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Messungen an der Zündspule

hg_filder

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Eigentlich sollte ja das Thema ursprünglich "Messungen an der Zündung" heißen, aber nach und nach wurde mir klar, dass ich mich deutlich tiefer in die Materie einarbeiten muss. Hier werde ich nach und nach meine Erkenntnisse zur Verfügung stellen - wer denn Interesse hat.

Ein Einschub
An dieser Stelle möchte ich mich mal bei einigen Helfern bedanke, die mich teilweise seit Jahren unterstützen und vor allem in diesem Thema mit Rat und Tat helfen. Dank geht an folgende Personen:

Michael (Q-Michael) hilft mir seit Jahren mit seinem Fachwissen schon seit langer Zeit, korrigiert mich an den Stellen, an denen ich mal wieder ungenau oder falsch liege, aber hat auch die Räumlichkeiten und Equipment bei den Messungen an seiner Hochschule organisiert und mit durchgeführt hat.

Rudi (Rudi) hat mir schon zu Beginn der Spulenmessungen seine eigenen Messungen und Unterlagen zur Verfügung gestellt, die ich mitnutzen darf.

Holger (Blaue Emma), der mir den Ständer für den Lichtmaschinenprüfstand baute, der auch hier als Basis für den Antrieb des Hallgebers herhält und damit die Grundlage für die Messungen dient

Alex (albauer) für die fachlich guten Anregungen und Tabellen

Uwe (Vix_Noelopan) für's Mitdenken

Gerd (Gerd) für den Gedankenaustausch

Für die nachfolgenden Messungen geht aber auch ein ganz besonderer Dank an

Dirk (2V_diwi), der mir meine Adapteraufnahme für Hallgeber gedreht/gefräst hat und seine Zündungsteile inkl. aller Bauteile bis zum Akku für Messungen zur Verfügung gestellt hat

Achim (Northpower), der uns mit Zündspulen für die Messungen ausgeholfen hat

Und dann habe ich noch einen weiteren Mitspieler anzusprechen, mit dem ich seit längerem mich austausche, da dort ebenfalls solche Messungen aktuell stattfinden und mich hier mit Messungen und Ideen unterstützt: Fa. Q-Tech, Rudi Kallenbach

Gleich geht es weiter

Hans
 
Zündspulen, das unbekannte Wesen

Die bei mir zu Hause gemachten Messungen basierten ja auf den Standardteilen einer GS, die ich mal als meine "Basis" ansehen werde. Durch ein Mopedwochenende kam ja der Impuls, mal eine Doppelzündung ohne LiMa, d.h. nur durch Batteriebetrieb zu testen. In dem Testumfang hatten wir verschiedene Konstellationen getestet, u.a. eben auch alte Bosch-Steuergeräte, die unter Last kräftig in die Knie gehen, im realen Leben das Motorrad nicht mal zum starten bewegte.

In den nächsten Teilen werde ich mich mal mit den einzelnen Zündspulen und deren Verhalten auseinandersetzen. Die Frage für mich ist, an welchen Kriterien kann ich eigentlich eine gute Spule erkennen und wie kann man das messen. Bitte gerne kommentieren bzw. auf mögliche Fehler hinweisen.


Bosch-Spule Doppelspule ab 1990 (Bosch 0 221 500 203, BMW 12 13 1 244 426):

Bei den Messungen hat sich ergeben, dass die Aufladezeit der Spule bei gleicher Spannung sich nahezu konstant über den Drehzahlbereich auf gleichem Niveau befinden, ab 6.000 1/min sie sich etwas verkürzt. Bei meinen Messungen mit 12 Volt angelegter Spannung und mehr als 8.500 Umdrehungen rechte die Zeit aber nicht mehr, um die Spule bis zur Strombegrenzung aufzuladen. Bei 14 Volt war das dann wieder kein Problem. D.h. ich werde in Zukunft vor allem mit der Bordspannung von rund 13,5 Volt messen.

2023-12-11_DZ9000-14V_01.jpg

Nun gilt es, eine Zündspule zu qualifizieren. Eine Technische Information von Beru finde ich ganz interessant, da es auf die Aspekte eingeht: LINK

Hier wird u.a. auf den maximalen sekundären Brennstrom und Brenndauer eingegangen. Bei den Messungen an der Hochschule hatten wir ja recht teueres Equipment, die ich mir zu Hause nicht auch hinstellen wollte. Da stellt sich die Frage, wie man dass ansonsten qualifizieren könnte. Hier hat mir Rudi Kallenbach (Q-Tech) einen guten Hinweis gegeben, d.h. durch eine Spannungsmessung an Klemme 1 gegen Masse bekommt man ja das Spiegelbild des Verhaltens der Zündspule, d.h. es lässt sich zumindest die Brenndauer ablesen. Gesagt, getan, das sieht dann so aus (hier eine PVL-Spule):


Zwischenablage_06-14-2024_01.jpg

Die grüne Linie zeigt den primären Spulenstrom, die gelbe den Spannungsverlauf an Klemme 1 gegen Masse (die Einheiten sind am Oszi sind noch nicht korrekt).

Punkt 1: Beginn der Spulenladung
Punkt 2: Erreichung der Strombegrenzung
Punkt 3: Zündung
Punkt 4: Endzeitpunkt der Brenndauer des "Zündfunken" an der Zündkerze

Q-Tech hat die gleichen Messungen gemacht, jedoch zusätzlich die Spannung auf der Sekundärseite und das Hallgebersignal mit aufgenommen (Bosch-Spule):

Zwischenablage_06-14-2024_02.jpg

grün = Hallgebersignal
blau = Spulenstrom primär
rot = Spannung Klemme 1
ocker (Linie unten) = Spulenspannung an Klemme 4 Zündkabel, kapazitiv abgegriffen

Sehr schön lässt sich das parallele Verhalten der Spannung an Klemme 1 und Klemme 4 ableiten, d.h. die Brenndauer kann auch mit einfachen Mitteln gemessen werden (ich habe kein Hochspannungsteil für den Oszi). Sehr schön kann die sehr hohe Spannung am Start der Zündung (Zündspannung zur Überbrückung des Luftweges) sehen. In wie weit sich das unter Druck (8 bar an der Zündkerze) verschiebt, wird ein späterer Test ergeben.

So wurden Messungen bei 500, 1.300, 4.000 und 6.000 1/min durchgeführt. Dabei ergab sich eine Aufladezeit von rund 4 ms, eine Brenndauer von 1,7 ms, eine Brennspannung von 300 Volt (Umgebungsdruck).

Hans
 
Zuletzt bearbeitet:
PVL-Spulen (356-100 0,6 Ohm, 365-101 1,4 Ohm, 356-104 2,3 Ohm)

PVL-Spulen sind ja vereinzelt in die Kritik gekommen, hier wollte ich eben auch ein besonderes Augenmerk drauf halten, besonders darauf, dass sie Vergussmasse auslaufen kann.

Bei unseren Messungen mit Dirk (er hatte einen Ausfall, der aber nichts mit den PVL-Spulen zu tun hatte) wurden seine Komponenten am Prüfstand überprüft. Alle Teile waren in Ordnung und so konnten wir die Messungen unter Live-Bedingungen starten und dabei verschiedene Konstellationen prüfen. Im Einsatz waren zwei PVL 0,6 Ohm (Kennung 365 100), parallel angeschlossen und über einen Akku betrieben, d.h. kein Spannungsnetzteil im Einsatz.

Zwischenablage_06-14-2024_01.jpg

Gemessen haben wir eine Aufladezeit von rund 2 ms und eine Zünddauer von runden 0,6 ms

Hier die Q-Tech Messung, sehr ähnliche Bedingungen

Zwischenablage_06-14-2024_03.jpg

Auch hier 2 ms Aufladezeit und 0,5 ms Brenndauer, 180 Volt Brennspannung

Es wurden noch die Spulen mit 1,4 (356 101) und 2,3 Ohm (356 104) gemacht, auch hier 0,5 ms Brenndauer und ähnliche Brennspannung (in Raumumgebung, d.h. kein Druck auf der Kerze). Die Ladezeit war durch den erhöhten Widerstand in der Spule natürlich deutlich länger.

D.h. der signifikate Unterschied ist die offensichtlich kürzere Brenndauer. Dies hat sich durch Messungen weiterer Spulen (kommen noch) erhärtet. Es lässt sich aus dem Verhalten Aufladezeit bei ähnlichem primaren Widerstand der Spule eine Brenndauer der Spule ableiten.

ABER: Wir wissen ja, dass diese Spulen im Betrieb sehr gut funktionieren und keinen wirklichen Anlass zur Kritik geben. Auch die von Dirk mit zwei Spulen als Doppelzündung verrichten im Rennbetrieb super ihren Dienst, d.h. hier trifft Theorie auf Wirklichkeit. Sprich Messtechnisch ein Unterschied, im Betrieb eher nicht von Belang.

Kommen wir noch zu den Ausfällen, vor allem bei Hitze. Durch einen Messfehler bei mir hatte ich die Strombegrenzung zu stark reguliert, d.h. unterhalb der Strombegrenzung des Zündsteuergerätes. Dabei hat sich herausgestellt, dass es wohl im Steuergerät neben der Drehzahl auch die Stromaufnahme zur Anpassung der Ladezeiten (Anpassung für die unterschiedlichen Spulenwiderstände) deutlich auswirkt. Sprich, bei zu niedriger Stromquelle werden die Zeiten nach oben angepasst, hier in meinem Messfall auf die 3 fache Zeit von 12 ms statt 4 ms. Dann werden die Spulen richtig heiss, so dass ich den Test abbrechen musste. Das gleich dann bei Standgas gemacht, hier ist ja die lange Bestromungszeit für ein sicheres Standgas gewollt. Nach Rücksprache mit PVL am Anfang meiner Messungen wurde mir gesagt, dass die Spulen nicht mit mehr als 3 Ampere im Mittel bestromt werden sollen. Dies wird im normalen Fahrbetrieb meist auch nicht gerissen. Aber bei Standgas ist das nicht der Fall, auch nicht, wenn Akku und LiMa nicht mehr den genügenden Strom liefern können (Ausfall der LiMa, niedrige Spannung des Akkus). In den Fällen werden die Spulen außerhalb ihrer Spezifikation betrieben, d.h. kein Fehler der Spule sondern Konfigurationsfehler Zündsteuergerät zu Zündspule. Hier bringt die 1,4 Ohm Spule vermutlich etwas Besserung im Hitzeverhalten mit.
 
Beru 4 Ventiler Zündspule (Beru 00 40 100 224 00 00 ZS 224, PVL 360-102)

Diese Spule wird ja schon länger hier im Forum als möglicher Favorit gesehen. In einem Thread wurde auch gesagt, dass diese von PVL hergestellt wird, was wohl richtig ist. Auch diese wurde unter den identischen Bedingungen gemessen, d.h. gleiche Drehzahlen, gleiche Spannung, gleiches Zündsteuergerät (Temic, als Ersatz von BMW für die Telefunken-Teile vorgesehen), Umgebungsdruck.

Zwischenablage_06-14-2024_04.jpg

0,5 Ohm, 4,5 ms Ladezeit, 1,5 ms Brenndauer, 400 Volt Brennspannung. Damit liegt sie etwas besser als die originale Bosch-Zündspule, aber preislich im Vergleich zur Bosch viel günstiger. Nachdem die ja auch von einigen als gut empfunden wurde, kann man sie als legitimen Nachfolger der originalen Zündspule sehen.

Hans
 
Hi Hans,

hast du auch Interesse an MP10 und K1200RS Zündspulen?
Die lägen hier bei mir unbestromt rum.

Und meine Reserve-Ignitech bekommst du auch, wenn du die nicht kaputt machst ;;-)

Gruss Holger
 
Ich habe 2 große Silent Hektik Spulen. Wenn du die haben willst schick' ich sie dir.
 
hg_filder schrieb:
(...) Dabei ergab sich eine Aufladezeit von rund 4 Sekunden, eine Brenndauer von 1,7 ms, eine Brennspannung von 300 Volt (Umgebungsdruck).
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Hallo Hans,

super interessant, und vor allem so erklärt und bebildert, dass man es auch als Elektro-Laie versteht. Klasse!

Kann es sein, dass beim obigen Zitat ein "Milli" fehlt?

Gruß,
Florian
 
Hallo Hans,

müsste die Angabe für die Ladezeit nicht eher 4 Millisekunden lauten? Bei 6000/min feuert die Spule immerhin mit 100 Hz, also hundert Mal pro Sekunde.

Beste Grüße, Uwe
 
Florian schrieb:
Hallo Hans,

super interessant, und vor allem so erklärt und bebildert, dass man es auch als Elektro-Laie versteht. Klasse!

Kann es sein, dass beim obigen Zitat ein "Milli" fehlt?

Gruß,
Florian
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Vix_Noelopan schrieb:
Hallo Hans,

müsste die Angabe für die Ladezeit nicht eher 4 Millisekunden lauten? Bei 6000/min feuert die Spule immerhin mit 100 Hz, also hundert Mal pro Sekunde.

Beste Grüße, Uwe
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Danke für‘s aufpassen, ist korrogiert.

Hans
 
BlaueEmma schrieb:
Hi Hans,

hast du auch Interesse an MP10 und K1200RS Zündspulen?
Die lägen hier bei mir unbestromt rum.

Und meine Reserve-Ignitech bekommst du auch, wenn du die nicht kaputt machst ;;-)

Gruss Holger
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MP 10 und Dyno Mini kommen noch, aber ich würde sie gerne mal hier verproben, d.h. gerne. Die Reserve-Ignitech wäre der Hammer, weil damit will ich in Zukunft weiter machen. Und wenn ich sie kaputt mache, bekommst du eine Neue, versprochen.

Hans
 
Q-Michael schrieb:
Bei den weißen
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Du meinst diesen Bereich:

Zwischenablage_06-14-2024_02b.jpg

Grün ist ja das Hallgebersignal. Hier muss man wissen, dass dort die Spannung von einem separaten Netzteil eingespeist wird, das Zündsteuergerät und die Spule von einem deutlich stärkeren zweiten Netzteil. Eigentlich hätte ich eine gerade Linie bis zur Zündung erwartet, da Einschalten und Ausschalten über die Aussparung der Hallgeberglocke erfolgt. Möglicherweise eine Wechselwirkung über den Oszi, muss ich mir mal bei mir ansehen, sobald ich das Hallgebersignal ausgewertet bekomme.

Hans
 
Vix_Noelopan schrieb:
Hallo Hans,

was repräsentiert der gelbe Graph ganz unten?

Beste Grüße, Uwe
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ocker (Linie unten) = Spulenspannung an Klemme 4 Zündkabel, kapazitiv abgegriffen bei Umgebungsdruck, ist unter Druck deutlich höher (mit dem teuren Hochschulequipment hatten wir um die 1.000 Volt gemessen. Bilder dazu suche ich naher noch raus.

Hans
 
Q-Michael schrieb:
Hallo Hans, wieso bricht die grüne Kurve immer ein?
vg Michael
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Nach kurzer Rücksprache:

Der Einbruch rührt daher, weil die Messungen den gesamten Prüfstand mit einem 13,8V / 30A Netzteil versorgt werden, nicht durch zwei. D.h. es sind Spannungsschwankungen verursacht durch das Einschalten des Primärkreises der Spule. Sobald das Zündsteuergerät in die Strombegrenzung geht, erholt sich die Spannung wieder.

Hans
 
Japandoppelspule TEC MP10 (2,5 Ohm, 3,8 mH)

Diese Spule war ja in der Vergangenheit ein oft gegebener alternativer Tipp.

Zwischenablage_06-14-2024_05.jpg

2,5 Ohm, 6,0 ms Ladezeit, 0,7 ms Brenndauer, 200 Volt Brennspannung. Ab 6.000 1/min kommt die Spule aber an ihre Grenzen, d.h. sie wird nicht mehr komplett geladen. Die Brenndauer ist länger als bei der PVL -100, jedoch kommt sie an die Werte der Bosch oder Beru/PVL-360-102 nicht dran. In der Praxis scheint sie aber unproblematisch zu sein, d.h. wer sie im Einsatz hat, kann sie drin lassen.

Hans

ps.: hier kann man schön sehen, dass der höhere Ohmwiderstand die Spannung des Hallgebers nahezu nicht beeinflusst.
 
Dyna Mini Doppelspule (3 Ohm)

Eher bei uns nicht so verbreitete Spule (zumindest meine Wahrnehmung)

Zwischenablage_06-14-2024_06.jpg

3,0 Ohm, 16,0 ms Ladezeit, 1,6 ms Brenndauer, 200 Volt Brennspannung. Ab 4.000 1/min kommt die Spule aber an ihre Grenzen, d.h. sie wird nicht mehr komplett geladen. Die Brenndauer ist im Bereich der Bosch und Beru/PVL-360-102. In wie weit sich die immer niedrigere Sekundärspannung bei hohen Drehzahlen sich negativ auswirkt, müsste durch ein Fahrversuch bewertet werden.

Hans
 
hg_filder schrieb:
Japandoppelspule TEC MP10 (2,5 Ohm, 3,8 mH)

Diese Spule war ja in der Vergangenheit ein oft gegebener alternativer Tipp.

Anhang anzeigen 345574

2,5 Ohm, 6,0 ms Ladezeit, 0,7 ms Brenndauer, 200 Volt Brennspannung. Ab 6.000 1/min kommt die Spule aber an ihre Grenzen, d.h. sie wird nicht mehr komplett geladen. Die Brenndauer ist länger als bei der PVL -100, jedoch kommt sie an die Werte der Bosch oder Beru/PVL-360-102 nicht dran. In der Praxis scheint sie aber unproblematisch zu sein, d.h. wer sie im Einsatz hat, kann sie drin lassen.

Hans

ps.: hier kann man schön sehen, dass der höhere Ohmwiderstand die Spannung des Hallgebers nahezu nicht beeinflusst.
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Hi Hans,

du arbeitest ja mit dem originalen Zündsteuergerät.
Ich könnte mir gut vorstellen, dass die MP10 (und auch andere) mit der Ignitech auch bei höheren Drehzahlen ausreichend bestromt werden.

Gruss Holger
 
BlaueEmma schrieb:
Hi Hans,

du arbeitest ja mit dem originalen Zündsteuergerät.
Ich könnte mir gut vorstellen, dass die MP10 (und auch andere) mit der Ignitech auch bei höheren Drehzahlen ausreichend bestromt werden.

Gruss Holger
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Können wir dann ja mal ausprobieren. Man darf nur nicht vergessen: Wie viele Normalofahrer sind oberhalb von 6.000 1/min unterwegs.

Hans
 
ach, ich dachte, das ist nach der Einfahrzeit üblich.
Oder irre ich mich da :D

Gruss Holger

P.S. ich hab mir an den Gasgriff mit Nagellack Markierungen gemacht :pfeif:
 
hg_filder schrieb:
Dyna Mini Doppelspule (3 Ohm)

Eher bei uns nicht so verbreitete Spule (zumindest meine Wahrnehmung)

3,0 Ohm, 16,0 ms Ladezeit, 1,6 ms Brenndauer, 200 Volt Brennspannung. Ab 4.000 1/min kommt die Spule aber an ihre Grenzen, d.h. sie wird nicht mehr komplett geladen. Die Brenndauer ist im Bereich der Bosch und Beru/PVL-360-102. In wie weit sich die immer niedrigere Sekundärspannung bei hohen Drehzahlen sich negativ auswirkt, müsste durch ein Fahrversuch bewertet werden.

Hans
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Servus Hans,
ich hatte diese Spulen in einen Motorrad verbaut.
Der Motor hat bis zur Maximaldrehzahl von knapp 8000 gute Leistung abgegeben.
Allerdings mit Doppelzündung.
Gruß, Rudi
 
albauer schrieb:
Hans,

warum muss/ sollte eine Spule vollständig "geladen" sein, um einen stabilen Zündfunken zu erzeugen?


Nur mal so als Denkanstoß, diese Annahme zu hinterfragen.


Gruß


Alexander
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Die Spule ist eine Induktivität, also ein Energiespeicher. Formel ist E=1/2 L i^2.

Das was Du vorne reintust, kommt hinten raus, minus Verluste.

VG Michael
 
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