Elektronische Zündung

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1 Bildquelle: NGK Elektronische AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 1/17 L:\Kurse\ab 2012\AM 3.1\1 Theorien\ _AM_EL_Zuendung_.docx

2 INHALTSVERZEICHNIS GRUNDPRINZIP... 3 ZÜNDKENNFELD... 3 ZÜNDSPULEN... 4 Doppelfunkenzündspule... 4 Einzelfunkenzündspule... 5 ZÜNDSPANNUNGSBEDARF... 6 Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) / Entstörung... 6 DREHZAHLERFASSUNG... 7 Induktivgeber... 7 Hallgeber... 7 Nockenwellengeber... 8 PEDALWERTGEBER... 8 MOTORLASTERKENNUNG... 9 Saugrohrdrucksensor mit integriertem Ansauglufttemperaturfühler... 9 Heissfilmluftmassenmesser... 9 MOTORTEMPERATURSENSOR ANSAUGLUFTTEMPERATURFÜHLER KLOPFREGELUNG Klopfsensor DIAGNOSE AN DER ZÜNDANLAGE Aufsuchen von Zündstörungen Zündspulen prüfen OSZILLOSKOPBILDER EINER VZ UND TYPISCHE WERTE DER SENSOREN Kurbelwellensensor (Induktivgeber), Typische Werte: Nockenwellengeber (Hallgeber) FEHLZÜNDUNGEN Zündkabel prüfen Zündkerzenbilder und ihre Fehlerquellen ZÜNDANLAGE MIT MOTORTESTER PRÜFEN/EINSTELLEN SCHNELLPRÜFUNG AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 2/17 L:\Kurse\ab 2012\AM 3.1\1 Theorien\ _AM_EL_Zuendung_.docx

3 Grundprinzip Aus den Sensorsignalen für Last und Drehzahl (das sind die sogenannten Hauptgrössen) ergibt sich ein Kennfeld. Die anderen Sensoren (Kühlmitteltemperaturgeber, Drosselklappenpotentiometer, Klopfsensor, Pedalwertgeber) sind sogenannte Korrektursignale oder auch Korrekturgrössen, die die Höhe des Kennfeldes verschieben können. Zündkennfeld So oder ähnlich kann ein Kennfeld aussehen, das bei der Entwicklung im Motorsteuergerät abgelegt wird. Ähnliche Kennfelder gibt es natürlich auch für andere Teilsysteme, wie z. B. für die Einspritzung, Ladedruckregelung, elektrische Gasbetätigung, Nockenwellenverstellung, Abgasrückführung usw. AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 3/17 L:\Kurse\ab 2012\AM 3.1\1 Theorien\ _AM_EL_Zuendung_.docx

4 Zündspulen Doppelfunkenzündspule Die Zylinderpaare sind so gewählt dass sich der eine im Kompressionstakt und der andere sich im Ausstosstakt befindet. (z.b. 1/4 und 2/3), Während der erfolgt an beiden Zündkerzen ein Funkenüberschlag.Klemme 1 und 15: sind Niederspannungsanschlüsse. Minus(1)- und Plus(15). Durch sie wird die Zündspule mit Strom versorgt. Aufbau Doppelfunkenspulenzündung Sekundär-Stromkreis Bildquelle: NGK/AMAG/Beru AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 4/17 L:\Kurse\ab 2012\AM 3.1\1 Theorien\ _AM_EL_Zuendung_.docx

5 Einzelfunkenzündspule Bei Einzelzündspulen wird der Sekundärstromkreis nicht über eine weitere Zündkerze geschlossen, sondern über ein separates Massekabel. Wird dieses Massekabel getrennt, kann es zu Schäden an Zündspulen, Endstufen und am Motorsteuergerät kommen. Die Hochspannungsdiode verhindert einen Zündfunken beim Einschalten des Primärstromes. Wegen dieser Diode sind keine Ohmmessungen an der Sekundärspule möglich. Aufbau mit intergrierter Endstufe Mit externer Endstufe Bildquelle: NGK/AMAG AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 5/17 L:\Kurse\ab 2012\AM 3.1\1 Theorien\ _AM_EL_Zuendung_.docx

6 Zündspannungsbedarf Faktor Zündspannung hoch Zündspannung niedrig Elektrodenabstand gross klein Elektrodenzustand abgebrannt neuwertig Temperatur im Brennraum niedrig hoch Gemischzusammensetzung mager, sehr fett homogenes Gemisch Verdichtung (Kompression) hoch niedrig Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) / Entstörung Wo Strom fliesst, bilden sich elektromagnetische Felder, wie man sie von Mobiltelefonen und Radiowellen kennt. Solche elektromagnetischen Felder entstehen auch bei der. Ihre Intensität nimmt zum Zeitpunkt eines jeden "Funkenabrisses" an den Mittelelektroden der Zündkerze erheblich zu, es kommt zu starken Spannungsspitzen entlang der Zündleitung. Da zu starke elektromagnetische Felder Störungen in elektronischen Geräten hervorrufen können - dem Radio, den Motor- oder Getriebe-Steuergeräten oder dem ABS - müssen sie innerhalb eines nicht schädlichen Bereichs gehalten werden. Hierzu verfügen Zündleitungen, Kerzenstecker über elektrische Entstörwiderstände von ca. 5 kω. Diese begrenzen die Spannungsspitzen beim Funkenabriss und bei der Entladung der Zündspule. Dabei wird die Energie aus anliegender Spannung und Stromstärke in ein anderes Energie- Zeitverhältnis gesetzt. 15 kω pro Zündkreis sollte nicht überschritten werden, da sonst der Zündfunke zu sehr geschwächt wird. AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 6/17 L:\Kurse\ab 2012\AM 3.1\1 Theorien\ _AM_EL_Zuendung_.docx

7 Drehzahlerfassung Um die Hauptgrösse Drehzahl zu erkennen, gibt es bei den Ottomotor Managementsystemen Induktiv- und Hallgeber welche die Kurbelwellendrehzahl erfassen. Induktivgeber Die kleinen Schwingungen erkennt die Elektronik im Steuergerät als Drehzahlsignal. Das einzelne grössere Sinus-Signal wird auch erkannt und dient zur Zündauslösung. Hallgeber Bildquelle: AMAG AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 7/17 L:\Kurse\ab 2012\AM 3.1\1 Theorien\ _AM_EL_Zuendung_.docx

8 Nockenwellengeber Heute gibt es auch viele Anlagen mit Nockenwellengebern. Er dient zur Zylindererkennung und wird auch als Phasensensor oder Taktsensor bezeichnet. Bildquelle: AMAG Pedalwertgeber Wird das Gaspedal getreten, ist das für das Motorsteuergerät der Fahrerwunsch. Es setzt diesen Wunsch um, indem es die Drosselklappenstellung, die, die Einspritzung und, wenn vorhanden, den Ladedruck ändert. AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 8/17 L:\Kurse\ab 2012\AM 3.1\1 Theorien\ _AM_EL_Zuendung_.docx

9 Motorlasterkennung Um die Hauptgrösse Last zu erkennen, gibt es bei den Ottomotor Managementsystemen vier verschiedene Arten. Die ersten beiden werden allerdings so lange nicht mehr verbaut, dass sie hier nur wegen der Vollständigkeit kurz erwähnt werden. 1. Luftmengenmesser (Schon sehr lange durch den Luftmassenmesser ersetzt.) 2. Drosselklappenpotentiometer (Heute nur eine Korrekturgrösse.) 3. Saugrohrdrucksensor (Aufgrund der unterschiedlichen Dichte der Luft muss dieser Sensor immer im Zusammenhang mit der Ansauglufttemperatur betrachtet werden) 4. Luftmassenmesser Saugrohrdrucksensor mit integriertem Ansauglufttemperaturfühler Der Saugrohrdruckgeber arbeitet mit einer Membran, die je nach Dehnung ihr Widerstandsverhalten verändert. Bei geschlossener Drosselklappe entsteht ein niedriger Saugrohrdruck (hoher Unterdruck) und damit eine geringe Ausgangsspannung. Bei höherem Saugrohrdruck (bei geöffneter Drosselklappe) wird das Spannungssignal grösser. Heissfilmluftmassenmesser Beim Luftmassenmesser wird der Heissfilm auf eine um einen bestimmten Wert über der Ansauglufttemperatur liegenden Temperatur aufgeheizt. Je grösser die durchströmende Luftmasse, umso grösser die Abkühlung. Die Auswertungselektronik möchte den Heissfilm wieder auf die gleiche Temperatur aufheizen und braucht bei grösserer Abkühlung mehr Strom. Der Strom ist dann das Mass für die angesaugte Luftmasse. Die Auswerteelektronik macht daraus ein Spannungssignal für das Motorsteuergerät. Der Luftmassenmesser in der Grafik rechts kann noch ein weiteres Signal an das Motorsteuergerät liefern. Er gibt ein Signal der Ansauglufttemperatur. Bildquelle: AMAG AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 9/17 L:\Kurse\ab 2012\AM 3.1\1 Theorien\ _AM_EL_Zuendung_.docx

10 Motortemperatursensor Die Kühlmitteltemperatursensoren dienen als Korrekturgrösse und sind sogenannte NTC Widerstände. Das heisst, sie haben einen negativen Temperaturcoeffizienten. Mit steigender Temperatur nimmt der Widerstandswert ab. Man spricht auch von einem Heissleiter, weil der Widerstandswert im heissen Zustand niedrig ist. Kennlinienbeispiele Ansauglufttemperaturfühler Auch Ansauglufttemperaturgeber sind in der Regel NTC-Widerstände. Bildquelle: AMAG AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 10/17 L:\Kurse\ab 2012\AM 3.1\1 Theorien\ _AM_EL_Zuendung_.docx

11 Klopfregelung Klopfsensoren werden zur Erkennung einer klopfenden Verbrennung eingesetzt. Mittels der Klopfsensoren kann eine besonders effektive Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches durch Zurücknahme des Zündwinkels und erneutem Annähern an die Klopfgrenze erreicht werden. Die Klopfregelung arbeitet in der Regel erst ab einer bestimmten Kühlmitteltemperatur und Last. Das Steuergerät kann ein Klopfen mit der Hilfe des Signals des Hallgebers an der Nockenwelle einem bestimmten Zylinder zuordnen (zylinderselektive Klopfregelung). Bei anhaltendem Klopfen kann das Gemisch angereichert werden und bei Motoren mit Turbolader der Ladedruck gesenkt werden. Bei Ausfall des Klopfsensors (oder des Hallgebers) schaltet das Motorsteuergerät die Klopfregelung auf Notlauf und nimmt den Zündzeitpunkt um einen festgelegten Wert zurück. Zündwinkelrücknahme Durch die Verstellung des Zündzeitpunktes in Richtung spät erfolgt auch der Zeitpunkt des grössten Druckes später und damit in die Abwärtsbewegung des Kolbens hinein. Durch die Volumenvergrösserung ist der Druck geringer. Dadurch wird die Selbstendzündung verhindert. Bei auftretendem Klopfen wird der Zündzeitpunkt um einen bestimmten Wert (in diesem Beispiel um 3,1 ) in Richtung spät verstellt. Tritt kei n Klopfen mehr auf, wird der Zündzeitpunkt in wesentlich kleineren Schritten wieder in Richtung früh verstellt. So nähert sich das System dem idealen Zündzeitpunkt. Klopfsensor Der Klopfsensor ist am Motorblock im Zylinderkopfbereich angebracht und hört die Schallschwingungen ab und wandelt diese in elektrische Spannungssignale um. Wichtig für die Praxis Nur Originalschrauben für Klopfsensoren verwenden und Anzugsdrehmoment beachten! AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 11/17 L:\Kurse\ab 2012\AM 3.1\1 Theorien\ _AM_EL_Zuendung_.docx

12 an der Zündanlage Aufsuchen von Zündstörungen Fehlerspeicher auslesen und notieren Sichtkontrolle durchführen Prüfkerze an der Zündspule anschliessen (KI. 4) Starter betätigen, Prüfkerze beachten. - Ist der Funken in Ordnung - Sekundärseite prüfen (Zündkabel und Zündkerzen) - Ist der Funken nicht in Ordnung - Primärseite prüfen. Kontrollieren ob an der Kl. 15 Spannung vorhanden ist. (Sicherungen und Relais kontrollieren) Ansteuerung der Zündspule (Klemme 1) prüfen. Sichtkontrolle der Kabel und Steckverbindung durchführen Kabel auf Fehler prüfen. Zündspule prüfen, Baugleiche Spulen können evtl. untereinander ausgetauscht werden AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 12/17 L:\Kurse\ab 2012\AM 3.1\1 Theorien\ _AM_EL_Zuendung_.docx

13 Zündspulen prüfen Hinweis: Vor dem Durchdrehen des Motors muss die Einspritzanlage ausser Betrieb gesetzt werden, damit der Kat nicht beschädigt wird. Mit Prüfkerze Prüfkerze anschliessen und Motor starten, oder Zündspule mit tester ansteuern. (Zündfunke muss deutlich sichtbar sein, Mindestabstand an Prüfkerze = 15-20mm = ca kV)) Tipp: Bei Einzelfunkenspulen können diese meist untereinander getauscht werden. (Fehlerspeichereinträge bei sporadischen Fehlern) Mit dem Multimeter Primär und Sekundärwiderstand mit dem Ohmmeter ausmessen und mit den Sollwerten vergleichen. (Achtung: der Sekundärwiderstand ist wegen der Dioden heute vielfach nicht mehr messbar) Messung des Primärwiderstands Den Primärwiderstand einer Zündspule ermitteln Sie, indem Sie ein zum Beispiel ein Multimeter an die Klemmen 15 und 1 der Zündspule anschließen. Folgende Richtwerte gelten für die meisten funktionstüchtigen Zündspulen: Transistorzündanlage: 0,5 2,0 Ω. Elektronische Zündanlage mit Kennfeldzündung: 0,5 2,0 Ω. Vollelektronische Zündanlage (Einzel- und Doppelfunkentechnik): 0,3 1,0 Ω. Messung des Sekundärwiderstandes Der Sekundärwiderstand wird direkt am Hochspannungsausgang gemessen. Hier gelten folgende Richtwerte: Transistorzündanlage: 8,0 19,0 kω. Elektronische Zündanlage mit Kennfeldzündung: 8,0 19,0 kω. Vollelektronische Zündanlage (Einzel- und Doppelfunkentechnik): 8,0 15,0 kω. Mit der Diodenlampe Ansteuerung der Zündspule mit Diodenlampe prüfen. AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 13/17 L:\Kurse\ab 2012\AM 3.1\1 Theorien\ _AM_EL_Zuendung_.docx

14 Oszilloskopbilder einer VZ und typische Werte der Sensoren a) Sekundärspannungsverlauf b) Drehzahlsensor-Signal / Impulsgeberrad (Kurbelwelle) c) Positionssensor-Signal (Nockenwelle) 1 Schließen 2 Zündzeitpunkt Kurbelwellensensor (Induktivgeber), Typische Werte: LED Prüflampe: Motor starten. LED blinkt. Oszilloskop: Spannung (Spitze-Spitze): ca. 10V Ohmmeter: Widerstand: meist ca. 200 Ohm gerät: Istwerte: direkte Anzeige der Motor-Drehzahl Nockenwellengeber (Hallgeber) LED Prüflampe: Motor starten. LED blinkt. Voltmeter: Spannungsversorgung prüfen Oszilloskop: Spannung (Spitze-Spitze): ca. 10V gerät: Istwerte: direkte Anzeige AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 14/17 L:\Kurse\ab 2012\AM 3.1\1 Theorien\ _AM_EL_Zuendung_.docx

15 Fehlzündungen Zündkabel prüfen Zündkerzenbilder und ihre Fehlerquellen optimales Zündkerzengesicht Der Isolatorfuss ist grauweiss graugelb bis rehbraun verfärbt. Der Elektrodenabbrand ist gering. Der Wärmewert der Zündkerze wurde richtig gewählt. Keine thermische Überlastung. Verrusst verrusste Zündkerze, z.b. nach Kaltstarts, Kurzstreckenbetrieb, verschmutztem Luftfilter oder zu niedrigem Wärmewert, führt zu Zündaussetzern und schlechten Kaltstarts, verölte Zündkerze Zu viel Öl im Verbrennungsraum, Ölstand ist zu hoch, verschlissene Kolbenringe, Zylinder oder Ventilführungen. Auswirkung: Zündaussetzer oder sogar Kurzschluss der Zündkerze, Totalausfall. starker Verschleiss der Elektroden Aggressive Kraftstoff- und Ölzusätze, ungünstige Strömungseinflüsse im Brennraum (evtl. durch Ablagerungen), Motorklopfen, thermische Überlastung. Auswirkung: Zündaussetzer, besonders beim Beschleunigen, schlechtes Startverhalten. AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 15/17 L:\Kurse\ab 2012\AM 3.1\1 Theorien\ _AM_EL_Zuendung_.docx

16 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: Messung des Sekundärspannungsverlaufs: Klemme 15 (gelbe oder rote Klemme) und Klemme 1 (grüne oder gelbe Klemme) Zange an Klemme 4: Hochspannungskabel Triggerung: Triggerzange am Hochspannungskabel von Zylinder 1 Einzelfunken-Zündanlage Doppelfunken-Zündanlage AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 16/17 L:\Kurse\ab 2012\AM 3.1\1 Theorien\ _AM_EL_Zuendung_.docx

17 Schnellprüfung AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 17/17 L:\Kurse\ab 2012\AM 3.1\1 Theorien\ _AM_EL_Zuendung_.docx