Funktionsweise der elektronischen Zündung bei Harley-Davidson Motorrädern

Good Vibrations, die bietet nur ein echter V2. Aber was ist eigentlich „echt“? Es war ein lautmalerischer Slogan, den Harley-Davidson in den Neunziger Jahren prägte: „Potato, Potato“. Jeder erkannte darin den Sound eines Harley-Motors wieder. Charakteristisch ist sein verzögerter Rhythmus: Zwei Schläge, die nicht in gleichem zeitlichen Abstand zueinander erfolgen. Der eine Schlag kommt etwas zu früh, der andere etwas zu spät. Ganz nüchtern erklärt war dieser Sound aus der Not geboren, denn er lässt sich nur einem sogenannten echten V-Motor entlocken. In einem echten V-Motor befinden sich beide Pleuel auf einem einzigen Hubzapfen.

Der echte V-Motor

Auf diesem Hubzapfen stecken sie im Fall einer Harley auch nicht nebeneinander, sondern sie rotieren in einer einzigen Flucht, was nur geht, wenn ein Pleuel ein sogenanntes Gabelpleuel ist: Es schmiegt sich mit zwei Augen um das andere normale Pleuel. Beide Pleuelstangen liegen deshalb auf der gleichen Linie. Ihr könnt das meist schon von außen erkennen, denn nur in einem V-Motor dieser Art liegen auch beide Zylinder in einer Flucht. Hätte die Kurbelwelle des Motors nebeneinander liegende Pleuel, läge somit ein Zylinderfuß mindestes um die Breite eines Pleuelfußes seitlich versetzt hinter dem anderen. Der 45°-V-Motor der Harleys spart also Platz. Er eröffnet ein ziemlich gute Möglichkeit, zwei Zylinder frei von der Luft umströmt auf engstem Raum unterzubringen. Und je enger die Zylinder wiederum aneinander liegen, desto raumsparender der ganze Motor. Für ein Motorrad spielte das eine Rolle, erst recht in früheren Zeiten, als die Kühlung noch ein echtes technisches Problem war und schlecht konstruierte Motoren schnell den Hitzetod starben. So also wählte Harley aus Platzgründen einst den Zylinderwinkel von 45 Grad und war in frühen Zeiten nicht der einzige Konstrukteur, der diesen Weg ging. Und während ein wegen dieser Zylinderanordnung unrund laufender Motor bald nicht mehr Stand der Technik war und andere Hersteller zu moderneren Konzepten übergingen, blieb Harley beim bewährten Prinzip.

Die Zündfolge

Halbgebildete erklären allen Ungebildeten gerne, dass es mit dem unregelmäßigen Sound eines Harley-Motors ganz logisch sei, weil der zweite Zylinder schon 45 Grad, also ganz kurz nach dem ersten zündet und dann, nach nunmehr 315 Grad Kurbelwellenumdrehung, die nächste Zündung des ersten Zylinders erfolge. So aber ist das nicht, denn der Harley-Motor ist kein Zweitaktmotor. Auf jeden Arbeitstakt eines Zylinders folgen drei weitere Takte (ausstoßen, ansaugen, verdichten). Würden die Arbeitstakte also tatsächlich in einem Winkel von 45 Grad aufeinander folgen, so läge dahinter nicht die Zeit von 315 Grad bis zum nächsten Knall, sondern 315 plus 360, also sogar 675 Grad. Kann das wirklich sein? Ein echter V-Motor spart Platz. Selbst professionelle Harley-Schrauber in Vertragswerkstätten können euch nicht immer aus dem Stand heraus eine Antwort darauf geben. Die Arbeitstakte eines Harley-Motors folgen nicht nach 45 Grad einer Kurbelwellenumdrehung, sondern nach 360 Grad minus 45 Grad - und dann wiederum nach 360 Grad plus 45 Grad. Die Zündfolge lautet also 315 Grad und dann 405 Grad. Das radiale Verhältnis von 315 Grad zu 405 Grad können wir nun noch auf ein dezimales Zeitmaß umrechnen, und dann kommen wir auf ein Ergebnis von 0,77:1.

Wer das nicht glaubt, der findet den unumstößlichen Beweis, wenn er das Zündgehäuse einer klassischen Harley öffnet. Dieses Gehäuse wird „Nose Cone“ genannt oder auch „Zuckerhut“. Im Fall des hier abgebildeten Evolution-Motors befindet sich darin die Kontaktzündung mit einer Verteilerwelle und ihren beiden charakteristischen Nocken, die das Kommando für den Zündfunken geben. Modernere Evos haben eine kontaktlose Zündung mit Hall-Geber. Da die Verteilerwelle eine Umdrehung macht, während die Kurbelwelle sich zweimal dreht, kann sie zwischen Arbeitstakt und Ansaugtakt unterscheiden. So lassen die Zündzeitpunkte sich an ihr exakt ablesen und einstellen. Und die Nocken, wie die Aussparungen des Zündrotors, liegen zueinander in einem Winkel von 157,5 Grad und 202,5 Grad, also der Hälfte der schon erwähnten 315 Grad und 405 Grad, und damit entsprechen auch sie der Relation von 0,77:1.

Dual-Fire-Zündung

Eine einzelne Verteilernocke gibt also die Signale für zwei Zylinder. Wie unterscheidet die Zündanlage zwischen den beiden Zylindern? Das Zahnrad der Kurbelwelle liegt unter dem doppelt so großen Zahnrad der Nockenwelle. Hier sind wir bei dem Prinzip der Dual-Fire-Zündung, das Harley-Davidson bis zum Evolution-Motor verfolgt. Immer wenn Nocken oder die Aussparungen des Zündrotors das Kommando geben, erfolgt eine Zündung in beiden Zylindern. Nur jeweils eine davon ist wirksam, die andere verpufft entweder in einem Zylinder, der gerade Gemisch ansaugt, welches aber noch nicht zündfähig ist, oder in einen Zylinder, der gerade verbrannte Gase ausstößt.

Diese Verpuffung eines Zündfunkens heißt unter Harley-Schraubern „Blind Spark“ oder auch „Wasted Spark“. Es findet übrigens auch in anderen Motoren statt. Selbst die so peniblen deutschen Ingenieure von BMW hatten ihre klassischen Boxer-Motoren nicht anders konstruiert. Das andere Prinzip, das Fachleute „Single-Fire“ nennen, würde jeden Zylinder einzeln ansteuern. Aber es würde bei Motoren bis zum Evolution eine zweite Verteilerwelle im Nose Cone und eine zweite Zündspule erfordern.

Wird mit der Dual-Fire-Zündung also Energie vergeudet, wie das Wort „wasted“ es suggeriert? An Stammtischen wird darüber immer heftig diskutiert. Aber selbst unter Fachleuten scheiden sich die Meinungen. Nach seiner Meinung darf der Verlust der Zündenergie vernachlässigt werden: „Den Unterschied merkt man nur bei ganz hoch getunten Motoren.“ Eine serienmäßige Dual-Fire-Anlage sei deshalb in so ziemlich allen Lebenslagen ausreichend.

Umrüstung auf Singlefire Zündung

Die Umrüstung auf eine Singlefire Zündung kann durchaus Vorteile in der Startwilligkeit und im Ansprechverhalten mit sich bringen. Insbesondere bei magerer Batterieladung oder höherer Verdichtung stellt sie eine deutliche Verbesserung dar. Empfehlenswert halte ich in dem Zusammenhang eine Zündung, die ihren eigenen, präzisionsgefertigten Trigger mitbringt, und nicht mit diesem Blechpressteil aus der HD Fertigung arbeiten muss.

Evolution und Twin Cam

Der Evo wurde noch durch Vergaser befüttert, und nur die Zündanlage war elektronisch gesteuert. Die durch die nachfolgende Einspritzanlage komplette elektronische Regelung des Twin-Cam-Motors machte es zum ersten Mal in der Geschichte der Harley-Motoren möglich, jeden Zylinder exklusiv anzusteuern. Das hatte Konsequenzen in der Startprozedur. Die Twin-Cam-Steuerung musste also noch das Ansaugen oder Ausstoßen erfassen, bevor die Einpritzanlage loslegen und den Motor mit Kraftstoff versorgen konnte. Das führte zu den charakteristischen drei Umdrehungen, die er beim Anlassen ohne Zündung absolvierte. In dieser Zeit ordnete er nämlich die Positionen seiner Komponenten einander zu. Die elektronische Steuerung wiederum war versiegelt und deshalb für Schrauber unzugänglich. Manipulieren ließ die Drehzahl sich nur nach dem Austausch durch ein Steuergerät aus dem Aftermarket.

Milwaukee-Eight

Deshalb kehrte die Company für den „Milwaukee-Eight“ ab dem Modelljahr 2017 zu den gewohnten 850 U/min zurück. Wenn dieser Motor läuft, dann hört wieder jede Hausfrau, dass es sich um den Sound einer Harley handelt, denn auch der Big Twin der voraussichtlich letzten luftgekühlten Generation ist ein waschechter 45°-V-Motor und macht „Potato, Potato“. Der Milwaukee-Eight verfügt über eine elektronisch geregelte Abschaltung des hinteren Zylinders, damit der im Stand an heißen Tagen vor der Ampel keinen Hitzetod erleidet. Das kann man wegen der Ausgleichswelle nicht spüren, aber hören: Wenn der Harley Motor im Leerlauf seinen charakteristischen Potato-Sound verliert und zu hämmern beginnt, steigen die Drehzahlen automatisch auf 950 U/min. Das soll den Verlust des Rhythmus ein wenig übertönen.

Die Zündarten bei Harley-Davidson Motorrädern

  • Magnetzündung: Erzeugt den Zündfunken im Magneto, meist bei älteren Harley-Modellen und Rennmotorrädern.
  • Batteriezündung: Nutzt eine externe Batterie, die die Zündspule steuert. Die meisten Harley-Modelle ab den 1930er Jahren haben Batteriezündung.

Zündzeitpunkt einstellen

Der Zündzeitpunkt ist der Moment, wenn der Funke die Zündkerze zündet. Bei mechanischer Zündung muss der Unterbrecher regelmäßig überprüft und eingestellt werden. Elektronische Zündungen sind wartungsfrei, sollten aber beim Einbau korrekt eingestellt werden.

Überblick über die Harley-Davidson Motoren

Motor Hubraum Leistung Besonderheiten
Einzylinder 25-37 cubic inch - Erste Harley-Davidson Motoren
V-Twin (45°) - - Mehr Leistung als Einzylinder
Flathead bis 1340ccm 34 PS Ventile seitlich angeordnet
Knucklehead - - Erster Harley Motor mit Überkopfventilen
Panhead - 60 PS (1965) Vorbild der Electra Glide, E-Starter
Ironhead 883cm³ / 1202cm³ 46 PS / 67 PS Sportlicher Charakter
Shovelhead 1340 ccm 65 PS Überarbeitete Zylinderköpfe, neue Nockenwelle
Evolution 1340ccm - Weniger Verbrauch, mehr Drehmoment
Twin Cam - - Elektronische Regelung
Milwaukee-Eight 107, 114, 117 Cubic Inch - Bis zu 10% mehr Drehmoment, 11% weniger Verbrauch
Revolution Max 1130ccm / 1250ccm 117 PS / 124 PS Wasserkühlung, entwickelt mit Porsche

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