Techniek: elektrisch systeem

Het knippert, brandt en bromt allemaal vanzelfsprekend met een druk op de knop. Waar die stroom vandaan komt, hoe de – doorgaans – probleemloze stroomvoorziening functioneert en hoe de boordelektronica zich in de loop der jaren heeft ontwikkeld, belichten we in dit artikel. Stromende regen doorspoelt de motor. Het water komt tot in de kleinste hoekjes en zet de helft van de elektronica onder water. Wat moderne motoren vandaag de dag probleemloos aan vocht verwerken, kon een dikke dertig jaar terug het complete ontstekingssysteem plat leggen. Verstopt in goedkope kabelverbindingen, open en bloot liggende stekkers en slecht afgedichte dynamo’s, zorgt vocht er voor dat er overal een vonk overspringt, behalve daar waar het moet: bij de bougies. Dat is ook de reden waarom siliconenpasta en isolatietape tot ver in de jaren zeventig van de vorige eeuw onmisbaar waren als er een langere trip met de motor moest worden gemaakt. Alhoewel moderne motoren armdikke kabelstrengen hebben en een haast ontelbare hoeveelheid schakelaars, sensoren en stekkerverbindingen en ze daardoor bij uitstek geschapen lijken voor een ‘elektrobug’, doorstaan mens en machine tegenwoordig de meest hardnekkige regenbuien. Waarom? Omdat waterdichte stekkerverbindingen en hoogwaardige materialen de kabelboom immuun hebben gemaakt. Niet alleen voor water, maar ook voor de nauwelijks vindbare en daardoor zo gevreesde kabelbreuken en geoxideerde en vervuilde stekkerverbindingen. Motoren op leeftijd worden daarom vaak geplaagd door slecht contacten, vaak op een plek waar de kabelboom alle ruimte tot bewegen heeft. Bijvoorbeeld tussen balhoofd en dashboard, waar de ommantelde maar door ouderdom aangetaste bekabeling bij iedere stuurbeweging wordt verdraaid.Alhoewel uitval door falende elektronica op moderne motorfietsen nog maar weinig voorkomt, zijn de middelen om de problemen op te lossen beperkt. Goede raad is vaak duur en een reparatie nog veel duurder. Je kan alleen maar hopen dat de motorelektronica een goed immuunsysteem heeft en dat je in een noodprogramma het thuishonk kan bereiken. Zo niet: sterkte! Aan het basisprincipe van het boordnetwerk is in de loop der jaren eigenlijk weinig veranderd. Afgezien van de eenvoudige magneetspoelontsteking op bromfietsen, die dus geen accu hebben, voorziet een accu de stroomverbruikers van elektriciteit. Vanuit de accu verdeelt een opvallend dikke rode hoofdkabel, meestal beveiligt door een relais en de hoofdzekering, de stroom via de kabelboom naar de eindverbruikers. Daarbij wordt niet alleen een stroomgeleidende, zogenaamde plus-kabel gebruikt, maar ook een met de voertuigmassa verbonden massa- of min-kabel. Om kabelbrand door kortsluiting te voorkomen, zijn alle stroomverbruikers aan boord van het voertuig door een extra zekering beschermd. Ondergebracht in een klein kastje zorgen deze in sterkte wisselende smeltzekeringen er voor dat de stroomkring wordt onderbroken zodra er een kortsluiting dreigt. Als deze zekering doorsmelt, dan mag deze alleen door een zekering van gelijke sterkte (weergave in Ampère) of een iets zwakkere worden vervangen. Probeer in ieder geval niet zelf een provisorisch bruggetje te slaan met ijzerdraad of zilverfolie. Tegenwoordig voorziet de accu, sterk of minder sterk, niet alleen de gebruikelijke zaken als verlichting, knipperlichten, elektrische starter van stroom, maar bijvoorbeeld ook de complete elektronica van het injectiesysteem en de ontsteking. Door deze extra taken is de capaciteit van de dynamo voor het opladen van de accu aanzienlijk vergroot: nam een 1000 cc viercilinder met carburateurs twintig jaar geleden nog genoegen met een 220 watt dynamo (vergelijkbaar met een vermogen van 0,29 pk) om een 9 Ah accu toe voeden, anno 2009 heeft een luxe uitgeruste toermachine een dynamo van 720 watt aan boord voor een accu van 19 Ah. Om de accu van de daarvoor benodigde gelijkstroom te voorzien, moet de draai- of wisselstroom in de dynamo worden gecorrigeerd. Een van dioden voorziene gelijkrichter vormt de draai- of wisselstroom om in gelijkstroom. Daarnaast beperken zogenaamde thyristoren (halfgeleiders) de overvloedige spanning van de dynamo tot 13 à 15 Volt om het overladen van de accu te voorkomen. Omdat hierbij warmte vrijkomt, moet de vaak van ribben voorziene gelijkrichter/regeleenheid door de luchtstroom worden gekoeld. Het laadproces tussen dynamo en accu wordt continu bewaakt en via een rood waarschuwingslampje in het dashboard weergegeven. Licht dit lampje niet op, of alleen bij een duidelijk verhoogd toerental, dan moet je er rekening mee houden dat de boordspanning wegvalt bij het inschakelen van een aantal stroomverbruikers of bij hoge toerentallen. Motorfietsen met elektronische injectie/ontsteking krijgen dan te maken met tijdelijke motoruitval of houden er zelfs helemaal mee op. Overspanning in het boordnetwerk door een defect in de regelaar is te herkennen aan koplamplicht dat met het stijgen van het toerental feller wordt en als stroomgebruikers met een gering wattage (bijvoorbeeld achterlicht of knipperlichten) plotseling doorbranden. [Kader MRD 23/2009 Seite 107 bovenaan]IN HET SPOOR VAN DE KOPERWORMWie op zoek gaat naar een elektronische storing in de motor, heeft naast een Voltmeter ook het schakelschema en de belangrijkste waarden (weerstandswaarden van de elektronische onderdelen bijvoorbeeld) van de fabrikant nodig. Maak eerst alle stekkerverbindingen los en controleer ze op oxidatie of mechanische gebreken. Reinig de contacten met een messingborstel en spuit ze in met contactspray voor je ze weer in elkaar steekt. Let er ook op dat de ‘weerhaken’ van de afzonderlijke pinnetjes goed vast in de stekker zitten. [BU’s][Onder links]Met een Voltmeter kun je de laadstroom en de weerstand van afzonderlijke onderdelen controleren. [Boven rechts]Geoxideerde messingstekkers onderbreken door slecht contact de stroomkring. [Boven rechts onder]Elektronische sensoren vallen bijna nooit uit, maar als het gebeurt, heeft het vaak ernstige gevolgen. [Kader p. 107 onderaan]GEEN SCHAKELSCHEMA, GEEN OVERZICHTWat er op heet eerste gezicht uitziet als oma’s breipatroon voor een winterse trui, is in werkelijkheid het kabelpatroon van een ommantelde kabelboom. Door de kleuren en kleurcombinaties kun je snel zien welke stroomverbruiker met welke kabel verbonden is. Dit is echt een onmisbare informatiebron als je op zoek moet naar een storing. Meestal staat dit patroon wel in een werkplaatshandboek, maar zelden in de handleiding die bij de motor wordt meegeleverd. Ook de afzonderlijke elektrische of elektronische onderdelen, het kastje met de zekeringen en het schakelrelais zijn hier op terug te vinden. [Kader MRD 23/2009 Seite 108]MOTORELEKTRONICAVergeleken met het elektrische boordnetwerk is de motorelektronica met talloze sensoren een extreem complex vlechtwerk. Naast informatie uit het blok (toerental, belasting, nokkenaspositie, motor- en inlaatluchttemperatuur, klopsensor, versnelling enzovoort) heeft de centrale rekeneenheid ook eenvoudige informatie nodig over bijvoorbeeld de positie van de zijstandaard, het koppelingshendel of de gekozen versnelling. Ook zijn de afzonderlijke kabels en stekkerverbindingen van de motorelektronica door de geringe stroomsterkte veel dunner uitgevoerd dan die van het boordnetwerk. De stekkerverbindingen met de centrale rekeneenheid (blackbox) en de afzonderlijke sensoren zijn stof- en waterdicht uitgevoerd en vaak meervoudig tegen los schieten beveiligd. Bij uitval van een van de sensoren schakelen veel systemen over op een noodprogramma, waarbij met alle basisdata de motor op dusdanige wijze aan de praat wordt gehouden dat er zich bij verminderde prestaties geen mechanische schade voordoet. [BU]De centrale rekeneenheid (aan de bovenzijde) verzamelt via de afzonderlijke sensoren in het blok alle informatie die het voor het optimaliseren van de prestaties en het verbruik nodig heeft.