weiterfließt. Dadurch verzögert sich die Abgabe der gespeicherten Zündenergie, der Funke brennt länger. - richtig?

Dann meine Fragen: 1. Wie groß sind Brennstrom & Widerstand der Funkenstrecke?
2. Wie wirkt der Sekundärstrom auf die Primärseite zurück?
3. Wie viel Leistung/Energie wird an dem Innenwiederstand der Zündspule, der Zündkabel, den Vorwiderständen in Kerzenstecker und Zündkerzen verheizt?
4. Bringt es was, andere Vorwiderstände, Zündkabel & Kerzen zu verwenden? Ich meine das in Bezug auf die oben genannten Zusammenhänge!
5. Etwas spezieller: Wie lang dürfen die 2. Kabel für die Doppelzündung sein?

Ich freue mich auf nachvollziehbare Antworten.:gfreu:

Gruß aus Berlin von Rainer
 
Danke Bernhard,

von Leuten wie dir hatte ich mir eine Antwort erhofft. In dem verlinkten Aufsatz geht es hauptsächlich um Plasmazündsysteme, die normale Spulenzündung wird nur kurz in der Einleitung behandelt; interessant ist die Rolle der Zündkerze als Kapazität. Oder habe ich was übersehen. Die Literaturliste ist allerdings beeindruckend; die will ich nicht erforschen.

Ich habe auch schon in den technischen Unterrichtungen von Bosch gestöbert; von denen ich einige habe. Deshalb noch mal meine Fragen. Vielleicht hast du ja noch ne andere Fundstelle?

Schönen Abend wünscht Rainer
 
Hmm, hallo Rainer,

ich habe von Elektrik wahrscheinlich noch weniger Ahnung als du :-)

Der gesunde Menschenverstand sagt mir, dass es
Wunder -Zündkerzen, - kabel, Spulen und auch -Vorwiderstände
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nicht gibt. Punkt.

Sonst wäre das schon längst Serie.

... allerding bin ich nicht abgeneigt, interessante Posts dazu zu lesen :-)

Das dazu

Gruß Ferdi
 
Ferdi9 schrieb:
.....

Der gesunde Menschenverstand sagt mir, dass es nicht gibt. Punkt.

Sonst wäre das schon längst Serie.
....
Das dazu
Gruß Ferdi
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Hallo Ferdi, Wunderkerzen gibt es nur zu Silvester. Für den Boxer kann man sowohl altmodische wie moderne Zündkerzen verwenden. Besonders für mager laufende, verdichtungsreduzierte Turbomotoren wurden in den letzten Jahren spezielle Kerzen entwickelt, die eine sichere Zündung schwerentflammbarer Gemische ermöglichen. Rainer weiß, wovon ich spreche. Vorwiderstände sind allerdings schon seit Jahrzehnten im Einsatz - in entstörten Kerzen und Kerzensteckern.
 
Ferdi9 schrieb:
... allerding bin ich nicht abgeneigt, interessante Posts dazu zu lesen :-)
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Was Zündspulen angeht, ist die Entwicklung da inzwischen allerdings weiter gegangen: Es gibt mittlerweile Doppel- und Vierfunkenspulen.
Im Zuge von Leistungs- und Verbrauchsoptimierung wird bei modernen Otto-Motoren mit Haupt- und Stützfunken gearbeitet.
Allerdings nützt das unseren 2V nichts -so weit muss ich dir Recht geben. ;)
 
MM schrieb:
Im Zuge von Leistungs- und Verbrauchsoptimierung wird bei modernen Otto-Motoren mit Haupt- und Stützfunken gearbeitet.
Allerdings nützt das unseren 2V nichts -so weit muss ich dir Recht geben. ;)
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Hallo,
der war gut, unsere 2V mit Doppelzündspule haben das, sag denen das aber nicht, sonst spucken die noch.
Die neueren Motoren habe Einzelzündspulen, sogenannte Stabzündspulen, pro Zylinder eine. R1200 z.B.

Ach ja, der von mir angegebene Artikel, den kann man schon gut auswerten, jeder Zündfunke hat eine Phase mit Plasmabildung.
Übrigens, einige Zündkabel und Kerzenstecker funktionieren ohne Widerstand, da ist das Zündkabel als Induktivität ausgebildet.
Zur Verlustermittlung über dem Entstörwiderstand müsste man den Stromverlauf über eine Fourieranalyse bestimmen 2.te bis n-te Harmonische der Grundfrequenz.
 
Zuletzt bearbeitet:
Hallo Bernhard,

wieso Fourier-Analyse? Die Schwingung wird doch durch die Gegeninduktion gedämpft. Richtig schwingen tut's nur, wenn der Zündfunke nicht kommt. Dann bilden die Primärspule mit dem Kondensator oder anderen Kapazitäten einen Schwingkreis; die Sekundärspule mit den Kabeln als Kapazität auch. Dann ist der Wirkungsgrad aber Null.
Wie hoch ist der Brennstrom nach der Zündung der Brennstrecke? Wenn man den kennt, lässt sich auch die Verlustleistung berechnen.

Gruß Rainer
 
Zuletzt bearbeitet:
Funkenschlosser schrieb:
Zur Verlustermittlung über dem Entstörwiderstand müsste man den Stromverlauf über eine Fourieranalyse bestimmen 2.te bis n-te Harmonische der Grundfrequenz.
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P=I RMS ^2 *R = Wirkleistung

Man muss keine Fourierreihe machen. Man kann. Aber das ist nur zum Studenten quälen. Wenn man es macht dann von der Grundschwingung, also der ersten bis zur n-ten bei Spannung und Strom.
Für den RMS Wert reicht das Integral.

VG Michael
 
Nach meinem Verständnis muss man sich dem ganzen in 4 Phasen nähern:
Phase 1 ist das "aufladen" der Zündspule mit elektromagnetischer Energie, dadurch, daß ein sich ändernder Gleichstrom an die Zündspule angelegt ist (Knotakt geschlossen).
Phase 2 ist der Moment, in dem der Kontakt öffnet, und sich durch eine schnelle Magnetfeldänderung in der Sekundärspule eine Hochspannung an der Kerze aufbaut. In dem Moment verhält sich die Zündkerze vorrangig als Kapazität, der Widerstand ist sehr hochohmig.
In Phase 3 springt der Funke über, und ein Ionenstrom fließt. Der kapazitive Einfluss wird sehr klein, und die Kerze verhält sich primär als ohmscher Widerstand, an dem eine Leistung verbraten wird. Diese Leistung über die Dauer des Funkens betrachtet ist die Zündenergie.
Phase 4 liegt an, solange der Kontakt noch offen ist und (praktisch) herzlich wenig im Zündsystem passiert.

Das gemeine an der ganzen Sache ist (vor allem wenn man das rechnen will), daß dies alles nicht wechselwirkungsfrei passiert. Das wissen aber alle, die wissen, wie man das rechnen kann, und wo man Vereinfachen muss.

Wenn man sich die mittlere Leistungsaufnahme des Zündsystems anschaut, kommt man in die Größenordnung 15 Watt für eine Batterie-Spulenzündung. Die abgegebene Energie (der Zündfunken) ist in Relation dazu sehr gering, d.h. bedeutet dass am Ende der ganze Zauber in erster Linie Wärme in der Zündspule produziert...
 
Funkenschlosser schrieb:
Hallo,

Kleiner Hinweis:
http://www.sfb224.rwth-aachen.de/Abbildungen/3_2/Abb_3_2-1.jpg

Die Schwingung wird durch die Entladung bedämpft. Die ist nicht sinusförmig, deshalb der Entstörwiderstand.
Nicht durch einen Schwingkreis, dessen Verluste die Schwingung abklingen lassen.
Bin jetzt mal raus.
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Hallo Bernhard,

dieses Diagramm sagt doch alles, was ich wissen wollte! Vielen Dank. (Ich hoffe, diese Grafik stammt nicht aus deinem ersten Link)
Durch die logarithmische Achsenteilung sind sogar die kleinen Spannungsschwankungen der Hochspannung weggebügelt. Abgesehen von der ersten Mikrosekunde bleibt der Brennstrom 999 Mikrosekunden lang fast konstant bei rund 50mA und die Spannung dazu auf rund 500V.
Das ist doch mal ne Hausnummer. Der Widerstand lässt sich damit auf durchschnittliche 10kOhm berechnen und auch die Energie des Funkens für die Zeit der Glimmentladung als E = 500V x 50mA x 1ms = 25mWs = 25mJ. Für den hohen Strom der ersten Mikrosekunde kommt wegen der kurzen Zeitspanne nicht mal ein Millijoule raus.

Danke auch für die simle Formel für die Berechnung der in der Spule gespeicherten Energie - muss man nur die Induktivität genau kennen.
Ganz scheint sich die Formel aber nicht für die Praxis eignen. Bei Silent Hektik sind ja alle Werte angegeben. Setzt man Strom und Induktivität ein, kommt ein um die Hälfte höherer Wert fur die Zündenergie raus.
Habe mal mit einem besseren Messgerät zwei 6V-Boschspulen vemessen:
Unterbrecherzündung primär 1,2 Ohm und 4mH
Transistorzündung 0,7 Ohm und 4,7mH
Nach der Formel E = 1/2 L x I² kommt für 6V bei der 1. Spule 50mWs raus, bei der zweiten allerdings 170mWs.
Da muss wohl entsprechen ein Drittel runter gerechnet werden.
Stellt sich nur die Frage, auf welche Spule das Diagramm passt. Für die olle Unterbrecherzündung wäre das Ergebnis super, für die Transistorspule hieße das, das die Hälfte auf dem Weg zur Kerze verheizt wird.

Freue mich auf Nachrechner und weitere Kommentare:gfreu:

Gruß Rainer
 
Hallo Rainer,
doch war aus dem ersten Link, ich lese auch nicht alle Sachen bis zum Ende durch, wenn ich der Meinung bin, daß meine Fragestellung nicht beantwortet wird.

Was die Induktivitätsangaben angeht, man sollte beachen, daß die Induktivität bei einer Spule, die nicht als Luftspule gebaut ist, frequenzabhängig ist.
Da unsere Zündspulen einen Eisenkern haben, nimmt die Induktivität bei steigender Drehzahl ab, bzw. genauer, nehmen die Ummagnetisierungsverluste zu.
 
Ja noch mal danke,

da war ich beim Lesen einach zu ungeduldig, hätte vermutlich noch nen Link anklicken müssen. Aber diese Grafik habe ich immer wieder mal gesucht und bin nur auf Textungetüme gestoßen.
Ich denke, dass auch die hohe Induktivität der Sekundärspule die Leistung beeinträchtigt; das sind ja volle Henry! ( 17,7H und 31,7H) Die werden noch mal ordentlich auf die Primärseite zurückwirken, aber da fehlt mir das tiefere Verständnis von Trafos.
Was passiert nun mit größeren/kleineren Vorwiderständen? Fressen die viel Leistung oder überwiegt der positiver Effekt der Brennzeitverlängerung?

Gruß Rainer
 
Habt ihr ja jetzt alles toll geregelt, ich frage mich nur, welche Schlüsse ihr aus der Geschichte zieht und welche Vorteile ihr für Euch seht :nixw::nixw::nixw:
Was wird jetzt an den Mopeten geändert um welche Verbesserungen herbeizuführen?
Für mein Verständnis wurden hier diverse Fachbegriffe kommuniziert, welche aber als gegeben hingenommen werden müssen. Für mich als ehemals gelernter Radio/Fernsehtechniker mit begrenzter Stromerfahrung, eher als Zeitvertreib inszeniert.
Nochmal zum Verständnis:
Was machst Du (wer auch immer) an Deinem Moped?
 
BOT schrieb:
Habt ihr ja jetzt alles toll geregelt, ich frage mich nur, welche Schlüsse ihr aus der Geschichte zieht und welche Vorteile ihr für Euch seht :nixw::nixw::nixw:
Was wird jetzt an den Mopeten geändert um welche Verbesserungen herbeizuführen?
Für mein Verständnis wurden hier diverse Fachbegriffe kommuniziert, welche aber als gegeben hingenommen werden müssen. Für mich als ehemals gelernter Radio/Fernsehtechniker mit begrenzter Stromerfahrung, eher als Zeitvertreib inszeniert.
Nochmal zum Verständnis:
Was machst Du (wer auch immer) an Deinem Moped?
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Hallo BOT,
es gibt halt Leute, die fahren, dann welche die fahren und schrauben, dann welche, die schrauben und die fahren ganz selten, dann die die schrauben und fahren und die Theorie pflegen und verstehen wollen.

Dann soll es noch welche geben, die ihr Mopped mit der Schleifhexe mutwillig verletzen, danach dann die Verletzungen verbinden, da sie aber vergessen haben wo, einfach die Auspuffkrümmer umwickeln.

So sind halt die Interessen verschieden.
 
Funkenschlosser schrieb:
Hallo BOT,
es gibt halt Leute, die fahren, dann welche die fahren und schrauben, dann welche, die schrauben und die fahren ganz selten, dann die die schrauben und fahren und die Theorie pflegen und verstehen wollen.

Dann soll es noch welche geben, die ihr Mopped mit der Schleifhexe mutwillig verletzen, danach dann die Verletzungen verbinden, da sie aber vergessen haben wo, einfach die Auspuffkrümmer umwickeln.

So sind halt die Interessen verschieden.
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Das hast Du gut interpretiert, für ein Forum ist das m.E. aber traurig.
Wichtige Problemlösungen halte ich für sinnvoller.

Edit: Hab Anfang des zweiten Satzes ein R durch ein W ersetzt.
 
Zuletzt bearbeitet:
Hallo,
Induktivitäten sind nicht Frequenzabhängig. In erster linie ist der Induktivitätswert Stromabhängig, wenn das Ding sättigt.

Der Widerstand in der Spule für Kontaktzündung muss drin sein, sonst brennt irgendwas ab wenn das ding steht und geschlossen ist.

Ich habe jetzt mal angenommen das der Strom aus dem diagramm ein Dreieck ist das mit 80A anfängt und dann nach 1 ns null ist. Dann habe ich den quadratischen Mittelwert gerechnet und komme bei 5000min^-1 auf 15mA Strom RMS. Das quadrat davon mal dem Widerstand 10kOhm sind dann ca. 2W. im Widerstand.

VG Michael
 
Q-Michael schrieb:
Hallo,
Induktivitäten sind nicht Frequenzabhängig. In erster linie ist der Induktivitätswert Stromabhängig, wenn das Ding sättigt.

Der Widerstand in der Spule für Kontaktzündung muss drin sein, sonst brennt irgendwas ab wenn das ding steht und geschlossen ist.

Ich habe jetzt mal angenommen das der Strom aus dem diagramm ein Dreieck ist das mit 80A anfängt und dann nach 1 ns null ist. Dann habe ich den quadratischen Mittelwert gerechnet und komme bei 5000min^-1 auf 15mA Strom RMS. Das quadrat davon mal dem Widerstand 10kOhm sind dann ca. 2W. im Widerstand.

VG Michael
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Gott sei Dank hast Du das noch mal klargestellt, jetzt bin ich beruhigt und kann getrost einschlafen )(-:
 
Q-Michael schrieb:
Hallo,
Induktivitäten sind nicht Frequenzabhängig. In erster linie ist der Induktivitätswert Stromabhängig, wenn das Ding sättigt.

Der Widerstand in der Spule für Kontaktzündung muss drin sein, sonst brennt irgendwas ab wenn das ding steht und geschlossen ist.

Ich habe jetzt mal angenommen das der Strom aus dem diagramm ein Dreieck ist das mit 80A anfängt und dann nach 1 ns null ist. Dann habe ich den quadratischen Mittelwert gerechnet und komme bei 5000min^-1 auf 15mA Strom RMS. Das quadrat davon mal dem Widerstand 10kOhm sind dann ca. 2W. im Widerstand.

VG Michael
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Hallo Michael,
ich kann ja nur die Reaktanz messen, mein Messgerät zeigt mir halt bei 100 Hz und 1Khz verschieden Induktivitäten an. Du könntest ja mal die gleich Zündspule bei 100Mhz messen, da dürfte vom Effekt des Fe-Paketes ausser den kapazitiven Komponenten nicht mehr viel übrig bleiben.

Was nun den Entstörwiderstand mit 2W angeht da bin ich mir sicher, viel mehr als 0,5W wegen der Baugrösse traue ich dem nicht zu.
 
Funkenschlosser schrieb:
Hallo Michael,
ich kann ja nur die Reaktanz messen, mein Messgerät zeigt mir halt bei 100 Hz und 1Khz verschieden Induktivitäten an. Du könntest ja mal die gleich Zündspule bei 100Mhz messen, da dürfte vom Effekt des Fe-Paketes ausser den kapazitiven Komponenten nicht mehr viel übrig bleiben.

Was nun den Entstörwiderstand mit 2W angeht da bin ich mir sicher, viel mehr als 0,5W wegen der Baugrösse traue ich dem nicht zu.
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1: Die parasitären Caps, verfälschen die Messung. das ändert aber nix dran das die Induktivität frequenzunabhängig ist. Man muss das mal mit dem oszi messen. Die kleinen Messgeräte taugen meiner Ansicht auch nix.
Wir haben auch so eins, aber wenn ich richtig L messen will nehme ich Strom und einen bekannten Widerstand und guck mir die e-Funktion an.
2: ich habe viele Annahmen getroffen. Man müsste mal die Stromzange mit Speicherozi dranmachen. Aber dem Widerstand traue ich schon 2W zu, weil bei meinen Steckern war der eingegossen. Da kann er gut die Wärme wegbringen.
VG Michael
 
BOT schrieb:
Habt ihr ja jetzt alles toll geregelt, ich frage mich nur, welche Schlüsse ihr aus der Geschichte zieht und welche Vorteile ihr für Euch seht :nixw::nixw::nixw:
Was wird jetzt an den Mopeten geändert um welche Verbesserungen herbeizuführen?
Für mein Verständnis wurden hier diverse Fachbegriffe kommuniziert, welche aber als gegeben hingenommen werden müssen. Für mich als ehemals gelernter Radio/Fernsehtechniker mit begrenzter Stromerfahrung, eher als Zeitvertreib inszeniert.
Nochmal zum Verständnis:
Was machst Du (wer auch immer) an Deinem Moped?
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Hallo BOT,

die Frage will ich dir gern beantworten:
Es gibt immer wieder Empfehlungen, wie man sein Motorrad verbessern kann. Gerade bei der Elektrik, wo sich viele nicht so auskennen, werden mit wilden Rechnungen irgendwelche Verbesserungen angepriesen: Der Boxer läuft ruhiger, hat einen satteren Durchzug usw. wenn du die verbeserte Zündung von XYZ einbaust. Auch bei Silent Hektik ist mir das suspekt, wenn die nen Dreifach-Funken anpreisen.
Gerne will ich meinem Motorrad was besseres gönnen, wenn ich nachvollziehen kann, worin die Verbesserung besteht. Ich bin kein Ingenieur, will aber auf dem Gebiet Motorrad mit einem Ingenieur mithalten.
Es gab mal nen Buch "Zen und die Kunst, ein Motorrad zu warten", das war ziemlich überdreht. Der Autor hat den BMW-Ingenieuren vollig vertraut und hat sich in unerwarteten Situationen immer gefragt: Was haben die sich dabei gedacht?
Meist sind die alten Kenntnisse so umfassend, dass man gar nichts ändern muss. Bestimmt ist die Ignitech-Zündung eine Verbesserung, denn so etwas gab es 1970 einfach nicht. Aber die greift auch auf die alte Spulenzündung zurück. Wer will, kann sich ja ne Kondensator-Zündung einbauen oder sich gleich nen Vierventiler kaufen. Der hat sogar ne Einspritzung, elektronische Zündzeitpunktberechnung und nen Klopfsensor.
Ein besseres Fahrwerk und mehr Leistung gibt's noch obendrauf.
Ich will lieber die olle Rita weiterfahren, mit der ich schon 350.000km abgespult habe. Da schaukelt das Fahrwerk manchmal und und machmal ist die Batterie platt. Ich freue mich, wenn ich jeden Defekt nachvollziehen und beheben kann - eine kleine Meditationsübung :gfreu: Ein gutes Dutzend Modifikationen habe ich inzwischen vorgenommen, von denen ich meine, dass sie eine Verbesserung wären - was ich mir so denke.
Wenn ich anderen mit meinen Erfahrungen weiterhelfen kann, freut es mich ebenso.

@ Bernhard: Ich meine Widerstände im Sekundärkreis. Den im Kerzenstecker oder einen Vorwiderstand direkt in der Kerze.

Gruß aus Berlin
 
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