Was macht die Zündanlage eigentlich?
Aufbau
Der eine Anschluss der Primärseite der Zündspule liegt (geschaltet über das Zündschloss) an der Versorgungsspannung, der andere über einen Schalter / Zündgeber an Masse. Der Zündgeber ist bei alten Fahrzeugen ein Unterbrecherkontakt (=mechanischer Schalter), bei neueren irgendeine Elektronik z.B. eine Hallgeberschranke.
Um eindeutig zu sein verwende ich hier den Begriff „Unterbrecherkontakt“.
Jede Art „Unterbrecherkontakt“ ist letztlich nichts Grossartigeres als ein Schalter der im Rhythmus der Zündfolge des Motors geöffnet(!) wird.
Die dabei auftretenden elektrischen Komplikationen, Verluste und Randbedingungen lasse ich hier erst mal weg.
Die folgenden Beschreibungen ignorieren die zusätzlichen Möglichkeiten elektronischer Steuerungen.
Zündspule
Die Zündspule ist nichts Anderes als ein Trafo.
Ist der besagte „Unterbrecherkontakt“ geschlossen, so fliesst Strom durch die Primärspule und es baut sich ein Magnetfeld in ihr auf..
Ein sich aufbauendes Magnetfeld, ist ein sich veränderndes Magnetfeld. Dieses veränderliche Magnetfeld induziert eine Spannung, die nach der Lenzschen Regel der Ursache ihrer Entstehung entgegenwirkt.
Wird der Unterbrecherkontakt (zum „Zündzeitpunkt“) geöffnet, also der durch die Spule fließende Gleichstrom ab(!)geschaltet, baut sich das Magnetfeld im Eisenkern ab. Wenn diese Energie nicht in Form eines Stroms abfließen kann (der Schalter ist offen!), dann entsteht kurzzeitig eine viel höhere Selbstinduktionsspannung (300…400V) als vorher an der Spule angelegt war.
Die Spule betrachtet diese, zudem relativ hohe Spannung aufbaut als „Wechsel“ und sie wird im Verhältnis seiner Wicklungszahlen transformiert. Ist die so erreichte Spannung an der Sekundärseite genügend hoch, so schlägt sie am, am wenigsten gut isolierten Punkt, der Kerzenelektrode, gegen Masse über.
Überlegung der Eckdaten:
Der Motor einer Q läuft mit Drehzahlen von 900 bis 7200 min (rechnet sich schöner :-))
Bei 900 [1/min] braucht er pro Umdrehung 60 [s/min] / 900[1/min] = 0,0666[s], also etwa 66 Millisekunden
Bei 7200 [1/min] braucht er pro Umdrehung 60 [s/min] / 7200[1/min] = 0,0083[s], also etwa 8 Millisekunden
Jeder Zylinder eines 4T Motors muss pro 2 KW-Umdrehungen 1 mal gezündet werden.
Bei fast allen Motorrad Motoren wird aber jeder Zylinder pro 1 KW-Umdrehung 1 mal gezündet, also doppelt so häufig wie nötig. Jeder zweite Zündvorgang funkt in’s Leere weil gerade zum Ende des Auslassvorgangs (sinnlos) gezündet wird.
Wozu der Quatsch? Ganz einfach: Es schadet nicht und man spart den Verteiler. Allerdings verbraucht es sinnlos Zündenergie.
Zündzeitpunkt
Natürlich kann der „Schalter“ nicht „irgendwann“ geöffnet werden. Der Zündfunke soll ja passend zur Stellung des Kolbens zum Zündzeitpunkt ausgelöst werden. In erster Näherung ist das dann, wenn das Gemisch verdichtet ist, der Kolben also gerade am oberen Totpunkt steht (Zünd-OT). Nachdem das in der Praxis etwas komplizierter ist, gibt’s dazu einen eigenen Beitrag „Zündzeitpunkt“
Links:
Zündanlage Funktion
Zündgeber-Unterbrecher-Schliesswinkel
Zündspule
Zündkabel
Zündzeitpunkt und Zündfunke
Zündwilligkeit, Verbrennung. Kraftstofftyp
Klingeln_Klopfen
Leistung und Zündzeitpunkt