Techniek: elektronica

VOLT, WATT, OHM……zonder ons is er geen stroom. We gaan het eens hebben over de elektrische stromen binnen een motorfiets. Hoe en waar lopen deze belangrijke stromen, die essentieel zijn voor een motorfiets. Zonder stroom draait er immers niets.   

Sleutel in het contactslot, omdraaien en een druk op de startknop, klaar. Wat tegenwoordig een kwestie van seconden is, en waarvoor je verder geen enkel technisch inzicht hoeft te hebben, dat was tot in de jaren 70 voor sommige motorrijders nog een hele procedure. Dan moest met een kickstarter, een chokehendeltje en precies de juiste draai aan het gashendel het benzine-luchtmengsel correct worden gedoseerd om de boel aan de praat te krijgen en te houden. Tegenwoordig zorgen talloze sensoren en razendsnelle computers voor een perfecte start en meteen een vlekkeloze motorloop vanaf de eerste omwentelingen. Nog voordat de sleutel in het slot zit, geeft de contactsleutel al een signaal aan de boordcomputer dat de startonderbreker gedeactiveerd mag worden. Dan pas geeft de ECU alle benodigde signalen voor de startprocedure vrij. Als dit signaal ontbreekt, dan knippert op het dashboard meestal een sleutelvormig waarschuwingslampje. Vaak gaat de motor wel rond, maar omdat injectie en ontsteking niet zijn geactiveerd slaat de motor niet aan. Om ervoor te zorgen dat de essentiële systemen bij de start voldoende spanning krijgen, onderbreekt een relais de stroomtoevoer naar het permanent brandende dimlicht en eventuele andere verbruikers zodra de startmotor stroom krijgt. De startmotor vreet namelijk behoorlijk wat stroom en daardoor kan bij een verzwakte accu de boordspanning teveel dalen voor het juist functioneren van injectie en ontsteking. Naast de startmotor moeten immers ook de injectoren, de bobines, de servomotoren van de gaskleppen en alle andere essentiële stroomverbruikers voldoende spanning krijgen. En tijdens het starten kan al die benodigde stroom alleen worden geleverd door de accu; pas als de motor stationair loopt, kan de dynamo het overnemen en tevens beginnen met het bijladen van de accu.

Het vermogen van de dynamo ligt bij moderne motoren met complete uitrusting rond de 600 watt. Meestal zit de dynamo direct op het einde van de krukas en loopt hij in de koelende olienevel van het smeersysteem. Minder toegepast is de achter de cilinders, bovenop de versnellingsbak geplaatste dynamo. Dit maakt het blok smaller en de dynamo zit ook meteen veilig voor valschade. Een verder voordeel is dat de dynamo dan tegengesteld aan de krukas kan draaien en dat geeft weer een iets lichter stuurgedrag. De nadelen zijn een hoger totaalgewicht, de extra kosten van de benodigde tandwielaandrijving en tevens een stukje vermogensverlies daardoor (qua pk’s en in je portemonnee). Bij motorfietsen komen dynamo’s met permanente magneten het meeste voor. Daarbij zijn in de rotor magneten ingebouwd. Die draaien om de stervormig opgebouwde stator, waar in de koperdraadwikkelingen (met veldversterkende ijzerkernen) de stroom wordt opgewekt. Een andere, maar niet vaak toegepaste constructie is de dynamo met geregelde veldsterkte. Het fundamentele verschil is dat hier geen permanente magneten, maar elektromagneten worden gebruikt. De wikkelingen van de elektromagneten krijgen hun veldstroom van de accu en deze stroom wordt op de draaiende wikkelingen overgebracht via koolborstels. Het voordeel is dat je door het regelen van de veldspanning het afgegeven vermogen van de dynamo kunt regelen, wanneer het systeem slim is uitgevoerd. Bij een dynamo met permanente magneten kun je het vermogen alleen aan de uitgang regelen. Daarvoor dient de spanningsregelaar, waar tevens een gelijkrichter aan is gekoppeld. Beide typen dynamo’s geven namelijk een wisselspanning, terwijl het boordnet op gelijkspanning werkt. De spanningsregelaar moet de laadspanning van ruim 14 volt voor het boordnet reduceren tot circa 12,8 volt. Om die overtollige elektrische energie kwijt te raken, wordt de stroomkring botweg kortgesloten. Anders gezegd: de energie wordt als afvalwarmte gedissipeerd. Daardoor wordt de spanningsregelaar knap heet en dat is ook de reden dat dit onderdeel bij oudere motoren nogal eens de geest geeft.

Dankzij de bufferfunctie van de accu worden alle elektrische onderdelen betrouwbaar van stroom voorzien, ook als ze grote stroompieken vragen. Daaronder valt tegenwoordig behalve de elektronica van het motorblok ook de hydraulische pomp en de regeleenheid van het ABS. Vanwege het grotere stroomverbruik van moderne motoren is de capaciteit van de accu’s enorm gestegen. Bij een motor uit de jaren 70 met elektrische startmotor volstond een 12V-accu van 8 Ah (ampère-uur), tegenwoordig met de omvangrijke elektronica met al zijn sensoren, pompen en stelmotoren is het drievoudige nodig. Een dikke pluskabel gaat van de accu naar het startrelais. Van daaruit worden de overige verbruikers via het contactslot aangestuurd. Aan dit verdeelpunt zitten de hoofdzekeringen, die ervoor zorgen dat bij kortsluiting de stroomkring wordt onderbroken voordat de kabelboom doorbrandt en er veel schade aan de boordelektronica ontstaat. De kabelboom is de hoofdader van het elektrisch systeem en voorziet alle stroomverbruikers van stroom. Vroeger was deze kabelboom vrij simpel, ongeveer zo dik als een vinger en met een dozijn stekkers – klaar. Tegenwoordig zijn de omvangrijke kabelbomen zelfs voor doorgewinterde monteurs nauwelijks nog te doorgronden. Vooral omdat de zeer beperkte ruimte van een motorfiets extreem volgepropt is, zoals je kunt zien op de foto van de Kawasaki Z1000. Om te weten welke stekker met welk onderdeel is verbonden, zul je goed moeten kijken op het bedradingsschema, het schematische overzicht van alle verbindingen en groepen van het elektrisch systeem. Verschillende kleurcombinaties van draden en stekkerblokken helpen om wijs te worden uit de wirwar van snoeren. In die kabelboom zit ook het zekeringenkastje verwerkt. Daarbij hebben verschillende belangrijke verbruikers hun eigen beveiligde stroomkring gekregen: koelventilator, dashboard, claxon en remlicht, richtingaanwijzers, ontsteking en koplamp in het ene kastje, en in een tweede kastje pomp, regelklep en computer van het ABS. Zo gaat niet meteen het hele systeem plat en is ook gemakkelijker te zien waar de kortsluiting in het systeem moet worden gezocht.