1.4. Zündsystem und Einspritzanlage

1.4.1. Impulsgeber
Die gängigsten Arten von Zündgebern für elektronische Zünd- oder Zünd/Einspritzanlagen sind
folgenden Funktionsprinzipien zuzuordnen:
- induktiv
- Hallprinzip
- optisch

Induktive Zündgeber bestehen aus einer Spule mit Eisenkern, der zugehörige Rotor besitzt einen
Dauermagneten, der beim Passieren des Spulenkerns infolge der Magnetfeldänderung einen
Spannungimpuls induziert. Dieser Impuls wird an die Zünd- oder Einspritzanlage weitergeleitet.
Beispiele für die Verwendung induktiver Sensoren sind Zündanlagen von Lucas, Boyer, Bosch
oder an der Yamaha SR500.

Das Hallprinzip basiert darauf, dass in einem stromdurchflossenen Halbleiter (der Hallplatte) eine
Spannung abgreifbar ist, sobald ein Magnetfeld auf die Platte einwirkt. Diese geringe Spannung
wird meist in einer im Hallsensor integrierten Schaltung verstärkt und als Impuls ausgegeben. Der
zugehörige Rotor kann entweder wie beim induktiven Sensor mit einem Magneten ausgerüstet sein,
oder er besteht aus Stahl und im Zündgeber ist ein Magnet integriert. In diesem Fall bewirkt der
Rotor zum gewünschten Zeitpunkt durch seine Formgebung eine Veränderung des Magnetfeldes,
die im Sensor ein Signal erzeugt.
Hallsensoren besitzen meist eine dreiadrige Zuleitung: Masse, Versorgungsspannung und Ausgangs-
signal.
Die Zünd- oder Einspritzanlagen von Buells sind mit Hallsensoren als Geber ausgestattet.

Optische Sensoren funktionieren wie eine Lichtschranke und bestehen aus einer Leuchtdiode als
Lichtquelle und einer Fotodiode oder einem Fototransistor als Detektor. Der Lichtweg zwischen
beiden Bauteilen wird durch den Rotor unterbrochen.
Auch hier sind als Zuleitungen Masse, Versorgungsspannung und Ausgangssignal nötig.

1.4.2. Steuergerät
Das Steuergerät der Zündanlage erhält seine Information über den aktuellen Drehwinkel der Kurbel-
oder Nockenwelle vom Zündgeber. Um die notwendige, drehzahlabhängige Frühzündung zu realisieren,
wurde bei kontaktgesteuerten Zündanlagen (und auch bei einigen frühen elektronischen Zündungen)
der Unterbrechernocken bzw. der Zündrotor über eine Fliehkraftgewicht-Mechanik verstellt. Diese
Aufgabe wird bei moderneren Zündanlagen vom Steuergerät übernommen, auf analogem oder digitalem
Weg wird die gewünschte Kennlinie realisiert.
Je nach Typ des Steuergeräts kommen ein weiterer Sensor hinzu, um den Lastzustand des Motors zu
erfassen. Dies kann im einfacheren Fall ein Schalter sein, der vom Unterdruck im Ansaugtrakt gesteuert
wird (wie an Vergaser-Buells realisiert), oder ein Potentiometer, dass die Stellung der Vergaser-Drossel-
klappen erfasst. So kann lastabhängig mit zwei umschaltbaren Kennlinien oder mit einem ganzen Feld
von Kennlinien gearbeitet werden, um Leistungsausbeute und Laufkultur des Motors zu verbessern. Die
Kennlinie bzw. das Kennfeld wird durch Prüfstandsläufe optimiert und lässt sich bei verschiedenen
digitalen Steuergeräten entweder durch Tausch eines Speicherchips oder durch Herunterladen der Daten
per Schnittstelle ändern.
Die Ausgangsstufe des Steuergeräts wird üblicherweise von einem Leistungstransistor pro Zündspule
gebildet, der (wie bei einer kontaktgesteuerten Zündung) die Masseseite der Zündspulen-Primärwicklung
schaltet. Das andere Ende der Primärwicklung ist mit der Batteriespannung verbunden. Gegenüber einer
Kontaktzündung läßt sich hierbei durch das definierte, schnellere Abschalten des Transistors gegenüber
dem Unterbrecherkontakt, eine höhere Zündspannung realisieren. Zusätzliche Features moderner Steuer-
geräte sind eine Anpassung des Schließwinkels an die Motordrehzahl und eine Abschaltung des Zünd-
spulenstroms bein längerem Motorstillstand, um eine Überhitzung der Zündspule zu vermeiden.
An Mehrzylinder-Motoren ist nicht unbedingt für jeden Zylinder ein eigener Ausgang am Steuergerät mit
getrennter Zündspule vorhanden, sondern es können zwei Zylinder über eine gemeinsame Zündspule
versorgt werden. In diesem Fall wird in einem Zylinder im Kompressionstakt das Gemisch gezündet,
während der Zündfunke des anderen Zylinders wirkungslos in den Ausstosstakt fällt.
An Buells nennt sich diese Art der Zündung "Dual-Fire" und ist an den Vergasermodellen verbaut. Im
Gegensatz dazu sind die Versionen mit Einspritzung mit einer eigenen Zündspule pro Zylinder ausgerüstet,
das Ganze nennt sich dann "Single-Fire"-Zündung.

Für Zünd/Einspritzsysteme sind die Anforderungen an das Steuergerät weitaus höher, da hier neben dem
Zündvorgang auch die Gemischbildung geregelt wird. Zur Erfassung der angesaugten Luftmenge wird hier
ein Drosselklappenpotentiometer oder ein Hitzdrahtsystem eingesetzt, ausserdem wird die Motor- oder
Kühlwassertemperatur wird über einen Sensor überwacht, um im kalten Zustand des Motors das Gemisch
anzufetten. Die korrekte Abstimmung des Benzin/Luftgemisches kann über eine Lambdasonde überwacht
werden. In Abhängigkeit vom Lastzustand und den erfassten Parametern wird die Öffnungsdauer des
Magnetventils an der oder den  Einspritzdüse(n) gesteuert und so die richtige Menge Benzin zugeführt.

1.4.3. Zündspule
Die Zündspule speichert Energie in ihrem Magnetkern, solange ihre Primärwicklung von Strom durchflossen
wird,  und gibt diese Energie im Zündzeitpunkt, wenn der Primärstrom unterbrochen wird, wieder ab.
An normale Zündspulen für den Anschluss einer Zündkerze sind die Masseseiten von Primär- und
Sekundärwicklung miteinander verbunden. Sollen zwei Zündkerzen an einer gemeinsamen Zündspule
betrieben werden, so können diese nicht parallel geschaltet werden, da so nur an einer von beiden ein Funke
gebildet würde - abhängig davon, welche von beiden den geringeren Spannungsbedarf hat. Stattdessen
muss die Zündspule entweder zwei Sekundärwicklungen besitzen (wie bei einigen Hochleistungsspulen der
Fall) oder beide Zündkerzen müssen in Reihenschaltung an einer Sekundärwicklung liegen. Daher sind in
diesem Falle beide Enden der Sekundärwicklung auf eigene Anschlüsse geführt.

1.4.4. Gesamtsystem
Das folgende Bild zeigt zwei verschiedene Zündsysteme in ihrem prinzipiellen Aufbau:
Links die traditionelle Variante, bestehend aus Zündspule, Unterbrecherkontakt mit Kondensator und Zünd-
kerze. Der Primärstrom der Zündspule wird durch einen mechanischen, vom Unterbrechernocken betätigten
Kontakt geschaltet. Um sicherzustellen, dass der Strom beim Öffnen des Kontaktes dort keinen Funken
hervorruft, sondern möglichst schnell unterbrochen wird, ist parallel zum Unterbrecherkontakt ein Konden-
sator geschaltet. Ist er defekt, so tritt Funkenbildung am Unterbrecherkontakt und gleichzeitig stark verringerte
Zündenergie an der Zündkerze auf.
Rechts die moderne Variante, wie sie auch an Buells zu finden ist. Die Funktion des Unterbrecherkontakts wird
hier von einem Leistungstransistor T im Steuergerät übernommen, der für schnelles und verschleissfreies
Schalten des Zündspulen-Primärstroms sorgt. Die Zündkerze besitzt in diesem Beispiel zwei Hochspannungs-
ausgänge, so dass beide Kerzen eines Zweizylindermotors oder auch für eine Doppelzündung angeschlossen
werden können, die natürlich gleichzeitig funken.. Die gezeigten Vorwiderstände dienen der Funkentstörung der
Zündanlage und können entweder in Form von Widerstandskabeln (wie an Buells), in den Zündkerzensteckern
oder in den Zündkerzen selbst eingebaut sein (R-Typen).

Beiden Varianten gemeinsam ist die Versorgung mit Energie aus dem 12 Volt Bordnetz. Natürlich lässt sich
an einem elektronischen Steuergerät auch eine Zündspule mit nur einem Hochspannungsausgang betreiben und
umgekehrt eine Zündspule mit zwei Ausgängen auch zusammen mit einem mechanischen Unterbrecherkontakt.

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