Elektrik / Elektronik Zündung. Grundlagen. Bildquelle: Bosch. Zündung. Grundlagen. AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 1/12

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1 Bildquelle: Bosch AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 1/12 L:\Kurse\ab 2012\AF 2.1\1 Theorien\ _AFAM_EL_Zuendung_.docx

2 INHALTSVERZEICHNIS ALLGEMEINES... 3 Bauteile einer Spulenzündung (SZ)... 3 Funktion der Zündanlage... 4 Zündspule... 4 ZÜNDSYSTEME... 5 Entwicklung... 5 Transistorspulenzündung TSZ... 5 Elektronische EZ... 6 Vollelektronische VZ... 6 ZÜNDVERTEILUNG... 7 ZÜNDZEITPUNKT/ZÜNDVERSTELLUNG... 8 Drehzahlabhängige Verstellung... 8 Lastabhängige Zündverstellung... 8 Schliesswinkel... 8 ZÜNDKERZEN... 9 Wärmewert und Wärmekennzahl... 9 WERKSTATTARBEITEN: Sicherheitshinweise Zündkerzenwechsel Zündanlage mit Motortester prüfen/einstellen Zündzeitpunkt prüfen und einstellen NOTIZEN: AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 2/12 L:\Kurse\ab 2012\AF 2.1\1 Theorien\ _AFAM_EL_Zuendung_.docx

3 Allgemeines Die Zündanlage hat die Aufgabe, die Verbrennung des Benzin-Luftgemisches bei jeder Drehzahl und jeder Belastung im richtigen Zeitpunkt durch einen elektrischen Funken einzuleiten. Dazu ist eine Spannung von ca. 10' Volt erforderlich. Sie wird Hauptsächlich vom Druck im Verbrennungsraum, dem Elektrodenabstand der Zündkerze und der Gemisch-Zusammensetzung bestimmt. 1. Batterie 2. Zündschalter 3. Zündspule 4. Zündverteiler 5. Kondensator 6. Unterbrecher 7. Zündkerzen Bauteile einer Spulenzündung (SZ) Zündspule Speichert die Zündenergie und gibt sie in Form eines Hochspannungs-impulses über die Zündleitungen weiter. Zündunterbrecher Schliesst und unterbricht den Primärstromkreis der Zündspule Zündverteiler Verteilt die Zündspannung auf die Zündkerzen in festgelegter Reihenfolge. Zündleitungen Die Zündleitungen sind dafür verantwortlich, die benötigte Spannung zu den Zündkerzen zu leiten. Da die Hochspannung bis zu Volt betragen kann, müssen die Zündleitungen durchschlagssicher sein. Die Zündspannung darf die Ummantelung nicht durchdringen und auf die Fahrzeugmasse abfliessen - sonst kommt es zu Zündaussetzern. AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 3/12 L:\Kurse\ab 2012\AF 2.1\1 Theorien\ _AFAM_EL_Zuendung_.docx

4 Funktion der Zündanlage Beim Schliessen des Stromkreises fliesst in der Primärwicklung ein Strom und es baut sich ein Magnetfeld auf. Während des Aufbaus dieses Magnetfeldes entsteht in der Primärwicklung eine Gegeninduktionsspannung. Diese ist der angelegten Spannung entgegengerichtet und verzögert dadurch den raschen Aufbau des Magnetfeldes. Beim Öffnen des Stromkreises wird der Primär-strom unterbrochen und das Magnetfeld bricht zusammen. Dadurch entsteht in der Primärwicklung eine Selbstinduktionsspannung von ca Volt. Diese ist der angelegten Spannung gleichgerichtet. In der Sekundärwicklung wird gleichzeitig eine Hochspannung induziert. Diese wird über den Zündverteiler den entsprechenden Zündkerzen zugeführt. Der entstehende Funke entzündet das Gemisch. Zündspule Die Zündspule ist eine Induktionsspule und kann mit einem Transformator verglichen werden. Sie besteht aus einem lamellierter Eisenkern, der Primärwicklung (wenig Windungen, dicker Draht) und der Sekundärwicklung (viele Windungen, dünner Draht), dem äusseren Mantelblech und dem Gehäuse. Die Hohlräume zwischen Spule und Gehäuse sind mit einer Vergussmasse gefüllt. Das Windungsverhältnis von Primär- zu Sekundärwicklung ist ca. 1 : 100 bis 1:200 Becherzündspule (Bildquelle: NGK) AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 4/12 L:\Kurse\ab 2012\AF 2.1\1 Theorien\ _AFAM_EL_Zuendung_.docx

5 Zündsysteme Entwicklung Transistorspulenzündung TSZ Merkmal: Rotierende Hochspannungsverteilung (ROV) durch Zündverteiler mit Gebersystem. Meist Hall oder Induktivgeber. AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 5/12 L:\Kurse\ab 2012\AF 2.1\1 Theorien\ _AFAM_EL_Zuendung_.docx

6 Elektronische EZ 1 Zündspule mit Zündendstufe, 2 Hochspannungsverteiler, 3 Zündkerze, 4 Steuergerät, 5 Motortemperatursensor, 6 Klopfsensor, 7 Drehzahl-/Bezugsmarkensensor 8 Geberzahnrad, 9 Drosselklappenschalter, 10 Batterie 11 Zünd-Start-Schalter. Merkmal: Rotierende Hochspannungsverteilung (ROV) mit Zündverteiler Vollelektronische VZ 1 Zündkerze 2 Einzelfunken-Zündspule 3 Drosselklappenschalter 4 Steuergerät 5 Motortemperatursensor 6 Klopfsensor 7 Drehzahl-/Bezugsmarkensensor 8 Geberzahnrad 9 Batterie 10 Zünd-Start-Schalter Merkmal: Ruhende Hochspannungsverteilung (RUV) mit Doppel- oder Einzelfunkenzündspulen Quelle: Bosch AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 6/12 L:\Kurse\ab 2012\AF 2.1\1 Theorien\ _AFAM_EL_Zuendung_.docx

7 Zündverteilung In der klassischen Variante erzeugt eine zentrale Zündspule die Hochspannung, die für die des Luft-Kraftstoff-Gemisches erforderlich ist. Ein mechanischer Zündverteiler sorgt dafür, dass diese Spannung nacheinander und zum richtigen Zeitpunkt - zu den einzelnen Zylindern und Zündkerzen gelangt. Hierzu wird die Zündspannung über die Verteilerkappe und die Zündkabel zum Zündkerzenanschluss geleitet. Von hier gelangt sie zum Ende der Mittelelektrode und überwindet den Luftspalt zur Masseelektrode in Form eines Funkens. Bildquelle: NGK Kommt die modernere Variante Doppel- oder Einzelfunken-Zündspulen zum Einsatz (die so genannte Vollelektronische (VEZ) mit ruhender Zündverteilung) werden weder mechanische Zündverteiler noch Hochspannungs-Zündkabel benötigt. Bildquelle: Beru AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 7/12 L:\Kurse\ab 2012\AF 2.1\1 Theorien\ _AFAM_EL_Zuendung_.docx

8 Zündzeitpunkt/Zündverstellung Damit ein Verbrennungsmotor unter idealen Verhältnissen arbeitet, muss der Verbrennungshöchstdruck kurz nach OT erreicht werden. Weil vom überspringen des Zündfunkens bis zum Erreichen des Verbrennungshöchstdruckes ca.1-2ms vergeht, muss der Zündzeitpunkt bei hohen Drehzahlen entsprechend vorverlegt werden. Heute berechnet ein Motorsteuergerät den optimalen Zündzeitpunkt, anhand eines gespeicherten Kennfeldes aus den Signalen der Sensoren für Motordrehzahl, Motorlast, Motortemperatur und evtl. Klopfsensor. Drehzahlabhängige Verstellung Bei älteren Motoren wird der Zündzeitpunkt mit der Fliehkraftzündverstellung und bei elektronischen en über ein vorprogrammiertes Kennfeld im Steuergerät verändert. Mit steigender Drehzahl wird der Zündzeitpunkt vorverlegt. Druckverlauf im Verbrennungsmotor 1. Zündzeitpunkt Druckverlauf bei Maximaldrehzahl 2. Verbrennungshöchstdruck Druckverlauf bei Leerlaufdrehzahl 3. Zündverstellbereich Lastabhängige Zündverstellung Bei älteren Motoren wird der Zündzeitpunkt mit der Unterdruckverstellung und bei elektronischen en über ein vorprogrammiertes Kennfeld im Steuergerät verändert. Als Mass für die Last dient der Unterdruck im Saugrohr oder die angesaugte Luftmasse. Beispiel Frühverstellung Im Teillastbereich ist ein weniger zündfähiges Gemisch vorhanden, welches langsamer verbrennt. Aus diesem Grund wird das Gemisch in der Regel etwas früher entzündet. Schliesswinkel Zum Aufbau des primären Magnetfeldes ist eine bestimmte Schliessdauer der Unterbrecherkontakte erforderlich. Er wird in Grad Verteilerwelle oder mit einem Prozentwert angegeben. Die Einstellung erfolgt über die Veränderung des Unterbrecherabstandes. AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 8/12 L:\Kurse\ab 2012\AF 2.1\1 Theorien\ _AFAM_EL_Zuendung_.docx

9 Zündkerzen Wärmewert und Wärmekennzahl Eine Zündkerze muss individuell auf die unterschiedlichen Motorkonstruktionen zugeschnitten sein. Eine Zündkerze die in allen Motoren funktioniert gibt es nicht. Da die Temperaturentwicklung der jeweiligen Motoren unterschiedlich ist, braucht man Zündkerzen mit verschiedenen Wärmewerten. An der Isolatorspitze sollte die Betriebstemperatur zwischen 400 C und 850 C liegen. wobei Temperaturen von über 400 C anzustreben sind, da sich die Isolatorspitze bei darüber liegenden Temperaturen selbst reinigt. Bei mehr als 900 C können Glühzündungen auftreten. Bildquelle: NGK AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 9/12 L:\Kurse\ab 2012\AF 2.1\1 Theorien\ _AFAM_EL_Zuendung_.docx

10 Werkstattarbeiten: Sicherheitshinweise Elektronische Zündanlagen arbeiten in einem Leistungsbereich der für den Menschen gefährlich werden kann. Sicherheitsvorkehrungen Bei laufendem Motor den Kontakt mit Spannungsführenden Teilen vermeiden. Steckverbindungen nur bei ausgeschalter unterbrechen. Motorwäsche nur bei Motorstillstand und ausgeschalteter durchführen. Bei Arbeiten wie Kompressionsmessungen oder Starterprüfungen Zündsystem ausser Betrieb setzen. Dazu z.b. Drehzahlsensoren, Sicherungen oder Zündspulen & Einspritzventile trennen. Zündkerzenwechsel Zündkerzen müssen in Regelmässigen Abständen erneuert werden. (ca. alle km) Wichtige Punkte: Beachten Sie bei einem Zündkerzenwechsel die Angaben des Herstellers! Ein Zündkerzenwechsel grundsätzlich nur bei abgekühltem Motor durchführen. Kerzenlöcher vor dem Ausbau evtl. von Schmutz befreien Unverpackt auf harten Untergrund gefallene Zündkerzen dürfen nicht mehr verwendet werden. Elektrodenabstand einhalten. Zündkerzen müssen mit dem richtigen Drehmoment angezogen werden. Die Gewinde fast aller Zündkerzen sind vernickelt. Das Gewinde nicht ölen oder fetten! Die Zündkerze muss sich leicht von Hand einschrauben lassen. Anschliessend mit Drehmomentschlüssel bis zum vorgegebenen Wert weiterdrehen. Quelle: NGK AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 10/12 L:\Kurse\ab 2012\AF 2.1\1 Theorien\ _AFAM_EL_Zuendung_.docx

11 Zündanlage mit Motortester prüfen/einstellen Das Bosch-Zündoszilloskop benötigt folgende Anschlüsse - Spannungsversorgung: Klemme 30:Batterie und Klemme 31:Masse (rote und schwarze Klemme) - Messung des Primärspannungsverlaufs: Klemme 15 (gelbe oder rote Klemme) und Klemme 1 (grüne oder gelbe Klemme) - Messung des Sekundärspannungsverlaufs: Zange an Klemme 4: Hochspannungskabel - Triggerung: Triggerzange am Hochspannungskabel von Zylinder 1 Oszilloskop-Bild eines Motors mit (mit Schließwinkelregelung) (oben: Sekundärspannungsverlauf, unten: Primärspannungsverlauf) 1 Öffnungsabschnitt/Öffnungswinkel (Primärstrom abgeschaltet) 2 Schliessabschnitt/Schliesswinkel (Primärstrom eingeschaltet) 3 Brennabschnitt. Funke vorhanden a Zündspannungsnadel oder Zündzeitpunkt b Brennspannungslinie c Einschalten des Primärstroms. d Begrenzung Primärstroms (Primärstrombegrenzung) Prüfung der Schliesswinkelregelung Im Leerlauf ist der Schliesswinkel sehr klein (im Bild 30%), Bei höheren Drehzahlen steigt der Schliesswinkel stark an (bis zu 70%). Die Darstellung der Sekundärspannungsverläufe aller Zylinder hintereinander nennt man auch Parade. Diese Darstellung eignet sich vor allem zum Vergleich der Zündspannungshöhen der einzelnen Zylinder. Zündzeitpunkt prüfen und einstellen Mit der Stroboskoplampe kann der Zündzeitpunkt überprüft werden. Die Lampe löst bei jedemr Zündfuken des ersten Zylinders ein Blitzlicht aus. Dadurch kann die Position der Kurbelwelle ermittelt werden. Durch das verdrehen des Zündverteilers kann der Zündzeitpunkt verstellt werden. AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 11/12 L:\Kurse\ab 2012\AF 2.1\1 Theorien\ _AFAM_EL_Zuendung_.docx

12 Notizen: AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 12/12 L:\Kurse\ab 2012\AF 2.1\1 Theorien\ _AFAM_EL_Zuendung_.docx