Prüfstand Hallgeberzündung

Wir haben vermutlich im Steuergerät schon mal ca. 1,5 V Spannungsabfall über dem Schalttransistor, der vermutlich ein Darlington ist, und weitere 0,65 V am Widerstand, der für die Strombegrenzung zuständig ist.

Beste Grüße, Uwe
 
Q-Michael schrieb:
und dann : 1/2 L I^2
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Danke, geändert

Q-Michael schrieb:
Kein Tau! I=1/L * Intergral u(t ) dt
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Du hattest das ja bei Alex auch schon geschrieben (und ich gleich wieder vergessen). ABER: Wie berechne ich dann die fallende Spannung ohne einen Zeitbezug? Kannst du mir mal auf's Pferd helfen?


Q-Michael schrieb:
vielleicht kommst du dich mal ins Institut

vg Michael
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Sobald es die Strassenverhältnisse wieder zulassen und ich meinen anderenKrempel hier vor Ort auf der Reihe.

Hans
 
Vix_Noelopan schrieb:
Wir haben vermutlich im Steuergerät schon mal ca. 1,5 V Spannungsabfall über dem Schalttransistor, der vermutlich ein Darlington ist, und weitere 0,65 V am Widerstand, der für die Strombegrenzung zuständig ist.

Beste Grüße, Uwe
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Hallo Uwe,
liegen die beiden Spannungen dann
  1. seriell, d.h. es wären dann 2,15 V und eine weiter Strombegrenzung
  2. oder parallel, was dann zu einer Stromerhöhung führen müsste?

Hans
 
Hallo Hans,

ich meine, es schon mal geschrieben zu haben, wie ich mir das Modul grob vorstelle: In der Emitterleitung des Leistungs-Schalttransistors liegt ein Widerstand, an dem 0,65 V abfallen, wenn die Strombegrenzung einsetzt. Das ist die Basis-Emitter-Kniespannung eines weiteren Kleinsignaltransistors, der dem Leistungstransitor dann den Basisstrom abknabbert.

Btw, zu Omega, Sigma, Tau etc.: Es gab vor ~50 Jahren von Bosch rote Zündspulen für Vierräder, die einen Vorwiderstand von 1,8 Ω benötigten. Dieser hatte zwei Funktionen: Zum einen wurde er beim Anlassen überbrückt und damit die dann niedrigere Akkuspannung kompensiert, zum anderen spielte er eine erhebliche Rolle beim magnetischen Laden der ZSP, indem er die Drehzahlabhängigkeit verringerte.

Beste Grüße, Uwe
 
Vix_Noelopan schrieb:
Hallo Hans,

ich meine, es schon mal geschrieben zu haben, wie ich mir das Modul grob vorstelle: In der Emitterleitung des Leistungs-Schalttransistors liegt ein Widerstand, an dem 0,65 V abfallen, wenn die Strombegrenzung einsetzt. Das ist die Basis-Emitter-Kniespannung eines weiteren Kleinsignaltransistors, der dem Leistungstransitor dann den Basisstrom abknabbert.

Btw, zu Omega, Sigma, Tau etc.: Es gab vor ~50 Jahren von Bosch rote Zündspulen für Vierräder, die einen Vorwiderstand von 1,8 Ω benötigten. Dieser hatte zwei Funktionen: Zum einen wurde er beim Anlassen überbrückt und damit die dann niedrigere Akkuspannung kompensiert, zum anderen spielte er eine erhebliche Rolle beim magnetischen Laden der ZSP, indem er die Drehzahlabhängigkeit verringerte.

Beste Grüße, Uwe
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was haben die denn vor 50 Jahren gemacht, wenn der Unterbrecher eingeschaltet war und der 1,8 Ohm wurde überbrückt? Sicherung getauscht ?
 
hg_filder schrieb:
Danke, geändert



Du hattest das ja bei Alex auch schon geschrieben (und ich gleich wieder vergessen). ABER: Wie berechne ich dann die fallende Spannung ohne einen Zeitbezug? Kannst du mir mal auf's Pferd helfen?





Sobald es die Strassenverhältnisse wieder zulassen und ich meinen anderenKrempel hier vor Ort auf der Reihe.

Hans
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du kommst am besten Freitags, da gibt es Weißwürste:D
 
Q-Michael schrieb:
was haben die denn vor 50 Jahren gemacht, wenn der Unterbrecher eingeschaltet war und der 1,8 Ohm wurde überbrückt? Sicherung getauscht ?
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Gab es denn vor 50 Jahren Fahrzeuge, deren Zündstromkreis abgesichert war? Genau die oben beschriebene Bosch-Spule fahre ich seit Jahrzehnten in meiner DS als Nachrüstlösung statt der Serienspule mit NTC-Vorwiderstand problemlos spazieren. Der Vorwiderstand der Bosch-Spule wird ja lediglich während des Anlassens überbrückt.

Beste Grüße, Uwe
 
Weiter geht es mit den Überlegungen. Nach allem, was ich bis jetzt verstanden habe, sollte als nächstes mal die Energie (Einheit mJ) definiert werden, welche für einen stabilen Zündfunken benötigt wird.

Mal verschiedene Quellen angezapft:

Beru
Alles über Zündspulen
Technische Information Nr. 7 aus 2014
  • TFu Funkendauer 1,3–2,0 ms
  • WFu Funkenenergie 10–60 mJ für „normale“ Motoren

SH-Webpage

  • maximale Drehmoment: 30mJ bis 40mJ
  • unterer Drehzahlbereichen: 90mJ bis 120mJ
  • maximalen Leistung und beim Beschleunigen: 60mJ bis 80mJ

TU Braunschweig, Doktorarbeit Ottomotorische Magerbrennverfahren

  • Mindestenergien von ca. 40mJ bei induktiver Zündsysteme (konventionelle Motoren)


Kennt jemand einen "guten" Wert, ansonsten würde ich mal zwischen 30-60 mJ annehmen wollen.

Hans
 
Hans,

hg_filder schrieb:
... Also kämen zur Aufladezeit mit 28.6 ms beispielsweise weitere 2,2 ms der Entladung (Zündung) ...
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die Funkenbrenndauer kann man auch berechnen. Größenordnung dürften hier auch eher 1,6ms sein (ich habe das für die Konstellation gerade nicht nachgerechnet) ...

Und wenn Du Dir etwas von der Zündung wünschen darfst bzw. an Anforderungen stellst, dann willst Du wahrscheinlich noch folgende Dinge:


  • Während des (Kalt-)Startvorgangs eine längere Bestromung der Spulen
  • Anpassung der Dauer der Bestromung an die anliegende Versorgungsspannung
  • "Rückwärtsrechnen" für den Beginn der Bestromung (also Ladezeit/ Bestromung zzgl. Funkenbrenndauer) so spät wie möglich beginnen
  • Wenn der Zyklus aus Ladung und Entladung nicht mehr in das Zeitfenster einer Umdrehung passt (bei wasted spark), Anpassung der Zeiten


Die sind u.a. auch in dem von Dir verlinkten Dokument zu finden.

Ich wollte zudem keine Strombegrenzung durch das Steuergerät ...



Alexander
 
Hallo Alexander,
alles Punkte, die (bis auf die Strombegrenzung) vermutlich sicherlich die meisten Zündboxen haben dürften. Da bin ich aber noch nicht angekommen, eher noch am verstehen der Basiszusammenhänge.

Für mich dachte ich, wie folgt die Komponenten zu dimensionieren:

  1. Aus der Zündbox: Spannungsverlust am "Schalter"
  2. Aus der Zündbox: Ermittlung Strombegrenzung
  3. Zeit/Taktverhältnisse im hohen Drehzahbereich der Signalgeberscheibe (offen/zu)
  4. Festlegung der minimalen Arbeitsleistung der Spule. Diese muss in Abhängigkeit von Spannung (siehe Schalter und mögliche Mehr/Minderwerte der Spannung) und sinnvollen Aufladezeit passen. Aufladezeiten (Schalter zu) geben den Rahmen
  5. Festlegung der Aufladezeit

Ich habe das mal für die Hallgeberzündung mit den von mir gemessenen Werten zu "Excel-Theorie" gegenübergestellt. Hat sicherlich noch viele Ungenauheite, aber mich interessiert, ob man im "Trockenlauf" schon Probleme erkennen kann. Nur durch das Taktverhältnis, der gewählten Aufladezeit und der Entladezeit könnte man auf dem Papier schon erkennen, dass es ab 9.000 1/min knirschen könnte. Ob man das irgendwann man nutzen kann .... mal sehen

Glocke-Rechnung.jpg


Hans
 
Könnte man die Energie an der Kerze nicht einfach messen? Also u*i und dann Integral. Geht natürlich nur im eingebauten Zustand, weil wenn das Ding auf dem Tisch liegt dann ist der Zündfunke anders.
dann würde ich mal die Spule messen. Also alles, mit Streuinduktivität/Eisenverlusten und so. Dann kann man überlegen, wie viel Strom rein muss.

vg Michael
 
Q-Michael schrieb:
Könnte man die Energie an der Kerze nicht einfach messen? Also u*i und dann Integral. Geht natürlich nur im eingebauten Zustand, weil wenn das Ding auf dem Tisch liegt dann ist der Zündfunke anders.
dann würde ich mal die Spule messen. Also alles, mit Streuinduktivität/Eisenverlusten und so. Dann kann man überlegen, wie viel Strom rein muss.

vg Michael
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Das Problem könnten die spezifischen Umgebungsrandbedingungen bei der Verbrennung sein. Drum wollte ich ja nach Möglichkeit einen Erfahrungswert haben.

Hans
 
Q-Michael schrieb:
Ohne Strombegrenzung geht es aber kaputt.
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Es == Steuergerät?

Nicht, wenn es "logic level" schaltet und z.B. ein Transistor die Primärseite der Spule schaltet. Sind dann die "üblichen" Treiber die für diese Anwendungsfälle genutzt werden.

Da begrenzt Du dann analog zur Kontaktzündung den Strom über den Widerstand der Zündspule (Primärseite) und die Zeit die Du "bestromst".

Ja, das ist nicht die BMW 2V Transistorzündung.

Alexander
 
Q-Michael schrieb:
was haben die denn vor 50 Jahren gemacht, wenn der Unterbrecher eingeschaltet war und der 1,8 Ohm wurde überbrückt? Sicherung getauscht ?
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Hallo Michael,

sie haben es so gemacht, wie Uwe es geschrieben hat: der Widerstand wurde nur beim Anlassvorgang überbrückt und nicht schon bei eingeschalteter Zündung.
 
hg_filder schrieb:
... Wie berechne ich dann die fallende Spannung ohne einen Zeitbezug? ...
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Hallo Hans,

die kannst Du vermutlich nicht einfach berechnen.

Den Wert des Integrals erhälst Du, indem Du im Oszillogramm die Fläche zwischen der Spannungskurve und der Zeitachse bestimmst. Die linke und rechte Begrenzung sind die Dich interessierenden Zeitpunkte.
Diese Fläche hat dann die Einheit Vs (Volt-Sekunde).
 
Hans.


hg_filder schrieb:
...
Ich habe das mal für die Hallgeberzündung mit den von mir gemessenen Werten zu "Excel-Theorie" gegenübergestellt. Hat sicherlich noch viele Ungenauheite, aber mich interessiert, ob man im "Trockenlauf" schon Probleme erkennen kann. ....
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Trockenlauf wird mMn schwierig, da einfach die Umgebungsbedingungen fehlen.

Beispiele:
  • Temperatur und Druck der Verdichtung
  • Temperatur des Hallgebers
  • etc.

Ich habe auf der Grundplatte für den Kontakt z.B. 100+ Grad Celsius gemessen.

Bei den Anforderungen habe ich (wie üblich) noch was vergessen, kam mir gerade wieder als ich meine Werte nachgeschaut habe ...

Mit steigender Aussentemperatur willst Du in der Lage sein, den Zündzeitpunkt zurückzunehmen.

Damit Du jetzt aber noch ein paar Werte hast ...

Ich fahre die folgenden Werte (KEINE 2V Serienzündung) ...,

  • 4,5ms Strom während des Anlassens
  • 3ms Strom wenn der Motor läuft
  • Korrektur in Abhängigkeit von der Eingangsspannung
    • 10V -> 168% Dauer der Bestromung
    • 12V -> 128% Dauer der Bestromung
    • 14V -> 102% Dauer der bestromung


Der Valeo Clon dreht den Motor (12er Verdichtung) mit 180-220 RPM je nach Zustand der Batterie. Die höheren Drehzahlen bei gutem Zustand/ frisch geladen.

Dementsprechend habe ich 400 RPM (entsprechender Sicherheitszuschlag) angegeben bis zu denen mit 4,5ms bestromt wird.

Ich fahre zwei PVL in Reihenschaltung. Die Werte für eine Spule kannst Du aus dem bereits in diesem Faden geposteten Tabellen entnehmen.

Strom der bei mir durch die Spulen fließt ist damit in der Gegend von maximal 10-11A.

Wenn ich es richtig im Kopf habe, ist die Höhe der durch Induktion erzeugten Spannung auf der Sekundärseite von der Änderung des Stroms auf der Primärseite abhängig.


Noch ein/ zwei Beobachtungen ....
  • Wenn ich die Spulen 3,5ms und länger bestrome sehe ich auf dem Rollenprüfstand (induktiver Abgriff) die doppelte Drehzahl. Ich denke durch den "Funkenschwanz"
  • Sind meine Zündkabel nur "minimal" angeknabbert/ angescheuert durch die Verlegung, dann habe ich Zündaussetzer im Regen. Ich habe die Kabel mittlerweile besser isoliert (Bougierrohr/ Isoband)


Alexander
 
die Höhe der Spannung wird vom Elektrodensabstand festgelegt. Mit mehr Strom auf der Primärseite bekommt der Funke mehr Energie.

VG Michael
 
Hallo Alexander,
erstmal vielen Dank für deine Mühe, hilft mir ungemein!!

albauer schrieb:
Hans.

Trockenlauf wird mMn schwierig, da einfach die Umgebungsbedingungen fehlen.
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Ich versuche "nur" einen ersten Anhaltspunkt zu bekommen, ob Zündspule und Zündsteuergerät harmonieren können. Und den Aufwand ist es mir Wert, auch wenn sich am Ende heraus stellt, dass man das so nicht machen kann. Dann eben mit Lerneffekt.

albauer schrieb:
[...]

Damit Du jetzt aber noch ein paar Werte hast ...

Ich fahre die folgenden Werte (KEINE 2V Serienzündung) ...,

  • 4,5ms Strom während des Anlassens
  • 3ms Strom wenn der Motor läuft
  • Korrektur in Abhängigkeit von der Eingangsspannung
    • 10V -> 168% Dauer der Bestromung
    • 12V -> 128% Dauer der Bestromung
    • 14V -> 102% Dauer der bestromung
[...]

Alexander
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Vielen Dank. Hatte heute Zeit, mal meine Hirnwindungen weiter zu stressen und dann Excel befüllt:

Die Idee ist, mit der W-Zahl als Refferenzwert zu arbeiten. In diesem Fall habe ich mal die 98 mJ genommen, die an einer Bosch-Zündung und -Spule rechnerisch erreicht werden inkl. Korrektur Steuergerätverlust und Kontaktverluste der Kabel. Dann die jeweiligen Spannungen in die Formeln eingetragen und bei erreichen der 98 mJ (hier ja durch die Strombegrenzung des Steuzergerätes definiert) die Zeit "abgelesen" und in die betreffenden Zeilen (14, 12 und 10 Volt) eingetragen.

Demnach würde ich rechnerisch einen Zeitaufschlag bei 12 Volt und Referenz von 14 Volt von 128% erhalten, bei 10 Volt schon 191 %. Die 128 % wären deckungsgleich mit deinem Aufschlag, die 191 deutlich drüber.

Und bei 12 Volt komme ich demnach oberhalb von 8.000 1/min Probleme mit der gewollten Aufladung, bei 10 Volt dementsprechend schon ab 6.000 1/min.

In den nächsten Tagen will ich mal weitere Messungen am Prüfstand machen und schauen, ob ich die Zahlen messtechnisch in Deckung bekomme.

Rechnung-Spule_2023-12-05.jpg

Hans
 
hg_filder schrieb:
Hallo Alexander,
erstmal vielen Dank für deine Mühe, hilft mir ungemein!!



Ich versuche "nur" einen ersten Anhaltspunkt zu bekommen, ob Zündspule und Zündsteuergerät harmonieren können. Und den Aufwand ist es mir Wert, auch wenn sich am Ende heraus stellt, dass man das so nicht machen kann. Dann eben mit Lerneffekt.



Vielen Dank. Hatte heute Zeit, mal meine Hirnwindungen weiter zu stressen und dann Excel befüllt:

Die Idee ist, mit der W-Zahl als Refferenzwert zu arbeiten. In diesem Fall habe ich mal die 98 mJ genommen, die an einer Bosch-Zündung und -Spule rechnerisch erreicht werden inkl. Korrektur Steuergerätverlust und Kontaktverluste der Kabel. Dann die jeweiligen Spannungen in die Formeln eingetragen und bei erreichen der 98 mJ (hier ja durch die Strombegrenzung des Steuzergerätes definiert) die Zeit "abgelesen" und in die betreffenden Zeilen (14, 12 und 10 Volt) eingetragen.

Demnach würde ich rechnerisch einen Zeitaufschlag bei 12 Volt und Referenz von 14 Volt von 128% erhalten, bei 10 Volt schon 191 %. Die 128 % wären deckungsgleich mit deinem Aufschlag, die 191 deutlich drüber.

Und bei 12 Volt komme ich demnach oberhalb von 8.000 1/min Probleme mit der gewollten Aufladung, bei 10 Volt dementsprechend schon ab 6.000 1/min.

In den nächsten Tagen will ich mal weitere Messungen am Prüfstand machen und schauen, ob ich die Zahlen messtechnisch in Deckung bekomme.

Anhang anzeigen 335541

Hans
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und wie kommst du auf die Energie? U x I x t x1/2 ?
 
albauer schrieb:
Hans,



hast Du ein LCR-Meter um L messen zu können?


Alexander
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Die "Normalen" LCR Meter eignen sich wenig, weil sich bei kleiner Aussteuerung , also um den Ursprung eine andere Induktivität ergibt als mit hoher Aussteuerung. Sie zeigen meist zuviel an. Es wird eine Messbrücke benötigt, die einen Bias ermöglicht.

VG Michael



1920px-B-H_loop.svg.png
 
Heute gin es mal wieder an den Prüfstand. Die Idee war, dass ich neben der 12 Volt Messung noch eine mit 14 und 10 Volt mache. Erst die mit 14 Volt, dazu ein Labornetzteil mit in den Messaufbau integriert.

Wie erwartet fällt die Stromkurve etwas niedriger aus und oben heraus keinen Abfall - sprich, die Spule scheint bis 7 Ampere bestromt zu werden. Oszi-Bilder folgen.

Zuendkurve-GS91-Kicker-Telefunken-Bosch-12V-14V.jpg

Als nächstes dann die 10 Volt-Messung. Die hat aber nicht so richtig geklappt. Habe den "großen" 18Ah Akku gegen einen mit 5 Ah getauscht und mit dem Labornetzteil dann auf runde 10 Volt die Spannung im Betrieb eingeregelt. Sah bis 1.400 1/min auch gut aus, dann flippte mir aber der Messaufbau völlig aus und beruhigte sich erst wieder ab ca. 3.500 1/min. Die Werte dazwischen sprangen immer wieder zwischen 2,5 und 4 Ampere hin und her. Ich vermute, dass dort das Zündstuergerät mit der zu niedrigen Spannung nicht zurecht kam. Ein Nachregeln des Labornetzteils dürfte weitere Schwingungen hineingebracht haben. Auch eine zweite Messung brachte keinen Erfolg. D.h. die Kurve bitte nur mit Vorsicht geniessen.

Zuendkurve-GS91-Kicker-Telefunken-Bosch-12V-14V-10V.jpg

Hans
 
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