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PS-Wissen Technik Teil 16 Motorrad Bord-Elektrik und Schaltplan

Volt, Watt, Ohm - ohne uns gibt's keinen Strom. Wie und woher die elektrischen Ströme im Motorrad fließen, ohne die sich gar nichts drehen würde – hier steht's:

Schlüssel rein, umdrehen, Knöpfchen drücken und los geht‘s. Was heute eine Sache von Sekunden und auch ohne technischen Sachverstand ein Klacks ist, trieb noch in den 70er-Jahren als echte Prozedur so manchen Motorradfahrer zur Verzweiflung. Mussten damals mit Kickstarter, Choke-Hebelchen und dem richtigen Dreh am Gasgriff Sprit und Luft sorgfältig dosiert werden, arrangieren heute unzählige Sensoren und blitzschnelle Rechner das perfekte Startverhalten und einen makellosen Rundlauf ab der ersten Umdrehung. Noch bevor der Schlüssel im Schloss verschwindet, gibt ein Signal im Knauf des Schlüssels der elektronischen Wegfahrsperre das Okay. Erst dann schaltet die Zündbox alle Signale für den Start frei. Fehlt dieses Signal, blinkt im Display meist eine als Schlüssel symbolisierte Warnleuchte. Zwar dreht der Motor durch, doch weder Einspritzung noch Zündung sind aktiviert, der Motor springt nicht an. Erst wenn der Sender erkannt wird, stellt die elektronische Zündbox anhand unzähliger Informationen der Motorsensorik ein Setup bereit, mit dem der Motor unter allen Wetter- und Temperaturbedingungen beim ersten Zündfunken seine Arbeit aufnimmt.

Um sicherzustellen, dass sämtliche Aggregate im Umfeld des Motors mit ausreichender Spannung versorgt sind, kappt ein Relais das permanent geschaltete Abblendlicht und andere Verbraucher, sobald der Startermotor mit Strom versorgt wird. Schließlich frisst der elektrische Antrieb ordentlich Strom und könnte bei einer schwächelnden Grundspannung der Batterie für Startschwierigkeiten sorgen. Denn zeitgleich zum Starter müssen Einspritzdüsen, Zündspulen, die Stellmotoren an den Drosselklappen und alle anderen „lebensnotwendigen“ Verbraucher mit Strom versorgt werden. Und den kann im Moment des Startens nur die Batterie liefern, da die Lichtmaschine bei der geringen Motordrehzahl noch keine verwertbare elektrische Leistung erzeugt. Erst ab zirka 1000 Umdrehungen, also wenn der Motor selbstständig arbeitet, bauen die Magnetfelder um die Spulen eine so hohe Spannung auf, dass die Ladekontrolle, wenn vorhanden, erlischt und die überschüssige Energie als Ladestrom zur Batterie fließen kann.

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Stromkreis wird regelrecht kurzgeschlossen

Die Lichtmaschinenleistung ist bei modernen, vollausgestatteten Maschinen auf rund 600 Watt ausgelegt. Meist sitzt das Stromaggregat direkt auf dem Kurbelwellenstumpf am Motor und läuft im kühlenden Ölnebel der Motorschmierung. Weniger verbreitet ist die sogenannte Huckepack-Anordnung, bei der die Lichtmaschine sturzgeschützt hinter der Zylinderbank untergebracht ist. Weitere Vorteile: Der Motor baut schmäler und der meist gegenläufig zur Kurbelwelle rotierende Anker wirkt den rotierenden Massen entgegen, was das Handling der Maschine verbessert. Die Nachteile: Höheres Gewicht und ein zusätzlicher Zahnradantrieb, der etwas Leistung kostet.

Lichtmaschinen mit sogenannten Permanent-Magnetgeneratoren, bei denen im Rotor wechselweise Nord- und Südpol-Magnete angebracht sind, kommen im Motorradbau am häufigsten vor. Diese drehen sich um den sternförmig aufgebauten Stator, in dessen mit Kupferdraht umwickelten Stahlkernen der Strom erzeugt wird.

Eine weitere, aber nur noch selten verwendete Bauart ist die feldgeregelte Lichtmaschine. Der grundlegende Unterschied: Anstatt der permanenten  Magneten wird der Strom von einem Elektromagnet erzeugt, der den sogenannten Erregerstrom von der Batterie bezieht. Dieses System arbeitet mit sogenannten Kohlen oder auch Bürsten, die den elektrischen Kontakt zum Rotor herstellen. Auch hier wird der Strom über einen Gleichrichter/Regler an die Batterie abgeführt.

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Foto: Koch
Spannungsregler und Gleichrichter sitzen in einem Alu-Gehäuse mit Kühlrippen.
Spannungsregler und Gleichrichter sitzen in einem Alu-Gehäuse mit Kühlrippen.

Die Regler-Einheit wandelt zum einen den von der Lichtmaschine erzeugten Wechselstrom in Gleichstrom um und reduziert zum anderen den Ladestrom von über 14 Volt auf die korrekte Bordnetzspannung von etwa 12,8 Volt. Um diese überschüssige elektrische Energie abzubauen, wird der Stromkreislauf regelrecht kurzgeschlossen. Ein Vorgang, der eine erhebliche Wärme erzeugt, die die elektronischen Bauteile aufheizt.

Mit der Pufferfunktion der Batterie lassen sich für einen mehr oder weniger langen Zeitraum sämtliche Aggregate zuverlässig am Leben halten. Zu diesen zählen neben der Motorelektronik auch die hydraulische Pumpe des ABS und dessen Steuerelemente. Bedingt durch den hohen Strombedarf moderner Motorräder ist die Kapazität der Akkus enorm gestiegen. Abgesehen von den Schwunglichtmaschinen der Moped-Generation, die ohne jegliche Batterie auskam, genügte bei einem Motorrad der 70er-Jahre mit E-Starter eine 12-Volt-Batterie mit 8 Ah Leistung, heute muss die vollumfassende Elektronik mit unzähligen Stellmotoren und Sensoren mit der gut dreifachen Batterie-Power ausgerüstet sein.

Schwer durchschaubare, unterarmdicke Kabelbäume

Ein Hauptstromkabel führt von der Batterie zum Starterrelais. Von dort werden die restlichen Verbraucher über das Zündschloss angesteuert. An diesem Verteiler sitzen die ersten Hauptsicherungen, die dafür sorgen, dass bei einem Kurzschluss der Stromfluss unterbrochen wird, bevor ein Kabelbrand die Bordelektrik zerstören kann. Die Versorgung der restlichen Verbraucher mit Strom übernimmt der Kabelbaum. In früheren Jahren ein fingerdicker, übersichtlicher Strang mit einem Dutzend Steckkontakten – fertig. Heute sind die unterarmdicken Kabelbäume selbst für versierte Mechaniker kaum noch zu durchschauen. Zumal der beim Motorrad systembedingt geringe Bauraum extrem vollgestopft ist. Einzig der Schaltplan, ein auf die Führung und Verknüpfung der Kabelstränge heruntergebrochener Übersichtsplan, lässt erkennen, welches Bauteil mit welchem Steckkontakt oder Kombistecker verbunden ist. Unterschiedliche Farbkombinationen und Steckkontakte der Isolierung unterstützen die Orientierung im Kabel-Wirrwarr.

Dazwischen werden die Sicherungskästen geschaltet. Aufgeteilt in die unterschiedlichsten Funktionen, sind hier zum Beispiel die einzelnen Stromkreisläufe für Licht, Hupe und Blinker abgesichert. Übersichtlich ­aufgeteilt, lässt sich ein möglicher Kurzschluss im System bei der Fehlersuche sehr gezielt den einzelnen Bauteilen zuordnen.

PS Technik Serie

Foto: Koch
Bei manchen Elektrik-Fehlern ist ein Volmeter-Prüfgerät unerlässlich. Mit der Prüflampe lässt sich nur feststellen, ob das Kabel unter Strom steht, es wird aber keine Spannung angezeigt.
Bei manchen Elektrik-Fehlern ist ein Volmeter-Prüfgerät unerlässlich. Mit der Prüflampe lässt sich nur feststellen, ob das Kabel unter Strom steht, es wird aber keine Spannung angezeigt.

Tipps zur Fehlersuche

Der erste Blick bei einem elektrischen Ausfall geht zu den Sicherungen. Die Hauptsicherungen findet man meist am Starter- relais. Sind diese durchgebrannt, wird der Strom bereits vor dem Zündschloss gekappt, mit der Folge, dass weder das Instrumenten-Display noch der E-Starter funktionieren.

Sind nur einzelne Verbraucher ausgefallen, deutet dies auf eine defekte Sicherung der jeweiligen Zuleitung hin. Also wird die dafür vorgesehene Schmelzdraht-Sicherung aus ihrer Fassung gezogen und kontrolliert. Ersatzsicherungen sind meist, aber leider nicht immer, unter der Rubrik „Spare“ eingesteckt. Tipp: Bei der nächsten Inspektion oder dem Händlerbesuch einfach alle Sicherungsstärken in doppelter Ausführung kaufen und in den freien Steckkontakten als Ersatz mitführen, denn der Trick mit der zurechtgebogenen Büroklammer oder dem dünnen Bindedraht vom Weidezaun ist mit Vorsicht zu genießen. Und wenn, dann wird der provisorische Sicherungsdraht nicht in dem vermeintlich defekten Kabelstrang montiert, sondern im „gesunden“, bei dem kein Verdacht auf Kurzschluss besteht. Zudem sollte der Drahtdurchmesser von rund einem Millimeter im oberen Bogen mit Seidenschneider oder Kneifzange auf die halbe Drahtstärke eingekerbt werden, damit an dieser Stelle der Schmelzpunkt rechtzeitig einsetzt, bevor es zum Kabelbrand kommt. Diese Lösung ist ein absolutes Provisorium und muss bei erstbester Gelegenheit durch eine reguläre, in der Amperezahl korrekte Sicherung ersetzt werden.

Foto: Koch
Der Motor nimmt verzögert Gas an, ruckelt und ist sehr schlecht fahrbar. Gleichzeitig blinken im Cockpit die rote Warnlampe und das FI-Signal.
Der Motor nimmt verzögert Gas an, ruckelt und ist sehr schlecht fahrbar. Gleichzeitig blinken im Cockpit die rote Warnlampe und das FI-Signal.

Wenn der Motor abrupt aussetzt oder schlagartig stehenbleibt, liegt bei Einspritzmotoren meist ein Fehler der Elektronik vor. Ist eine Selbstdiagnose vorgesehen,  sind im Werkstatt- oder Fahrerhandbuch die Codes vermerkt, die den Fehler lokalisieren. In unserem Beispiel ist der Steckkontakt des Drosselklappen-Sensors abgerutscht, da der Sicherungsclip abgerissen war. Der Motor nimmt verzögert Gas an, ruckelt und ist sehr schlecht fahrbar. Gleichzeitig blinken im Cockpit die rote Warnlampe und das FI-Signal.

Durch langes Drücken der Reset-Taste leuchtet dann anstatt des Kilometerzählers die Nummer, die dem fehlerhaften Bauteil zugeordnet ist, in unserem Fall die 32. Mit dieser Methode ist der Fehler schnell ausgemacht. Ob er sich auch schnell beheben lässt, hängt davon ab, ob der Sensor defekt oder nur der Steckkontakt mangelhaft verbunden ist.

Bei anderen Elektrik-Fehlern ist ein Voltmeter-Prüfgerät unerlässlich. Mit der Prüflampe lässt sich nur feststellen, ob das Kabel unter Strom steht, es wird aber keine Spannung angezeigt. Einzelne Bauteile wie Lichtmaschine, Relais oder Regler lassen sich nur durch gezielte Widerstands-Messungen überprüfen. Die Werte dafür finden sich meist nur in den Werkstatt-Handbüchern und nicht im Fahrerhandbuch .Wichtig ist dabei, dass die Bauteile im betriebswarmen Zustand gecheckt werden, da sich manche Kontaktprobleme erst bei aufgeheiztem Motor/Elektrik und unter Ausdehnung klar analysieren lassen.

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