Um was soll es nun hier gehen?

Ich habe die elektronische Batteriezündanlage für den Wartburg nachgebaut. Funktionsfähig ist nun das Leistungsmodul der nachgebauten EBZA 2S. Am Nachbau der Gebereinheit muss ich noch etwas feilen.

Was ist die EBZA 2S?

Für die jenigen die weniger mit den zweitaktenden Fahrzeugen zu tun haben, möchte ich eine kurze Einleitung geben.
Auch in der DDR gab es Bestrebungen die doch veralteten Zweitaktmotoren noch "umweltfreundlicher" (oder besser gesagt umweltverträglicher) zu machen. So wurden zu Beginn der Achtziger elektronische Zündungen entwickelt. Diese sollten neben der Wartungsfreiheit (dies bedeutet weniger Arbeitsaufwand) auch die Zündsicherheit und damit den Verbrennungsprozess verbessern.
So gibt es für den Trabant 601 eine Anlage, die mit Hallsensor arbeitet. Hier macht man sich zu nutzen, das man genau einem Zylinder auch einen magnetischen Pol zu ordnen kann. Diese kleine schwarze Plastebox heißt EBZA, was für "elektronische Batteriezündanlage" steht. Das Gegenstück für den Wartburg 353W heißt EBZA 2S. Für was das 2S steht, weiß ich leider nicht. Ich habe auch noch nichts dazu im Internet gefunden. Wer es weiß, kann es mir gerne mitteilen, dann würde ich das auch hier ergänzen. Aber zurück zum Thema. Die EBZA 2S wird durch drei Lichtschranken im Gebergehäuse, dem ehemaligen Unterbrechergehäuse angesteuert. Ihr Blechgehäuse ist circa doppelt so groß wie jenes vom Trabant und hat die Abmaße 155x120x35mm. Mit der Technik und der möglichen Probleme hat sich schon der "Wartburgpeter" recht ausgiebig beschäftigt. Er hat auch sein Wissen auf seiner Homepage sehr anschaulich dargestellt. Ich möchte daher nicht ausführlicher werden. In folgenden Bild ist die EBZA 2S geschlossen und geöffnet zu sehen.

hier sollte ein Bild der EBZA 2S sein hier sollte ein Bild der EBZA 2S sein

Und warum mache ich das?

Je nach dem wie sie die Seite hier geöffnet haben, haben sie evtl den Satz schon gelesen. Alles was mit Leistung zu tun hat, hat seinen eigenen Reiz. Und eine elektronische Zündanlage ist an sich schon Leistungselektronik. Darüber hinaus beeinflusst sie die Leistungsentfaltung des Motors an dem sie arbeiten darf erheblich mit.
Auf der anderen Seite wurde die EBZA 2S meines Wissens nach serienmäßig nur im Wartburg verbaut und dann auch nur in den letzten ein-zwei Jahren seiner Herstellung. Der Barkas der im Grunde den gleichen Motor hat, musste bis zur Einführung des Viertakters mit Unterbrechern auskommen. Nun rüsten viele ihre Barkas mit der EBZA 2S aus. Das bedeutet das neben den normalen Ersatzteilebedarf noch ein Neuteilebedarf besteht. Auch wenn es noch keinen Mangel gibt, kommt es ab und zu vor, dass jemand ein paar Tage nach einer EBZA sucht. Es gibt zwar ein paar Spezialisten, welche auch defekte EBZAs reparieren, diese sind aber schwer zu finden. Nun gibt es seit einiger Zeit elektronische Alternativen zu Unterbrecher und EBZA, welche unteranderem im direkten Austausch der Unterbrecher eingesetzt werden. Zum Beispiel die Steini-KTZ oder die sogenannte Ungarn-Zündung. Diese neuen Alternative haben alle ihre Vor- und Nachteile gegenüber der EBZA 2S.
Es gibt zwar noch einen dritten Grund warum ich die EBZA 2S nachgebaut habe, den möchte ich aber hier erst zur passenden Zeit veröffentlichen.

Vom Original zum Prototyp

Die EBZA 2S lässt sich in vier Bereiche einteilen. Zum Ersten wird eine geregelte Spannungsversorgung für die Sensoren bereitgestellt. Die Sensoren selber sind diskret aufgebaute Lichtschranken, welche wie Unterbrecher funktionieren (daher kann man die EBZA 2S auch ersatzweise mit Unterbrecher ansteuern). Das heißt sie schalten die Eingänge der Box gegen Masse. Desweiteren gibt es eine Eingangsbeschaltung, welche die Last für die Sensoren reduziert. Und dann gibt es natürlich noch den Leistungsteil, welcher mit den großen Ladestrom und der hohen Abschaltspannung der Spulen zurecht kommen muss. Die zuletzt genannten drei Bereiche sind jeweils dreifach (je einer für jeden Zylinder) ausgeführt.

Die gesamte Schaltung ist entsprechend dem damaligen Stand aufgebaut, das heißt auch dass sie nur so robust ist wie die einzelnen Teile. So ist die Elektronik nur begrenzt überspannungsfest und verpolgeschützt. So ist die Spannungsversorung für die Sensoren immer mit großer Sorgfalt zu behandeln. Unachtsamkeit kann diese zerstören. Desweiteren sind die Leistungstransitoren etwas grenzwertig ausgelegt. So kann man diese durch die Benutzung von Hochleistungszündspulen oder durch Anlassen der Zündung bei stehenden Motor beschädigen. Da wir nun im 21sten Jahrhundert leben, sollte ein Nachbau all diese Probleme nicht mehr haben (und manche Alternativen haben diese aber noch).

Nun gibt es einen ersten Blick auf den Prototypen. Ich habe das Original für einen Vergleich daneben gelegt.
Die markierten Bereiche entsprechen denen im Absatz weiter oben:

hier sollte ein Bild des Prototypen sein hier sollte ein Bild der EBZA sein

Wie man sieht hat auch hier die Miniaturisierung zu geschlagen. Auf ein paar Eigenschaften des Prototypens möchte ich nun noch ein gehen. Ich fange mal von hinten an.

Die Origanle EBZA 2S besitzt als Leistungsstufe zwei Bipolartransistoren in Darlington-Beschaltung. Heute sind im Hochspannungsbereich MOSFETransistoren oder IGBTransitoren preisgünstiger. Neben dem Preis sind diese Typen auch in selbstsicherer Bauform erhältlich. Das heißt das sie gegen Überlastung geschützt sind. Ein Kurzschluss würde nur ein Abschalten aber nicht den Defekt des Bauteiles bedeuten. Außerdem wird nur noch ein Transitor je Endstufe benötigt. In meiner Schaltung wird als Leistungsendstufe ein MOSFET eingesetzt. Welcher genau steht noch nicht fest. Ich habe verschiedene Typen zu liegen welche erprobt werden sollen. Jedenfalls werden mit den zur Wahl stehenden Typen wesentlich größere Ladeströme zur Verfügung gestellt. Damit lassen sich nun auch die sogenannten Hochleistungszündspulen betreiben. Der MOSFET im Prototypen kann bis zu 16A Dauerstrom liefern, damit sind Zündspulen bis hinunter zu 1 Ohm Primärwicklungswiderstand machbar (aktuell zumindest nach der Theorie).

Der Kleinspannungsbereich wurde eigentlich genauso wie im Original aufgebaut. Mit dem winzigen Unterschied, dass eben SMDs eingesetzt werden. Es wurde nur ein Kondensator zur Verbesserung der EMVerträglichkeit ergänzt. Die reduzierte Fläche ermöglicht nun zum Beispiel das Ergäzen der Abschaltung der Zündspulen bei Motorstillstand, worüber sich die Spulen und auch die Batterie freuen wird.

Wie schon erwähnt sind die Sensoren noch die Originalen.

Die Spannungsversorgung für die Sensoren, ist in der EBZA 2S diskret mit einem Kleinsignaltransitor und einer Z-Diode aufgebaut. Hier wird eine Versorgungsspannung von 6,8V eingeregelt. Heute sind solche Schaltungen vollständig in einen Chip integriert. Es werden nur noch ein paar kleine Kondensatoren zur Glättung benötigt. Auch hier ist wieder der Vorteil, das eine solche integriete Schaltung schon geschützt ist. Die Spannung von 6,8V ist aus heutiger Sicht eher ein Exot. Da die Sensoren aber auch mit 5V funktionieren, wurde ein Spannungsregler für 5V gewählt. Und da es sich um eine Schaltung für ein Auto handelt, wurde explizit einer mit "automotive" Freigabe genommen, somit ist man auch bei kurzzeitiger Überspannung noch im sicheren Bereich.

Da die benötigte Platinenfläche geringer ist, lässt sich der Nachbau auch im originalen Gehäuse unterbringen. Ich habe die Kontakte an die gleichen Stellen gelegt wie sie das Original vorgibt. Da meine benutzten Kontakte etwas zu hoch sind und an der Oberkante der Öffnungen anstoßen, kann ich mein Prototypen aber trotzdem nicht mit Deckel betreiben. Die Größe der Prototypenplatine wird allein durch die drei Befestigungspunkte vorgegeben.

Wie geht es nun weiter?

Als erstes werde ich den Prototypen testen wo es nur geht. Die Jenigen die in Frankenberg zum Framo und Barkas Treffen und Altstadtfest waren, konnten die Bastelkiste schon sehen. Die ersten 1000 Testkilometer sind also schon fast erreicht. Es hat sich jedenfalls gezeigt, dass die neuen Bauteile auch ihre Vorteile mitbringen. So springt der Motor leichter an, vollkommen ohne Choke. Dann ist das Standgas richtig sauber. Diese Erscheinung sind erstens durch ein besseres Schalten der Leistungstransitoren wie auch durch den geringen Einschaltwiderstand (RDSon genannt) zu erklären. Es bleibt nun mehr Energie für die Züdspulen übrig. Theoretisch müsste der Nachbau nun auch bei 6V funktionieren, testen konnte ich das aber noch nicht.

In der nächsten Zeit werde ich wie schon weiter oben geschrieben eine Stillstandsabschaltfunktion ergänzen. Außerdem sollen ein paar Leiterplatten in Auftrag gegeben werden damit das Ganze auch etwas ansehnlicher ist (mal sehen wen ich dann welche zum Testen gebe). Darüberhinaus muss ich dann noch meine Gebereinheit zum Laufen bringen. Ich möchte aber schon jetzt dazu aufrufen vermeintlich defekte Geber aufzuheben. Wenn man dazu keinen Platz haben sollte, kann man diese mir auch zu schicken.

Wer Fragen hat, kann diese entweder per EMail oder eben im Barkasforum (dort gibt es ein Thema wo ich das hier kurz vorgestellt habe) stellen.

Wie könnt ihr helfen?

Grundsätzlich werden weiterhin alle Gehäuse benötigt. Also die kleinen Brickets (die Gebereinheiten), das Unterbrechergehäuse und auch die Blechbox der EBZA Leistungselektronik. Schmeißt sowas bitte nicht weg, auch dann nicht wenn die Teile defekt sind.
Aktuell suche ich ein defektes Unterbrechergeäuse mit ausgebrochener Ecke oder so, welches man ohne Herzschmerz zersägen kann. Ich möchte wissen wieviel Platz da wirklich drin ist. Und das kann man nun einmal am Besten an Hand eines Schnitt(-bild)es machen.

Dann könnt ihr mit euren Ideen, Wünschen und Informationen bezüglich der EBZA 2S (ich brauche noch einen Namen für den Nachbau) auf mich zu gehen (egal ob reell oder virtuell).

Die Entwicklung eines Nachbaues von Elektronik und Gehäuse ist nun soweit abgeschlossen. Auf der folgenden Seite kann man den Weg dahin nachlesen.