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Umbau auf kontaktlose Zündung am Tatran 125

Das komplette Angebot in Umbau auf kontaktlose Zündung am Tatran 125

Unterbrecherzündung mit Kabelschaden
Die klassische Unterbrecherzündanlage am Tatran 125. Der Zündkondensator zur Funkenreduzierung am Unterbrecherkontakt sitzt außerhalb des Unterbrechergehäuses neben der Zündspule am Luftleitblech des Zylinders.
Im Gehäuse befindet sich nur der Unterbrecherkontakt und der Schmierfilz. Das blaue Kabel vom Kontakt zur Zündspule wird durch eine Bohrung im Lüftergehäuse nach draußen geführt. Auf Grund des Alters und weil an beiden Enden des Kabelloches einer wunderschöner Grat vorhanden ist, wurde die Kabelisolation an den jeweiligen Enden der Bohrung durchtrennt.
Das Kabel wurde etwas nach innen gezogen, dadurch ist der innere Isolationsschaden zu erkennen.
Immer wenn die Kupferseele des Kabels Kontakt mit dem Gehäuse bekam, war Ruhe im Zündsystem und der Motor sprang nicht mehr an.


Nun wäre es das einfachste und schnellste gewesen, man hätte ein neues Kabel angefertigt, die Bohrung an beiden Enden entgratet und alles wieder eingebaut.
Bei der zu erwartenden sehr geringen Fahrleistung hätte die Unterbrecherzündung noch bis in alle Ewigkeit gehalten und vermutlich ohne Probleme funktioniert.

Alternativ gibt es Schaltgeräte für die Zündung, die den Unterbrecherkontakt nur noch für das Gebersignal verwenden, durch die geringe Schaltleistung und die fehlenden Hochspannungsspitzen tritt kein Abrissfunke mehr auf und der Kontaktverschleiß geht deutlich zurück. Diese Schaltgeräte könnte es sowohl für Pluspol am Rahmen als auch für Minuspol am Rahmen geben und sind daher mit sehr geringem Umbauaufwand auch für den Laien am Tatran einsetzbar.

Durch den Einbau des elektronischen Reglers in meinen Tatran und dem damit einhergehenden Wechsel der Masse vom Pluspol zum Minuspol wollte ich aber eine kontaktlose elektronische Zündanlage auf Basis bereits vorhandener Kenntnisse realiseren.

Vorgeschichte:


W312 W353 B1000 Zündung 3-teilig
Wir haben in der Vergangenheit gelegentlich kontaktlose Umrüst-Zündanlagen für den Wartburg gebaut, bei denen die Zündzeitpunkte für jeden Zylinder separat einstellbar sind, wie das bei der originalen Zündanlage auch der Fall ist. Dabei haben wir den einfachen Schaltungsaufbau der grünen Umrüstzündanlagen, wie sie für den Wartburg bei LDM-Tuning.deDer Link öffnet sich in einem neuen Fenster. erhältlich sind (siehe nächstes Bild) und die erweiterte Einstellbarkeit der originalen Zündanlagen kombiniert.


W312 W353 B1000 Zündung 1-teilig
Bei den fertigen einteiligen Umrüstzündungen sind die Zündzeitpunkte untereinander leider fest vorgegeben, so dass Fertigungstolleranzen der Kurbelwelle und auch der Zündanlage selbst nicht ausgeglichen werden können. Sie ist aber verschleiß- und wartungsfrei und ermöglicht eine relativ einfache Umrüstung von Unterbrecherzündung auf kontaktlose elektronische Zündung für die Fahrzeuge Wartburg 312, 353 und Barkas B1000.
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P50 P60 T601 Zündung
Das gleiche Prinzip gibt es auch für die Zweitaktmotoren im Trabant 500 (P50), 600 (P60) und T601. Auch hier ist eine einfache kontaktlose Umrüstzündanlage verfügbar. Auch hier gelten die gleichen Vor- und Nachteile wie bei der Wartburg-Zündung.
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Mangels eigenem Testfahrzeug, konnte ich unsere 3-teilige Zündung aber nie selbst verbauen und ausprobieren.

Das sollte sich jetzt ändern!

Teil 1: Platine

Der Schaltplan war ja bereits fertig, es musste "nur noch" eine neue passende Platine für den Tatran entwickelt und ein passender Geberring für den Unterbrechernocken konstruiert werden.
Die Platine war dabei sicherlich der einfachste Teil, auch wenn es nicht einfach war die Bauteile in den beengten Einbauraum hinein zu quetschen. Durch den notwendigen Ring mit den Magneten für den Hallsensor ist der so schon kleine Raum noch weiter eingeschränkt.
Im oberen Bereich wo bisher der Unterbrecherkontakt saß, befinden sich die M3-Schraube für den Kontakt 15 (Zündungs-Plus) und die M4-Schraube für den Kontakt 1 (Zündspule).

Platine Zündung Tatran
Nach Fertigstellung des Platinenlayouts wurde eine Testplatine bestellt und mit der Hand bestückt. Für jemanden, dessen Sehschärfe im Nachbereich langsam nachlässt keine einfache Aufgabe. Ich habe es aber mit Hilfe meiner Lupenleuchte erfolgreich gemeistert. Zusätzlich habe ich noch eine LED nachgerüstet, um mir die Einstellarbeiten zu Vereinfachen. Diese war im Layout aber nicht vorgesehen, es musste etwas improvisiert und probiert werden. Die Variante, dass die LED immer dann leuchtet, wenn die Zündspule vom Strom durchflossen wird, hat leider nicht funktioniert. Die LED hat dem Transistor immer den Strom geklaut, so dass dieser nicht mehr richtig durchschalten konnte.
Jetzt leuchtet die LED fast die gesamte Umdrehung und geht aus, wenn die Zündspule bestromt wird. Der Zündzeitpunkt ist demnach der Punkt, an dem die LED zu leuchten beginnt.

Teil 2: Geberring

Wesentlich schwieriger war der Ring mit den beiden Magneten, die dem Hallsensor auf der Platine sagen, wann er einschalten und wann er wieder ausschalten soll.
Hilfreich war die Tatsache, dass der Tatran-Motor eine Zwangskühlung hat. Das Lüfterrad auf der Dynastartanlage hat 18 Rippen, die augenschleinlich gleichmäßig verteilt sind. Ich habe Sie durchnummeriert und eine Tabelle angelegt, in die ich mit einer Fühllehre alle 20° (immer wenn eine Rippe an der Gehäusekante stand) den Abstand am Unterbrecher gemessen und eingetragen habe.
Die so entstandene Kurve habe ich auf den gemessenen Durchmesser gelegt und die Daten in unser 3D-CAD-Programm eingetragen. Wir verwenden eine ältere Version von ZW3D, welches für derartige Konstruktionen Gold wert ist.

Die nächste Frage war:
Aus welchem Material baue ich den Ring?
Zuerst wollte ich Ihn aus Aluminium fertigen. Das Metall ist nicht ferromagnetisch, relativ leicht und lässt sich halbwegs gut bearbeiten.
Zudem haben wir eine eigene mechanische Fertigung mit CNC-Fräsmschine und zyklengesteuerter Drehmaschine, mit der das auf jeden Fall zu realisieren geht.
Das Problem ist nur, dass ich selbst kaum noch an den Maschinen stehe und nicht mehr so fit in der Bedienung bin. Darüber hinaus stehen die Maschinen in einer ungeheizten Halle in der es um diese Zeit (Winter 2018/2019) sehr ungemütlich sowohl für Mensch, als auch für Maschine ist.

Die Lösung war in diesem Fall einfach, ich stelle den Ring aus ASA-Kunstoff her, einer UV-stabileren und geringfügig temperaturbeständigen Abwandlung von ABS. Diese beiden technischen Kunststoffe können von unserem neuen 3D-Drucker im FDM-Verfahren verarbeitet werden.
Mit Hilfe des 3D-Druckers sind Formen realisierbar, die man konventionell nicht oder nur mit erheblichen Aufwand herstellen kann. Wir benötigen auch keine stl-Dateien, wie bei den meisten anderen 3D-Druckern, sondern können direkt die 3D-Daten der Volumenmodelle laden (step, Inventor, Solidworks,..). Er besitzt einen beheizbaren Bauraum mit der Größe 250mm x 250mm x 250mm und zwei Druckköpfe für das Modellmaterial und das Stützmaterial, was nach dem Druckvorgang heraus gebrochen und der Rest heraus gelöst wird.
Die Schichtstärke beträgt 0,25mm als Standard oder 0,18mm für genauere und kleine Konturen.
Bei Bedarf drucken wir auch für Kunden 3D-Teile, bitte fragen Sie diesbezüglich per Email an!

Die Grundform und das Material war damit geklärt, es fehlt die Klemmung auf dem Nocken.

Tatran-Geberringe 3D-DruckRinge aus ASA-Kunststoff, hergestellt im FDM-3D-Druckverfahren mit einer Schichtstärke von 0,18mm
Ich habe zwei Varianten realisert:

1. Variante: Madenschraube

Als einfachste und leichteste Variante erschien mir eine Madenschraube, die ich an der dicksten Stelle des Ringes radial gegen den abgeflachten Teil des Unterbrechernockens auf der Kurbelwelle drücke. Da ich die Ringe aus Kunststoff herstellen will, habe ich innen noch eine Aussparung für eine Mutter vorgesehen, damit ein ordentliches und haltbares Gewinde vorhanden ist. Sollte die Madenschrauben die Oberfläche des Nockens beschädigen, so ist dies selbst im Falle des Rückrüstung auf Unterbrecher-Zündanlage kein Problem, der Unterbrecherkontakt ist in diesem Bereich geschlossen, die Abtastnase hat keinen Kontakt mit dem Nocken.
Bei diesem Ring hatte ich im CAD-Programm die Löcher für die Magnete nicht auf den korrekten Umlaufdurchmesser platziert, der Ring ist damit für einen Test leider nicht verwendbar.

2. Variante: geschlitzter Ring mit Klemmschraube

Diese Ausführung kennen wir von den Geberringen der Wartburg- und Trabant-Zündanlagen. Die Schraube ist wesentlich schwerer und eine Mutter wird ebenfalls benötigt. Damit ist die Unwucht höher, als bei der Variante mit der Madenschraube. Ich finde die Lösung aber etwas besser, da der Ring fester um den Nocken gezogen wird und nicht vom Nocken weggedrückt wird, wie bei der Madenschraube.
Das sind aber persönliche Vorlieben, mit fehlt leider die Menge an Tatranmotoren, um das hinreichend testen zu können.

Die Druckkosten für einen Ring betragen in etwa 7,50€ inkl. 19% MwSt., die reine Druckzeit beträgt 38 Minuten.

Montage-Test

Nach dem das Stützmaterial vom 3D-Druck entfernt war, habe ich die Ringe probiert auf den Nocken zu stecken. Sie ließen sich nur schwer ansetzen und maximal bis zur Hälfte auf den Nocken schieben. Ich musste noch etwas mit der Rundfeile und Schleifpapier nacharbeiten.

Magnete platzieren

Zu guter Letzt musste die Position der Magnete gefunden werden. Die Zündung muss sich ja schließlich im Drehbereich der Platine einstellen lassen (insgesamt 40°).
Durch meine Tabelle wusste ich, in welchem Bereich der Unterbrecherkontakt geschlossen ist und ich wusste in etwa wo der Unterbrecher den Nocken abtastet. Das habe ich ins Verhältnis zum Einbauort des Hallsensors gesetzt und danach die Magnete platziert.
Lt. meiner Tabelle hat der Tatran eine Schließzeit von 60°KW, in der die Zündspule vom Strom durchflossen wird. Dies ist relativ wenig, wenn man es z. B. mit dem Wartburg mit gleicher Spulenbaugröße vergleicht, wo es ca. 90°-120° sind oder beim Trabant, wo es bei der originalen elektronischen Zündung sogar 180° KW sind!
Der Tatran soll aber Probleme bei hohen Temperaturen gehabt haben, dann soll es zu Fehlzündungen gekommen sein. Vielleicht wurde deshalb der Schließwinkel so klein gehalten, damit sich die Spule nicht zu stark erwärmt.
Ich habe den Winkel auf 70° vergrößert, ob es richtig oder eher kontraproduktiv war, werde ich im praktischen Einsatz merken, wobei Rückschlüsse mangels Vergleichsmöglichkeiten schwierig werden dürften.

Wahl der Magnete

Auch die Auswahl der Magnete war nicht einfach und richtig glücklich bin ich mit meiner Wahl noch nicht.
Ich habe Neodymmagnete verwendet, da es diese in sehr vielen verschiedenen Abmessungen zu kaufen gibt. Vor allem in sehr kleinen Abmessungen, wie sie für den Geberring benötigt werden, habe ich keine Alternative aus Ferromagneten gefunden.

Neodym-Magnete haben zwei Nachteile:
1. Sie sind relativ stark, wodurch die Gefahr besteht, dass der Hallsensor reagiert, bevor der Magnet den Sensor überhaupt erreicht hat. Das konnte ich durch die Wahl sehr kleiner Magnete relativ gut kompensieren, was aber die Handhabung wieder deutlich erschwert.
2. Sie haben eine niedrige maximale Betriebstemperatur, die niedriger ist, je stärker sie magnetisiert sind. Meine sind für eine maximale Temperatur von 80°C ausgelegt, das könnte im Sommer bei abgestelltem Motor nach einer längeren Fahrt kritisch werden. Ich werde sehen, was passiert.
Falls jemand eine Bezugsquelle für Ferromagnete in kleinen Stückzahlen und in Größen von ca. 2x3x2mm oder mit einem Durchmesser von 2-3mm kennt, bitte mir Bescheid geben!

Marco Wunderlich

kontaktlose Zündung für Tatran (mit Minuspol an Masse)

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Art.Nr. 2624

Ringkabelschuh für Bolzen M4 und Kabelquerschnitt bis 1,5 mm²

unisolierter Quetschkabelschuh in Ringform für Leitungsquerschnitte bis 1 qmm
  • Lochdurchmesser: Ø 4,3mm (für M4-Gewindebolzen)
  • ohne Isolierung (Ermöglicht eine qualitativ bessere Crimpung als die isolierten Ringkabelschuhe)
  • kann auch als Lötkabelschuh oder in Verbindung von Crimpen und Löten verwendet werden
  • Die Isolierung erfolgt im Nachgang mit einem Stück Schrumpfschlauch. Dieser wirkt zusätzlich als Knickschutz und reduziert die Gefahr des Kabelbruches direkt hinter dem Kabelschuh.
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Art.Nr. 485
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