Zündkennlinien gesucht (Allgemein)

Hallo,

Eine Reihe von ziemlich theoretischen Fragen, aber hier gibt es ja Leute mit wirklich Ahnung
Bei den alten M20 mit seitlichem Verteiler wurde die Zündverstellung ja per Fliehkraft und Unterdruck realisiert.
D.h. es wird eigentlich auch eine Art Kennfeld gefahren, welches vom Saugrohrdruck (Last) und der Drehzahl aufgespannt wird.
Hat zufällig jemand Unterlagen dazu, wie genau sowas aussieht? Im Vergleich dazu würde mich das Zündkennfeld eines Motronic Motors interessieren.
Und dann Frage ich mich noch, wie sowas überhaupt ermittelt wird. Lässt sich ein Zündkennfeld bei Kenntnis über Hubraum, Verdichtung und Benzinsorte vorhersagen/berechnen? Oder gehen die Abstimmer und Ingenieure auf den Prüfstand und schauen bei jedem Lastzustand wie viel ohne Klingeln Vorzündung möglich ist, um kurz nach OT den maximalen Zylinderdruck zu erzielen?
Und außerdem: Ich habe in einem alten Bosch Heft gelesen, dass es vor der Motronic und nach dem Unterdruckgesteuerten Verteiler noch eine weitere Ausbaustufe der separaten Zündung gab. Nämlich die mit unvorstellbaren Verteiler mit Induktivgeber. Das Signal aus dem Verteiler ging an ein "elektronisches Zündverstellgerät", das einen Anschluss für einen Unterdruckschlauch von der Ansaugbrücke hatte. Also eine vollständig elektronische Zündverstellung, separat von der Einspritzung.
Das war mir bislang nicht bekannt, gab es dieses System einmal im E28?

Ja, man kann das relativ leicht erklären. Der Zündvorgang benötigt je nach AFR Wert immer eine bestimmte Zeit, eine Art Brenndauer bis aus dem Funken eine komplette Flammfront geworden ist. Fettes Gemisch brennt schneller als mageres Gemisch.

In etwa gilt für alle Motoren ein Zündwinkel von etwa 7-8 Grad im Leerlauf. Egal ob M10 oder M30 oder VW Käfer, das haben nahezu alle Motoren bei etwa 800 Umdrehungen.

Ausgeregelt wird etwa bei 3000 Touren auf runde 28 Grad bei Vollast. Über dieser Drehzahl wird kein weiterer Zündwinkel verstellt... ausser bei bestimmten Motoren, die z.B. ein "R" Steuergerät wie z.B. der 528i E12 besaßen oder beim M102 Turbo, der nahm auch je nach Version dann wieder 2-3 Grad zurück. Das hatte ganz simpel damit zu tun, dass er in diesem Drehzahlbereich noch nicht die volle Anreicherung hatte, also noch nicht fett genug war... wegen Spritsparen. Wäre er auf Lambda 0,85 programmiert worden, hätte er dort die höchste Leistung, aber auch den meisten Verbrauch und das wollte man nicht.

Zwischen diesen Daten im Leerlauf und 3000 Touren kannst du nahezu linear interpolieren.

Im Teillastbereich brennt das Gemisch recht langsam, weil nur geringe Zylinderfüllung und dann auch noch etwas mager. Dort kann man etwas mehr Frühzündung geben, etwa 3 Grad mehr gehen ganz gut Richtung früh. Es gibt dort so um 2500-3500 Touren und etwa 50% Drosselklappe so eine Art "Berg", wo ein M30 etwa 30-32 Grad bekommt.

Dann gibt es ein paar Faktoren wie Zylindergröße und Brennraumform.

Ein Zylinder mit etwa 550-600ccm brennt richtig gut und schnell. So ein Sixpack hätte dann etwa 2,8L bis 3.0L. Der braucht die harmlosesten Zünddaten, so ein Motor kann bereits unter 28 Grad Frühzündung sein volle Leistung abgeben. Ein 2L M20 ist mit seinen kleinen Einheiten garnicht so toll, genausowenig ein M30B35 mit den größeren Töpfen. Beide brauchen etwas mehr Frühzündung, so 1-2 Grad um auf vergleichbare Werte zu kommen.

Ein Brennraum mit Quetschflächen ist zwar leistungsmäßig nicht gar so gut wie ein Halbkugelbrennraum, aber ein seriennaher "Nierchen" Brennraum braucht nur harmlose werte, aber ein Halbkugelbrennraum braucht obenrum schon deutlich schärfere Werte, seine riesige Oberfläche brennt langsam und schlecht, trotz später hoher Leistung.

Trotzdem Klartext: man kann sowas ganz grob vorhersagen, testen muss man es trotzdem. Man muss an die Klingelgrenze gehen und dann einen Sicherheitsabstand einhalten. Der ist abhängig vom Gemisch und ganz besonders Temperatur des Kopfes. Ein heisser Kopf kann erhebliches Klingeln auslösen, genauso wie eine falsche Kerze oder ein glühender Grat am Kopf durch falsche Bearbeitung...

Warum ich das mache? Ein paar meiner Motoren laufen frei programmierbar mit einer Trijekt... ;)

Sehr gut, das habe ich jetzt verstanden.
Jetzt weiß ich auch warum man bei Vollast weniger Vorzündung hat als im Teillast Bereich. Das war mir vorher nicht klar.
Das heißt:
Wenn ich die Durchbrenndauer als etwa konstant annehme, dann ergibt sich bei höher werdender Drehzahl eine proportional größere Vorzündung, linear wie du sagtest. In einem Diagramm mit Drehzahl und Zündwinkel wäre das eine Gerade.
Kann ich nun sagen, dass der Einfluss der Last sich auf diese Gerade drauf addiert?
Wenn ich für jeden Lastzustand ein solches Diagramm zeichne, mit Verminderung und Erhöhung der Werte der Geraden infolge der Last, und ich würde alle diese Diagramme hintereinander stellen, dann erhalte ich mein Zündkennfeld.

Wie macht man das in der Praxis? Hält man die Last konstant und variiert die Drehzahl, oder hält man die Drehzahl konstant und variiert die Last? (Beides stelle ich mir schwer vor)
Und wie wird das Klingeln zuverlässig erkannt?

Klingeln ist echt nicht ganz so leicht festzustellen. Als Hobbyschrauber habe ich nicht die Möglichkeiten, einen Motor auf einem Motorprüfstand zu testen... und auch nicht sooo viele Motoren um sie gezielt kaputtzutesten, es muss bei mir mit einem Stück gehen und das muss überleben.

Als erstes programmiere ich diese beiden Eckwerte bei Leerlauf 8 Grad und 28 Grad bei 3000 Touren. Dazwischen interpoliert die Trijekt alle Werte linear. Die Trijekt benutzt ein Feld dafür, horizontal die Last per Drosselklappenwinkel (Poti...) und vertikal über der Drehzahl.

Damit fahre ich einfach mal die ersten Meter, lerne das Einspritzkennfeld ein. Feedback jeweils über eine Breitbandsonde. Wenn die Abgaswerte dann stimmen, kann ich auf Leistung gehen. Klar die Zündwerte beeinflussen auch das Abgas, aber wenn das mal brauchbar eingelernt ist, ist das Risiko gering. Ich lerne ihm halt im Leerlauf ein sauberes Lambda=1.00, dasselbe in Teillast und bei Drosselklappe auf 90% offen gebe ich ihm bei Vollast Lambda 0,85 (beim Turbo 0,7...).

Jetzt muss man sich entscheiden, ob man es auf einem Rollenprüfstand machen will oder in der realen Welt. Auf dem Rollenprüfstand hält man den Motor auf einer bestimmten Drehzahl/Last und fährt die Zündung auf diesem Punkt in Richtung früh. Dabei prüft man das Drehmoment vom Motor. Steigt es nicht mehr an, sollte man an diesem Punkt aufhören. Geht man unnötig weiter, kostet es die Lager oder Kolben.
Das muss man dann für jeden Lastpunkt einfahren, das sind schon Stunden/Tage. Kostet auch heftig.

Ich fahre das in der realen Welt ein... dauert zwar etwas länger, aber eigentlich geht das ganz gut, weil ich permanent irgendwelche Kleinigkeiten optimiere. Manche Motoren haben jahrelang einen Laptop dabei. Nicht weil es muss, sondern weil's mir Spaß macht.

So, reales Leben. Hier muss der Motor schleppen, richtig beschleunigen. Auch die Werte der Beschleunigungsanreicherung spielen eine große Rolle... und die gibt es ja auf dem Prüfstand nicht so wie real. Deswegen mißtraue ich Prüfständen. Die Dynamik einer echten Beschleunigung schafft keine Simulation auf dem Prüfstand.

Man muss jetzt wissen, wie sich Klingeln anhört... und es gibt verschiedene Sorten davon. Mein kleiner Rennkäfer hört sich an, als wenn er kleine Kieselsteinchen gegen den hinteren Kotflügel feuern würde. Bei Vollast ist es ein Rascheln in Hochdrehzahlbereich. Beim M20/M30 ist es ein richtiges Knistern, ähnlich einem Lagerfeuer. Ich kann da empfehlen, mach das schwarze Blech am Wasserkasten ab... dann hört man das Motorgeräusch völlig ungedämpft.

Ich beschleunige dann voll und achte auf das Geräusch. Man merkt es sehr gut, wenn man von sanften Zündwerten immer stärker wird und wie er anspricht. Wenn er klingelt, merkt man sich die Drehzahl, dann etwa 3 Grad zurück. Da tastet man sich entsprechend ran.

Zusätzlich schreibe ich in der Trijekt/Laptop eine Logdatei über diese Wegstrecke. Da sie den Zeitverlauf linear aufzeichnet und alle gewählten Parameter auch, zeichne ich auf: Drehzahl, Drosselklappenwinkel, Lambdawert, verwendeter Winkel, Einspritzmenge. Daraus läßt sich ein Gradient bilden, wie schnell er die Drehzahl ändert und somit die Leistung. Klar, das dauert, man muss für Vergleiche immer die gleiche Strecke fahren und auch ... die Möglichkeit dazu haben ohne andere zu gefährden.

Danke für deine ausführlichen Informationen.
Das mit der Gradientenbildung ist eine ziemlich gute Idee, so kann man prima die vorher nachher Situation objektiv beurteilen.
Ich weiß schon, das mit dem Klingeln ist so eine Sache, ich habe es bis jetzt nur an meine Guzzi mal gehört. Da klingt es, als hätte man ein Metallstückchen im Zylinder vergessen, ähnlich kenne ich es von "Glühzündungen" beim Zweitakter.

Hm. Irgendwann will ich die Unterdruckverstellung auch mal elektronisch realisieren. Allerdings habe ich noch kein System gesehen, das sich zwischen Induktivgeber des Verteilers und Schließwinkelsteuergerät/Zündendstufe einfügen lässt…

Das kann man anders realisieren.

Man kann den Verteiler starr machen, ohne jede Verstellung und mit einem Triggerrad versehen.

Das da ist ein 12 minus 1 Triggerrad im Verteiler. Läuft so in meinem Käferchen und auch anderen BMW Sachen von mir... is auch von mir gefertigt.

Dann kann man einen Unterdrucksensor im Sauggeweih installieren, der dann die passenden Werte für Druck + Temperatur liefert. Ja, und dann ein Poti an der Drosselklappe.

Fertig ist die Unterdruck Saugrohreinspritzung. Eigentlich reicht das bereits komplett für eine Anlage.

Aber für deine Frage: mit so einem Rotor im Verteiler kann man schon mal vollsequentiell den Motor steuern. Da ist nichts weiter nötig an der Kurbelwelle oder so... ideal für einen Oldi mit "H". Völlig unsichtbar und auch für kritische Augen unsichtbar.

In Verbindung mit dem Unterdrucksensor oder besser: Drosselklappenpoti ... geht dann eine Auswertung des Lastzustands recht einfach. Einfachst mit einem Steuergerät wie einer (teuren...) Trijekt ein Zündkennfeld aufbauen und man kann jeden Lastzustand abbilden. Preiswerter geht es mit einer KMS oder billigst mit einer MegaSquirt Selbstbauanlage.

Falls es dir NUR um die Zündung geht: suche mal nach MEGASQUIRT. Ist spottbillig zu haben, erfordert aber fundierte Kenntnisse...

Eric und ich bauen gerade einen Oldtimer BMW Motor nach diesem Rezept.

Ja das ist klar, dass man dann den Verteiler starr machen muss. Und die Idee, dass man darin prima ein Triggerrad montieren kann, hatte ich auch schon einmal.
Die Megasquirt ist ja eigentlich ursprünglich als NUR Einspritzung konzipiert, dachte ich. Zudem finde ich im Zusammenhang damit immer nur Projekte, wo Leute auf ruhende Zündung mit irgendwelchen Ford EDIS Zündmodulen oder dergleichen umgebaut haben. Kann man wohl eine Megasquirt so einsetzen, dass man die Einspritzausgänge mit eventuell Leistungshardware wie Mosfets zur Zündung umfunktioniert?
Hm … was ich meine ist eigentlich etwas anderes. Ich würde gerne den Verteiler starr machen, und zwischen dem Induktiven Geber im Verteiler (dieser Stern), und der Zündungs-"Endstufe" (Dieses Bosch Steuergerät am Kotflügel, welches die Ladung und Abschaltung der Zündspule erledigt) ein Zusätzliches Gerät einsetzen, dass das Signal manipuliert. Der Verteiler würde auf maximal im Kennfeld benötigte Vorzündung gestellt, das Gerät sorgt je nach Drehzahl für eine entsprechende Verzögerung der Impulse zur Endstufe. Allerdings bräuchte es eventuell noch ein OT Signal für den Start, wenn noch kein ordentliches Drehzahlsignal da ist….

Die ganzen Lösungen mit Trinket und Megasquirt gehen ja immer mit einem neuen Endstufenmodul und sogar anderen Zündspulen ans Werk, oder nicht?
Das will ich nämlich nicht. Ich würde lediglich gerne für ein unsichtbares zeitgemäßes Zündungsupdate sorgen

Ah, ich habe gerade gesehen, es gibt die Möglichkeit die Megasquirt mit einer Zündspule und Verteiler zu betreiben. Muss mich da mal weiter einlesen.

Das geht genauso auch. Nur meinen viele, das würde sowas von viel bringen... tut es nicht. Genau genommen fahren die allermeisten halbsequentiell und mit Wasted Spark. Also 25 Jahre Vergangenheit...

Ich verwende die Zündtrafos vom Golf. Die sind so spottbillig zu haben...

Es gibt die einfache Version mit Zündendstufe und Trafo vom Golf 2/3 + Passat. In Verbindung mit der Verteilerkappe sieht das wunderschön altmodisch aus, ist aber mit der Triggerung auf modernstem Stand. Nur das Zündfeuer in der Kappe ist altmodisch. Nimmt man den Zündtrafo vom Golf 4, mit 2 Doppelspulen, dann ginge es ohne Kappe ... dann regnet es aber rein ;)

Genauso gingen aber auch die Einzelspulen eines M50. Nur sieht das an einem M30 a bissl komisch aus ;)

Für einen Sauger ist diese ruhende Zündung eigentlich unnötig, beim Turbo sieht es etwas anders aus, der braucht dieses Mehr an Zündenergie.

Die Megasquirt kann ruhend wie auch Zündtrafo... alles kein Problem. Und ja, eigentlich ist sie eine Einspritzung. Aber für eine Degradierung zur Zündung ist sie immer noch preiswert genug...

Du kannst mit der MS auch Klopfsensoren einbeziehen.

Es gibt die Hallgeber/Deckplatten fuer den "Vertiler" auch fertig zu kaufen
z.B.
http://server.pure-pf.com/webshop2/index.php?id_product=549&controller=product&...

Dann kannst du auch vollsequentiell fahren mit ruhender Zündverteilung.

Aber so eine MS ist eigentlich viel zu schade um nur für Zündung zu missbraucht werden.

Mit Breitbandlambda gibts sogar einen VE Selbstlernmodus zur Abstimmung auf der Strasse....

Nix gegen Trijekt aber ich sehe die eher nicht so innovativ, vom Funktionsumfang alles nix neues und sehr teuer.
Ich denke man kauft sich mit den hohen Preisen eine gute Unterstuetzung im Fehlerfall.
Vielleicht eher was für Werkstätten die Gewährleistung geben müssen usw....

Persönlich würde da eher MS einsetzen wenn man eh alles selber macht und ständig dran rumbastelt....

Die Trijekt wird halt problemlos eingetragen, besitzt ein CE Gutachten und darf im Straßenverkehr eingesetzt werden... meine sind eingetragen. Mit G-Kat

Bei der Megasquirt als Platinenhaufen sieht das schon ganz anders aus... Ich glaube mal, wenn der TÜVer so einen Platinenhaufen sieht, wird er sich schon fragen, wie er das auch nur halbwegs bewerten soll. Da relativiert sich der Preis ganz schnell...

Ui ! Das ist interessant. Mit Eintragung hab ich mich nicht so im Detail beschäftigt.
Hast du somit auch Eintragungen in Autos mit Euro1/Euro2 ? Das waere schon ein Aufhaenger ! Normal brauchst du da doch Abgas- und Leistungsgutachten.

Bei Autos ohne Kat sollte es ziemlich egal sein.
Und CE/EMV ist erst ab Baujahr 1996 relevant, so alte E28 wird es nicht geben :)

Ich verwende aber auch kein "Gelöte bzw. Platinenchaos" sondern sowas hier.