De ontsteking van een moderne scoot.

Flaming Rox · #1 (**permalink**) 8 November 2008, 13:37

Het huidige scooterpark is op technisch vlak niet meer te vergelijken met de scooters of bromfietsen van vroeger. De scooter van tegenwoordig is eigenlijk een geheel nieuw concept van vervoer/transport wat goed en doordacht ontworpen is.

De onsteking:

Tegenwoordig zijn alle scooters voorzien van een zogeheten elektronische (Capacitive Discharge Ignition) ontsteking zonder contactpunten en wordt het moment van ontsteken elektronisch geregeld.

In ''the old days'' had een ontsteking contactpuntjes welke het ontstekingstijdstip bepaalden. Helaas waren contactpuntjes onbetrouwbaar omdat ze aan slijtage onderhevig waren. Contactpuntjes moesten regelmatig opnieuw afgesteld worden en na verloop van tijd moest men ze uiteraard vervangen vanwege volledig versleten of ingebrande contactpunten.

Oude type ontsteking

Vroeger was de ontsteking dan ook meestal het zwakke punt van een 2-takt of 4-takt benzine motor. Ook regelmatig losgetrilde grondplaat kon flink op de zenuwen werken.

Nieuwe type ontsteking (zonder grondplaat)

De moderne elektronische ontstekingen zijn er in verschillende uitvoeringen met specifieke voor en nadelen. Hier laat ik echter een ontsteking zien die je op veel scooters tegenkomt (gemonteerd zit) met bijbehorende uitleg en kleuren bedrading. (verschilt per merk)

Ontsteking Minarelli horizontaal/verticaal

De CDI:

De huidige generatie elektronische ontstekingen zorgen er dan ook voor dat het ontstekingstijdstip in alle omstandigheden perfect te regelen is i.s.m de CDI en bobine.

CDI Minarelli type Ducatie
* = Bij Minarelli (Bj 1996/2001) is de signaaldraad Zwart/Wit of (na 2001) Rood/Wit, echter bij nieuwere modellen kan het ook Blauw/Wit zijn. Bij Aprilia SR met een Morini blok is signaaldraad Bruin.

Bobine:

De bobine heeft tot taak de aangevoerde lage spanning om te zetten in een hoge, door middel van inductie. Het primaire of laagspannings gedeelte bestaat uit een klein aantal wikkelingen van dikke draad, het secundaire of hoogspannings gedeelte uit een groot aantal wikkelingen van dunne draad.
''Anders gezegd'' Om de spanning die de bougie nodig heeft op te wekken, hebben we een transformator nodig die het signaal van laagspanning naar hoogspanning omzet. Deze transformator is beter bekend onder de naam bobine. Om goed te functioneren moet de bobine op tijd een stabiele, korte puls krijgen. Deze stabiele puls wordt geleverd door de CDI unit

Bobine Minarelli.

Vliegwiel/Rotor:

Zodra vliegwiel/rotor gaat draaien wordt er in de ontstekingsspoel een spanning van ruim 100 volt opgewekt. Het positieve deel van deze stroom kan door de diode waardoor de condensator wordt geladen. De stroom kan niet door de thyristor, omdat deze niet “open” geschakeld is.
De metalen strip op de rotor komt langs de pick-up. Hierdoor wordt er in de pick-up een kleine spanning opgewekt. Bij het bereiken van een bepaalde spanningswaarde wordt de thyristor “open” geschakeld.
De condensator kan zich nu snel ontladen over de primaire spoel (links op pica) in de bobine. De korte maar snelle ontlading veroorzaakt een snelle magnetische veldverandering in de bobine. Hierdoor ontstaat door induktie in de secundaire spoel (rechts op pica) de hoogspanning voor een korte en krachtige vonk ( 10 kV -20 kV). De plaats van de metalen strip op de rotor en de plaats van de spie in de rotornaaf (krukas) zijn bepalend voor het ontstekingstijdstip i.v.m. de stand van de zuiger vóór BDP. (BDP: bovenste dode punt)

(Een wat makkelijker uitleg) Zodra het vliegwiel gaat draaien wordt er in de ontstekingsspoel een wisselspanning opgewekt. (idem bij de lichtspoelen)
D.m.v voeding van ontstekingsspoel wordt er een condensator in je CDI voorzien van energie, (een condensator is een soort opslagvat voor elektrische energie)
d.m.v. een puls van je pick-up word deze opgeslagen energie "losgelaten" op je bobine daardoor komt er een spanning van rond de 10/20.000+Volt aan de secundaire kant van de bobine en dus op je bougie.
Deze beide signalen lopen naar je CDI, die pickup puls "bedient" een thyristor (soort electronische schakelaar) de thyristor schakelt de ontstekingspuls. Op de bobine zitten 3 aansluitingen, namelijk de massa en de andere 2 zijn de CDI en de Bougie aansluiting.

HV-supply = Aanvoer energie, (hoog voltage)
Capacitor = Condensator,
Switch = Thyristor, (schakelaar)
Ignition coil = Bobine,
Sparkplug = Bougie,
Sensor = Pick-up sensor,
Conditioning = Ontsteking + vliegwiel.

Op bovenstaande afbeelding zijn de pickup-sensor en het vliegwiel met de donor-magneet te zien. Belangrijk op dit punt is dat er twee merktekens op staan. Namenlijk op 12 graden BDP en op 72 graden BDP. Zodra de strip langs de sensor gaat krijgt de CDI een signaal om de opgeslagen energie naar de bobine te sturen. Dus als de zuiger bovenin staat laat de CDI de opgeslagen energie los die vervolgens naar de bobine (en bougie) gaat en voor een krachtige vonk zorgt zodat er een explosie in de verbrandingskamer plaats vind.

De krukas en vliegwiel-spie:

Zoals je kunt zien op de pic's hebben zowel de krukas als vliegwiel een uitsparing en een inkeping. Die zitten er uiteraard niet voor niets.
Deze zijn bedoeld om het vliegwiel niet te laten verlopen zodat de bobine (en bougie) altijd op het juiste moment een signaal krijgen om het mengsel in verbrandingskamer te ontsteken.

De ontwikkelingen in de elektronische ontstekingen zijn dus met sprongen vooruit gegaan. De laatste jaren is een enorme vooruitgang geboekt door bij ieder toerental een ander ontstekingstijdstip toe te passen. Hierdoor zijn de motoren zuiniger en milieuvriendelijker geworden en leveren ze meer power/vermogen. Een goed startende scooter die in elk toerengebied prima loopt is het gevolg hiervan. Daarnaast zul je het ook merken in de pleuro-buidel want door deze moderne ontstekingtechniek is het brandstofverbruik een stuk lager dan vroeger het geval was.

Wat is een gelijkrichter/spanningsregelaar?

De naam zegt het eigenlijk al. De spanningsregelaar of gelijkrichter regelt de spanning van het electrische gedeelte van je scoot/brommer en zorgt er voor dat deze niet te hoog oploopt. De spanningsregelaar of gelijkrichter voorkomt schade aan je electronica.

Wat doet dit onderdeel?

Een spanningsregelaar zet de stroom die wordt opgewekt door de "dynamo/laadspoel(ontsteking)" in het motorblok om van een wisselspanning (AC) naar gelijkspanning (DC). Hierdoor wordt de accu van de scooter opgeladen, en krijgt het voor en achterlicht elektriciteit.Dit is simpel gezegd. Maar hoe werkt het nu toch echt in zo'n klein kastje zul je je afvragen. Hoe het werkt zal ik hieronder zo goed mogelijk proberen uit te leggen. Als voorbeeld nemen we een regelaar met 4 pins aansluitingen. (ze zijn er ook met 5/6 pins)

Spanningsregelaar 12V 4 pins aansluitingen.

Deze spanningsregelaar kent vier aansluitingen. Hierboven zie je ze op de foto aangegeven. Drie van de vier aansluitingen, de nummers 2, 3 en 4 staan in verbinding met de dynamo/ontsteking. De andere is rechtstreeks op de accu aangesloten om deze van laadstroom te voorzien.

nr 1: Rechtstreeks aangesloten op de + pool van de accu.
nr 2: Aangesloten op de ontstekings(laad)spoel.
nr 3: Aangesloten op de lichtspoelen van ontsteking.
nr 4: Aangesloten op de massa van dynamo/onsteking.

Wat zit er in de spanningsregelaar?

In de spanningsregelaar zitten twee relais (op SMD* printplaat). Het eerste relais de automaat verbindt de accu door met de laadspoel van ontsteking. Het tweede relais, de regelaar, voorkomt dat de spanning die de laadspoel opwekt en aan de accu doorgeeft, te groot wordt waardoor de accu zou beschadigen. (* zie onderaan laatste post)

Flaming Rox · #2 (**permalink**) 21 November 2008, 16:55

De automaat:

Om de accu op een goede manier op te laden moet de laadspoel van ontsteking de juiste spanning leveren. De automaat zorgt er voor dat de laadspoel alleen maar door verbonden wordt met de accu als deze ongeveer tussen de 12,4 en 13,2 volt levert.
De automaat is zo ingesteld dat als de spanning van de laadspoel het goede punt heeft bereikt, tussen 12,4 tot 13,2 volt, er via aansluiting 1, zoveel stroom door deze draad loopt, dat het magnetisch veld dat wordt ontwikkeld sterk genoeg is om het contact te sluiten. Op dat moment is er verbinding tussen laadspoel en accu en wordt de spanning doorgegeven die de spoel opwekt.

De ontstekingsspoel moet dus de accu opladen, en niet andersom. Voorkomen moet worden dat er een stroom loopt van accu naar de spoel. Als dat gebeurt moet het contact open staan, zodat de ontlading niet plaats kan vinden. Dat wordt geregeld door de tweede dunnere winding van de automaat. Als er nu stroom gaat lopen van accu naar ontsteking, dan loopt deze naar (massa) aarde. Als deze maar groot genoeg is gaat het contact weer open, en wordt de verbinding tussen accu en spoel verbroken, waardoor er geen verdere ontlading van de accu meer plaats kan vinden.

De regelaar:

De taak van de regelaar, het tweede relais, is er om voor te zorgen dat de spanning die de spoel doorgeeft aan de accu niet te hoog wordt, waardoor de accu zou beschadigen. Overigens beschadigt dan niet alleen je accu. Ga maar na, als er een te hoge spanning doorgegeven wordt aan je accu, gaan er zekeringen uitklappen, lampen doorbranden en kan andere narigheid verzoorzaken.

Om de werking van de regelaar enigszins te kunnen snappen moet je iets weten van de werking van de dynamo/laadspoel. Als je de dynamo van onze scooters vergelijkt met een fietsdynamo, dan is het basisprincipe hetzelfde. De dynamo/laadspoel levert spanning tussen de + klem en massa. Hoe harder hij draait (vliegwiel), hoe meer spanning er geleverd wordt. Verschil tussen beide dynamo's is dat onze dynamo/spoel een extra wikkeling heeft, de zogenaamde veldwikkeling. Zonder nu precies de werking hier uit te leggen, de veldwikkeling maakt het mogelijk om van buitenaf het gedrag van de dynamo/spoel te sturen. Dat sturen gebeurt door de regelaar. Er zijn twee situaties die door de regelaar bepaald worden:

1: de veldwikkeling wordt direct op de spoelspanning geschakeld.
Hierdoor levert de spoel zelf maximale spanning door aan de accu.

2: de veldwikkeling wordt via een extra weerstand op de spoel geschakeld. Hierdoor levert de spoel een verminderde spanning door aan de accu.

Hierboven is de regelaar schematisch getekend. Hij staat daar in de zogenaamde rusttoestand. Punt 5 (veldklem van de spoel) is doorgeschakeld met punt 7, de + klem van de spoel. De spoel levert maximale spanning(zie punt 1 hierboven). Tussen de punten 1 en 2 loopt de stroom die de spoel levert. Tussen 3 en 4 staat de spanning die de spoel levert. Maakt de motor meer toeren, levert de spoel meer stroom en spanning, en sluit het relais. Op dat moment is de veldklem (5) niet meer rechtstreeks op de + klem van de spoel (7) geschakeld, maar via een extra weerstand (6). Daardoor vermindert de spanning die de spoel afgeeft (zie punt 2 hierboven). Op die manier wordt voorkomen dat bij een hoog RPM de spoel een te hoge spanning aflevert, wat zou kunnen leiden tot beschadiging van de accu en het springen/klappen van verlichting.

Als dan het toerental weer zakt, en het relais weer omgaat in de rusttoestand, wordt de extra weerstand uitgeschakeld en mag de spoel weer vol vermogen leveren. Tijdens het rijden gaat het relais dus steeds om, afhankelijk van het aantal RPM van de motor en dus ook van de spoel.

Behuizing van de regelaar.

Het interne gedeelte van de regelaar zit uiteraard in een beschermd omhulsel.
Dit omhulsel is voorzien van een aluminium legering voorzien van koelribben.
De legering is ter bescherming en om de warmte goed te kunnen afvoeren.
De koelribben zorgen dat er voldoende koeling is d.m.v de rijwind gebruik te maken.(zie bijgevoegd bestand)

De regelaar zit dan ook meestal op een plek gemonteerd waar hij van voldoende rijwind (koeling) voorzien wordt. Zou dit niet het geval zijn dan zal de regelaar binnen de kortste keren doorbranden vanwege onvoldoende warmteafvoer en koeling. (wordt dan gloeiend heet)

Om te controleren of je spanningsregelaar nog naar behoren werkt of stuk is, kun je een een makkelijk steekproefje uitvoeren.
Volg de stappen in deze how-to om het laadsysteem te controleren.

*>Wat is SMD?

Zowel de CDI als de regelaar zijn voorzien van een SMD printplaat.

CDI (binnenkant) SMD printplaat.

Wil je meer weten over de SMD "Surface Mount Device", of SMT "Surface Mount Technology" techniek kun je er het best een goed artikel over opzoeken aangezien electronica een breed gebied bestrijkt.
Hier alvast 2 linkjes om te oriënteren op het gebied van micro electronica.

SMD/SMT
Electronica

Special thanks to:

Honda vereniging,
Motorforum,
Scootparts,
Speed Mike,
and myself!

Flaming Rox · #3 (**permalink**) 23 December 2008, 22:58

Spanning, stroom en weerstand

Het verband tussen deze grootheden wordt weergegeven in de “Wet van Ohm”.

Het verband tussen spanning ( U ), stroom ( I ) en weerstand ( R ) kun je vergelijken met het drukverschil, de stroming van het water en de vernauwing (kraan met schoepenrad) in de leiding.

Elektrische spanning

Om een stroom te kunnen laten vloeien, is er een spanningsverschil nodig.
Dit spanningsverschil noemen we spanning.
De spanning wordt aangegeven met de letter U.
De eenheid van spanning is volt, afgekort door de letter V.

Voorbeeld: De accu heeft een spanning van 12,7 volt, ofwel U = 12,7 V.

De elektrische systemen in scooters en bromfietsen werken meestal op 12volt.
Enkele bromfietsen zonder accu werken op een wisselspanning van 6 of 12 volt.

De spanningen die je kunt meten zijn gelijkspanning en wisselspanning.
Wisselspanning, opgewekt n de stator verandert steeds van grootte en richting.
De gelijkspanning van een accu is steeds nagenoeg gelijk.

Spanningen in het kV-gebied (ontsteking) en spanningen die in korte tijd zeer snel wisselen,
kun je niet met een multimeter zichtbaar maken. Dergelijke spanningen meet je met een
oscilloscoop.

Elektrische stroom

Bij een spanningsverschil tussen plus en min gaat in een gesloten circuit een stroom vloeien.
De stroom wordt aangegeven met de letter I.
De eenheid van stroom is ampère, afgekort door de letter A.

Bijvoorbeeld: Door een startmotor gaat een stroom van 15 ampère, ofwel I = 15 A.
Door de startmotor gaat een grote stroom maar door elektronika-delen gaan vaak zeer kleine
stromen.

Een goed alarmsysteem op een scooter of bromfiets heeft in de waakstand een klein
stroomverbruik van ca. 2 mA.

De maximale stroom in een circuit wordt begrensd door de zwakste schakel in het
betreffende circuit.

Elektrische weerstand

De mate waarin de elektrische stroom belemmerd wordt, noemen we de weerstand.
De weerstand wordt aangegeven met de letter R. De eenheid van weerstand is ohm.
Dit wordt aangeduid met het teken Ω.

Een goede schakelaar of verbinding heeft een weerstand van praktisch 0 Ω.
Een bougiedop kan een weerstand hebben van 5 kΩ.
Bij een draadbreuk of onderbreking in een circuit is de weerstand “oneindig” groot.

Een weerstandswaarde meten we alleen als deze in een werkplaatshandboek opgegeven is.
Zijn er geen meetwaarden bekend, dan is het voldoende om de doorgangstest (piepsignaal)
te doen.

Osciliscoop en Multimeter, met een laag spanningsbereik die het mogelijk maakt om signalen zichtbaar te maken van sensoren en actuatoren zoals flowmeter, MAP sensor Lamba sensor, primaire ontsteking, startmotor, dynamo en overige elektrische verbruikers.
(Een goede digitale multimeter voldoet ook)