Die Zündung, und was man wissen sollte

Liebe Freunde,

aus diversen freds hier im Forum querbeet über alle Mopedtypen habe ich herausgelesen, dass es gerade bei der Zündung häufig Halbwissen oder gar Unwissen über deren Funktion gibt. Das reicht vom Kondensator über den Unterbrecher bis zur Kerze.

Nun habe ich mir als Erklärbär vorgenommen, diese doch recht einfache Geschichte allgemeinverständlich, um nicht zu sagen "polytechnisch" rüberzubringen.

Auch wieder in der Form, schön langsam und über eine gewisse Zeit, denn davon ist auch die Meine begrenzt.

Fangen wir, und es ist nötig, mit etwas Theorie an:

In einem Draht wird bei Vorbeiführen eines magnetischen Wechselfeldes eine Spannung induziert.

Das ist die Grundlage!

Ins einfache übersetzt heisst das, wenn ich einen (Permanent)Magneten an einem Draht vorbeiziehe, entsteht in Diesem eine Spannung.
Ein Permanentmagnet (permanent=dauernd, Permanenz=Dauer) ist z.B. in der Kühlschranktürdichtung verbaut, damit die Tür schön zubleibt. Oder an einem Lautsprecher. Oder in einem Fahrraddynamo, weshalb dieses Prinzip der Spannungserzeugung auch "Dynamoprinzip" heisst.
So ein Magnet hat zwei Enden (Pole): einmal magnetisch "Plus" und einmal "Minus"
Zwei solcher Magnete mit z.B. beiden Pluspolen gegeneinandergeschoben stossen sich ab(Minus auch) Plus und Minus jedoch ziehen sich an.

Was nun hat das Alles mit unserer Zündung zu tun?

Nun, wir haben auf der Grundplatte u.A. mehrere Spulen (Draht) und wir haben die "Schwungscheibe" (Magnet)

Machen wir erst mal die "Schwungscheibe", die auch Polrad genannt wird:

In Dieser sind am Aussenring z.B. bei SR1 insgesamt 6 dieser Magnete eingebracht, wie auf dem Foto ersichtlich. Immer schön neben +/-,-/+,+/- Pole der einzelnen Magneten und das ringsrum. Es "wechselt" also immer in der Mitte der Magnete und damit haben wir unser magnetisches Wechselfeld.
Deswegen bleiben auch an der Schwungscheibe Schraubenzieher oder -schlüssel "kleben". Damit haben wir also den nötigen Magneten zur Spannungserzeugung. Den Draht haben wir in Form der Spulen auf der Grundplatte; aber dazu komme ich noch.

Angefügtes Bild

Um etwas vorweg zu greifen: Diese Schwungscheibe ist ja, egal welches Moped, fest mit der Kurbelwelle verbunden (sollte es zumindest sein ) Damit habe ich die Gewähr, dass beim Drehn der Kurbelwelle (und das passiert ja schon beim Antreten) diese +/-,+/-... immer am Draht (den Spulen) vorbeihuschen und eine Spannung induzieren sollten. Ich brauche keine Batterei, keinen Akku oder sonst eine fremde Quelle zum Starten!
Das ist Wichtig!

Man spricht dort auch von "Selbstinduktion". Ein geniales Prinzip.

Zwischendurch: Diese Polräder verlieren Ihre "Magnetkraft" nur durch unsachgemässe Lagerung. Z.B. neben einem Trafo, auf dem Fernseher oder dergleichen. Ansonsten sind sie "wartungsfrei" und eigentlich unendlich haltbar. Da gibt es keinen Schwund.

Wir lassen die Spulen immer noch aussen vor und gehen von dem puren Draht aus.
Und rechnen ein wenig : Im Polrad sind 6 Magneten mit je 6mal Wechsel von +/- bei einer Umdrehung. Die Drehzahl der Kurbelwelle nehme ich mal im Betrieb mit 5.000 U/min an.
Das sind: 6 WechselX 5000 U/min=30.000 +/- pro min.
Wir haben also 30.000 "Wechsel" pro Minute (dieser Wechsel ist die Frequenz, die in Hertz gemessen wird: 1 Hz= ein Wechsel/sec.)
Bei 30.000 Wechseln/min durch 60 sec haben wir eine Frequenz von 500 Hertz

Da wir diese Wechsel haben, haben wir auch im gesamten Zündsystem eine Wechselspannung.
Auch das ist wichtig, zu wissen!


Kommen wir zu den "Spulen" auf unserer Grundplatte. Die Zündspule, um die es ja eigentlich hier gehen sollte, lassen wir mal vorerst aus, denn sie nimmt eine Sonderstellung ein.

Wickelt man einen Draht um einen Eisenkern, so erhöht sich bei Induktion (dem Vorbeiführen eines magnetischen Wechselfeldes) der Wirkungsgrad. Die (induzierte) Leistung erhöht sich

Aus diesem Grund hat man "den Draht" in Spulenform auf einen Eisenkern gebracht.
Die einfache Variante ist die Lichtspule auf der Grundplatte. Davon gibt es Zwei: Eine alleine wäre zuwenig Leistung und man hat die Beiden schlicht und ergreifend parallel geschalten, um die Leistung zu verdoppeln.
Die Grundplatte:

Angefügtes Bild

Im Foto unten haben wir so eine Lichtspule. Sie besteht aus dem Eisenkern, der in zwei Polschuhen ausläuft, die der Kreisform der Schwungmasse angeglichen ist und einer darum gewickelten Spule.

Durch das mit relativ kleinem Luftspalt vorbeihuschende magnetische Wechselfeld des Polrades wird im Eisenkern der Spule ein Magnetfeld erzeugt, was wiederum in der Spule durch Induktion eine Spannung aufbaut.
Die Höhe dieser Spannung und die Leistung dieser Spule ist abhängig von der Länge und dem Durchmesser des Drahtes. So sind z.B. 12Volt und 6V Spulen nicht beliebig austauschbar.

Angefügtes Bild

Auf dem Foto habe ich die Spule mal ins Polrad "gelegt". Durch die Grundplatte, auf der sie ja fest verschraubt ist, ist die Position der Spule fest vorgegeben. Durch den geringen Luftspalt zwischen Polrad und Spulenkern von 0,5 mm muss die ganze Sache sehr exakt sein und absolut rund laufen. Da das Polrad auf einem der beiden Kurbelwellenzapfen des Motors steckt, bedeutet eine etwas verzogene Kurbelwelle ein unrund laufen des Polrades. Es schleift an den Eisenkernen. Das kann man feststellen, indem man es im montierten Zustand von Hand durchdreht. Da darf nichts schleifen.

Angefügtes Bild

Kommen wir nun zur eigentlichen Zündspule. Die sieht ja rein äusserlich schon etwas anders aus und ist auch komplizierter aufgebaut als eine Lichtspule.

Gleich ist: Es gibt einen Eisenkern. darauf sind nun aber zwei Spulen gewickelt, die übereinanderliegen. Warum?

Um einen Zündfunken (und damit einen Spannungsüberschlag durch eine offene Strecke)zu erzeugen, bedarf es einer sehr hohen Spannung im Kilovoltbereich. Diese ist durch einfache Induktion über unser Polrad nicht erzeugbar. Deshalb bedient man sich bei der Zündspule ausser dem Induktionsprinzip noch einem Zweitem: dem Trafoprinzip.

Einen Trafo kennt sicherlich Jeder: Man schliest ihn an die Steckdose an und rauskommt z.B. 5 Volt für den Diskman. Es ist also ein Spannungswandler. Wandeln kann man mit einem Trafo Wechselspannungen hoch und runter.

Beachtet bitte, denn es ist wichtig: Wechselspannung

In der innenliegenden Spule, der sogenannten "Primärspule" der Zündspule wird eine geringe Spannung induziert (ca.6 Volt). Diese Spule ist mit wenigen Wicklungen und relativ dickem Draht gewickelt.
Darüber ist mit vielen Windung dünnen Drahtes die zweite Wicklung, in der durch das Trafoprinzip die Hochspannung (Zündspannung) erzeugt wird.

Mit dieser Hochspannung von ca. 18.000 Volt (18 KV) erzeugen wir an der Kerze durch Überschlag den Funken. Diese Hochspannung muss nun von der Spule auch irgendwie bis zur Kerze, ohne dass sie vorher schon "durchschlägt" und an der Kerze nichts mehr ankommt.

Deswegen ist die Leitung von der Spule bis zur Kerze gut geschützt und dick isoliert.
Bei älteren Spulen ist die Spule selbst und der Abgang zusätzlich nochmal mit Isolierpapier geschütz, wie auf dem Foto.

Einen anderen Weg geht man bei der "aussenliegenden Zündspule" z.B. beim S51.
Dort ist auf der Grundplatte nur eine Primärspule mit geringer Spannung. Diese wird an die eigentlich Zündspule, die ausserhalb der Schwungmasse liegt (unterm Tank) geführt. In dieser aussenliegenden Zündspule ist wieder ein Eisenkern mit zwei Spulen; ein Trafo, der aus der geringen Primärspannung die hohe Zündspannung erzeugt. Der Vorteil dieser Variante ist unter Anderem, dass ich mir wegen der Ableitung der Hochspannung durchs Gehäuse keine Sorgen machen muss. Dort gehts auf kürzestem Weg von der Zündspule zur Kerze. Ausserdem kann ich durch die grössere Bauart eine höhere Spannung mit mehr Leistung erzeugen, was einen kräftigeren und stabileren Funken ergibt.

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Die Wicklungen aller Spulen sind aus massivem Kupferlackdraht gefertigt. Dieser neigt aber bei Erschütterungen zum Brechen. Aus diesem Grund ist die Zündleitung, wie die gesamte Verkabelung im KfZ als flexible Leitung ausgeführt.

Diesen Übergang und gleichzeitig die Gehäusedurchführung bei der innenliegenden Zündspule schaft man mit dem Stromabnehmer(im Bild oben das schwarze Teil rechts oben). Dort drin wird das massive Kabel von der Spule mit dem flexiblen Zündkabel verbunden. Durch die dicke Isolation ist auch die Gehäusedurchführung gewährleistet.

Wir sind nun soweit, dass bei sich drehender Kurbelwelle in unseren Spulen dauernd Spannung erzeugt wird. Bei den Lichtspulen ist das auch nötig, denn wenn ich mit Licht fahren muss, sollte das ja auch dauernd und stetig leuchten

Bei der Zündung ist das etwas Anders: Wenn ich einen Dauerzündfunken hätte, käme es zu völlig unkontrollierten Verbrennungen des Gemisches und der Motor würde nie richtig laufen. Die Zündung muss also zum richtigen Zeitpunkt, dem vom jeweiligen Motortyp abhängigen Zündzeitpunkt, einschalten und genau zu diesem Punkt den Funken erzeugen.

Dazu ist der Unterbrecher da.

Dabei handelt es sich um einen simplen Schalter, der im Ruhezustand die Primärseite der Zündspule gegen Masse kurzschliesst. Erst zum Zündzeitpunkt öffnet er, der Kurzschluss wird aufgehoben, die Zündspule erzeugt Spannung und es kommt zum Überschlag an der Kerze.

Unterbrecher gibt es übrigens auch verschiedene Ausführungen. Je nach Grundplatte. Die alten Typen von SR1 und SR2 oder KR50 haben unten eine plane Fläche. Die Neueren haben unten einen kleinen Stift zur zusätzlichen Führung dran. Also heisst es bei Ersatz auch da Aufpassen.

Betätigt wird zur rechten Zeit dieser Unterbrecher von der zweiten Funktion des Polrades. Dazu kommen wir gleich.

Angefügtes Bild

Auf dem Foto unten sieht man recht deutlich, dass die innere Hülse des Polrades aussen nicht kreisrund ist. Es ist ein "Ei" und dreht sich demnach unrund, es eiert. Die Aufnahme innen dagegen ist zentrisch und exakt rund, denn dort kommt das Polrad auf die Kurbelwelle. Man sieht auch deutlich die Nut für die Passfeder (Halbmond, Keil) auf der Kurbelwelle.

Diese Passfeder hat eine wichtige Aufgabe. Sie muss nicht etwa das Polrad gegen Verdrehen sichern oder festhalten, nein: sie ist einzig dazu da, beim Aufschieben des Polrades die exakte Stellung zu gewährleisten. Wenn es sie nicht gäbe, könnte ich das Polrad in jeder beliebigen Stellung aufstecken und ein richtiger Zündzeitpunkt wäre dann wohl Zufall. Halten tut dieser Keil nichts, denn es ist eigentlich "Büchsenblech".
Ist dieser Keil abgeschert, kommt es zu einer unkontrollierten Verdrehung des Polrades auf der Kurbelwelle und dadurch zu einer unkontrollierten Zündung.

Als Grund für das Abscheren des Keiles gibt es nur drei Möglichkeiten: die Konuspassung im Polrad oder an der Kurbelwelle ist beschädigt, die Mutter des Polrades wurde nicht fest genug angezogen oder die Konuspassung selber ist Ölig. Das muss völlig fettfrei auf knirsch sitzen.

Angefügtes Bild

Beim nächsten Bild habe ich lange rumgezaubert, denn es ist nicht so einfach, das zu demonstrieren.

Unser "Ei", was da nun eiert, heisst richtig "Nocken" oder auch Kurvenscheibe.
Durch das Unrundlaufen wird der Unterbrecherhebel (im Bild rechts), der an diesem Nocken durch Federdruck anliegt, ständig betätig und betätigt damit den Unterbrecherkontakt. Einmal pro Umdrehung Auf-Zu.

Der Unterbrecherhebel besteht aus Miramid- einem verschleissarmen Kunsstoff. Trotzdem muss, um Abrieb und Verschleiss vorzubeugen, diese Stelle auch etwas geschmiert werden. Dazu ist im Bild links der kleine Filz da, der ebenfalls am Nocken anliegt und mit einem speziellen Unterbrecheröl getränkt ist.

Der abgebildete Nocken ist aus einer alten Schwungmasse entnommen und dient zum einfachen Einstellen des Unterbrecherabstandes.

Angefügtes Bild

Kommen wir zum letzten Bauteil auf der Grundplatte: dem Kondensator. Um Diesen ranken sich tolle Geschichten über seine Funktion, dem Ausfall usw.

Für unsere Betriebsweise ist ein Kondensator ein Energiespeicher. Er gleicht Unregelmässigkeiten aus.

Beispiel: Viele junge Burschen müssen ja in ihre Autos Subwoofer mit Endstufenleistungen jenseits von Gut und Böse baun. Da die Leistungsfähigkeit einer E-Anlage im Auto durch Lichtmaschine und Batterie (eigentlich richtig: Akkumulator)begrenzt ist, werden Kondesatoren verkauft(mit einer schönen Digitalanzeige oben drauf , nur wofür ) mit dem Werbeslogan: "mehr Leistung durch Powercaps" Das ist der grösste Schwachsinn nach der Waschmittel- oder Antiagingwerbung, der mir untergekommen ist. Aber gut...
Diese Kondensatoren werden parallel zur Betriebsspannung betrieben. Komme ich jetzt an die Leistungsgrenze der Auto-E-Anlage (sehr hoher Strom, kurzzeitig z.B. durch die Bässe) so bricht in dem Augenblick die Spannung ein. Ein Kondensator kann dieses Ausgleichen, wenn er richtig dimensioniert ist. Er läd sich (bei wenig Energieverbrauch der Verbraucher) schnell auf und gibt das bei Leistungseinbruch schnell wieder ab. Er gleicht aus. Da ist nix mit mehr Leistung, denn es gibt den Energieerhaltungssatz.

Sorry für diesen "Abschwiff"

Unser Kondesator liegt parallel zum Unterbrecher. Wenn der Unterbrecher öffnet und damit die Zündung einschaltet, kommt es induktionsbedingt zu einem sehr hohen Einschaltstromstoss. Dieser hohe Strom belastet die Unterbrecherkontakte sehr. Um Dies zumindest etwas auszugleichen, haben wir den Kondesator. Er schluckt von diesem Einschaltstrom viel und durch den Kurzschluss bei geschlossenem Unterbrecher entlädt er sich über die primäre Seite der Zündspule in dieser Zeit wieder. Nächste Umdrehung der Kurbelwelle: neues Spiel.
Er verhindert , dass der Unterbrecherkontakt zu stark belastet wird und damit vorzeitig durch Abbrand verschleisst. Das ist seine einzige Funktion.

Was kann nun passieren, wenn der Kondensator defekt ist?

Das ist relativ einfach: hat er seine Speicherfähigkeit eingebüsst, so habe ich einen höheren Kontaktverschleiss am Unterbrecher.

Schlägt er hingegen nach Masse (Gehäuse) durch, so habe ich einen Dauerkurzschluss in der Zündung und im Extremfall gar keinen oder nur einen schwachen Zündfunken.
Die Funktionsfähigkeit eines Kondensators kann man leider mit do-it-yourself-Methoden nicht prüfen. Dazu braucht es ein Isolationswiderstands- messgerät.

Die untenstehende Schaltung bringt eigentlich die Grundplatte eines Mopeds mit Unterbrecherzündung und deren Funktion gut rüber.

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In der KFZ-Elektrik haben wir es grundsätzlich mit einer Ein-Leiter-Technik zu tun!

Nein: nicht Eileiter

Das heisst: zu einem Verbraucher geht nur ein Draht. Der für einen Stromkreis erforderliche Zweite ist das Metallchassis. Aus diesem Grund sind auch viele Teile z.B. für unser Moped schon konstruktiv so aufgebaut, dass ein (elektrischer) Anschluss am Gehäuse liegt. Beispiele sind die Spulen, der Unterbrecher, die Beleuchtung- überall (mit wenigen Ausnahmen) muss man nur einen Draht hinführen, da der Zweite, der eigentlich notwendig wäre, über das Chassis bewerkstelligt wird.

Das ist simpel, spart Draht. Aber bei etwas unsauberen Verbindungen über das Chassis können die tollsten Dinge passieren. Strom sucht sich manchmal recht eigenwillige Wege. Oder er verweigert komplett seinen Dienst.

Deswegen gilt: Masseverbindungen haben die gleiche Priorität wie alle anderen Kabelanschlüsse auch. Sauber, fettfrei, fest

Es hilft also nicht wirklich, wenn ich einen Kabelschuh einfach so auf ein lackiertes Blechteil klemme...

Nein: Da muss ich schon metallisch Blank machen oder Zahnscheiben verwenden.

Ausserdem haben wir im Gegensatz zum Auto auch nicht + und -, denn wir haben Wechselspannung. Die Masse, das Chassis wird auch bei Mopeds fälschlicherweise mit "Minus" bezeichnet. Ist es nicht. Es ist nur Masse; also einer von beiden Leitern.
Der Andere, gern als "Plus" bezeichnete, heisst eigentlich der "Heisse" oder "Hot".
Einzige Ausnahme ist (wenn vorhanden) die Ladeanlage. Dort haben wir es dann tatsächlich mit echter Gleichspannung zu tun.

Zum Schluss stellen wir nun noch Unterbrecher und Zündung ein.

Bravo!!!!!

Norbert, hätte ich Kinder, würde ich sie von dir unterrichten lassen.

Egal ob Mathe,Chemie oder Physik.

mfG. Alex

oder die Kinder einfach Norbert nennen . Ne mal im Ernst, wie immer sehr ausführlich und auch verständlich beschrieben .

Trotzdem eine Ergänzung noch. Beim Öffnen des Unterbrechers wird in der Primärspule ein Zusammenbruch des Magnetfeldes erwirkt, wodurch eine Selbstinduktion erzeugt wird. Dann wird in der Sekundärspule eine Hochspannung erzeugt, die nun den Strom zur Zündkerze leitet.

Gruß Hille

Männers, heissen Dank. Ich bin eigentlich noch garnicht fertig...

Hille, stimmt schon. Ich habe z.B. auch wissentlich weggelassen, dass die Kerne der Spulen nicht nur Eisen, sonder wegen dem Wirbelstrom auch laminiert sind. Man kann nicht Alles haben...

Kommen wir zum Einstellen des Unterbrechers. Dies ist angebracht ca. aller 2.000km Laufleistung, da, wie oben beschrieben, durch die Reibung am Nocken mechanischer Abrieb entsteht und damit der Unterbrecherabstand (eigentlich richtig: Unterbrecherkontaktabstand ) mit der Zeit immer kleiner wird, da sich ja der Unterbrecherhebel abnutzt. Dies erhöht die Kontaktbelastung zusätzlich.

Eine Prüfung des Kontaktabstandes kann man einfach auch mit dem draufsitzenden Polrad machen. Auch die Einstellung. Es ist etwas fummlig, aber man spart sich das Abziehn des Polrades und den Abzieher.

Ich zeige erst mal, wie man es nach eine Unterbrecherneumontage macht. Das mit dem Polrad hinterher.

Ich brauche dazu generell eigentlich nur einen Schraubendreher und eine Fühllehre 0,4 mm. Hat man keine Fühllehre, so hilft z.B. ein 5mm breiter Streifen 4fach scharf geknicktes Kopierpapier. Für Die mit etwas mehr Erfahrung: das Blech einer Erasco-Dose ist 0,3
Und ich brauche den Nocken: Entweder den herausgetrennten Einstellnocken eines alten Polrades oder das Polrad selbst. Ersteres ist Einfacher.

Die abgebildete Füllehre war Bestandteil des Bordwerkzeuges bei Simson und hat 0,4 für den Unterbrecher und 0,6 für den Elektrodenabstand der Kerze.
Auch sieht man am Nocken nochmal schön das unrunde Eiförmige.

Angefügtes Bild