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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltungsversuch für eine HKZ Zündung (simple Frage zur Sinnhaftigkeit eines FET)


Autor: Chris (Gast)
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Hallo leibes Forum,

ich melde mich mal wieder zurück.
Wie schon vor einigen Tagen geschriebn, bin ich gerade daran für ein 
Studenten-Racing-Team eine Zündanlage zu bauen.
Jetzt sitze ich gerade an einem klitze kleinen Problemchen.

Das Internet liefert so viele Infos und irgendwie will man doch immer 
die Crème de la Crème wenn man selbst was in die Hand nimmt.
Nun ich fand also eine Schaltung, welche das Nachschwingen zwischen 
Zündkondensator und Zündspule stoppen soll um so schneller nachladen zu 
können.

Nun frag nich mich wie ihr das seht. In meinen Augen ist das ziemlich 
Käse, da in dem Moment, in dem der Tyristor nicht mehr "nachgezündet" 
wird (µC-Port auf low) lädt sich doch die gesammte Restenergie, dank D6, 
in den Kondensator zurück (mit passender "Polatität"). Dieser muss dann 
quasi nurnoch "nachgeladen" werden und ist für die nächste Zündung 
bereit?
Ein unterbinden des Nachschwingens mittels D7 und Q4 ist meines 
Erachtens damit reine Energievernichtung.

Wie seht ihr das?
Könnt ihr mir zustimmen?

Vielen dank
Chris

Autor: MaWin (Gast)
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Das Nachschwingen tritt doch nur auf, wenn der Zundfunke nicht ausgelöst 
wurde, und dann ist das Nachschwingen doch ein Vorteil, es bewirkt den 
nächsten Versuch, so hab ich das gelernt.

Autor: Olaf (Gast)
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Also ich habe mal in einem alten Boschheft gelesen das das Nachschwingen 
gewollt und beabsichtigt ist und das dies, neben dem Kontaktschutz, eine 
der Aufgaben des Kondensators an alten Zuendanlagen war.
Waehrend es an der Niederspannungsseite munter ein paarmal schwingt, 
wird dadurch auch Hochspannung erzeugt, also der Zuendfunke verbreitert. 
Und das ist wohl im Sinne einer besseren und sicheren Zuendung.

Olaf

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Hallo Chris

Ich hatte in den 70ger Jahren mal für einen Freund eine
Bosch HKZ untersucht. Die stammte aus einen Porsche 911 Turbo.

Der hatte einen Ladekondensator von 4uF und wurde auf 800V, mit Hilfe 
eines DC-DC-Wandlers, der bei 4 KHz arbeitete, aufgeladen.

Der geladene Kondesator wurde einfach mit Hilfe eines Thyristors über 
die Zündspule entladen. Ganz ohne Mikroprozessor. Der war damals im KFZ 
noch nicht üblich.
Das Schaltungsprinzip war ähnlich wie bei dir.

Den Käse mit Q4 war auch nicht drin. Einzie was besonders war, das war 
die Zündspule. Die war auf der Primärseite viel niederohmiger, und hatte 
eine viel kleinere Induktivität als die normale Zündspule.

Die Funkenstandzeit betrug ca 20-50 usek. Die Zündspannung ( mit 
angeschlossener Zündkerze ) um die 50 KV. Da war also entsprechend Power
dahinter.
Ein Problem der kurzen Funkenstandzeit war ein Schieberuckeln des 
Fahrzeuges im Teillastbereich.

Ralph Berres

Autor: ... (Gast)
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Das Nachschwingen (länger Funkenstandzeit) kann insbesondere bei hohen 
Drehzahlen und scharfen Nockenwellen (hohe Überschneidung zwischen Ein- 
und Auslasszeit) zu Problemen führen.

Autor: Chris (Gast)
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Danke, das beantwortet meine Frgae größtenteils.

Einzig das Verhalten der Schaltung ohne Q4/D7, das wär nett wenn mir 
jemand bestätigen würde.

Solange der µC-Pin zum Thyristor stromführend ist, wird der Thyristor 
städig nachgezündet und Kondensator und Zündtrafo schwingen (solange 
Energie im schwingkeris ist).
Wenn der µC-pin nun auf low geht wird der Thyristor nicht mehr 
nachgezündet und alle restenergie wird in passender Polarität (für die 
nächste Zündung) in den Kondensator zurückgeladen.

Stimmt doch so oder?

Autor: roger friedmann (Gast)
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das glaub ich nicht. das wären 200 watt Leistung bei 9000 Umdrehungen an 
der Zündspule. bei einem Wirkungsgrad von 70% wäre das eine 
lseistungsaufnahme von fast 300 watt. so ein Blödsinn gabs selbst in den 
70er nicht.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Chris schrieb:
> Einzig das Verhalten der Schaltung ohne Q4/D7, das wär nett wenn mir
> jemand bestätigen würde.

Das war damals bei der HKZ nicht drin. Da wurde die gesamte gespeicherte 
Energie mit einen Schlag auf die Hochspannungsseite transformiert.

Wie schon erwähnt war die Zündspule auf der Primärseite ziemlich 
niederohmig. Die Zündspule wirkte bei einer HKZ auch nicht als 
Energiespeicher welches seine Energie beim Öffnen des Primärkreises an 
die Hochspannungsseite abgibt, wie bei den normalen ( Transistor ) 
Zündanlagen,

sondern als reiner Transformator. Der Energiespeicher war der 
Kondensator.

Bei 6000U/min hat die HKZ übrigens gute 12Amp aus dem Bordnetz gezogen.

Ralph Berres

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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Ralph Berres schrieb:

> Der hatte einen Ladekondensator von 4uF und wurde auf 800V, mit Hilfe
> eines DC-DC-Wandlers, der bei 4 KHz arbeitete, aufgeladen.
>
> Der geladene Kondesator wurde einfach mit Hilfe eines Thyristors über
> die Zündspule entladen.
> Einzie was besonders war, das war die Zündspule.
> Die war auf der Primärseite viel niederohmiger, und hatte
> eine viel kleinere Induktivität als die normale Zündspule.

Bist Du Dir da sicher? Um die gleiche Zeit kamen sog. Transistor-
Zündungen auf, die mit den von Dir beschriebenen Spezialzünd-
spulen arbeiteten. Damals gabs auch eine Bauanleitung für eine
Thyristorzündung in der Zeitschrift "Elektronik". Dort wurde als
Vorteil herausgestellt, das man dafür nach wie vor die gleiche
Zündspule nehmen konnte. Das ist irgendwie auch logisch, da durch
den Wandler ja genug Spannung zur Verfügung stand.
Gruss
Harald

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Harald Wilhelms schrieb:
> Bist Du Dir da sicher?

Ja da bin ich mir hundertprozent sicher.

Harald Wilhelms schrieb:
> Damals gabs auch eine Bauanleitung für eine
> Thyristorzündung in der Zeitschrift "Elektronik". Dort wurde als
> Vorteil herausgestellt, das man dafür nach wie vor die gleiche
> Zündspule nehmen konnte.

Bauanleitungen gab es viele.

Aber der wesentliche Unterschied zwischen Transistor und 
Kondensatorzyndanlage war, das bei der herkömmlichen 
Transistorzündanlage die Energie in der Zündspule gespeichert wurde. Sie 
musste eine möglichst hohe Induktivität haben.

Bei der Kondensatorzündanlage ist eine hohe Induktivität hinderlich. 
Dort ist ein hohes Übersetzungsverhältnis angesagt. Die Energie steckt 
hier im Kondensator, und soll in möglichst kurzer Zeit auf die 
Sekundärseite transformiert werden. Deswegen hat die HKZ Zündspule eine 
sehr niederohmige Primärspule mit wenigen Windungen, damit sich der 
Kondensator in meinem Falle innerhalb etwa 50us entladen hat. Sie muss 
sich vollständig entladen, damit der Thyristor wieder sperrt, ehe der 
4KHz Impuls des Spannungswandlers den Kondensator wieder anfängt zu 
laden.

Ralph Berres

Autor: mhh (Gast)
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Harald Wilhelms schrieb:
> Um die gleiche Zeit kamen sog. Transistor-
> Zündungen auf, die mit den von Dir beschriebenen Spezialzünd-
> spulen arbeiteten. Damals gabs auch eine Bauanleitung für eine
> Thyristorzündung in der Zeitschrift "Elektronik". Dort wurde als
> Vorteil herausgestellt, das man dafür nach wie vor die gleiche
> Zündspule nehmen konnte.

So kenne ich das auch. Zumal meiner Erinnerung nach bei den 
Autoherstellern eher die Transistorzündung als die HKZ verwendet wurde.

Wegen der kürzeren Funkenstandzeit habe ich damals beim Einsatz meiner 
HKZ den Elektrodenabstand der Kerzen auf 1,5 mm erhöht. Da lief der 
Motor bei keiner Drehzahl und Lastbereich unrund.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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mhh schrieb:
> Zumal meiner Erinnerung nach bei den
> Autoherstellern eher die Transistorzündung als die HKZ verwendet wurde.

Das ist richtig. Die Transistorzündung wurde deswegen genommen, um den 
Zündkontakt zu schonen. Später wurde der Transistor mit einen 
Hallgenerator gezündet.

Aber eine HKZ wie sie vereinzelt auch zu finden war, ( damals im 
911Turbo z.B. aber auch im Rennsport ) unterscheidet sich in der 
Funktionsweise fundamental von der Transistorzündung.

Übrigens bei einer HKZ war die Spannung an den Zündkerzen unabhängig von 
der Drehzahl. Das war gerade auch ein Vorteil. Das Auto sprang auch an , 
wenn die Batterie gerade noch gepackt hatte den Anlasser zu drehen, weil 
vor dem Anlassen bereits der Kondensator der HKZ aufgeladen war.

Harald Wilhelms schrieb:
> Bist Du Dir da sicher? Um die gleiche Zeit kamen sog. Transistor-
> Zündungen auf, die mit den von Dir beschriebenen Spezialzünd-
> spulen arbeiteten.

Das waren aber andere Zündspulen wie die für eine HKZ.

Harald Wilhelms schrieb:
> Damals gabs auch eine Bauanleitung für eine
> Thyristorzündung in der Zeitschrift "Elektronik". Dort wurde als
> Vorteil herausgestellt, das man dafür nach wie vor die gleiche
> Zündspule nehmen konnte.

Es gab Bauanleitungen die mit einen 50Hz Wandler arbeiteten. Da konnte 
man die Vorteile einer HKZ nicht ausnutzen, weil die Ladezeit des 
Kondensators viel zu lange war um den Kondensator vor dem nächsten 
Zündimpuls wieder voll aufladen zu können. Da konnte man sogar keine 
spezielle HKZ Zündspule mit niedriger Induktivität benutzen.

Ralph Berres

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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mhh schrieb:

> So kenne ich das auch. Zumal meiner Erinnerung nach bei den
> Autoherstellern eher die Transistorzündung als die HKZ verwendet wurde.

Ja, als die Drehzahlen der Motore zunehmend höher wurden, reichte
die Zündenergie von Standardzündungen nicht mehr aus und entsprechend
verstärkte Zündspulen hätte man mit den mechanischen Zündkontakten
nicht mehr schalten können. Da bot der Zündtransistor bessere Mög-
lichkeiten zu überschaubaren Kosten.

> Wegen der kürzeren Funkenstandzeit...

...der Thyristorzündung...

> ...habe ich damals beim Einsatz meiner
> HKZ den Elektrodenabstand der Kerzen auf 1,5 mm erhöht.

Das wurde in den Bauanleitungen auch so empfohlen.

> Da lief der  Motor bei keiner Drehzahl und Lastbereich unrund.

Es gab wohl einige Motore (ich glaube Zweitakter), die mit der
verkürzten Zünddauer trotzdem nicht so gut zurecht kamen. Man
hat dann auch versucht, Schaltungen zu bauen, die nach der
Zündung bei brennendem Lichtbogen Energie auf einem niedrigeren
Spannungsniveau nachlieferten. Die "Brennspannung" nach dem
Zünden beträgt bei einer Zündkerze wohl nur wenige hundert Volt.
Gruss
Harald

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Harald Wilhelms schrieb:
> Es gab wohl einige Motore (ich glaube Zweitakter), die mit der
> verkürzten Zünddauer trotzdem nicht so gut zurecht kamen. Man
> hat dann auch versucht, Schaltungen zu bauen, die nach der
> Zündung bei brennendem Lichtbogen Energie auf einem niedrigeren
> Spannungsniveau nachlieferten. Die "Brennspannung" nach dem
> Zünden beträgt bei einer Zündkerze wohl nur wenige hundert Volt.

Es gab sogar mal Motoren mit Doppelzündung, sogar mit 2 Zündkerzen.

Man hatte sogar mal Versuche in der Form gemacht, das man mit einer 
geringen zeitlichen Verzögerung nacheinander 2 geladene Kondensatoren 
auf die Zündspule geschaltet hat, um die Funkenstandzeit zu erhöhen.

Das hat sich aber genauso wie die HKZ selbst nicht durchgesetzt.

Heute setzt sich immer mehr durch, für jede Zündkerze eine getrennte 
Zündspule zu verwenden. Gerne als kompakte Einheit mit der Zündkerze 
integriert.

Ralph Berres

Autor: Thomas O. (kosmos)
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Das ist keine Besonderheit sondern immer so nachdem durch den 
Hochspannungüberschlag die leitende Strecke hergestellt ist wird die 
Energie aus der Zündspule übertragen.

Aber besser ist es die Energie in einer möglichst kurzen Zeit zu 
übertragen. Beispiel Punktschweißen. Man könnte ja auch 1A eine Stunde 
lang fließen lassen und wurde trotzdem keinen Schweißpunkt hinbekommen 
trotz gleicher Energie.

Autor: Leon K. (leon-herford)
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Hi alle zusammen.

an der HKZ haben sich schon ganz andere die Zähne aus gebissen, 
scheitern immer wieder an den gleichen Symptomen oder besser 
Unzulänglichkeiten der HKZ im Allgemeinen. Somit ist diese HKZ im 
Bereich der Otto-Mtoren nicht mehr zu finden. Ausgenommen es muss sehr 
billig werden.

Du machst Dir Gedanken über die Nachzündung, welche doch daraus bedingt 
ist, das das System HKZ nicht die Notwendige Energie zur Verfügung 
stellen kann, welche zur Durchuzündung des Gemisches benötigt wird.

Der Zündzeitpunkt ist eben der PUNKT. Da gibt es keinen anderen oder 
mehrere, passend zur Drehzahl und Last (Kennfeldzündung).

Die Nachzündung, welche Du so gen anstreben möchtest, bewirkt leider oft 
genug den Umstand, das das Gemisch nicht verbrennt (Homogene 
Flammfront), sondern das sich als unkontrollierbare Detonationen im 
Brennraum abspielt (Zündklingeln, Klopfen), und das bei 
Nenndrehzahl(+10k -1) im Motorsport! Bedingt durch mehrere Flammfronten 
(Detonationen) bei Nenndrehzahl, zerstört sich der Motor in wenigen 
Arbeitstakten vollständig.
Der Verbrennungsdruck im Otto-Motor ist bei etwa 80 Bar im Maximum, die 
Klopfende bei mehr als 1000 Bar.

Es wäre doch mal informativ, die Kollegen zu befragen, ob die sich mit 
der HKZ noch, oder überhaupt beschäftigen.

Eine TSZ-H oder TSZ-I ist immer die bessere Wahl, wenn es darum geht ein 
Lambda-1 Gemisch oder noch magerer sicher zünden zu wollen.

Es gibt nur eine sinnvolle Anwendung der HKZ und dieser ist im Bergbau 
zu finden. Eben wenn Ges-pr-engt werden soll und muss! Der Berechtigte 
Dreht die Kurbel an seiner Zündmaschine, und lädt so den 
Kondensator........ .

Ahoi von hier aus

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