www.gpz-305.de

Lothi

Wie funktioniert eine CDI am Mopped ?

Als erstes muß man einige Grundlagen einer herkömmlichen Spulenzündung wissen:

Zündfunke:

Durch eine extrem hohe Spannung wird das Stück Luft zwischen der "heissen" Elektrode der Zündkerze und dem Massepunkt ionisiert, es entsteht ein Plasmakanal ("Blitz schlägt ein")
Das reicht aber noch nicht zum Zünden, dazu muß noch sehr viel Energie über den nun entstandenen Plasmakanal (= temporärer elektrischer Leiter) gejagt werden, damit sich die Luftmoleküle darin "bis zur Weissglut" erhitzen und damit dann das Benzin entzünden können
Die hohe Spannung alleine reicht noch nicht, sonst würde man mit einem aufgeladenen Wollpulli ja auch schon arbeiten können.

Also: Hoher Spannungsstoß dient ausschließlich dazu eine Luftstrecke zu Ionisieren
Der eigentliche Zündvorgang ist dann die darauffolgende "Entladung" der vorher im Magnetfeld der Zündspule gespeicherten Energie.

In der Praxis:
Die Zündspule hängt über den Unterbrecherkontakt an +12 V und es beginnt sehr viel Strom zu fließen, da die niederohmige Primärwicklung der Zündspule fast schon einen Kurzschluß für die Batterie darstellt (deswegen bei Batterie-Spulenzündung niemals den Bock mit eingeschalter Zündung längere Zeit stehen lassen, Zündspule beginnt sonst zu schmurgeln)
Durch den kräftigen Stromfluß ensteht ein kräftiges Magnetfeld in der stark Eisenhaltigen Zündspule (deswegen sind die Dinger ja so schwer)
Nun kommt der Unterbrecher ins Spiel:
Dieser unterbricht den Stromfluß zum gewünschten Zündzeitpunkt so schlagartig wie möglich ("Schalter reisst auf")
Dadurch entstehen 2 Dinge:

Letzeres sollte ausreichen um die Luftstrecke("Funkenstrecke") in der Zündkerze zu Ionisieren, sodaß ein leitender Plasmakanal ensteht.

Damit ist quasi ein geschlossener Stromkreis über die Sekundärwicklung-> Zündkerze -> Masse ->andere Seite der Sekundärwicklung entstanden
Darüber "entläd" sich das noch restliche Magnetfeld welches noch in der Zündspule vorhanden ist.

Das Ganze entspricht so ziemlich dem Vorgang des Elektroschweissens !
D.h. der "brennende" Zündfunke hat gar keine so hohe Spannung, sondern sehr viel Energie

Wer' genau wissen will: Sekundärspule mit Zündkabel und der Luftstrecke ergibt einen gedämpften L-C Schwingkreis, der einmal angeworfen (Zündungsblitz) dann so langsam "verebbt" bis die gesammte vorher magnetisch in der Zündspule gespeicherte Energie verbraucht ist.

Was lernt man daraus:

Zum Einleiten des Zündvorganges braucht man ganz kurz "irgendwie" eine sehr hohe Spannung zum Erzeugen von Ionisierter Luft (eine leitende Luftbrücke)
Für den eigentlichen Zündvorgang braucht man irgendwie einen möglichst hohen Stromfluß durch den gerade erzeugten Leiter (Plasmakanal) um dabei möglichst viel Hitze zu erzeugen (Elektro-Schweissen-Prinzip)

Also:

Die althergebrachte Methode ist :
Viel Strom durch eine Spule mit dickem Eisenkern jagen damit ein möglichst starkes Magnetfeld aufgebaut wird.
Das aufgebaute Magnetfeld dann über den Sekundärkreis abbauen/entladen lassen

Wenn man darüber nachdenkt dann könnte man das Ganze ja auch anders herum aufziehen.
Statt die für die Zündung vorgesehene Energie in einem Magnetfeld "zwischenzuspeichern" könnte man auch statt dessen das Ganze mit einem Elektrischen Feld machen und darin erstmal Energie Speichern

Das ist dann das Prinzip der CDI:

Man nimmt einen Kondensator und lädt ihn kräftig auf.
Dann schließt man den Kondensator blitzartig mit einer Spule kurz

Hier passiert dann folgendes:

Der Kondensator bildet mit der Spule zusammen einen L-C Schwingkreis (Oszillator)
Dieser Oszillator wird im Moment des Zusammenschaltens blitzartig angeregt und reagiert mit einer heftigsten Art "Gegenschwingung"
Quasi wie bei einer Feder (oder Gummiband oder Ball): Wenn ich das stark genug gespannt habe (Kondensator kräftig aufgeladen) und plötzlich loslasse dann springt die Feder, Ball, Gummiband viel das erste Mal viel weiter als ich das vorher festgehalten habe
Das ist der nötige Hochspannungsimpuls um den Luftkanal an der Zündkerzenelektrode zu ionisieren/leitend zu machen.
Danach kann dann das ganze Gebilde über den dann geschlossenen Stromkreis über die Sekundärwicklung-> Zündkerze -> Masse ->andere Seite der Sekundärwicklung sich langsam entladen und seine gespeicherte Energie in Form von Hitze im Plasmakanal loswerden.

Der gewaltige Vorteil bei diesem System:
Man braucht keine "Fetten" Spulen mehr und das Ganze frisst auch keinen unnötigen Strom, da der Kondensator einfach nur aufgeladen werden muß und gut ist.
Der Stromverbrauch ist immer gleich pro Zündvorgang.
Also 1 mal Zünden 1x kurz Strom ziehen.
D.h. bei niedriger Drehzahl / wenigen Zündungen auch wenig Strom
Bei der alten Batteriezündung fließt ja Strom solange der Unterbrecher geschlossen ist, auch wenn der Motor steht oder nur sehr langsam läuft (Startvorgang!)

Der andere Vorteil ist daß der Zündfunke immer gleich stark ausfällt, unabhängig von der Drehzahl (solange der Kondensator noch genügend schnell geladen werden)
Bei der alten Batterie-Spulenzündung begrenzt dagegen die "Trägheit" des Magnetfeldaufbaus die maximale Zündfunkenanzahl /s
Es gibt da auch noch Effekte betreffs Magnetfeldanfangsstärke und dem hier schon erwähnten LC-Schwingkreis der Sekundärspule:
Bei der CDI ist aus Spulensicht immer die gleiche Energie zu verarbeiten (Kondensator wird ja immer gleichstark aufgeladen), bei der Batteriezündung dagegen ist die im Magnetfeld speicherbare Energie Drehzahlabhängig und damit tritt eine Drehzahlabhängige Verstimmung des LC-Schwingkreises ein, d.h. die Batteriespulenzündung kann nur für eine bestimmte Drehzahl optimiert werden, darüber hinaus wird sie ungünstiger (=schwächer). Logischerweise muß für den Startvorgang optimiert werden und damit ist der Zündfunke bei hohen Drehzahlen dann schwächer......

Allerdings gibt es da auch ein paar Haken:

Die beim Anschwingen (Zünden) des L-C-Schwinkreises (Kondensator-Zündspule) beim ersten Schwingvorgang entstehende Hochspannung ist nicht so hoch wie im Vergleich zur alten Batteriezündung.
Daher kann man das Ganze leider nicht mit 12V betreiben, da käme am Schluß nicht genug Hochspannung heraus.
Daher muß man den Kondensator mit einigen 100 V laden und nicht nur mit 12 V

Und hier beginngen die Probleme:

Der Kondensator muß dauerhaft Hochspannungsfest sein
Der Halbleiter der dann den aufgeladenen Kondensator über die Zündspule "Kurzschließt" muß bei allen Temperaturbereichen (Sommer/Winter) immer gleich sauber schalten können.
Letzteres ist der Grund warum es vernünftig funktionierende CDI's erst seit Ende der 70iger gibt:
Die zu verwendenden Halbleiter (Thyristoren) sind normalerweise sehr temperaturabhängig.
Beispielsweise schalten die allermeisten "Feld-Wald-Wiesen-Thyristoren" unter -10°C überhaupt nicht mehr durch.

Dann ist da noch eine andere Sache:

Für die CDI muß die Lima eine "Hochspannung", in der Praxis irgendwas mit ein paar 100V (z.B. 400V) liefern.
Und hier liegt oftmals das Problem oft vermuteter CDI-Defekte
In Wirklichkeit sind das gerne vergammelte/leicht anoxydierte Kontakte oder Mini-Kurzschlüsse über leichte Verdreckungen an den Steckern !
Desgleichen hat es gerne mal auch Spannungsüberschläge in der Lima

Das Böse daran ist:
Wenn man da mit dem Multimeter irgendwelche Ohmschen Widerstände messen will dann misst man auch die richtigen Werte, da mit dem Multimeter ja keine Spannungsüberschläge auftreten ("habe die Lima durchgemessen, da stimmen ja alle Werte")

Dann kommt noch eine Spezialität bei CDI-Zündungen hinzu
Die Zündzeitpunktverstellung Früh/Spät !!

Bei Batteriezündungen wird das Mechanisch mit der Unterbrecherplatte gemacht, die sich mit der Drehtzahl etwas verstellt (Über Fliehkraft).
Oder über Handhebel bei ganz alten Motorrädern (insb. Engländer)

Bei den diversen CDI's gibts dagegen beispielsweise folgende Möglichkeiten:

So, als letztes: warum hat die CDI der GPZ hier denn nun 2 Ladewicklungen für die CDI / für den Kondensator ?

Na, auch dafür gibt es einen einfachen Grund: Mit möglichst wenig Aufwand einen Kondensator zu laden !
Ein leerer, entladener Kondensator "zieht" zunächst sehr viel Strom. Also wird der Kondensator hier erstmal mit kräftig Strom "vorgeladen".
Dafür ist die 1.te Wicklung; diese liefert erstmal einen kräftigen Strom, aber (logischerweise) nur eine vergleichsweise niedrige Spannung (dicker Draht)
Ist der Kondensator so 2/3 gefüllt dann fließt immer weniger Strom und man braucht immer höhere Spannung um noch etwas Ladung da irgendwie "reinzuquetschen"
Dafür ist dann die 2.te Wicklung. Diese liefert hohe Spannung, aber wenig Strom (dünner Draht mit vielen Windungen)

So, das sollte nun genug gewafelt sein; ich hoffe die Verwirrung ist nun Vollständig Smile

_________________
Grüsse

Lothi tach

JabbatheHut · Verfasst am: Fr Aug 10, 2012 4:32 am Titel: ufff...

Ich gestehe, ich verstehe nicht mal die Hälfte davon..... Sad

WeZett · Verfasst am: Mi Sep 05, 2012 6:54 am Titel:

Großartig! fleh an

Neo_1979 · Verfasst am: Mo Feb 25, 2013 4:27 pm Titel: Re: ufff...