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Zündanlagen an Motorrädern |
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1. Was ist Zündung?  Top |
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Michael ist Spezialist für alte Suzukis und bietet auf seiner Homepage allerhand Daten, Zahlen und Infos zur Technik dieser Kräder feil. Für Autoschrauber.de stellte er uns seinen Artikel über Kraftrad-Zündung zur Verfüngung, der nicht nur für Suzuki passt, sondern einen guten Einstieg in die Materie bietet. Danke, Michael!
Für die meisten GS-Fahrer/-innen ist die Zündung ein Buch mit sieben Siegeln. Natürlich traut man sich zu, die Zündkerzen zu wechseln, auch das Einstellen des Zündzeitpunkts beherrschen viele, doch wer weiß schon wie das ganze System funktioniert?
Gerade bei der Fehlersuche, hat man nicht immer einen Kumpel zur Hand, dem der Kupferwurm in die Wiege gelegt wurde und der mit dem Messgerät genauso gut umgehen kann, wie mit seinem Moped.
Hier findet Ihr daher detaillierte Infos, die bis zum letzten elektronischen Bauteil gehen.
Die Zündung eines 12V-Systems produziert eine Spannung von etwa 40.000 Volt, was beinahe einem natürlichen Blitzschlag entspricht. Doch keine Angst, dabei wird natürlich die Stromstärke geringer und wenn man tatsächlich mal an die falsche Stelle fasst, ist der Stromschlag zwar merklich aber nicht gefährlich.
Das ganze Wunder wird durch die Zündspule erzeugt, die genau genommen eigentlich ein Transformator ist, denn sie besteht aus zwei Wicklungen. An die primäre Wicklung werden die 12 Volt der Bordspannung angelegt, die durch die vielen dünnen Drähte der Sekundärwicklung auf die genannte astronomische Spannung hochtransformiert werden. Jetzt flitzen die vielen Elektronen also durch die Spulen, aber wie kommt der Funke an die Zündkerzen? |
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2. Kontaktgesteuerte Zündung Top |
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Wie jede Spule wird die Zündspule übrigens im Betrieb zu einem echten Elektromagneten. Der Trick, der angewendet wird, ist uralt. Wenn man durch einen Schalter den Primärkreis unterbricht, bricht das Magnetfeld zusammen und die sekundärseitigen Elektronen wissen nicht mehr so recht wohin. Aus lauter Verzweiflung ergießen sie sich mit Urgewalt über das Zündkabel zur Zündkerze und müssen wohl oder übel den Luftspalt zur Zündkerzenmasse überwinden. Zappp, fertig ist der Funken!
Die Elektriker unter euch mögen mir diese Erklärung verzeihen, aber so etwa passiert es tatsächlich. Das Geheimnis liegt also in diesem kleinen Schalter und da gibt es zwei grundsätzlich verschiedene Lösungen, die in GS- und GSX-Motorrädern verbaut wurden.
Frühe Modelle wie die GS 400, GS 550, GS 750 und die erste GS 850 G Baureihe haben eine Zündung, die dem technischen Standard der späten 70er Jahre entsprach. Damals wurden mechanische Kontakte verwendet, die den Zündzeitpunkt steuern. Sie sind einfach aufgebaut, haben aber unter Verschleiß zu leiden, der häufiges Nachstellen der Zündung erfordert. |
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3. Prinzipieller Aufbau Top |
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Die Zündimpulse in einem einfachen Zündsystem werden durch mechanische Unterbrecher ausgelöst. Sie bestehen aus einer Nocke, die an der rechten Seite der Kurbelwelle montiert ist und die die Kontakte anhebt.. Durch Unterbrechen des, auf der Primärseite der jeweiligen Zündspule fließenden Stroms springt an den Elektroden der Zündkerzen ein Funke über, der die Verbrennung im angeschlossenen Zylinder startet.
Bei Vierzylindermaschinen werden also immer 2 Zylinder gleichzeitig gezündet, wobei ein Zylinder tatsächlich befeuert wird, während der andere seinen Zündfunken in den Auslasstakt bekommt. Das nutzt zwar nichts, es schadet aber auch nicht. Der Vorteil ist, dass nur zwei Zündspulen und Unterbrecher nötig sind und das Zündsystem damit sehr einfach wird.
Ein Verteiler, wie man ihn aus dem Auto kennt, ist ebenfalls nicht nötig. Das macht die Sache zuverlässiger und leichter. Dass die Zündkerzen dadurch mehr verschleißen, ist beim Motorrad nicht so wichtig. |
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4. Funktion Top |
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Wird der Zündschalter betätigt, fließt ein Strom beispielsweise durch die Primärseite der Zündspulen 1&4. Dabei ist der Kontakt des Unterbrechers 1&4 geschlossen.
Wird der Motor gestartet, dreht sich der Zündnocken (N) und öffnet den Unterbrecher 1&4. dadurch wird eine hohe Spannung in der Zündspule 1&4 induziert, die sich über die Zündkerzen 1&4 gegen Masse entladen kann. Es springen Funken an den entsprechenden Zündkerzen-Elektroden über und die Zylinder werden befeuert. Währenddessen ist der Unterbrechers 2&3 geschlossen und es kommt zu keiner Zündung.
Erst wenn sich die Kurbelwelle weiterdreht, wird der Unterbrechers 2&3 geöffnet und die Zündung erfolgt für Zündspule bzw. Zylinder 2&3.
Während sich der Vorgang jetzt in 180°-Abständen der Zündrotordrehung wiederholt, wird eine Sekundärspannung in die Zündspulen Nr.1 (2&3) und Nr.2 (1&4) induziert, die entsprechenden Zündkerzen aktiviert und die Zylinder befeuert. |
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5. Kondensator Top |
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Ein wichtiges Element in kontaktgesteuerten Zündanlagen ist der Kondensator (K). Bei all der elektrischen Instabilität, die durch die zusammenbrechenden Magnetfelder in der Zündspule verursacht werden, gibt es immer wieder elektrische Energie, die über die Zündkontakte zurück fließen will. Das gibt ein schönes Mini-Gewitter an den Zündkontakten.
Der Kondensator wirkt jetzt wie eine Art Stoßdämpfer in diesem System. Bei dem schnellen Energieaustausch an den Kontakten speichert er einen Teil der Energie, die für die Zündung erforderlich ist und sorgt dafür, dass nicht übermäßig viele Funken am Zündkontakt selbst überspringen. Diese würden die Kontakte anderenfalls schnell verbrennen oder gar miteinander verschweißen.
Der Kondensator besteht aus einer Lage Aluminiumfolie, die durch eine weitere Lage Isolation getrennt wird. Beide werden wie ein Schlafsack aufgerollt und in einen kleinen Behälter gesteckt. Er saugt im Betrieb ein paar Hundert Volt auf und gibt sie, wenn die Zündkontakte schließen, blitzschnell wieder ab. |
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6. Zündfolge und Anschluss der Zündkabel Top |
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Die Zündfolge bei Zweizylinder-Reihenmotoren ist leicht zu bestimmen: 1-2. Wie ist dies aber bei Vierzylinder-Reihenmotoren? Deren normale Zündfolge ist 1-3-4-2 oder 1-4-2-3, wenn sie einen Verteiler haben. Bei den GS- / GSX-Motoren von SUZUKI ist das anders.
Alle 180° feuert ein Zylinder, also 4 x 180° = 720°. Zudem sind immer die Zylinder 1 + 4 sowie 2 + 3 an eine Zündspule angeschlossen, wodurch ein Zylinder immer in den Auspufftakt des anderen feuert.
Schaut man sich den Kurbelversatz von 180° an, muss die Zündfolge deshalb 1-x-4-x sein. Aber welcher Zylinder kommt nach Nummer 1?
Die Stellung der Nocken an der Nockenwelle verrät es letztendlich: die Zylinder 1 + 2 folgen 90° hintereinander. Da eine Nockenumdrehung zwei Kurbelwellenumdrehungen entspricht, ergibt das wieder 180°, d.h. Zylinder 2 kommt direkt nach 1 und die richtige Zündfolge ist 1-2-4-3.
Wir haben gesehen, dass die Zündspulen entweder einen Zylinder oder zwei zusammen mit Saft versorgen. Es ist daher wichtig, die richtigen Zündkabel auf die entsprechenden Zylinder zu stecken. Dazu sind diese vom Werk aus mit Zahlen markiert. Leider fehlen diese bei älteren Motorrädern häufig. Hier also die richtige Montage der Zündkerzenstecker: Übrigens sind die äußeren Zündkabel meist etwas länger, als die inneren.
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7. Elektronische Zündung Top |
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Anfang der 80er Jahre kamen die ersten volltransistorierten Zündungen auf den Markt und Suzuki war eines der ersten Unternehmen, die die neue Technik in großem Maßstab einsetzten - unter anderem in der GS 650 G, der späten GS 1000 und in allen GSX-Modellen.
Der wesentliche Vorteil der elektronischen Zündung ist, dass keine Kontakte sondern kontaktlose Hall-Geber verwendet wurden, die nicht mehr verschleißen konnten. Das gesamte System lieferte so einen stärkeren Funken und der Zündzeitpunkt blieb über einen sehr langen Zeitraum konstant. Auch Brückenbildung an den Kontakten, Vibrationen und Nässe waren kein Thema mehr.
Der Impulsgenerator ist ein so genannter Hallgeber. Er besteht aus zwei Spulen und einem Permanentmagneten und ist an der rechten Seite der Kurbelwelle montiert. Herzstück des Systems ist eine voll-transistorierte Steuereinheit, die eine Verstärkungsfunktion hat.
Die Impulse des Impulsgenerators werden in diese Transistoreinheit eingespeist, und der Steuertransistor reagiert auf jeden Impuls mit Ein- und Ausschalten. Durch Unterbrechen des auf der Primärseite der Zündspule fließenden Primärstroms springt an den Elektroden der Zündkerzen ein Funke über, der die Verbrennung im jeweiligen Zylinder startet.
In einem Transistor-Zündsystem wird also der Primärstrom der Zündspule durch den Transistor unterbrochen, während diese Funktion in einem herkömmlichen Zündsystem vom Unterbrecher übernommen wird.
Das reicht als Erklärung für Normalverbraucher. Elektro-Freaks können jetzt weiter lesen, um die letzten Hintergründe zu verstehen. |
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8. Funktion der Steuereinheit Top |
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Wenn der Zündschalter eingeschaltet wird, fließt Batteriestrom durch P1-> Q2 und schaltet T1 ein, worauf der Strom anstatt durch Q1 -> Q2 durch Q1 -> P2 fließen kann. Infolgedessen bleiben T2 und T3 ausgeschaltet.
Bei ausgeschaltetem T2 kann der Strom nicht durch Q3 -> Q4 sondern nur durch Q3 -> P3 -> Q8 fließen, worauf T4 eingeschaltet wird. Dadurch wird die Schaltung Batterie -> Zündspule 1-4 -> Q7 -> Q8 eingeschaltet, woraufhin der Strom auf der Primärseite der Zündspulen 1-4 fließt. Weil T3 ausgeschaltet bleibt, fließt jetzt kein Strom durch die Zündspulen 2-3.
Wie kommen nun ohne eine Berührung die Signale von der Kurbelwelle in das Zündsystem? Das ist keine Magie, sondern eine elektrische Wechselwirkung. |
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9. Induzierte Spannung am Impuslgeber Top |
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Wenn sich die Kurbelwelle bei Anspringen des Motors dreht, wird der permanentmagnetische Zündrotor an den Impulsspulen vorbeigeführt und induziert durch eine Veränderung der magnetischen Flussdichte der Spule eine Wechselspannung. So fließt Wechselstrom von der Batterie mal durch die Impulsspule der Zylinder 1-4, mal durch die lmpulsspule 2-3.
Das Signal ist jedoch noch nicht perfekt für eine Zündung und so wird der Wechselstrom noch etwas modifiziert, indem er durch einen in der Steuereinheit enthaltenen Widerstand und eine Diode geschickt wird.
Heraus kommt eine wunderschöne Spannungswelle, wie sie links gezeigt wird, und die Zündung erfolgt präzise zu den Zeitpunkten F1 und F2. |
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10. Verarbeitung der Impulse im Transistor-Zündsystem Top |
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Wenn der Rotornase des Impulsgenerators während der Drehung an den Impulsspulen 1-4 vorbeirotiert, wird eine Wechselspannung von 1Hz induziert.
T1, der sich unmittelbar nach Einschalten des Zündschalters einschaltet, wird zu diesem Zeitpunkt ausgeschaltet, weil das Potential an P1 in Übereinstimmung mit dieser Veränderung der in die Impulsspulen induzierten Spannung abfällt, und wenn eine bestimmte Spannung erreicht wird (Punkt F1 der Impulsspulenspannung), fließt kein Strom mehr durch P1 -> Q2 sondern durch P1 -> D1 -> lmpulsspulen 1-4 -> lmpulsspulen 2-3.
Bei ausgeschaltetem T1 fließt der Strom durch die Schaltung Q1 -> P2 -> Q4, und Q3 -> Q4 wird leitend, wodurch T2 eingeschaltet wird. Weil dadurch kein Strom durch P3 -> Q8 fließen kann, wird der Primärstrom in den Zündspulen 1-4 unterbrochen. Durch diese Unterbrechung des Primärstroms wird eine hohe Spannung in die Sekundärseite der Zündspule induziert und an den Zündkerzen 1-4 springt ein Funke über.
Andererseits fließt der Strom bei eingeschaltetem T2 durch P2 -> Q6, wodurch T3 eingeschaltet wird. Dadurch kann der Strom durch die Schaltung von Batterien -> Zündspule 2-3 -> Q5 -> Q6 und außerdem auf der Primärseite der Zündspulen 2-3 fließen.
Wenn der Zündrotor sich um 180° weiterdreht und die Impulsspulen 1-4 passiert, wird in gleicher Weise eine Wechselspannung von 1Hz induziert, und der Strom fließt durch Impulsspulen 2-3 -> D2 -> D1 -> Impulsspulen 1-4. Das auf eine bestimmte Spannung (T2) gestiegene elektrische Potential an P1 veranlasst ein Einschalten von T1 und ein Ausschalten von T3. Zu diesem Zeitpunkt wird der Strom auf der Primärseite der Zündspulen 2-3 unterbrochen, infolgedessen die Zündkerzen 2-3 funken.
Während sich der Vorgang jetzt in 180°-Abständen der Zündrotordrehung wiederholt, wird eine Sekundärspannung in die Zündspulen Nr.1 (2-3) und Nr.2 (1-4) induziert, die entsprechenden Zündkerzen aktiviert und die Zylinder befeuert. |
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11. Zündfolge und Anschluss der Zündkabel Top |
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Die Zündfolge bei Zweizylinder-Reihenmotoren ist leicht zu bestimmen: 1-2. Wie ist dies aber bei Vierzylinder-Reihenmotoren? Deren normale Zündfolge ist 1-3-4-2 oder 1-4-2-3, wenn sie einen Verteiler haben. Bei den GS- / GSX-Motoren von SUZUKI ist das anders.
Alle 180° feuert ein Zylinder, also 4 x 180° = 720°. Zudem sind immer die Zylinder 1 + 4 sowie 2 + 3 an eine Zündspule angeschlossen, wodurch ein Zylinder immer in den Auspufftakt des anderen feuert.
Schaut man sich den Kurbelversatz von 180° an, muss die Zündfolge deshalb 1-x-4-x sein. Aber welcher Zylinder kommt nach Nummer 1?
Die Stellung der Nocken an der Nockenwelle verrät es letztendlich: die Zylinder 1 + 2 folgen 90° hintereinander. Da eine Nockenumdrehung zwei Kurbelwellenumdrehungen entspricht, ergibt das wieder 180°, d.h. Zylinder 2 kommt direkt nach 1 und die richtige Zündfolge ist 1-2-4-3.
Wir haben gesehen, dass die Zündspulen entweder einen Zylinder oder zwei zusammen mit Saft versorgen. Es ist daher wichtig, die richtigen Zündkabel auf die entsprechenden Zylinder zu stecken. Dazu sind diese vom Werk aus mit Zahlen markiert. Leider fehlen diese bei älteren Motorrädern häufig. Hier also die richtige Montage der Zündkerzenstecker: Übrigens sind die äußeren Zündkabel meist etwas länger, als die inneren.
Dieser Artikel und noch viel mehr zur Historie und Technik alter Suzukis findet sich auf Michaels hervorragender Site http://www.ezwebz.org/gs-classic/index1.htm. - enjoy! |
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04.08.2006 | micha |
hey ho!
sagt mal, hat sich da nicht nen fehler eingeschlichen? vierzylinder
reihenmotoren haben doch 1-2-4-3 oder 1-3-4-2 als zündreihenfolge. oben steht was 1-4-2-3. oder gibts da nen unterschied zwischen motorrad- und auto-reihen vierer?
lassts euch gut gehn... |
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04.08.2006 | brotheus |
mmh...da macht sich doch nen bisschen verwunderung bei mir breit. dachte immer 1342 und 1243 wären die zündfolgen von vierzylinder reihenmotoren. da ich jedoch nicht glaube das dem micha zweimal der selbe zahlendreher passiert ist, versteh ich nicht wie das funktionieren soll. denn zyl. 1 und 4 liegen doch auf selber höhe. 1-4-2-3???? |
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09.05.2007 | Anonym |
Das bedeutet Zünspule1 ist für Zylinder 1 und 4 Zuständig und Zünspule2 ist für 2 und 3 zuständig. Die Zündreihenfolge ist aber trotzdem 1342. |
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22.08.2007 | Wilfried Giessel |
Hallo
Ihr müsst auch lesen!
Zündfolge ist Zündfolge
Die Takte sind Massgebend
Was haben wir gelernt ?
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Zum Artikel vom 03.07.2006