• Zündanlage der BMW R 90S

    Zündanlage der R 90 S
    Die Zündanlage ist bei unseren Otto-Motoren erforderlich, damit das Benzin-Luft-Gemisch sich entzünden kann. Der Kolben wird durch den Druck nach unten gedrückt und dann durch die Kurbelwelle in eine Drehbewegung umgewandelt.
    Die Entzündung selbst geschieht dadurch, dass von der Zündkerze ein Zündfunke überspringt. Dies passiert aber erst, wenn zwischen den Elektroden der Zündkerze eine Spannung in der Größenordnung von ungefähr 15 kV ankommt (Maßeinheit für Spannung ist Volt (V)/1 000 Volt = 1 Kilovolt (kV).


    Dafür, dass eine solche hohe Spannung erreicht wird, ist die Zündspule zuständig, ein Transformator (Trafo), der auf der einen Seite eine geringe Windungszahl/weniger Drähte gewickelt und auch den anderen Seite eine hohe Windungszahl/viele Drähte gewickelt hat.

    Die Zündspule selbst bekommt ihren Strom von der Batterie bzw. der Lichtmaschine.
    Der Stromkreis hat zwei Schalter: das Zündschloss und den Unterbrecher.




    Der Unterbrecher wird direkt vom Motor angetrieben, sitzt auf einem Zapfen der Nockenwelle und er unterbricht den Strom dann, wenn die einzelne Zündkerze zünden soll.
    Durch den abrupten Stopp des Stromflusses wird das Magnetfeld geändert und bewirkt, dass ein sehr hoher Spannungsimpuls von der Zündspule an die Zündkerze geleitet wird, an der dann der Zündfunke zwischen den Elektroden überspringt. Damit die sehr hohe Spannung nicht aus dem Ruder läuft, ist zur Dämpfung/Beruhigung der Spannung der Kondensator gefragt.

    Die Verstellung der Zündung wird mit Hilfe des Fliehkraftverstellers, abhängig von der Motordrehzahl vorgenommen. Der einzelne Zündunterbrecher wird durch einen Nocken am Versteller gesteuert. Dieser Nocken befindet sich vorn auf der Nockenwelle. Eine von der Last abhängige Verstellung des Zündzeitpunkts, wie heute üblich, gab es damals Anfang der 70er Jahre bei BMW nicht.

    Damit bei unseren ältern Boxermotoren die vielen einzelnen Teile alle miteinander harmonieren ist es erforderlich, dass die Zündung regelmäßig gewartet, der Zündzeitpunkt eingestellt und der Schließwinkel justiert wird. Nicht zuletzt auch, um einen angemessenen Benzinverbrauch hin zu bekommen und ein startwilliges Motorrad zu haben.
    Die Einstellarbeiten werden auch nach allen Änderungen am Vergaser, Auspuff, Ansaugsystemen, Verdichtungsänderungen, andere Motorinnereien (z.B. Nockenwellen) erforderlich.

    Technische Daten der Zündanlage bei der R 90 S: (Angaben: BMW)

    Zündunterbrecher: Bosch mit selbsttätigem Fliehkraftversteller
    Verstellbeginn: 1.550 U/min


    Schließwinkel: 78 Grad plus-minus 1 Grad
    Zündeinstellung statisch 9 Grad plus-minus 3 Grad vor Oberem Totpunkt
    Kondensator 0,2 mikrofarad – 25 %
    Zündkerzen (Gewinde M 14 x 1,25) Bosch W 200 T 30
    Champion N 6 Y
    Beru 200/14/3 A
    Zündspule Bosch E 6 V
    Elektrodenabstand 0,7 mm
    Anzugsdrehmomente: Zündkerzen 4,75 mkp
    Fliehkraftversteller 0,6 – 0,7 mkp

    Bei der R 90 S wurde seitens BMW auf mehrere Reduzierungen des Bleigehaltes im Benzin reagiert und die Zündanlage mit härteren Federn am Fliehkraftversteller ausgerüstet, die dafür sorgen, dass sie sich erst bei erhöhter Drehzahl zu verstellen beginnen. Der statische Zündzeitpunkt wurde in diesem Zusammenhang auch verringert. Diese Grunddaten für die Zündung haben sich bis zum Ende der 2-Ventiler bis 1996 nicht mehr geändert.

    Wartungs- und Einstellungsarbeiten:

    Bevor man an die Zündungsanlage selbst geht, sollte man alles durchschauen, was mit der der elektrischen Anlage zu tun hat, weil meist ein kleiner Fehler große Wirkung zeigt:
    • sind die Kabel an der Batterie richtig fest - Massefehler
    • ist das Massekabel am Getriebeausgang richtig fest - Massefehler
    • sind die weiteren Kabel und Stecker der Zündanlage alle o.k.
    • gehen die Kontrolllampen auf der Instrumentenkonsole im Cockpit aus wenn der Hauptscheinwerfer eingeschaltet wird - Massefehler
    • hat die Batterie genügend Reserven: mit dem Multimeter nachmessen - die Batterie allein sollte ca. 12 Volt haben
    • bei laufendem Motor noch mal messen, bei 2500 bis 3000 U/min sollten zwischen 13,5 und 15 Volt anliegen, die Spannung muss also steigen, sonst arbeitet die Lichtmaschine nicht. Wenn nun das Fernlicht eingeschaltet wird, sollte die Spannung nicht unter 13,5 Volt abfallen. Fällt sie weiter ab, ist die Lichtmaschine oder der Regler fehlerhaft.

    Einstellarbeiten:

    Zuerst das Massekabel abklemmen, dann den Fliehkraftversteller nach Lösen der Sechskantmutter und des Federrings herausnehmen.
    Der Unterbrecherkontakt sollte spätestens nach 7.500 km kontrolliert werden: Die Kontaktflächen sollten von der Farbe her gleich grau sein. Ist der Kontaktabstand zu groß, bekommt man ein schwaches Magnetfeld und damit auch einen schwachen Zündfunken. Ist der Abstand zu klein, brennt der Kontakt zu schnell ab, der Strom wird kaum noch unterbrochen. Der richtige Kontaktabstand wirkt sich also auf den Schließwinkel aus.
    Sind die Unterbrecherkontakte verschlissen, müssen sie ersetzt werden:
    Die Linsenschrauben, mit denen die Kontakte auf der Unterbrecherplatte befestigt sind lösen, die Kabelklemmschraube lösen, die Kontakte herausnehmen, den Kabelschuh vom Kondensator abnehmen. Werden neue Kontakte eingebaut, sollte man darauf achten, dass der Lagerzapfen in die Bohrung auf der Unterbrecherplatte richtig eingepasst wird.
    Nun den Fliehkraftversteller wieder einbauen und die neuen Kontakte einstellen:
    Die beiden Zündkerzen aus den Zylindern herausschrauben. Den Inbusschlüssel in die Rotorschraube der Lichtmaschine einsetzen und rechts herum drehen, bis die Kontakte ganz geöffnet sind.
    Dann mit der Fühlerlehre messen. Den Kontaktabstand von 0,35 bis 0,40 mm mit der Blattlehre prüfen: das Messblatt zwischen die Kontakte gleiten lassen, so dass sich das Blatt „saugend" zwischen den Kontakten durchziehen oder bewegen lässt. Das Blatt darf nicht klemmen oder sich zu leicht bewegen lassen, dann
    muss man noch einmal nachstellen.
    Muss nachgestellt werden, die Halteschraube/Feststellschraube der Kontakte etwas lösen, einen Schraubenzieher zwischen den zwei Stiften auf der Unterbrecherplatte ansetzen und die Kontaktträger drehen, bis der Abstand stimmt. Die Feststellschraube festziehen und Kontaktabstand noch mal prüfen.

    Nach jeder Einstellung der Kontakte muss auch der Zündzeitpunkt geprüft werden, am einfachsten statisch mit der Prüflampe:
    Ein Kabel der Prüflampe wird an den Kondensator, das andere an irgendeine Masse geklemmt. Zündung anschalten. Hinter dem Ölstab gibt es ein Schauloch, das muss jetzt frei einsehbar sein. Mit dem Inbusschlüssel den Rotor der Lichtmaschine nach rechts drehen. Die Lampe muss aufleuchten, wenn die „S“-Marke auf dem Schwungrad mit der Markierung auf dem Kurbelgehäuse übereinstimmt. Dabei müssen die Fliehgewichte des Zündverstellers im Ruhestand stehen.
    Korrigiert wird der Zündzeitpunkt so:
    Die zwei Linsenschrauben auf der Unterbrecherplatte etwas lösen, wenn man die Unterbrecherplatte nach rechts dreht, wird der Zündzeitpunkt zurückgenommen, wird nach links gedreht, wird der Zündzeitpunkt vorgestellt. Die zwei Schrauben wieder anziehen und nochmals den Zündzeitpunkt kontrollieren. Damit alle Spiele zwischen den Übertragungselementen ausgeschaltet werden, sollte man vor dem erneuten Kontrollieren den Motor um 45 Grad entgegen der Motordrehrichtung zurückdrehen (Lampe geht aus) und dann erst in Motordrehrichtung (rechts rum) mit dem Inbus drehen.

    Zum Schluss sollte man noch den Masse-Elektrodenabstand an den Zündkerzen messen - mit der dicken Leere (meist steht „Elektrode“ auf der Leere) den Abstand auf 0,7 mm einbiegen.

    Optimieren der Zündanlage:

    Die BMW R 90 S hat serienmäßig eine kontaktgesteuerte Zündanlage eingebaut, wie sie bis 1978 bei allen Boxermodellen üblich war. Eine ausgereifte, zuverlässige und überschaubare Anlage, die aber im Gegensatz zu ganz modernen elektronischen Anlagen mehr Pflege und regelmäßige Wartung erfordert.
    Diese Anlage ist mit einem Fliehkraftregler ausgestattet, der auf dem vorderen, viel zu dünn ausgelegten Nockenwellenstumpf sitzt. Der Regler sollte immer im optimalen Zustand sein, die Gewichte und Federn sollten sich leicht bewegen lassen.
    Ein Nachteil ist bei dieser Anordnung, dass bei hohen Laufleistungen auch das Nockenwellenlager Spiel hat und dadurch unterschiedliche Zündzeitpunkte die einzelnen Zündkerzen erreichen können. Der Motor beginnt „unrund“ zu laufen und entwickelt sich immer mehr zum „Schüttler“. Abhilfe schafft ein neues Lager für die Nockenwelle vorne.
    Wem in der R 90 S zu viele bewegliche Teile sind, die sich auch gern verstellen, kann auf die die Zündanlage mit dem Hallgeber, die ab Modelle 1981 in die Boxer eingebaut wurde, zurückgreifen.
    Hier kommt der äußerlich unveränderte Geber mit einem Hallsensor zum Einsatz. Die Leistungselektronik steckt in einem Steuergerät unter dem Tank, das von Bosch, Siemens und Telefunken produziert und auch in zahlreichen PKWs verwendet wird. Gleichzeitig kommen andere Zündspulen mit geringerem Primärwiderstand zum Einsatz.
    Hier hat man in dem Verteilergehäuse den Unterbrecher weggelassen. Anstelle dessen gibt ein so genannter Hallgeber einen Impuls zu einer Endstufe, die dann der Zuspule den Strom zu leitet. Eine Optimierungsmaßnahme, die sich bei alten, verschlissenen Anlagen mit hoher Laufleistung zwingend anbietet.
    Durch diese Modernisierung bekommt man eine zuverlässige, „unkaputtmachbare Traktorzündung“ die den Motor immer startet, auch mit dem letzten Strom aus der unteren linken Batterieecke oder dem ersten Tritt mit dem Kickstarter.

    Wer es ganz elektronisch haben will, also eine elektronische Zündung mit elektronischer Zündzeitpunktverstellung, der kann z.B. auf die Zündanlage von Laubersheimer oder von Silent Hektik (damit habe ich gute Erfahrungen gemacht – siehe bei R 90S Fahrern im Praxistest in diesem Forum) zurückgreifen.

    Kerzenstecker:
    Hier sieht man oft noch die berühmt berüchtigten Kerzenstecker mit einer Abschirmung aus billigem Blech, wie an meiner Hercules K 50 Sprint 1971, der alle naselang bei feuchtem Wetter durchschlug, den ursprünglich kräftigten Strom für den Zündfunken auf alles, was aus Metall war, flächendeckend verteilte und alle Radios und Fernseher in der Umgebung meldeten mein Kommen durch eine massive Störung an.
    Für eine optimale Zündung sind die besten Kabel und Stecker unverzichtbar. Die besten Stecker soll heißen, ein Silikonstecker, der den Isolator der Zündkerze möglichst weit umfasst und ihn abschirmt, auch sollte er einen integrierten Entstörwiderstand haben. Die Stecker sollten sogar mit der Zündkerze technisch „harmonieren“.

    Zündspule:
    Die Zündspulen der R 90 S sind serienmäßig 2 hintereinander geschaltete 6 Volt Spulen, die eigentlich unter dem Tank unauffällig über einen langen Zeitraum ihre Arbeit verrichten. Falls sie mal kaputt sind oder die Zündung soll sowieso modernisiert werden, kann man leicht auf das BMW-Baukastenprinzip zurückgreifen. Wichtig ist hier nur wieder, dass die neuen Teile mit der Anlage insgesamt harmonieren und sich nicht gegenseitig zerstören (z.B. eine Endstufe durchknallen lassen).

    Zündkerze:
    Bei den empfohlenen Zündkerzen für die R 90 S handelt es sich meistens um die Bosch W 200 T 30, Champion N 6 Y. oder NGK BP7ES. Diese Kerzen
    gibt es seit ewig und 3 Tagen und sind kaum weiter entwickelt worden. Experimente sind aber auch nicht angeraten, da schnell ein Motorschaden ansteht, verursacht durch einen falschen Wärmewert der Kerze.
    Der Wärmewert steht für die maximale Betriebstemperatur, die sich durch die Eigenschaft der Kerze einstellt, Wärme aus dem Brennraum aufzunehmen und abzuführen. Der Wärmewert ist deshalb wichtig, da eine Mindesttemperatur von ca. 400 Grad Celsius nach dem Start des Motors möglichst schnell erreicht werden muss, damit die Kerze sich selbst reinigen kann d.h. sie kann erst dann Rückstände auf dem Isolator frei brennen und ein Verrußen verhindern. Sie darf aber auch nicht heißer als 850 bis 900 Grad Celsius werden, da dann der Motor zu Selbstzündungen neigt und „klopft“.

    Diagnosen vom Hören und Sehen:

    Beim alten Boxer hat man wegen der luftgekühlten flachliegenden Zylinder einen guten Schallsender, der zur Deutung von Zündproblemen genutzt werden kann. So hört man z.B. schnell das Beschleunigungsklingeln beim Beschleunigen im großen Gang ab 1500 U/min und der Zündzeitpunkt liegt zu früh.
    Dies ist bei hohen Drehzahlen besonders gefährlich - der Motor wird zu heiß und der Kolben kann fest gehen.

    Zündkerzenbilder:

    Das Kerzenbild ist das Bild von den Teilen der Zündkerze, die sich im Brennraum befinden. Bei so einer Bildbeschreibung kann man feststellen, ob der Motor korrekt arbeitet. Trotz moderner elektronischer Messgeräte, ist dies immer noch eine gute Untersuchungsmethode, um Fehler am Motor festzustellen:

    1. Zündkerzenbild:
    Zündkerze rehbraun
    warum ist das so:
    der Motor arbeitet einwandfrei, das Gemisch ist in Ordnung, der Wärmewert der Zündkerze passt
    was muss man tun:
    nichts, alles ok


    2. Zündkerzenbild:
    Zündkerze abgebrannt
    warum ist das so:
    falsche Kraftstoff- und Ölzusätze, Verbrennungsrückstände im Brennraum, schlechte Kraftstoffqualität, defekte Ventile oder Zündungsfehler
    was muss man tun:
    Totalcheck um Verursacher zu finden, anderen Kraftstoff tanken


    3. Zündkerzenbild:
    Zündkerze hat weißen Überzug oder ist weiß abgeschmolzen
    warum ist das so:
    Wärmewert könnte zu hoch sein, thermische Überhitzung durch Glühzündung oder zu heiße Verbrennung oder das Benzin/Luftgemisch ist zu mager, Motor neigt zum Klopfen
    was muss man tun:
    Wärmewert der Zündkerze muss stimmen, Vergaser einstellen. Oktanzahl des Benzins überprüfen


    4. Zündkerzenbild:
    Zündkerze ist verkohlt
    warum ist das so:
    Wärmewert der Kerze könnte zu hoch sein, Benzin/Luftgemisch ist zu fett, überwiegend Kurzstreckenfahrten, Choke zu lange gezogen oder Luftfilter ist verschmutzt
    was muss man tun:
    passenden Wärmewert der Zündkerze nehmen, Vergaser einstellen, Choke auf korrekte Funktion prüfen, Luftfilter erneuern


    5. Zündkerzenbild:
    Mittelelektrode abgebrannt
    warum ist das so:
    Wärmewert der Kerze zu niedrig, thermische Überlastung durch Glühzündung, Rückstände im Verbrennungsraum, schlechte Kraftstoffqualität, zu früher Zündzeitpunkt, defekte Ventile oder Zündanlage
    was muss man tun:
    Zündzeitpunkt prüfen und einstellen, evtl. Kraftstoff wechseln


    6. Zündkerzenbild:
    Zündkerze verölt
    warum ist das so:
    viel zu viel Öl im Verbrennungsraum, Kolbenringe undicht, Zündkerze ist lose oder kaputt, Ölstand zu hoch
    was muss man tun:
    Zündkerzen anziehen, evtl. Zeichen für anstehende Motorüberholung


    7. Zündkerzenbild:
    Zündkerze verkrustet
    warum ist das so:
    Bestandteile des Öls haben Rückstände gebildet und sich auf der Zündkerze abgelagert.
    Bei R 90s oft: Ölüberfüllung und/oder hoher Ölverbrauch, fehlerhafte Motorentlüftung
    was muss man tun:
    Ölsorte wechseln und Zündung, Vergaser und Ventile einstellen,
    Kolbenringe, Ventilschaftdichtungen und Motorentlüftung überprüfen


    8. Zündkerzenbild:
    Zündkerze überbrückt
    warum ist das so:
    Kurzstreckenbetrieb bei kaltem Motor und geringer Last; Benzin/Luftgemisch ist zu fett. Bei R 90s mit alten Ventilsitzringen: verbleite Kraftstoffe können die Zündkerze durch Bleiablagerungen überbrücken
    was muss man tun:
    die Rußverbindung zur Mittelelektrode mit dünnem Holzspan entfernen, Motor warm fahren und es mal richtig krachen lassen.
    Nicht wie früher, die alte Drahtbürste rausholen, da der Metallabrieb am Isolatorfuß die Funktion der Kerze stört

    Wie schon gesagt: damit bei unseren ältern Boxermotoren die vielen einzelnen Teile der Zündanlage alle miteinander harmonieren ist es erforderlich, dass die Zündung regelmäßig gewartet wird.

    Wenn alles an der Zündung stimmt werden wir belohnt und zwar
    - keine Klingelei mehr
    - gutes Startverhalten
    - der Motor braucht nur kurze Zeit den Choke
    - der Spritverbrauch senkt sich
    - stabiler Leerlauf
    - PSse die weg galloppiert waren, sind wieder da
    und der Motor dreht von unten kraftvoller und nach oben drehfreudiger.


    Bilder: NGK, Kraftwagen Peter,Wiki