Fragen zu Zündspulen und Ihren Beziehungen zu Zündbox oder Unterbrecher

[Norton]

Hallo Zusammen,
im Zuge meiner kleinen Zündungsprobleme habe ich mich aufgemacht und versucht die vielen, zum Teil sich wiedersprechenden Infos aus dem Internetz und dem hiesigen Forum für mich Elektrolaien zu bündeln und zu verstehen. Hat ein bischen geholfen aber nicht auf ganzer Linie. Vielleicht hat einer von euch die Muße mir diesbezüglich einige Sachen etwas näher zu bringen.
Vorabinfo aus der hiesigen Datenbank:


TEC MP08 primär 2,6 - 3,2 Ohm
TEC MP10 primär 2,2 - 2,6 Ohm

BMW Originalspulen:

1. Bosch “Handgranaten” (primär 1,55 Ohm sek. 6,33 Ohm)

1. Ab 1981 Spulen (TCI) niederohmiger! Erkennbar am Aufkleber mit dem roten Blitz. Diese Spulen dürfen nicht an der Kontaktzündung verwendet werden wegen zu hoher Primärströme. (primär 0,67 - 0,77 Ohm/ sek. 3,7 – 5,3 kilo Ohm)
2. Ab 1981 (für die G/S) leichtere Doppelspule (primär 1,15 -1,32 Ohm/ sekundär 7,5 - 9,15 kilo Ohm)
3. Ab 1992 durch verbesserte Version ersetzt (primär 0,5 - 0,6 Ohm/ sek. 12,5 - 13 kilo Ohm)
   
   und nun meine Fragen:
   1. Warum kann die TCI Spule von 1981 nicht mit Unterbrecher betrieben werden? Bzw. was bedeutet der "zu hohe Primärstrom?" Zu geringer Primärwiderstand? Schmort dann die Spule durch? Da wären dann die TEC Japan Spulen genau das Richtige?!
   
   2. Was hat es mit der "Ladezeit" einer Zündbox auf sich? Und gibt es -je nach Ladezeit- unterschiedliche Widerstände der Zündspulen die bevorzugt verwendet werden müssen? und warum? Die Box macht doch nur das was der Unterbrecher auch macht? Nur ein bischen Verschleissärmer....?
   
   3. Kann ich, wenn ich die "Ladezeiten" einer Zündbox ignoriere, durch das Verwenden einer "falschen" Zündspule die Zündbox schädigen? Weiss jemand was genau da dann passiert?
   
   Hoffe meine Fragen sind nicht allzu doof und ich hoffe einer von Euch kann dazu was sagen.
   beste Grüße und besten Dank schonmal...
   Thorsten
   
   
   

[dl6dx]

1. Warum kann die TCI Spule von 1981 nicht mit Unterbrecher betrieben werden? Bzw. was bedeutet der "zu hohe Primärstrom?" Zu geringer Primärwiderstand? Schmort dann die Spule durch? Da wären dann die TEC Japan Spulen genau das Richtige?!
2. Was hat es mit der "Ladezeit" einer Zündbox auf sich? Und gibt es -je nach Ladezeit- unterschiedliche Widerstände der Zündspulen die bevorzugt verwendet werden müssen? und warum? Die Box macht doch nur das was der Unterbrecher auch macht? Nur ein bischen Verschleissärmer....?
3. Kann ich, wenn ich die "Ladezeiten" einer Zündbox ignoriere, durch das Verwenden einer "falschen" Zündspule die Zündbox schädigen? Weiss jemand was genau da dann passiert?

Hallo Thorsten,

auf deine Fragen kann man sehr viel antworten. Und auch sehr tief in die elektrotechnischen Grundlagen einsteigen. Ich versuche, es trotzdem einfach und kurz zu machen.

1. Beim laufenden Motor fließt im Zündkreis - obwohl das Bordnetz Gleichspannung führt - eigentlich ein Wechselstrom. Er wird erzeugt durch das periodische Schließen und Öffnen des Unterbrechers bzw. des Transistors der Zündelektronik. Dadurch wirkt sich nicht nur der Gleichstromwiderstand der Zündspulen-Primärwicklung aus, sondern zusätzlich eine ganze Menge anderer Parameter (Induktivität der Wicklungen, Kapazität des Kondensators, Schließ- und Öffnungszeit des Unterbrecherkontakts bzw. Transistors).
2. Spulen (Induktivitäten) haben eine wesentliche Eigenschaft: Sie stellen sich einer Änderung des durch sie fließenden Stroms "in den Weg". Das bedeutet einerseits, dass es beim "Bestromen" eine Zeit dauert, bis Strom fließt und beim Abschalten dieser Strom dann gern weiter fließen möchte. Für die Zündung ist der Moment des Abschaltens interessant. Ich spare mir jetzt die Physik und stelle einfach fest, dass der Strom, weil er nicht weiter fließen kann, versucht, am Ausgang der Sekundärspule richtig viel Hochspannung "rauszuhauen". Wie stark dieser Hochspannungsimpuls ist, hängt davon ab, wie groß vorher der Strom durch die Primärwicklung war*.
3. Die naheliegende Folgerung ist: Mehr Strom, mehr Zündfunken. Das ist auch grundsätzlich nicht falsch. Nur: Der Draht der Wicklungen ist nicht "ideal" und hat daher einen elektrischen Widerstand. Fließt Strom durch einen Widerstand, entsteht Wärme. Das ist einfach so. Kann man nicht ändern. (Außer man legt alles in flüssiges Helium ein. Aber das ist auf dem Motorrad unpraktisch.)
4. Die entstehende Wärme hängt, sehr einfach gesagt, vom Produkt "Strom * Zeit" ab
   
   1. Beim mechanischen Unterbrecherkontakt ist die Zeit des Stromflusses direkt abhängig von der Drehzahl. Je langsamer der Motor dreht, desto länger der Stromfluss in der Zündspule. Man muss also den Strom durch sie so begrenzen, dass es im Leerlauf noch nicht zu viel wird. Leider wird es dadurch dann bei höheren Drehzahlen weniger.
   2. Die Transistorzündung (und die mikroprozessorgesteuerten Zündungen wie Ignitech etc.) regeln die Dauer des Stromflusses intern und unabhängig von der Drehzahl (Ladezeit). Dadurch kann man den Strom durch die Zündspule auf das mögliche Maximum optimieren. Die Stärke des Zündfunkens ist drehzahlunabhängig, der Zündgeber (Hallgeber) bestimmt nur noch den Zeitpunkt.
   
   
5. Das Begrenzen des Stroms macht man über den (Draht-)Widerstand der Primärwicklung. (Es spielen noch ein paar andere Faktoren hinein, aber die ignorieren wir jetzt mal.)

Zusammenfassung:
Unterbrecherzündung: Die Zündspule muss einen so hohen Primärwiderstand haben, dass sie bei stehendem Motor und geschlossenem Unterbrecher nicht durchbrennt. Zündspulen für Transistorzündungen sind aber zu niederohmig dafür und brennen daher über kurz oder lang durch.

Elektronische Zündung: Der Primärwiderstand der Zündspule muss so hoch sein, dass
a) die Zündspule während der Ladezeit (der kurzen Stromflussphase) nicht überhitzt und
b) der Schalttransistor das auch noch handhaben kann.
Diese Untergrenze hängt bei a) vom Aufbau der Zündspule und bei b) vom Schalttransistor in der Zündbox ab. Sie liegt in aller Regel deutlich niedriger als bei der Unterbrecherzündung.

Jetzt noch mal zur "Ladezeit":

Bei der "Standard-Hallgeberzündung" wird sie durch die Beschaltung in der Zündelektronik festgelegt (meist über ein Zeitglied aus Widerstand und Kondensator). Kann man nicht ändern, die Zündspule muss dazu passen. (Ist die Zündspule zu niederohmig, kann der Transistor Schaden nehmen.)

Bei mikroprozessorgesteuerten Zündungen wird die Ladezeit durch den Prozessor bestimmt, kann also grundsätzlich über das Programm geändert werden. Man kann also in gewissem Rahmen was zur Zündspule passendes einstellen. Die Grenzen sind a) die absolute Strombelastbarkeit des Transistors und b) seine zulässige dauerhafte Wärmebelastung. Die hängt wieder vom Produkt von Strom und Ladezeit ab. Auch da gibt der Hersteller (der Zündbox) vor, "was geht".

So, das war viel Text. Ich hoffe, die Erläuterungen helfen etwas.

Viele Grüße

Stefan

* Und von noch ein paar Faktoren. Aber die lasse ich jetzt mal weg.

[Norton]

moin stefan,
woah! ganz herzlichen dank für deine mühe. das muss ich jetzt erst noch ein zweites mal lesen :)
zwischenzeitlich ist mir noch ein you-tube video begegnet, welches die sache mit der ladezeit ganz anschaulich verdeutlicht. für alle die genauso ahnungslos sind wie ich:
https://www.youtube.com/watch?v=xfgnQgS37Cw
der diesbezügliche abschnitt beginnt ab min 32.
schönen abend noch u gruß aus HH, thorsten

[MM]

Noch eine kleine Ergänzung:
Wer bei der Kontaktzündung den Schlüssel auf "ein" lässt ohne zu fahren, leert seine Batterie. Macht man das bei einer kontaktlosen Zündung, schaltet die nach x Sekunden ab und verhindert das Durchbrennen der niederohmigeren Spule.

[Norton]

guten morgen zusammen,
einiges habe ich jetzt endlich geschluckt.
zu 1. das hatte mir auch detlev schonmal in einem meiner eigenen beiträge erklärt . aber nun ist es wohl drin. im zusammenspiel von unterbrecher und spule kann es opfer geben und zwar wäre das dann die spule im selten fall der kombination aus: zündung an, unterbrecherkontakt geschlossen, stehendes moped (keine fahrtwindkühlung). dann wird es evtl. für die spule zu warm. zusätzlich leert sich in diesem fall auch noch die batterie.
zu 2. die ladezeit ist mir jetzt auch näher gekommen. beim unterbrecher regelt dieser in kombi mit der drehzahl die ganze sache. bei der elektronik box heisst das: der hersteller muss die ladezeit lang genug wählen um auch bei hohen drehzahlen noch genug magnetfeld in der spule aufbauen zu können um einen immer gleich vernünftigen funken zu bekommen. wenn die ladezeit nicht dynamisch in so einer box verändert werden kann, dann muss sie eben für die potentiell höchsten drehzahlen immernoch ausreichend sein.
zu 3.
kann die wahl der falschen spule die zündbox schädigen und wenn ja, wie?
die antwort hat stefan mir ja gegeben: "ist die zündspule zu niederohmig dann kann der schalttransistor schaden nehmen". also fliest durch so einen schalttransistor strom in abhängigkeit vom widerstand der zündspule?!
das habe ich jetzt noch nicht richtig begriffen führt aber vielleicht auch zu weit. aus mir wird kein elektroingenieur mehr.

ich kann aber mitnehmen, dass es situationen gibt in denen die spule schaden nehmen kann (punkt 1) oder die zündbox (punkt 3). in beiden fällen ist man wohl auf der sicheren seite mit einer etwas höherohmigen zündspule z.b. TEC MP10 (wenn man das so pauschalisieren darf?). ansonsten muss man ja immer darauf hinweisen, dass die herstellerangaben zu beachten sind....

entschuldigt bitte, dass ich weite teile nochmal für mich wiederholen musste. besten dank nochmal und immer einen fetten zündfunken an bord...
thorsten

[Florian]

Hallo Thorsten,

auf deine Fragen kann man sehr viel antworten. Und auch sehr tief in die elektrotechnischen Grundlagen einsteigen. Ich versuche, es trotzdem einfach und kurz zu machen.
(…)

Viele Grüße
Stefan

Hallo Stefan,

ganz großen Dank für Deine ausführliche Erklärung. Nach der Lektüre habe die beschriebenen Zusammenhänge in ihren Wechselwirkungen zueinander erstmals wirklich begriffen.

Hochachtungsvoll,
Florian

[Euklid55]

Hallo,

je höher die Drehzahl um so kürzer wird die verfügbare Ladezeit. Daher weniger Innenwiderstand in den Zündspulen mit mehr "Ampere" Ladestrom. In der Regel sind die Leistungen der Zündspulen weit überdimensioniert um auch bei ungünstigen Bedingungen, Motorstart mit fettem Gemisch, verrußte Kerzen, Kälte, mangelhafte Zündkabel .... noch einen Zündfunken zu erzeugen. Bei den modernen Zündanlagen ist der Ladestrom begrenzt, nur macht es keinen Sinn die Anlage ständig am Limit laufen zu lassen.

Gruß
Walter

[Q-Michael]

So ein Schalttransistor lässt immer Strom bis zu einer bestimmten Obergrenze fließen. Also ich däät das so machen. Es gibt da so ne Energie Formel, mit der man die Studenten ärgert. E=1/2 L i^2. diese Energie wird in der Primär Seite der Spule gespeichert. Beim abschalten des Schaltelementes wird diese Energie auf die Sekundärseite transferiert. Dann funkt es. Der Kondensator verhindert in erster Linie, dass der Kontakt abbrennt.

[Norton]

So ein Schalttransistor lässt immer Strom bis zu einer bestimmten Obergrenze fließen. Also ich däät das so machen. Es gibt da so ne Energie Formel, mit der man die Studenten ärgert. E=1/2 L i^2. diese Energie wird in der Primär Seite der Spule gespeichert. Beim abschalten des Schaltelementes wird diese Energie auf die Sekundärseite transferiert. Dann funkt es. Der Kondensator verhindert in erster Linie, dass der Kontakt abbrennt.

Jupp, das hatte uwe auch schon mal so formuliert:

"Die im Magnetfeld einer Spule gespeicherte Energie ist proportional zum Quadrat des durch sie fließenen Stroms:

E = ½I²L

Da jedoch zumindest das Serien-Steuermodul den Strom auf einen Wert begrenzt, der auch mit einer Spule zu 2,6 Ω nicht erreicht wird, spielt es in der Praxis wirklich keine Rolle."


die formel durchdringe ich nicht, aber abstrahieren kann ich den vorgang mitlerweile und habe meinen frieden mit MP10 gemacht.....
wobei evtl. nicht jede zündbox dieser welt die eigenschaft hat den strom zu begrenzen?!? insofern gilt wieder was der hersteller sagt.....
beste grüße, thorsten