Discussie: Werking CDI (Capacitive Discharge Ignition) ontsteking.

Elektra CDI

Algemene beschrijving.

Alle modellen scooters zijn uitgerust met een 12 V elektrische installatie ,van energie voorzien door een direct op de krukas gemonteerde wisselstroom dynamo. De door de dynamo opgewekte wisselstroom wordt elektronisch gelijkgericht en bedient dan de verdere installatie (laadstroom voor de accu , verlichting , enzovoort ). De ontsteking wordt geheel elektronisch geregeld door het CDI-systeem, wat staat voor Capacitive Discharge Ignition of Thyristoronsteking , in combinatie met een bobine .

Ontstekingssysteem.

Het ontstekingssysteem bestaat uit een CDI-unit, een bobine en een bougie .

De benodigde energie wordt opgewekt in de ontstekingsspoel; deze bevindt zich op de dynamogrondplaat of stator . Op de stator is ook de signaalspoel aangebracht. In het vliegwiel (rotor) bevindt zich een magnetische gever die via de signaalspoel de stuurstroom voor het ontstekingstijdstip schakelt. Binnen de elektrische installatie is het ontstekingsgedeelte altijd geheel gescheiden van de andere elektrische komponenten ( accu , laadstroom ,verlichting ,enz ).



Functie

Het ontstekingssysteem moet zorgen voor een goede vonk, op het juiste tijdstip, zodat er een optimale verbranding kan plaatsvinden. Door de jaren zijn er verschillende systemen toegepast. Globaal zijn ze in drie groepen te verdelen:

=> conventionele ontsteking
=> CDI-ontsteking
=> volledig elektronische ontsteking.

Conventionele ontsteking

Dit systeem wordt op moderne scooters/bromfietsen niet meer toegepast.
Een conventioneel ontstekingssysteem is globaal opgebouwd uit:

=> accu
=> contactpunten
=> bobine
=> bougiekabel
=> bougiedop
=> bougie.

De contactpunten werken hierbij als een schakelaar, waarmee de primaire stroom in- en uitgeschakeld wordt. De positie van de contactpunten ten opzichte van de nok bepaalt het moment van ontsteken. Vervroeging van het ontstekingstijdstip wordt bij een dergelijk systeem vaak verkregen door een centrifugaalvervroeging. Het grote nadeel van dit systeem is het benodigde onderhoud en de gevoeligheid voor slijtage. Omdat dit systeem geleidelijk aan uit het scooter en bromfiets beeld verdwijnt, gaan we er niet verder op in. De mechanische afstelling vindt plaats door het verdraaien van de contactpunten.

CDI-ontsteking

CDI staat voor ‘condensator (of capacitive) discharged ignition’. Dit systeem wordt het meest toegepast op lichtere één cilindermotoren. We kunnen dit systeem weer verdelen in twee groepen: AC-CDI en DC-CDI.

AC-CDI

De energie voor de ontsteking wordt opgewekt door een spoel (AC = wisselspanning) op de grondplaat van de dynamo. Dit kunnen er ook meerdere zijn, om te zorgen voor een goede vonk bij elk toerental. Deze vorm wordt hoofdzakelijk bij lichtere motoren toegepast.

Een AC-CDI ontstekingssysteem is globaal opgebouwd uit:

=> opwekspoel
=> pulsgever
=> bobine
=> bougiekabel
=> bougiedop
=> bougie
=> CDI-unit.

DC-CDI

De energie voor de ontsteking wordt opgewekt door de accu (DC = gelijkspanning). Hierdoor is de uitgaande spanning constanter; hetgeen een groot voordeel is. Deze vorm wordt vooral bij de 4 takt scooters toegepast. (N.v.t op de Chinese broeders)

Het DC-CDI ontstekingssysteem globaal opgebouwd uit:

=> accu
=> pulsgever
=> bobine
=> bougiekabel
=> bougiedop
=> bougie
=> CDI-unit.

Zoals al eerder vermeld hierboven, wordt de DC-CDI module gevoed door de accu en is er dus een extra DC / AC omvormer in het circuit opgenomen. Hierdoor wordt het mogelijk om de 12V DC te verhogen naar 400-600V. De DC modules zijn over het algemeen wat groter dan de reguliere CDI's. Voordeel van dit systeem is dat het ontstekingstijdstip veel preciezer is waardoor de motor bij; b.v. bij een koude start wat gemakkelijker gestart kan worden.

Er gaat dus een extra stukje ontsteekspanning van de accu naar de ontsteking. Vandaar dat de accu's ook een hogere Ah hebben als in de reguliere 2 takt scooters.

Volledig elektronische ontsteking

Zoals de naam al doet vermoeden, wordt bij dit systeem het ontstekingstijdstip volledig elektronisch geregeld, eventueel gestuurd door sensoren. Hierbij wordt tegenwoordig veel digitale techniek toegepast. Deze vorm wordt steeds meer toegepast. Vaak gecombineerd met een injectiesysteem.

Het systeem is globaal opgebouwd uit:

=> accu
=> pulsgever
=> bobine
=> bougiekabel
=> bougiedop
=> bougie
=> ontstekings(controle-)unit, ook wel ECU genoemd
=> diverse sensoren (indien van toepassing).

Zoals hiervoor al aangegeven is, worden de systemen steeds geavanceerder.
Voor de sleutelaars onder ons heeft dat tot gevolg dat de werking steeds moeilijker te verklaren is. Het is op het eerste gezicht allemaal wat minder ‘grijpbaar’ dan een conventioneel systeem met contactpunten. Ondanks dat de moderne ontstekingsunits (de bekende zwarte doosjes) niet meer zo eenvoudig te testen zijn, kun je als sleutelaar toch nog steeds storingen opsporen. Dan moet je wel weten hoe het systeem en de losse componenten werken.
Hieronder worden die componenten afzonderlijk beschreven.

Pulsgever

De pulsgever vervangt de contactpunten bij het bepalen van het ontstekingstijdstip.
Meestal is dit een inductieve sensor. Andere mogelijkheden zijn een Hall-sensor of een optische sensor. Omdat de inductieve sensor het meest wordt toegepast, wordt hiervan de werking kort beschreven. De inductieve sensor bestaat uit een spoel, met als kern een magneet. Op het uiteinde van de krukas zit een ronde plaat, voorzien van nokken.
Er kan ook een nok op het vliegwiel geplaatst zijn. Als een metalen nok het spoeltje passeert, verandert het magnetisch veld in de spoel. Daardoor wordt een inductiespanning opgewekt.
Dit dient als signaal om de ontstekingsunit aan te sturen. De pulsgever kan zowel in het carter (in de olie) geplaatst zijn, als daarbuiten (droog). Vaak kun je aan de positie van een pulsgever niets afstellen. Wel is het belangrijk, dat de luchtspleet tussen nok en pulsgever correct is. Meestal is dit ongeveer 0,5 mm.

Bobine

De functie van de bobine is het omzetten van een relatief lage spanning in een hoge piekspanning. De werking berust op het principe van een transformator. De bobine heeft twee wikkelingen, een primaire en een secundaire. Bij de primaire wikkeling is het aantal wikkelingen klein (bijv. 50) en de draaddiameter groot (bijv. 0,5 mm).
Bij de secundaire wikkeling is het precies andersom. Het aantal wikkelingen is groot (bijv.20.000) en de draaddiameter klein (bijv. 0,05 mm). De verhouding tussen die aantallen wikkelingen bepaalt in grote mate de verhouding tussen ingaande en uitgaande spanning. Deze spanning kan met name bij moderne systemen enorm hoog oplopen. Aan de secundaire wikkeling zit de bougiekabel met de bougiedop, waaraan deze spanning wordt afgegeven.

LET OP:
Trek nooit bij draaiende motor zomaar een bougiekabel los. Op dat moment loopt de weerstand in het secundaire circuit namelijk zéér hoog op. Daardoor wordt ook een zéér hoge spanning opgewekt. Deze spanning kan de bobine echter niet kwijt, want er is geen verbinding met massa. Er kunnen dan twee dingen gebeuren. In de eerste plaats krijg je een schok. Bovendien slaat de bobine inwendig door, waardoor deze kapot gaat.


Bougiekabel

Deze heeft als functie het doorgeven van de secundaire spanning van de bobine naar de bougiedop.
De kern bestaat uit koperdraden, vanwege de zeer goede geleiding.
Als isolatie wordt een dikke rubberen kabel gebruikt, met daaromheen vaak nog een extra (vinyl) huls. Deze beschermt de bougiekabel tegen invloeden van buitenaf.

Bougiedop

Deze zorgt voor een goede aansluiting van de bougiekabel op de bougie. In de dop is een ontstoringsweerstand opgenomen, van gemiddeld 5 kΩ. De dop heeft een isolerende werking. Let dus altijd goed op scheuren en beschadigingen.
Ook water dat zich rondom de bougie verzamelt (door verstopt afwateringsgaatje), kan zorgen voor vonkoverslag tussen dop en cilinderkop.

Storingen in het ontstekingssysteem.

Symptoom mogelijke oorzaak

A. bougie vonkt niet - bougie defect
bedrading kortgesloten, gebroken of slecht aangesloten tussen :

>1. dynamo en CDI-unit

>2. CDI-unit en bobine

>3. CDI-unit en contaktslot

>4. bobine en contaktslot

- contaktslot defect

- CDI-unit defect

- ontstekingsspoel of signaalspoel in dynamo defect

B. motor start maar loopt slecht - defect in primair circuit:

1. bedrading

2. bobine

3. contaktslot

- defect in secundair circuit:

1. bougie

2. bougiedop

3. bougiekabel

4. bobine

- ontstekingstijdstip onjuist :

1. vliegwielspie defect

2. dynamo-stator verkeerd gemonteerd

Bobine.

De bobine (zoals eerder omschreven) 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.
Voor het testen van de bobine moet men beschikken over een vonkbrugtester, aanwezig bij dealer en specialist.

De gelijkrichter (spanningsregelaar).

Een silicium-gelijkrichter (spanningsregelaar) zet wisselstroom om in gelijkstroom door slechts naar één kant stroom van een bepaalde polariteit door te laten.
Men kan de cel op eenvoudige wijze testen met een universeelmeter of met een batterij en een lampje. In de aangegeven stand moet de cel stroom doorlaten, in omgekeerde richting mag de cel niet geleiden. Vervang de cel, wanneer deze in beide richtingen geleidt.

De accu controle en zekering .

Waarschuwing : De elektrolyt van de accu is giftig (zie ook: Accu en laad/startsysteem controleren!), deze kan namelijk ernstige brandwonden veroorzaken. De elektrolyt bevat zwavelzuur. Vermijd dus het kontakt met ogen, huid of kleding. Mocht het zuur toch in contakt komen met ogen of huid, spoel deze dan ongeveer 15 minuten lang met water en raadpleeg uw huisarts.
Als er per ongeluk vloeistof doorgeslikt wordt moet men onmiddellijk aanzienlijke hoeveelheden water of melk drinken. Neem vervolgens wat magnesiummelk, geklopt ei of wat plantaardige olie in. Waarschuw onmiddellijk een arts.
De accu's produceren explosieve gassen, houd ze dus op een afstand van vlammen, vonken of sigaretten, men moet ventileren als men de accu in gesloten ruimte oplaadt. Scherm altijd de ogen af als men in de buurt van de accu's werkt. Buiten het bereik van kinderen houden s.v.p.

Het in werking stellen van droog-geladen accu's.

1. Nadat men het korte gesloten buisje en de doppen eraf gehaald heeft, moet men in de elementen zuur inbrengen, (kwaliteit voor accu's met een soortelijk gewicht 1,26(=30 graden Bé)) bij een temperatuur die niet lager is dan 15 graden Celsius totdat men het hogere niveau bereikt heeft.

2. Laat het geheel twee uur rusten.

3. Laat de accu met een laadstroom die ongeveer gelijk is aan 1/10 van de capaciteit, totdat de spanning ongeveer 2,7 volt per element bedraagt, de dichtheid van het zuur een waarde heeft van 1,27 dat overeenkomt met 31 graden Bé en deze waarden zich gestabiliseerd hebben. Het opladen moet ongeveer 15 tot 20 uur duren.

4. Na het laden moet men het zuur op niveau brengen (door gedistilleerd water toe te voegen of als het niveau het zuur te verminderen), doe de doppen erop en reinig zorgvuldig.

5. Na bovengenoemde handelingen, kan men de accu in de scooter plaatsen.

Het bovenstaande geldt alleen voor NIET-onderhoudsvrije accu's

Het is aan te raden de accu altijd schoon te houden (vooral het bovenste gedeelte) en de polen te beschermen met vaseline.
In de hoofdleiding van de accu is meestal in een plastic houder een zekering van 7.5 tot 10. A opgenomen. Een doorgebrande zekering is te herkennen aan het verbroken metalen lipje. Wanneer de zekering is doorgebrand eerst de oorzaak van de kortsluiting opsporen, alvorens de zekering te vervangen.
Doorverbinden van de zekering met zilverpapier e.d. kan grote schade aan de elektrische installatie en zelfs brand veroorzaken. Zorg er altijd voor een extra zekering van het juiste amperage mee te nemen.
Leiding- en kraanwater bevatten mineralen en zouten die schadelijk zijn voor de accu, gebruik daarom uitsluitend gedistilleerd water.
De accu moet voor gebruik opgeladen worden om optimaal te kunnen werken. Het niet voldoende opladen van de accu voor het eerste gebruik of bij een laag niveau van de elektrolyt , kan leiden tot voortijdige slijtage van de accu.

Schakelaars.

Voor vrijwel alle schakelaars geldt, dat ze bij een defect het beste vervangen kunnen worden; reparatie is meestal niet mogelijk, men kan hooguit de contacten schoonmaken. Gebruik hiervoor bij voorkeur een daarvoor in de handel verkrijgbare spray. Test een schakelaar op kortsluiting en stroomgeleiding met een weerstandsmeter of met een batterij en een lampje.

Tijdens het testen van de remlichtschakelaar de remhevel geheel aangetrokken houden. Stel indien mogelijk de remlichtschakelaar zó af, dat het remlicht gaat branden op het moment dat de pen net aangrijpt.

Richtingaanwijzers.

Het knipperlichtrelais is bij de meeste scooters onder de buddyzit of bij de accu gemonteerd. Wanneer het relais niet functioneert, controleren of de vier gloeilampen in orde, goed geaard en van het juiste aantal Watts zijn. Wanneer de knipperlichten nog niet werken en alle aansluitingen in orde lijken het relais vervangen.

Vervangen van gloeilampen

a. Alle gloeilampen zijn of van het bajonettype of kraaglamp. Kraaglampen zitten simpelweg geklemd, bajonetlampen demonteren door indrukken en linksomdraaien, monteren door indrukken en rechtsomdraaien.

b. Monteer altijd een gloeilamp met het voorgeschreven aantal Watts en zorg ervoor de gloeilamp niet direct met de vingers aan te raken.

c. Wanneer een gloeilamp steeds doorbrandt, de ophanging en de aarding controleren.

STORINGEN IN VERLICHTING/LAADSYSTEEM

symptoom mogelijke oorzaak

A. Geen spanning - accu leeg of defect

- bedrading defect

- zekering doorgebrand

- contactslot defect

B. te lage spanning - accu in slechte staat :

- accu en laad systeem controleren

- bedrading slecht aangesloten.

C. laadsysteem werkt niet - bedrading defect

- gelijkrichter/spanningsregelaar stuk

- dynamo defect