Kontrola układu elektrycznego i elektronicznego

Jeśli rozrusznik elektryczny pracuje z trudem i pełen apatii, życiodajna iskra zapłonowa zrobiła sobie wolne, reflektory świecą leniwie niewyraźnym światłem albo co chwila przepala się kolejny bezpiecznik: dla wielu motocyklistów oznacza to stan wyjątkowy. O ile uszkodzenia mechaniczne można zwykle zlokalizować stosunkowo łatwo, o tyle usterka elektryczna najchętniej czyha w ukryciu i po cichu uziemia cały motocykl. Ale z odrobiną cierpliwości, multimetrem (wcale niedrogim) oraz garścią instrukcji nawet nieprzeszkolony dogłębnie w zakresie elektryki pojazdów motocyklista może samodzielnie wykrywać takie usterki i tym samym oszczędzać na wysokich kosztach wizyty w warsztacie.

Większość motocykli (pomijając kilka modeli enduro oraz starszych mopedów lub motorowerów) pobiera energię dla zapłonu, oświetlenia, rozrusznika i różnorodnych innych funkcji z akumulatora. Jeśli akumulator zawiedzie, pojazdy te są niezdolne do jazdy.

W zasadzie całkowicie rozładowany akumulator może mieć dwie przyczyny: albo obwód ładowania nie ładuje dostatecznie akumulatora w czasie jazdy, albo prąd upływu lub bierny odbiornik energii niechcący „wysysa” rezerwy energii elektrycznej. Jeśli dostrzegasz oznaki wadliwego ładowania akumulatora przez alternator (np. rozrusznik działa ze sporym trudem, główne światło słabnie w czasie jazdy, zapala się kontrolka ładowania), najpierw przeprowadź kontrolę wzrokową dostępnych komponentów obwodu ładowania: złącza wtykowe przyłącza alternatora i regulatora muszą być prawidłowo zamocowane i czyste, na przynależących do nich przewodach nie mogą być widoczne ślady pęknięć, przetarć ani przepaleń, przewody te muszą być również pozbawione korozji („robak miedziowy”, zieleń miedziowa), skorodowane nie może być również przyłącze akumulatora (w razie potrzeby zdrap rdzę ostrzem noża do „gołego” metalu i nasmaruj biegun smarem do biegunów), a alternator i regulator/prostownik nie mogą wykazywać żadnych wad mechanicznych.

W celu dalszej kontroli poszczególnych komponentów akumulator powinien być w dobrym stanie i w pełni naładowany. Jeśli stwierdzisz usterkę w jednej sekcji obwodu ładowania, sprawdź również wszystkie pozostałe jej części pod kątem uszkodzeń.

Pomiar napięcia ładowania na akumulatorze informuje w prosty sposób o prawidłowym działaniu obwodu ładowania. Podeprzyj pojazd (najlepiej z rozgrzanym silnikiem) i zapewnij dostęp do biegunów akumulatora. W przypadku instalacji elektrycznej pojazdu 12 V nastaw multimetr na zakres pomiarowy 20 V / napięcie stałe, a następnie podłącz miernik do dodatniego i ujemnego bieguna akumulatora.

Jeśli akumulator jest w prawidłowym stanie, napięcie spoczynkowe powinno zawierać się w przedziale 12,5–12,8 V. Uruchom silnik i zwiększ prędkość obrotową do ok. 3000–4000 obr./min. Jeśli obwód ładowania działa, napięcie powinno teraz rosnąć do wartości granicznej, ale nie może jej przekroczyć.

W zależności od typu pojazdu wartość ta zawiera się w przedziale między 13,5 a niemal 15 V – dokładną wartość możesz znaleźć w podręczniku warsztatowym do swojego konkretnego modelu pojazdu. Jeżeli ww. wartość jest przekraczana, oznacza to usterkę regulatora napięcia (stanowiącego często jeden zespół z prostownikiem), ponieważ nie reguluje on już prawidłowo napięcia ładowania – prowadzi to np. do wycieku kwasu z akumulatora („gotowania”) oraz na dłuższą metę powoduje uszkodzenie akumulatora na skutek przeładowywania.

Mierzalne i krótkotrwałe szczytowe wartości napięcia wskazują na usterkę prostownika i/lub alternatora. Jeśli pomimo rosnącej prędkości obrotowej napięcie nie rośnie, może to wynikać z tego, że alternator nie dostarcza już dostatecznego prądu ładowania – wtedy musi on zostać sprawdzony w następnej kolejności.

Najpierw musisz określić, jaki alternator znajduje się w Twoim pojeździe, aby odpowiednio do tego przeprowadzić kontrolę:

Alternatory z układem typu gwiazda działają z wirnikiem z magnesami trwałymi, który indukuje napięcie pod wpływem ruchu obrotowego uzwojeń zewnętrznego stojana. Alternatory tego rodzaju pracują w kąpieli olejowej, zazwyczaj na czopie wału korbowego. Do usterek dochodzi w przeważającej mierze na skutek ciągłego przegrzewania lub w rezultacie przeciążenia regulatora.

Zgaś silnik i wyłącz zapłon. Odłącz wiązkę przewodów alternatora od regulatora/prostownika. Teraz zmierz napięcie bezpośrednio na alternatorze (wybierz zakres pomiarowy do 200 V prądu przemiennego).

Każdorazowo połącz dwa styki wtyku alternatora z końcówkami pomiarowymi swojego multimetru. Zostaw uruchomiony silnik pracujący z prędkością obrotową ok. 3000-4000 obr./min.

Zmierz napięcie, zgaś silnik, podłącz końcówki pomiarowe w kolejnej kombinacji połączeń, przeprowadź nowy pomiar z pracującym silnikiem itd., aż uda Ci się sprawdzić wszystkie możliwe kombinacje. Jeśli zmierzone wartości są jednakowe (z reguły przeciętny alternator motocyklowy dostarcza napięcie ok. 50–70 V, dokładne wartości znajdziesz w instrukcji naprawy do swojego modelu), alternator jest sprawny. Jeśli niektóre pomiary wykażą znacznie niższą wartość, w alternatorze występuje usterka.

Jeśli alternator nie zapewnia dostatecznego napięcia ładowania, przyczyną tego stanu rzeczy może być pękniecie uzwojenia lub zwarcie uzwojeń do masy. Problem tego rodzaju można wykryć na podstawie pomiarów rezystancji. W tym celu zgaś silnik i wyłącz zapłon. Nastaw swój multimetr na pomiar rezystancji w zakresie pomiarowym 200 Ω. Przyłóż czarną końcówkę pomiarową do masy, a czerwoną przykładaj po kolei do wszystkich styków wtyku alternatora. Pomiar nie może wykazywać ciągłości obwodu (nieskończonej rezystancji) – w przeciwnym razie w stojanie występowałoby zwarcie do masy.

W następnej kolejności sprawdzasz za pomocą końcówek pomiarowych wszystkie możliwe kombinacje połączeń styków między sobą – za każdym razem musisz otrzymywać jednakowo niską rezystancję (z reguły poniżej 1 Ω – dokładną wartość możesz znaleźć w podręczniku naprawy do swojego modelu motocykla).

Zbyt wysoka zmierzona wartość oznacza brak dostatecznej ciągłości między uzwojeniami, a w przypadku zmierzonej wartości 0 Ω występowałoby zwarcie – w obu sytuacjach w stojanie występuje usterka. Jeśli uzwojenia alternatora są w prawidłowym stanie, a mimo to napięcie przemienne alternatora jest o wiele za niskie, doszło prawdopodobnie do rozmagnesowania wirnika.

Jeśli w trakcie zwiększania prędkości obrotowej silnika zmierzone na akumulatorze napięcie przekracza podaną fabrycznie dla pojazdu wartość graniczną (w zależności od modelu pojazdu między 13,5 a 15 V), to albo występuje usterka regulatora napięcia (p. krok 1), albo wymaga on ponownej regulacji.

Tego rodzaju modele regulatorów, które umożliwiają regulację, znajdują się już tylko w oldtimerach i klasykach – w ich przypadku ponowna regulacja jest wymagana również wtedy, gdy akumulator pomimo prawidłowych zmierzonych wartości jest niedostatecznie ładowany z niewyprostowanym napięciem.

Aby przetestować osobny prostownik, należy wyłączyć go z obwodu elektrycznego. Nastaw multimetr na pomiar rezystancji, wybierz zakres pomiarowy 200 Ω. Teraz musisz zmierzyć rezystancję między przewodem masowym prostownika i wszystkimi połączeniami z alternatorem oraz między plusem przewodu wyjściowego i wszystkimi połączeniami w obu kierunkach (a zatem za każdym razem musisz jednokrotnie zmienić biegunowość).

Pomiar w jednym kierunku musi wykazywać niską wartość, natomiast w drugim wartość co najmniej 10 razy wyższą (patrz ilustr. 7). Jeśli w przypadku jednego z wariantów połączeń w obu kierunkach (a więc pomimo odwrócenia biegunowości) zmierzysz jednakową wartość, oznacza to usterkę prostownika i konieczność jego wymiany.

W alternatorach komutatorowych prąd elektryczny nie jest indukowany za pomocą magnesów trwałych, lecz w efekcie indukcji elektromagnetycznej zewnętrznego uzwojenia wzbudzenia. Prąd elektryczny jest pobierany na komutatorze wirnika za pośrednictwem szczotek. Alternator tego typu zawsze pracuje „na sucho” na pięcie wału korbowego z zewnętrznym regulatorem albo jako odrębny zespół, wtedy zazwyczaj z wbudowanym regulatorem. Do usterek dochodzi najczęściej pod wpływem drgań, wstrząsów powodowanych przez przyspieszenie poprzeczne wirnika, ewentualnie obciążenia termicznego. Szczotki i komutator podlegają zużyciu długookresowemu.

W celu przeprowadzenia kompletnej kontroli osobnych alternatorów komutatorowych najlepszym rozwiązaniem jest ich demontaż z motocykla (przedtem odłącz akumulator) oraz rozebranie.

Jeśli nie możesz odpalić motocykla, choć rozrusznik „kręci” silnikiem i do silnika dociera prawidłowa mieszanka paliwowo-powietrzna (a zatem świeca zapłonowa staje się wilgotna), przyczyną tego stanu rzeczy jest usterka w obwodzie elektrycznym zapłonu. Jeśli iskra zapłonowa jest słaba lub brakuje jej całkowicie, musisz najpierw przeprowadzić kontrolę wzrokową przyłączy przewodów, świec zapłonowych oraz fajek zapłonowych. Stare świece, fajki i przewody zapłonowe najlepiej od razu wymienić. Zastosowanie irydowych świec zapłonowych polepsza charakterystykę rozruchu (lepsze samooczyszczanie, silniejsza iskra zapłonowa). Jeżeli na obudowie cewki zapłonowej można zauważyć cienkie żyłki, które wyglądają jak wypalone, mogą to być ścieżki prądu upływu, które powstają na skutek zanieczyszczenia lub zmęczenia materiału obudowy cewki (wyczyścić lub wymienić).

Przez mikropęknięcia do cewki zapłonowej może również przenikać wilgoć, powodując zwarcia. Starsze cewki zapłonowe często odmawiają współpracy po rozgrzaniu, a po ostygnięciu znów wracają do życia – w tej sytuacji jedynym rozwiązaniem również jest tylko wymiana komponentów.

Aby sprawdzić jakość iskry zapłonowej, można wyznaczyć przerwę iskrową za pomocą testera przerwy iskrowej. 

Dostatecznie silna iskra powinna pokonywać odległość co najmniej 5–7 mm między przewodem zapłonowym a masą (iskra w naprawdę dobrej cewce bez trudności skacze 10 mm i dalej). Wymuszanie przeskoku iskry do masy silnika bez testera przerwy iskrowej nie jest wskazane, gdyż może to spowodować uszkodzenie modułu zapłonu, a Ty – jeżeli trzymasz przewód ręką – możesz łatwo doznać porażenia prądem w czasie pracy.

Jednakże słaba iskra zapłonowa może być również (zwłaszcza w przypadku starszych pojazdów) powodowana przez spadek napięcia w obwodzie zapłonu (np. z powodu skorodowanych przewodów – przebieg kontroli: patrz niżej). Natomiast w razie podejrzeń kontrolę samej cewki zapłonowej najlepiej jest zlecić specjalistycznemu warsztatowi.

Jeżeli świece zapłonowe, fajki zapłonowe, cewki zapłonowe i przyłącza przewodów są w prawidłowym stanie, a jednak mimo to nie uzyskujesz iskry zapłonowej, występuje usterka w module zapłonu lub jego sterowniku (patrz niżej). Sam moduł zapłonu jest delikatnym i niestety także kosztownym elementem, dlatego jego kontrola powinna być przeprowadzana wyłącznie przez specjalistyczny warsztat, który dysponuje odpowiednim, specjalnym przyrządem testowym. Na własną rękę możesz jedynie sprawdzić, czy przyłącza przewodów są w prawidłowym stanie.

Zapłony elektroniczne otrzymują swój impuls z palca wirnika, który z reguły jest zlokalizowany na czopie wału korbowego i steruje cewką generatora impulsów (cewką „pickup”). Możesz ją sprawdzić samodzielnie z pomocą multimetru.

W tym celu nastaw zakres pomiarowy 2 kΩ dla pomiaru rezystancji. Odłącz cewkę „pickup”, przyłóż końcówki pomiarowe do przyłączy i porównaj zmierzoną wartość z wartością z podręcznika warsztatowego do swojego modelu pojazdu. Rezystancja o zbyt wysokiej wartości wskazuje na przerwę, natomiast zbyt niska jej wartość oznacza zwarcie. Teraz przełącz multimetr na zakres pomiarowy 2 MΩ i zmierz rezystancję między uzwojeniem a masą – jeśli jej wartość nie jest „nieskończona”, występuje zwarcie do masy, a cewkę trzeba wymienić.

Jeżeli pomimo prawidłowo naładowanego akumulatora podczas próby uruchomienia da się jedynie usłyszeć postukiwanie lub terkotanie, a rozrusznik nie „kręci” silnikiem, przypuszczalnie występuje usterka w przekaźniku rozrusznika. Przekaźnik rozrusznika służy od odciążenia okablowania i przełącznika obwodu rozrusznika. W celu jego kontroli najlepiej go zdemontować. Nastaw multimetr na pomiar rezystancji (zakres pomiarowy 200 Ω). Podłącz końcówki pomiarowe do „grubego” przyłącza akumulatora oraz „grubego” przyłącza do silnika rozrusznika. Przyłóż przyłącze ujemne prawidłowo naładowanego akumulatora 12 V do strony ujemnej przekaźnika (patrz schemat połączeń do konkretnego modelu motocykla), a przyłącze dodatnie do strony dodatniej przekaźnika (patrz schemat połączeń – z reguły połączenie z przyciskiem rozrusznika).

Teraz przekaźnik musi „kliknąć”, a pomiar musi wykazać rezystancję wynoszącą 0 Ω. 

Jeżeli wartość rezystancji jest znacznie wyższa od 0 Ω, oznaczałoby to usterkę przekaźnika, nawet jeśli będzie słychać „kliknięcie”. Natomiast jeśli przekaźnik nie „kliknie”, również wymaga wymiany. Jeżeli masz dostęp do wartości zadanych w podręczniku warsztatowym dotyczącym konkretnego modelu motocykla, możesz dodatkowo za pomocą pomiaru rezystancji sprawdzić rezystancję wewnętrzną przekaźnika: w tym celu musisz przyłożyć końcówki pomiarowe miernika do „cienkich” przyłączy przekaźnika i odczytać wartość.

Jeżeli rozrusznik nie działa, choć przekaźnik rozrusznika jest sprawny, a akumulator jest prawidłowo naładowany, trzeba w pierwszej kolejności sprawdzić przycisk rozrusznika – w starszych pojazdach korozja często powoduje przerwanie kontaktu. W tej sytuacji pomoże czyszczenie papierem ściernym i trochę sprayu do styków. Przycisk rozrusznika można sprawdzić, wykonując w tym celu pomiar rezystancji za pomocą multimetru z odłączonymi doprowadzeniami przewodów. Jeśli zmierzona rezystancja jest wyższa od 0 Ω, przycisk nie jest w prawidłowym stanie (raz jeszcze wyczyścić, zmierzyć ponownie).

Jeśli wymagana jest kontrola samego rozrusznika, najlepiej jest go wymontować (odłączając akumulator) i rozebrać.

Następnie należy najpierw sprawdzić siłę docisku sprężyn szczotek i długość szczotek węglowych (wymieniając zużyte szczotki węglowe). Komutator jest czyszczony za pomocą benzyny lub środka do czyszczenia hamulców (musi być pozbawiony tłuszczu), ewentualnie nieznacznie poprawiany drobnym papierem ściernym (o nasypie szklanym).

Rowki komutatora muszą mieć głębokość ok. 0,5–1 mm, w razie potrzeby można je naciąć cienkim brzeszczotem (lub wymienić wirnik).

Aby przetestować wirnik pod kątem zwarcia do masy oraz ciągłości obwodu, podobnie jak w przypadku alternatora wykonuje się opisany już pomiar rezystancji: Najpierw nastawiamy nasz multimetr na zakres pomiarowy 200 Ω, po czym przystępujemy do pomiaru rezystancji między każdymi dwiema działkami komutatora wirnika we wszystkich możliwych kombinacjach.

Pomiar musi za każdym razem wykazywać niską rezystancję (poniżej 1 Ω – dokładną wartość możesz znaleźć w instrukcji naprawy do swojego modelu).

Jeżeli rezystancja jest zbyt wysoka, występuje przerwa i wirnik ma usterkę. Teraz na multimetrze należy wybrać zakres pomiarowy do 2 MΩ. Przykładaj końcówkę pomiarową do każdej działki komutatora, a czarną końcówkę pomiarową do osi (masy). W wyniku pomiaru musisz za każdym razem otrzymywać nieskończoną rezystancję, w przeciwnym razie występuje zwarcie do masy, a wirnik również ma usterkę.

Jeżeli stojan rozrusznika zamiast magnesów trwałych jest wyposażony w uzwojenia wzbudzenia, to uzwojenia te również trzeba sprawdzić pod kątem zwarcia do masy (jeśli rezystancja między masą a uzwojeniem wzbudzenia nie jest nieskończona, wymienić uzwojenie) oraz ciągłości obwodu (rezystancja w uzwojeniu musi być niska, patrz wyżej).

Korozja i zanieczyszczenia mogą z upływem lat powodować powstawanie wysokich rezystancji zestykowych we wtykach i przełącznikach, a zaatakowane przez rdzę (korozję) wiązki przewodów są kiepskimi przewodnikami. W skrajnym przypadku prowadzi to do całkowitej awarii takiego elementu, podczas gdy mniejsze uszkodzenia w mniejszym lub większym stopniu pogarszają wydajność korzystających z tych przewodów urządzeń odbiorczych, takich jak oświetlenie lub zapłon. Często wystarcza już przeprowadzenie kontroli wzrokowej elementów: zielone języczki wtyków i zaśniedziałe styki przełączników muszą zostać wyskrobane do czysta lub wygładzone papierem ściernym, a następnie zamontowane z użyciem niewielkiej ilości sprayu do styków. Przewody z zielonkawym rdzeniem trzeba wymienić. Z reguły do motocykli wystarcza przekrój przewodów 1,5 mm2, główny przewód dodatni dobiera się z trochę większą grubością, a połączenie akumulatora z przekaźnikiem rozrusznika i przewód rozrusznika mają specjalne wymiary.

Dokładną informację o przewodności można uzyskać za pomocą pomiaru rezystancji. W tym celu należy odłączyć akumulator, nastawić multimetr na zakres pomiarowy 200 Ω, przyłożyć końcówki pomiarowe do doprowadzeń przewodów przełącznika lub wtyku (przełącznik w położeniu aktywnym). Jeśli zmierzona rezystancja jest wyższa niż w przybliżeniu 0 Ω, występują usterki, zanieczyszczenia lub szkody korozyjne.  

Wiedzę o jakości zasilania elektrycznego danego elementu można również pozyskać poprzez pomiar spadku napięcia. W tym celu trzeba wybrać zakres pomiarowy 20 V DC na multimetrze. Odłączyć przewód dodatni i ujemny od urządzenia odbiorczego, przyłożyć czarną końcówkę pomiarową do ujemnego przewodu zasilającego, a czerwoną końcówkę do dodatniego przewodu. Zmierzone napięcie musi wynosić ok. 12,5 V (a zatem musi to być możliwie niezmienione napięcie akumulatora) – niższe wartości wskazują na straty.

Twój motocykl stał kilka dni i już akumulator jest głęboko rozładowany? Odpowiedzialność za to ponosi „ukryte urządzenie odbiorcze” (np. zegar, który jest zasilany z instalacji elektrycznej), ewentualnie prąd upływu „zasysa” energię z Twojego akumulatora. Występowanie prądu upływu może być powodowane np. przez wyłącznik zapłonu, wadliwy przełącznik, przekaźnik lub zakleszczony albo przetarty przewód. Prąd upływu można wykryć za pośrednictwem pomiaru natężenia prądu z użyciem multimetru.

Pamiętaj o tym, że pod żadnym pozorem nie możesz obciążać swojego multimetru powyżej 10 A – w przeciwnym razie dojdzie do jego przegrzania (patrz instrukcje bezpieczeństwa na stronie www.louis.pl). Dlatego nigdy nie wolno przeprowadzać pomiaru natężenia prądu na przewodzie dodatnim do rozrusznika, grubym przewodzie akumulatora do przekaźnika rozrusznika ani na alternatorze!

Najpierw wyłącz zapłon na motocyklu i odłącz przewód ujemny od akumulatora. Wybierz na multimetrze miliamperowy zakres pomiarowy. Przyłóż czerwoną końcówkę pomiarową do odłączonego przewodu ujemnego i czarną końcówkę pomiarową do ujemnego bieguna akumulatora. Jeśli możesz zmierzyć prąd, występuje prąd upływu.

Teraz można podjąć próbę zawężenia potencjalnych źródeł, wyjmując jeden po drugim bezpieczniki motocykla. Obwód elektryczny, którego bezpiecznik zmusi miernik do „milczenia”, przewodzi prąd upływu i musi zostać dokładnie sprawdzony.