Zündung

Aus Vespa Lambretta Wiki
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Schwunglicht – Magnetzündung

CDI-Zündgrundplatte (ZGP)

Die Roller in diesem Wiki wurden bis auf wenige Ausnahmen zur Erzeugung des Lichtstromes und des Zündfunken mit einer Schwunglicht – Magnetzündung ausgestattet.
Hierbei treibt der Motor über die Kurbelwelle einen Rotor(Polrad/Lüfterrad) mit Permanent-Magneten an, der sich um die Spulen mit Eisenkern auf der Zündgrundplatte dreht.
In Abhängigkeit der Drehzahl des Motors schneiden die Magnetfelder die Spulen auf der Zündgrundplatte und induzieren so einen Strom.
Bei den originalen Lichtmaschinen von Piaggio und Innocenti befinden sich 6 Magnete mit abwechselnder Nord-Süd Polarität in den Polrädern

Grundlegendes:

Wichtig zum Verständnis der Schwunglicht – Magnetzündung ist die Grundlage, des Elektromagnetismus.

Ändert sich um einen feststehenden Leiter(in unserem Fall die Spule) das Magnetfeld,
so wird an den beiden Enden eine elektrische Spannung induziert.

Nach dem Induktionsgesetz ist die induzierte Spannung davon abhängig, wie schnell sich der magnetische Fluss ändert,
also wie schnell die Magnete im Polrad an der Spule vorbei fliegen (Motordrehzahl).

Abhängig von der Motordrehzahl ändert sich natürlich auch die Frequenz der erzeugten Wechselspannung siehe Frequenzen unterschiedlicher Lichtmaschinen unten ▼


Bei der Zündung existieren zwei Varianten:

Unterbrecherzündung

mechanische Unterbrecher-Zündung

Bevor mit der Rally 200 die Ära der wartungsarmen elektronischen Zündung eingeleitet wurde, verwendeten die Hersteller einen Unterbrecherkontakt, um den Zündfunken auszulösen. Diese mechanische Art der Zündung war bei richtiger Wartung ausreichend und auch zuverlässig.


Funktion: Bei der Unterbrecherzündung befindet sich auf der Zündgrundplatte(ZGP) eine Erregerspule.
Diese ist vorerst durch den Kontakt auf Masse kurzgeschlossen.
Die Magnete im Polrad erzeugen trotz dieser Ableitung auf Masse einen Induktionsstrom in der Spule(geschlossener Stromkreis),
welcher zum Aufbau eines Magnetfeldes in der Spule führt.
Die Zündenergie wird im Wechselstromkreis also durch Selbstinduktion in Form eines Magnetfeldes in der Spule gespeichert (Blindwiderstand).
Wenn der Kontakt öffnet und den Weg zur Primärspule freigibt bricht das Magnetfeld der Erregerspule zusammen und erzeugt eine sehr hohe Spannung, welche wiederum in der Sekundärspule auf über 10.000 Volt transformiert(induziert) wird und den Zündfunken auslöst.


Kontaktabstand und Schließwinkel

Der Kontaktabstand bei Vespa und Lambretta Zündungen sollte 0,3mm bis 0,5mm betragen.
Ein größerer Abstand kann dazu führen, daß sich der Schließwinkel zu weit erhöht und somit mögliche Zündenergie verloren geht.
Der Schließwinkel sollte mindestens 90° betragen, damit in der Spule genügend Energie induziert werden kann.

Kondensator in Unterbrecherzündungen

6 Volt Unterbrecherzündung

Wer sich schon einmal mit dem Verhalten von Spulen im Stromkreis beschäftig hat, weiß dass beim Öffnen des Kreises hohe Spannungsspitzen entstehen.
Diese Spitzen führen zu einem Funkenschlag auch Kontaktfeuer genannt, welches die Unterbrecherkontakte sehr schnell verschleißen lassen würde.
Zur Lösung dieses Problems kommt ein zum Unterbrecher parallel geschalteter Kondensator zum Einsatz.

Im Wechselstromkreis wird ein Kondensator durch die Sinuswelle ständig im Wechsel positiv und negativ geladen. Der Kondensator verhindert hier den Stromfluss nicht mehr, sondern wirkt vielmehr wie ein elektrischer Widerstand (ein kapazitiver Scheinwiderstand). Der Kondensator "puffert" also die Spannungsspitzen am Unterbrecher, lässt aber der Zündspule trotzdem noch genügend Zündspannung. Zur Verwendung kommen bei den 6 Volt Unterbrecherzündungen Kondensatoren mit einer Kapazität von 0,22 µF.

Kapazität

Zur Kapazität lässt sich sagen:

  • eine zu geringe Kapazität führt zu erhöhtem Kontaktabbrand
  • eine zu hohe Kapazität raubt dem Zündfunken Energie

Defekter Kondensator

Ein defekter Kondensator führt gerne zu Fehlzündungen, bzw. Zündausseztern bis hin zum Ausfall der Zündung.
Die Probleme treten sehr gerne erst bei höheren Temperaturen auf, der Roller springt kalt normal an, sobald der Roller warm ist treten Fehlzündungen auf oder der Motor geht unter Last ganz aus.

Da sich der Kondensator nur in ausgebauten Zustand(abgeklemmt) und mit einem Kapazitäts-Meßgerät prüfen läßt, bietet sich folgende Methode für einen Schnelltest an.
Man kann temporär zum Testen einfach das Kabel vom inneren Kondensator ablöten und isolieren, dann einen neuen Kondensator von außen parallel zwischen die Anschlüße der Zündspule anklemmen (bei ganz alten Modellen mit innenliegender Zündspule kann das Kabel, an dem der Kill angschlossen ist verwendet werden).

Kondensator Werte

Der Test-Kondensator sollte die gleichen Werte wie der originale Dosen-Kondensator haben.

Typ Impulsfester Folienkondensator (z.B. Wima MKP /FKP)
Spannung ~ 250 V (AC) oder größer
Kapazität 0,22µF - 0,33µF (bzw. 220-330nF) ±5%

Läuft der Motor mit dem externen Kondensator wieder normal, hat man die Fehlerquelle gefunden.
Besteht der Fehler weiterhin ist meist die Zündspule der Übeltäter und nicht der Kondensator.

Elektronische Zündung (CDI)

elektronische CDI Zündung
Beispiel: erste elektronische Vespa-Zündung in der Rally 200

Die werkseitigen elektronischen Zündungen an unseren Rollern sind allesamt sogenannte Capacitor Discharging Ignitions (CDI)
auf deutsch: Hochspannungs-Kondensatorzündung, manchmal auch nur Thyristorzündung genannt.
Hierbei erzeugt eine Erregerspule auf der ZGP eine Sinus-Wechselspannung, die in der CDI durch eine Diode den Kondensator C1 mit der positiven Halbwelle lädt und die Primärwicklung der Zündspule mit Spannung versorgt.
Die Zündung bzw. der Zündzeitpunkt wird durch

ausgelöst, indem ein Thyristor den Kondensator und die Primärwicklung der Zündspule auf Masse kurzschließt, in Folge dessen die Spannung schlagartig zusammenbricht.
Hierdurch wird in der Sekundärwicklung der Zündspule eine Spannung von über 10.000 Volt induziert, welche an der Zündkerze die Luft ionisiert und über ein nun leitfähiges Plasma im wahrsten Sinne den Funken fliegen lässt.

Pickup (Impulsgeber)

Bei den Ducati PX Zündungen kommt ein Zündimpulsgeber (Pickup) mit zwei Abnehmern zum Einsatz, welche über zwei Magnetzungen im Polrad den Zündfunken auslösen. Im inneren des vergossenen Pickups sind zwei Spulen mit wechselseitigem Wickelsinn und zwei Dioden verbaut. Beim Schneiden dieser Abnehmer mit zwei wechselseitigen Magnetfeldern(überlappende Magnetzungen) wird ein positiver Spannungsimpuls erzeugt, welcher den Thyristor in der CDI durchschaltet und damit den Zündfunken triggert.
Andere Zündungen wie z.B. Vape oder Femsa arbeiten nach einem jeweils anderen Prinzip und benötigen keine Magnetzungen, Sie sind somit auch unempfindler gegenüber einem axialen Versatz des Pickups.


Vespa CDI Pickup-distanzieren Magnetzungen.jpg

springender Zündzeitpunkt oder Zündzeitpunkt lässt sich nicht einstellen

Bei Umbauten von Ducati PX Zündungen in andere Modelle oder aber bei mangelhaften "OEM" Erstatz-Pickups, laufen die Abnehmer nicht mehr genau über die beiden Magnetzungen im Polrad. Auch stark verschlissene Kurbelwellenlager, bei denen die Kurbelwelle und somit auch das Polrad axial wandert führen zu diesem Problem. Dadurch ensteht kein sauberer Zündimpuls mehr und es kommt zu Phänomenen wie:

  • Der Motor springt gar nicht mehr an, bzw. der Zündfunke bleibt aus
  • Der Zündzeitpunkt (ZZP) lässt sich nicht mehr auf den korrekten Wert einstellen oder wandert je nach Motordrehzahl hin und her

Pickup distanzieren (Ducati Zündungen)

Kontrollieren kann man die Position der Pickup-Abnehmer indem man mit etwas Knete, dauerelastischer Sanitär Dichtmasse wie z.B. Plastik-Fermit oder ähnlichem im Polrad eine dünne Schicht neben den überlappenden Magnetzungen aufträgt (zur Not kann man sich auch in der Küche eine kleine Menge Salzteig anrühren). Nun das Polrad wieder festziehen und um eine 1/4 Umdrehung über den Pickup drehen.
Polrad wieder abnehmen und Anhand der Schleifspuren die Position des Pickups kontrollieren.

  • Pickup zu nah an Polrad-Innenseite:
    • Auf der Pickup Unterseite soweit wie möglich Material abnehmen
    • evtl. verbauten Distanzring unter der ZGP durch einen dünneren ersetzen
    • Im Extremfall eine Blechlage der ZGP unter dem Pickup entfernen.
  • Pickup zu weit Richtung Polrad-Außenseite:
    • hier sind in den bekannten Shops Spacer Spacer zum Ausdistanzieren (Höhenkorrektur) erhältlich
Bei verschlissenen Kurbelwellenlagern, hilft durch das Wandern des Polrades auf Dauer nur ein Wechsel der Lager.

Elektronische Zündung einstellen

Leider kann man nach den Markierungen an der Grundplatte nie wirklich verlassen. In seltenen Fällen stimmen sie zwar "fast", aber nie ganz genau und wirklich nur selten.
Fehler treten an den Stellen, wo genietet wurde, auf - also am Polrad und auf der Grundplatte, weiter sind die Nuten im Polrad und an der Kurbelwelle ein Unsicherheitsfaktor.

Um die Zündung wirklich exakt einstellen zu können, sollte man alles neu vermessen und sich eine Blitzpistole besorgen.
Zuerst wird der obere Totpunkt (OT) des Kolbens per Umschlagmessung>> ermittelt.

  1. Es wird ein Kolbenstopper benötigt für die Umschlagmessung (kaufen oder bauen)
  2. Zündkerze raus und Kolbenstopper rein, man dreht den Kolben von links nach OT und stellt dabei den Kolbenstopper genau so ein, dass der Kolben gerade nicht mehr über OT geht und macht eine Markierung auf dem Luftkanal.
  3. Dann von rechts drehen und wieder einen Strich machen.
  4. Man messe nun die Mitte der beiden Striche aus und mache einen weiteren Strich. Das sollte dann ziemlich exakt der OT sein.
  5. Auf dem Polrad ist ja meist eine Makierung, wenn nicht, macht man halt eine.
  6. Jetzt misst man ab der Mitte vom Lüfterrad bis zur OT-Makierung an der Abdeckung und rechne darüber dann den Umfang aus und teile es durch 360. Dann erhält man einen Wert, diesen multipliziert man mit der gewünschten Gradzahl. Den neuen Wert geht man dann nach links auf der Abdeckung und mache einen weiteren Strich. Alternativ lässt sich die Markierung für den gewünschten VZ-Wert auch mit einer Gradscheibe ermitteln.
  7. Wenn man jetzt die Pistole anschließt und testet, sollte die letzte Markierung und die auf dem Polrad fluchten, ist das nicht der Fall, alles abbauen, Grundplatte so weit verdrehen bis die Markierungen fluchten.

Beispielrechnung ZZP auf Gehäuse anzeichnen: 

Radius r = 7,9 cm = 79 mm
=> d * PI ==> 79mm * 2 * 3.1415 = 496,3 mm Umfang
=> 496,3 mm / 360° = 1,379 mm 
also entspricht 1,379 mm genau 1 Grad des Umfanges

1,379 mm * 21 Grad = 28,96 mm 
diesen Abstand von OT auf dem Gehäuse nach links messen und eine Markierung setzen 
dann zur Kontrolle erneut abblitzen

Siehe auch: Kontakt-Zündung einstellen
Siehe auch: Vorzündung bei verschiedenen Vespa Modellen

Elektronische CDI Zündung durchmessen (Vespa PX)

Die Praxis hat gezeigt: Die Meßergebnisse (bzw. zul. Toleranz) können je nach Hersteller der Blackbox auch total anders aussehen als in u.g. Tabelle,
also um ganz sicher zu gehen, die Blackbox an einen Roller anbauen, von welchem du weisst dass seine elektrische Anlage o.k. ist und ausprobieren.

Vorgehen

  • Motor ausschalten :-)
  • Alle Kabel oder Stecker der Ankerplatte abziehen.
  • Ankerplatte und Kabel-Stecker auf sichtbare Mängel prüfen.
  • Messgerät an angegebene Kabel anklemmen und Messwert mit Tabelle vergleichen. Weicht der Wert weiter als die zulässige Toleranz ab, scheint das Bauteil defekt zu sein.
Alle Messungen sollten bei 20°C Zimmertemperatur ausgeführt werden, um zu starke Meßabweichungen zu vermeiden!
Das gilt auch für die zu messenden Bauteile wie CDI und Spulen!

Zündgrundplatte Messwerte[1] (Vespa PX):

DUCATI Lichtmaschine - Messwerte
Bauteil     Kabel          Messwert    Toleranz
Ladespule   grün + weiss   500 Ohm      ± 20 Ohm
Pickup      rot + weiss    110 Ohm      ± 5 Ohm

Meßwerte Ducati - CDI (original CDI in blau)[1] :

DUCATI CDI - Messwerte
Kabel                     Messwert    Toleranz
Masse + weiss             0 Ohm       0,0 Ohm
Masse + rot               500 Ohm     ± 50 Ohm
Masse + grün              116 kOhm    ± 3 kOhm
Zündkabel + weiss         4,2 kOhm    ± 0,2 kOhm
Zündkabel + rot           4,6 kOhm    ± 0,3 kOhm
Zündkabel + grün (beide)  120 kOhm    ± 3,0 kOhm

Meßwerte DUCATI - CDI (Nr. 32398112 in blau ab ca. 2001) :

Kabel                     Messwert    Toleranz
Masse + weiss             0 Ohm       0,0 Ohm
Masse + rot               475 Ohm     ± 50 Ohm
Masse + grün               88 kOhm    ± 3 kOhm
Zündkabel + weiss         5,3 kOhm    ± 0,2 kOhm
Zündkabel + rot           5,7 kOhm    ± 0,3 kOhm
Zündkabel + grün (beide)  104 kOhm    ± 3,0 kOhm

Meßwerte MITSUBHI - CDI (blau) :

Kabel                     Messwert    Toleranz
Masse + weiss             0 Ohm       0,0 Ohm
Masse + rot               160 Ohm     ± 50 Ohm
Masse + grün              100 kOhm    ± 3 kOhm
Zündkabel + weiss         4,5 kOhm    ± 0,2 kOhm
Zündkabel + rot           4,6 kOhm    ± 0,3 kOhm
Zündkabel + grün (beide)  105 kOhm    ± 3,0 kOhm

Femsa/Femsatronic CDI Zündung Messwerte (Vespa Rally)

Rally-Femsatronic Oszi-Graph by Oelsau GSF-post-7971-1176473458.jpg

@GSF Ölsau (13.04.2007) [2]:
Die

  • obere Kurve ist der Ausgang vom Pickup,
  • untere ist die Zündenergie-Ladespule,
  • ganz unten ist mit rot der Zündzeitpunkt eingetragen.

Beim Pickup sieht man bei der roten 3 die ansteigende Flanke, also logisch high, gesteuert durch die Zündnocke, das ist der Zündzeitpunkt.

Der Rest der Kurve sieht nun ziemlich verwirrend aus, Ursache ist einmal der Halbmond der bei rot 2 einen kurzen Einbruch verursacht, sowie das Ende der Nocke bei rot 1, logisch low. Danach kommt etwas undefiniertes low, die Schwingungen werden vermutlich durch Einflüsse der Polradmagnete verursacht. Das gibt aber noch keinen Zündpuls,erst wenn das Signal oberhalb der Schaltschwelle -müsste so ca. 1 Kästchen oberhalb der links durch eine 1 und Pfeil gekennzeichneten Schwelle liegen- löst die Blackbox aus.

Soweit also die korrekte Funktion des Pickups.

Bei der unteren Kurve sieht man zwei abgeflachte und ein ansteigendes Signal von der Ladespule.

Eigentlich sollten es drei Pulse wie bei der PX sein, der Femsa-Pickup macht uns da aber einen Strich durch die Rechnung:

Da der Pickup von Punkt 3 bis 1 quasi dauernd ein high liefert, ist die Blackbox also auch solange durchgeschaltet und schließt die ersten beiden Ladepulse kurz, so daß sie uns nicht mehr zur Ladung des Zündkondensators zur Verfügung stehen.

Dies ist auch die Ursache für den sehr kleinen Zündfunken der Rally, meinen kann ich bei Tageslicht garnicht sehen. Dies ist aber unerheblich, meine Rally springt mit der Femsa genauso willig an wie mit der PX-Zündung.

Edith fügt noch die Spannungswerte der Oszilloskopmessung hinzu:

  • Obere Kurve = 1 Volt GND/Peak
  • Untere Kurve = 200 Volt GND/Peak (10:1 Spannungsteiler in der Messleitung)


Unten dann noch ein Pic der Femsa Grundplatte mit dem Zündnocken, die Punkte 1 bis 3 sind hier Eingezeichnet.

Rally-Femsatronic ZGP by Oelsau GSF-post-7971-1176473711.jpg


SI Werte Vespa Schwunglicht-Magnetzündungen

Umdrehungen
pro Minute 		Umdrehungen
pro Sekunde 		Millisekunden
für eine volle Umdrehung 		Frequenz bei
12 Polen (VAPE) 		Frequenz bei
6 Polen (Ducati) 		Frequenz bei
4 Polen (IDM)
1000 17 60 ms 100 Hz 50 Hz 33 Hz
2000 33 30 ms 200 Hz 100 Hz 67 Hz
3000 50 20 ms 300 Hz 150 Hz 100 Hz
4000 67 15 ms 400 Hz 200 Hz 133 Hz
5000 83 12 ms 500 Hz 250 Hz 167 Hz
6000 100 10 ms 600 Hz 300 Hz 200 Hz
7000 117 8,57 ms 700 Hz 350 Hz 233 Hz
7500 125 8,00 ms 750 Hz 375 Hz 250 Hz
8000 133 7,50 ms 800 Hz 400 Hz 267 Hz
8500 142 7,06 ms 850 Hz 425 Hz 283 Hz
9000 150 6,67 ms 900 Hz 450 Hz 300 Hz
9500 158 6,32 ms 950 Hz 475 Hz 317 Hz
10000 167 6,00 ms 1000 Hz 500 Hz 333 Hz

Siehe auch

Quellen

  1. ↑ 1,0 1,1 Vespa Werkstatthandbuch
  2. ↑ https://www.germanscooterforum.de/topic/74270-femsatronic-messwerte/?do=findComment&comment=1510280
Abgerufen von „https://wiki.germanscooterforum.de/index.php?title=Zündung&oldid=15421“