Messungen an der SR2E-ZündSPULE

Der Spannungsübertragung ü (U2/U1) ist frequenzabhängig. Sie wurde bei kleinen Spannungen (sekundär Ueff<50 V) untersucht und über der Frequenz aufgetragen.  Die Spannungsübersetzung beträgt im Nutzdrehzahlbereich etwa ü(U2/U1) = 32 +/- 3. Bei der Durchschlagsfeldstärke Ed=3 kV/mm in Luft brauchen wir an der Zündkerze (Spalt d = 0,4 mm) etwa û = 1,5 kV für einen Funken und primär mindestens eine Induktionsspannung von û1 =  43 V. Der parallel zum Unterbrecher geschaltete Kondensator verhindert, dass der Strom bei Öffnung des Schalters einen Abreißfunken am Kontakt erzeugt und die induzierte Spannung wird in der Amplitude begrenzt.

Die Anregung erfolgte bei aufgestecktem Magneten (Schwungmasse) und maximal möglichem Stromfluss (Position mit nicht ideal geschlossenem Eisenkern) bei I (fel=100Hz) = 100 mA und U (fel=100Hz) = 0,77V die durch einen Leistungsverstärker gespeist wurden. Die Sekundärspule war im Leerlauf. Die Frequenz wurde variiert und der Impedanzbetrag berechnet. Man erkennt, dass im Nutz-Drehzahlbereich der Blindwiderstand wL die Impedanz dominiert. Der normal parallel geklemmte 220nF-Kondensator war nicht angeschlossen.

Die Induktivität Lp der Primärspule kann auf verschiedene Weise und bei verschiedenen Strömen bestimmt werden. Die Stromstärke im Unterbrecher beträgt im Betrieb ca. 2A. Hier wurde mit Ieff = 100 mA bei fel. = 100 Hz begonnen. Die Induktivität der Primärspule beträgt anhand dieser Messungen im Nutzdrehzahlbereich etwa Lp= 5 mH...10 mH. Der Wert ändert sich auch ständig mit der Veränderung des Eisenkernes wegen der Rotation der Schwungmasse. Daher können diese Werte nur zur Orientierung dienen.

Impedanz der Zündspule mit Kondensator


Der Funkenlösch-kondensator am Unterbrecher

Wer kennt ihn nicht ... den Kondensator mit der Kapazität C=0,22 µF. Es ist ein Folienkondensator, der nahezu ideale Eingenschaften, d.h. einen tan(delta) ->1 und einen Isolationswiderstand gegen unendlich hat.

Er ist unerlässlich, damit die klassische Unterbrecher-Zündung funktionieren kann. Ein Funkenlöschkondensator oder mit modernen Worten wird seine eigentliche Funktion auch als Snubber oder RC-Snubber bezeichnet. Der Unterbrecherkontakt soll beim Öffnen vor zu schnellem Verschleiß durch einen Lichtbogen geschützt werden.

 

(Fehl-) Funktion ohne Kondensator:

Da der in der Zündspule fließende Ladestrom (Gleich-oder Wechselstrom sind möglich) ein Magnetfeld aufbaut und damit beim Abschalten nicht sprungfähig ist, wird beim Öffnen des Unterbrechers ohne den Kondensator eine so hohe Spannung induziert, dass der Strom garantiert weiter fließt. Die Isolation wird irgendwo durchbrochen, was zum Ausfall des Systems führt. Unter Anderem kann man das Weiterfließen des Stromes als Lichtbogen an den sich öffnenden Unterbrecherkontakten erkennen. Das ist nicht hilfreich für den erwünschten Funken an der Zündkerze auf der sekundären Seite der Zündspule oder besser des Zündtransformators. Das System funktioniert so nicht definiert.

 

Funktion mit Kondensator:

Der Kondensator hat die Funktion, dem Strom die Möglichkeit zu geben, dass er "weiter fließen" kann, bis das Megnetfeld abgebaut ist. Dann ist die Energie des Magnetfeldes im elektrischen Feld im Kondensator gespeichert. Im Idealfall wird bei Änderung des Stomes nach Öffnen des Unterbrechers und während des Aufladens des Kondensators ein Zündfunke an der Zündkerze erzeugt. Dieser Funke baut einen Teil der Energie des Magnetfeldes ab, was erwünscht ist. 

 

Ein defekter Kondensator:

Es gibt zahlreiche Ursachen, warum der Kondensator keine definierte Funktion haben kann. Es ist im Grunde ein mechanisches Bauteil (siehe Bilder unten)  das mit sehr hoher thermischer (durch unterschiedliche Ausdehnung der Materialien) und mechanischer Belastung durch Vibrationen direkt neben der Kurbelwelle beansprucht ist.

 

Weiterhin ist die Montage an der Grundplatte der Mopeds kritisch. Er kann beim Einbau zerdrückt werden oder die runde Passung kann einen Übergangswiderstand oder zu viel Spiel haben. Auch Schmutz kann den Übergangswiderstand gegen Masse erhöhen.

 

Man müsste den neu gekauften Kondensator auf Betriebstemperatur erwärmt mit Wechelspannnung von U=50V...130V (effektiv) bei Frequenzen zwischen f = 20Hz...100Hz auf seine Funktion testen. Realteil und Imaginärteil bestimmen und erst dann hat man die Gewissheit, dass er optimal hergestellt wurde.

Der kapazitive Blindwiderstand sollte bei z.B. f=50Hz, n=3000/min, Xc=14470 Ohm oder f=100 Hz, n=6000/min, Xc=7234 Ohm betragen. Bei angelegter Gleichspannung sollte hingegen kein Strom fließen, da keine rein ohmschen Verluste am Isolator des Kondensators erwünscht sind.

 

Die gleichen Tests müsste man nach der Montage erneut durchführen, um sicher zu gehen, dass die Montage erfolgreich war. (Ein Wahnsinn! aber das wäre die einzig korrekte Prüfung). Nach der Montage beginnen erst die eigentlichen harten Beanspruchungen im Fahrbetrieb.

 

Diese kleine Abhandlung soll solchen etwas überheblich wirkenden, vermeintlich schlauen Rat gebenden Youtubern, die noch nicht einmal etwas von Bauteiltoleranzen gehört haben, etwas Respekt vor dem Erfindergeist unserer Opas und Väter vermitteln. Einige Millionen Kilometer haben sich die Fahrzeuge auch mit einer Unterbrecherzündung bewegt.

 

Wer von den schlauen Ratgebern und Filmemachern wäre denn in der Lage, wenigstens einen kleinen Transformator mit Transistor-Schalter als Zündspule zu dimensionieren?

 

Man muss für eine definierte Funktion mindestens einen Kondensator in guter Qualität hergestellt haben und diesen mit Sachverstand montieren können. Dann erst gibt es ordentliche Funken, so wie es sich die Entwickler vor etwa 120 Jahren ausgedacht hatten.

 

In den folgenden Bildern habe ich die Demontage eines schon alten Folien-Kondensators eines SR2E dokumentiert.

Die Angaben sind: C = 0,22 µF, Toleranzen: +20%, -10% und U<250 V...300 V


2020-2021 Generalüberholung des SR2 von 1958

Nun im Jahr 2020 war es endlich soweit. Ich habe den SR2 meiner Oma nach Leipzig geholt, mit dem ich Ende der 80iger Jahre das Mopedfahren gelernt habe.  Immerhin musste er nach einer ewig langen Standzeit  nur betankt werden und sprang sofort wieder an. Ich konnte auch eine kleine Runde damit drehen.  Einfach tolle Technik!  

Jetzt ist der Plan, die Technik komplett auf ein hohes Niveau zu bringen und dabei die alte Optik noch einigermaßen zu bewahren. 

Bei genauerem Hinsehen muss man feststellen, dass das Material ganz schön runter gekommen ist. Die 25 Jahre Nutzung in der Landwirtschaft und die weiteren 38 Jahre Rumstehen in Schuppen und Scheune haben ihre Spuren hinterlassen. 

Hier ist das Typenschild. Offenbar wurden bis 1958 schon über 430440 Stück gebaut, wenn die Nummerierung halbwegs fortlaufend war. 

Das Auseinanderbauen ging ganz schnell. Der SR2 ist ja noch fast wie ein Fahrrad. Den Motor habe ich für die Instandsetzung zu Herrn Werner nach Zeitz gebracht, da Herr Werner extrem kompetent ist. Danach ging die Instandsetzung mit der Vordergabel und den Blechteilen los. Hier sehen Sie einige meiner Arbeitsmittel und die Daten vom Farbenfreund in Leipzig. Er mischt mit einem Stück ca. 5x5 cm vom originalen Musterlack in 2 Tagen die passende Farbe an. Ich habe den Stabilisator am hinteren Kotflügel genommen. Hier war der originale Lack noch perfekt erhalten. 

Der Abbeizer TROTON REMOVER ist der Hammer. Man muss aber unbedingt im Freien und mit Handschuhen damit Arbeiten, da die aufsteigenden Dichloromethane Dämpfe sehr ätzend für die Haut sind. Das ist extrem wichtig!!! Ich habe einfach auf den alten Lack gesprüht, mit einem Pinsel verteilt und mit der Papierrolle den gelösten Lack abgewischt. Drei mal wiederholt und schon war das Blech blank! Herrlich, gerade an verwinkelten Stellen, wo kein Schleifpapier hinkommt!

Der Unterbodenschutz muss erst warm gemacht werden, damit man ihn ordentlich verarbeiten kann. Damit habe ich die Kotflügel von innen komplett gestrichen, nachdem ich sie ordentlich mit Kärcher,  Seife und Bürste gereinigt hatte. Einige Lötarbeiten waren am Blech nötig. Mit einem 150 W Lötkolben, Kupferblech oder auch mit normalem 0,7 mm Blech und Lötmaterial vom Heizungsbau ging es ganz gut. Das Blankschleifen mit dem Dremel war etwas nervig. Die Halterungen für das Rücklichtkabel am hinteren Kotflügel und etliche Schwachstellen mussten so bearbeitet werden.

Auch mussten etliche Beulen mit einem Holz und Hammer entfernt werden. 

Das Holzwachs wurde nach ersten Tests für geeignet befunden, um den Rost-Look zu konservieren. Ich habe die Teile nur gereinigt mit Kärcher und dann mit Seife und Wasser, trocknen lassen und dann zwei mal mit dem Wachs gestrichen. Man könnte die getrockneten Oberflächen sogar etwas polieren. 

Die Rostfarbe mit Rostaktivator ist nötig, um alle blanken stellen wieder rosten zu lassen. Optimal funktioniert die Farbe, wenn man komplette Flächen streichen und neu verrosten kann. Im Anschluss habe ich den frischen Rost immer mit dem Holzwachs versiegelt, damit die Optik einigermaßen zu den übrigen Flächen passt. 

Ich habe mir die guten Felgen von www.moped-werner.de aus Zeitz gegönnt. Er hat sich sogar die Mühe gemacht, richtige Kugellager in die Naben mit 12mm Achsen einzubauen. Das ist das Maximum an technischer Optimierung, was man bei den Rädern haben kann.

Leider passten die 12mm Achsen nicht in die Gabel. Der SR2 hat nur 10 mm Achsen. 

Die Schwinge hinten konnte problemlos auf 12mm aufgefeilt werden. Das ist schön, weil so die alte Optik der Schwinge erhalten bleiben konnte. 

Vorne musste die Entscheidung getroffen werden, ob die fertige Nabe auf 10 mm Achse umgebaut werden soll oder eine Schwinge vom SR2E einzubauen ist, wo die 12 mm Achse passt. Ich habe mich für die robustere Variante 2 mit Tausch der Schwinge entschieden. Die Federung ist besser.

Die Austausch-Schwinge vom SR2E war leider rot und ich musste sie komplett neu lackieren. Dabei war wirklich alles zu erneuern. Lack, Buchsen, Alu-Blenden, Spiralfedern, Tachoantrieb, Halterung für Kotflügel, Lagerung am Rahmen, Gummiteile als Anschlag. 

Besonders schwer war der Tachoantrieb zu bekommen. Die Gummiteile waren erhältlich, die Spiralfedern in 28 cm länge auch aber hier gibt es verschiedene Längen. Ich musste die gekauften 28 cm Federn um ca. 4 cm kürzen, damit sie in die Gabel passten. Die 24 cm Variante ist neu und verchromt kaum noch erhältlich.

Die Lagerschalen am Rahmen und an der Gabel mussten auch noch getauscht werden. Bei der alten Gabel vom SR2 mit Gummi-Elementen als Feder ist der Durchmesser von Lagerschale und Lager kleiner als beim SR2E. Gut, dass ich alle Teile vom SR2E noch behalten hatte. Immerhin passt am Rahmen alles gut egal ob SR2 oder SR2E. Die Anschläge beim Einlenken wurden aber auch geändert. Vorsicht also beim Kauf von Spiralfeder und Gabelaufnahme (Lager+Schalen)!  

Hier ist das Ergebnis der umfangreichen Arbeiten an der Vorderschwinge. Das Festschrauben des Schmutzfängers war auch nicht ohne... Hier habe ich M5 Schrauben aus Messing verwendet, damit sie wieder eine Weile halten. :-)  Den neuen DDR-Tachoantrieb habe ich schön gereinigt und mit frischem Fett geschmiert. Das Loch musste ich noch auf 12mm aufbohren. Die Halterung für den Kotflügel musste ich noch um ca. 2 cm verlängern. Das sieht man aber hinter der Alublende nicht. 

Die 28 cm Spiralfedern haben nach dem Kürzen um 4 cm mit der Flex gut gepasst. Die 28 cm waren unmöglich zu verbauen. Die Bolzen der Schwinge habe ich original gelassen und nur die Scheiben und Muttern (selbst sichernd) erneuert. Das alles hat etwa 4 Wochen gedauert. 

Die Hupe habe ich in Originalfarbe lackiert. Normalerweise sind sie irgendwie in silber lackiert. 

Die Innenseite wurde komplett mit AKEMI-Unterbodenschutz versiegelt. Das dürfte jetzt wieder eine ganze Weile Halten. 

Hier ist der aktuelle Zwischenstand des SR2. Ein angenehmer Mix aus alt und neu. Ein wenig zu viel neuer Chrom aber was solls. Der Motor und Auspuff fehlen ja noch und dann die Verkleidungen an der Seite.

Den Werkzeugkasten hatte ich auch neu im Originalfarbton lackiert. Das kann man machen, muss man aber auch nicht. Die Rostfarbe wäre hier eventuell auch gut gegangen. 

Der Reflektor und Lampenring sowie die Halterung der Glühbirne wurde neu gekauft. Die Teile haben sogar gut gepasst. Nur die Lampenfassung musste ich nacharbeiten, weil die Rille für den Einraststift an der Fassung fehlte. 

Alter und neuer Stand sind bei Reflektor und Fassung nicht kompatibel. Da muss man sich entscheiden, ob man alt verchromen lässt oder neu kauft. Die Kosten sind gleich. 

Verchromen lassen kann man bei Klemm Galvanik in Halle Ammendorf. Eisenbahnstrasse 1a, 06132 Halle, Tel. 0345 7709274