CDI am Motorrad: Funktion und Funktionsweise

Die CDI (Capacitor Discharge Ignition), zu Deutsch Kondensatorentladungszündung, ist ein wichtiges Steuergerät und ein zentraler Baustein für die Zündung Deines Rollers. Sie ist dafür verantwortlich, dass der Roller anspringt. Die CDI ist eine kontaktlose, elektronische Einheit, die den Zeitpunkt der Zündung im Zylinder steuert. Kontaktlos deshalb, weil die Energie in der Zündspule nicht mehr über einen Unterbrecherkontakt aufgebaut und gesteuert wird.

Vorteile von CDI-Zündanlagen

CDI-Zündanlagen haben gegenüber herkömmlichen Zündungen mehrere Vorteile:

  • Sie sind wartungsfrei.
  • Sie sind verschleißarm.
  • Sie erzeugen einen wesentlich stärkeren Zündfunken als Spulenzündungen.

Funktionsweise einer CDI

Die CDI nimmt bei Rollern wichtige Funktionsweisen ein und sollte dringend beachtet werden. Genauer beschrieben erhält eine vorliegende CDI rein technisch gesehen über ein normales Pickup-Kabel Strom in direkter Weise vonseiten der Lichtmaschine. Mit diesem Strom erfolgt die Ladung der unterschiedlichen Kondensatoren der bestehenden CDI. Das geschieht solange, bis die gesamte Ladung abgegeben wird. Dieser hier bestehende Strom ist an sich bereits recht stark, dennoch reicht er alleine für eine Zündung nicht aus. Aufgrund dessen nutzt man Spulen. Diese Spulen bewirken, dass der Strom hoch-transformiert wird.

Hierbei handelt es sich um eine Hochspannungskondensatorzündung, die mit HKZ abgekürzt wird. Du findest hier auch die Bezeichnung Thyristorzündung. Im Englischen wird häufig der Begriff Capacitor Discharging Ignition(CDI) genutzt. Bei Verbrennungsmotoren ist dies eine Methode für die Zündung. Hierbei wird durch eine Gleichspannung der Kondensator zunächst aufgeladen, um anschließend wieder ad hoc via der Primärseite des vorliegenden Zündtransformators entladen zu werden. An der Sekundärseite entsteht hierbei eine sogenannte Hochspannung, die im weiteren Verlauf weitergeleitet wird an die entsprechenden Zündkerzen.

Die vorliegende Hochspannungskondensatorzündung speichert hierbei die Energie durch den Kondensator. Diese Technologie findet sich im Übrigen häufig Motorrädern oder in weiteren Hochleistungsmotoren wieder. Da es sich bei einer CDI um eine kontaktlose und mikroelektronische Steuereinheit handelt, findet die Steuerung des Zündzeitpunkts in der Zündkerze elektronisch statt. Hiermit wird die Kraftstoffverbrennung im vorliegenden Zylinder eingeleitet.

Vom Ablauf her wird der Kondensator permanent aufgeladen und über die Batterie bzw. Die Zündung geht nun so: Über die Batterie und einen Widerstand wird ein Kondensator aufgeladen. Dieser liegt über einen Tyristor mit der Primärspule der Zündspule (ist nix anderes als ein Trafo) an Masse. Defaultmäßig ist der Tyristor gesperrt, der Kondensator bleibt geladen. Als Zündimpuls für den Tyrsistor wird ebenfalls der Stromstoß, den der Magnet beim Passieren der Induktionsspule erzeugt, hergenommen. Damit ergibt sich auch der feste Zündwinkel.

Der Tyristor schaltet nun durch, der Kondensator entlädt sich nun über die Zündspule in einem sehr kurzen Impuls, die Sekundärspule gibt daraufhin die erforderliche Zündspannung ab. Der Tyristor löscht danach, der Kondensator wird wieder geladen. Es ergibt sich so für jede Motorumdrehung eine Zündung (beim 4-Takter gibts dann halt eine Leerzündung pro Zyklus, nämlich beim Ausstoßtakt, das macht aber nichts). Im Prinzip könnte man statt des Tyristors auch einen Bipolartransistor nehmen, diese Anlagen gibt es auch, nennen sich dann logischerweise Transistorzündung.

AC vs. DC CDI

Je nachdem, ob die CDI von der Batterie oder von der Lichtmaschine mit Spannung versorgt wird, handelt es sich um eine DC (Gleichstrom) oder eine AC (Wechselstrom) CDI.

  • AC CDI: Springt der Roller an, ist eine AC CDI verbaut.

Statische vs. Dynamische CDI

Eine CDI mit statischer Zündung hat einen festen Zündzeitpunkt. Eine dynamische oder auch frühverstellende CDI reguliert den Zeitpunkt der Zündung. So wird das Gemisch im Kolben nicht mehr zu einem festen Zeitpunkt gezündet, sondern je nach Drehzahl des Motors angepasst. Im hohen Drehzahlbereich etwa erfolgt eine Zündzeitpunktverstellung in Richtung früh.

CDI als Drossel oder Tuningteil

Eine CDI kann die Leistung des Rollers sehr stark beeinflussen. Die CDI wird in einigen Fällen als Drossel, aber auch als Tuningteil eingesetzt.

25 km/h CDI

Hier handelt es sich um eine gedrosselte CDI die für die Drosselung auf 25 km/h entwickelt wurde. Diese CDI beinhaltet einen Drehzahlbegrenzer, der bei einer relativ geringen Drehzahl drosselt, um 45 km/h Modelle auf 25 km/h zu drosseln. In den meisten Fällen sind für die 25 km/h Drosselung noch mehrere Drosseln, wie z.B. Distanzring oder Vergaseranschlag notwendig.

45 km/h - 50 km/h CDI

Diese CDI´s sind bei den 50ccm Rollern ab Werk montiert. Sie besitzen im Normalfall einen Drehzahlbegrenzer der die Fahrzeuge auf 45 bzw. 50 km/h drosselt. Nur in den seltensten Fällen sind ab Werk ungedrosselte CDI´s bei 50ccm Rollern verbaut.

Offene / ungedrosselte CDI

Kleines Bauteil, großer Effekt! Diese CDI´s wurden für getunte Fahrzeuge entwickelt. Wenn man z.B. einen 70ccm Zylinder und Sportauspuffanlage verbaut, dann bringen diese Tuningteile fast keine Mehrleistung, wenn die CDI noch gedrosselt ist. Die Mehrleistung durch die Tuningteile kann dann erst mit einer offenen CDI erreicht werden.

Programmierbare CDI

Bei unserer programmierbaren CDI können die Zündkennlinie, die Zündspannung, die Polung der Impulsgeberschaltflanke, der Sensortyp sowie Sensorparameter und die Seitenständerüberwachung konfiguriert werden. Die CDI ist für Benutzer geeignet, die sich mit den technischen Grundlagen von Motoren auskennen. Die CDI ist prinzipiell für beliebige Motorräder einsetzbar, in denen ein CDI-System eingesetzt wird oder nachgerüstet werden kann.

Benötigte Teile

  • Programmierbare CDI
  • Konverter
  • Verbindungskabel
  • Computer mit Windows

Alle benötigten Zubehörteile sind in unserem Shop erhältlich. In die CDI wird zum Programmieren der Konverter mit seinen sechs Pins gesteckt. Am Konverter wird das USB Kabel angeschlossen, welches an der anderen Seite mit Ihrem Computer oder Laptop verbunden wird. Über das Kabel erhält die CDI auch die zur Programmierung erforderliche Versorgungsspannung.

Sicherheitshinweise

Bitte beachten Falls die Pins des Konverters nicht in die CDI-Buchsen passen, bitte keine Gewalt anwenden, sondern die Pins vorsichtig zurechtbiegen. Wie alle Elektronik-Komponenten können der Konverter und die CDI Schäden erleiden, wenn man elektrostatisch aufgeladen ist und den Konverter bzw. die CDI-Buchsen anfasst. Sicherheitshalber sollte man sich daher zuerst an einem geerdeten Gegenstand entladen, z.B. an einem Heizkörper.

CDI Tuner Software

Unsere programmierbaren CDIs werden mit unserer Software CDI Tuner konfiguriert. Nachfolgend finden Sie einen Überblick über den Funktionsumfang sowie einen Link zur Software und den benötigten Treibern.

Unsere Software steht als Archiv zum Download bereit. Zum Entpacken empfehlen wir das frei erhältliche Programm 7-Zip. Unsere Software selbst muss nur entpackt werden und bedarf keiner Installation. Damit Ihr Computer mit der CDI kommunizieren kann, müssen Treiber installiert werden. Diese erhalten Sie über den nachfolgenden Link direkt vom Chip-Hersteller Silicon Labs. Bitte achten Sie darauf, dass Sie beim Download die korrekte Version von Windows auswählen.

Vordefinierte Profile

Für folgende Motorräder existieren vorkonfigurierte Profile, die nach Wunsch modifiziert werden können. Generell können diese auch als Vorlage für andere Motorräder verwendet werden, wenn diese ähnliche Parameter aufweisen. Sofern Ihr Motorrad nicht in der Liste aufgeführt ist, lesen Sie am besten unten im Abschnitt Spezialanwendungen weiter.

Hauptfenster

  1. Profile verwalten: Über diesen Button können Sie benutzerdefinierte Profile erstellen und verwalten.
  2. Profile vergleichen: Über diesen Button können zwei oder mehr Profile in einem gemeinsamen Diagramm verglichen werden.
  3. CDI programmieren: Sofern bereits eine CDI angeschlossen ist, kann diese vom Hauptfenster aus mit einem Profil Ihrer Wahl programmiert werden. Unsere CDIs können übrigens im laufenden Betrieb umprogrammiert werden (z.B. für Messungen am Prüfstand oder mit dem Stroboskop nützlich).
  4. Verbindung zur CDI testen: Nach dem Verbinden der CDI mit dem Computer oder Laptop kann mit diesem Button ein Verbindungstest durchgeführt werden. Hierfür wird eine Nachricht an die CDI gesendet und deren Antwort abgewartet. Sofern die CDI korrekt verbunden wurde, signalisiert sie der Software ihre Einsatzbereitschaft. Sollte der Verbindungstest fehlschlagen, sollten zunächst die Kontakte des Konverters und des Kabels überprüft und sichergestellt werden, dass die Treiber für den Konverter installiert wurden.
  5. Update: Über das Hilfemenü kann nach verfügbaren Updates für CDI Tuner gesucht und die Software auf dem aktuellen Stand gehalten werden. Es werden auf diesem Weg auch Verbesserungen an Motorradprofilen und neue Motorradprofile nachgeladen.

Profile verwalten

In diesem Fenster werden benutzerdefinierte Profile verwaltet. Zum Editieren Ihrer Profile navigiert Sie die Software dann zum Profil-Editor.

  1. Neu erstellen: Profile können neu erstellt werden, indem Sie eine Vorlage laden und bearbeiten.
  2. Aus Datei laden: Falls Sie zuvor bereits ein Profil erstellt haben, können Sie dieses von einem Datenträger laden und weiterbearbeiten.
  3. Von CDI importieren: Weiterhin kann auch das aktuell auf der CDI gespeicherte Profil zum Bearbeiten importiert werden, sofern diese angeschlossen ist.

Profil erstellen

In diesem Fenster wird eine Vorlage zum Erstellen eines benutzerdefinierten Profils gewählt. Nach dem Erstellen navigiert Sie die Software zum Profil-Editor.

  1. Vorlage auswählen: Um ein neues Motorradprofil zu erstellen, wählen Sie zunächst eine Vorlage aus. Die Dropdown-Liste zeigt die Motorradtypen, die aktuell unterstützt werden. Durch die Update-Funktion im Hilfe-Menü können Sie diese auf dem aktuellen Stand halten.
  2. Zündkennlinie: Diese Elemente zeigen die Zündkennlinie des ausgewählten Profils. Links sind die Drehzahlen und Zündwinkel tabellarisch aufgelistet, rechts grafisch in einem Diagramm.
  3. Weitere Parameter: Je nach ausgewähltem Profil existieren zudem noch weitere Parameter. Diese sind unten kurz zusammengefasst.

Profil-Editor

In diesem Fenster werden benutzerdefinierte Profile bearbeitet.

  1. Zündkennlinie: Die Zündkennlinie gibt an, bei welchem Kurbelwellenwinkel vor dem oberen Totpunkt (OT = höchste Stellung des Kolbens im Zylinder) abhängig von der Drehzahl der Zündfunke an der Kerze ausgelöst wird. Die Kennlinie wird im CDI Tuner anhand von zehn Stützpunkten festgelegt. Zwischen diesen Punkten wird die Kurve linear interpoliert. Jeder Punkt gibt dabei den gewünschten Zündwinkel für eine gegebene Motordrehzahl (RPM) an. Die Stützstellen können sowohl in der Tabelle manuell eingegeben als auch im Graphen rechts mit der Maus bis zum konstruktiv vorgegebenen roten Bereich verschoben werden. Der Übergang zwischen dem weißen und roten Bereich zeigt die maximal möglichen Werte an.
  2. Weitere Parameter: Je nach Motorradtyp können diverse weitere Einstellungen am Profil vorgenommen werden.

Weitere Parameter im Detail

  • Zündspannung: Mit dem Wert der Zündspannung wird festgelegt, auf welche Spannung der bzw. die Zündkondensatoren vor dem Auslösen der Zündung aufgeladen werden.
  • Seitenständerüberwachung: Bei gesetztem Häkchen wird die Zündung abhängig vom logischen Zustand von Pin 2 blockiert bzw. freigegeben. Dazu muss die Drahtbrücke an der CDI (falls vorhanden) durchtrennt sein. Bei aktivierter Seitenständerüberwachung ist schließlich noch auszuwählen, ob die Zündung freigegeben oder blockiert werden soll, wenn die vorhandene motorradseitige Überwachungslogik den Pin 2 mit Batterie-Minus (Ground) verbindet.
  • Impulsgeberschaltflanke: Damit wird festgelegt, ob die CDI durch die steigende oder die fallende Flanke der (positiven) Impulsgeberspannung getriggert werden soll.
  • Sensorvoreilung: Die Sensorvoreilung gibt den Wert dieses Winkels an. Die CDI kann dann abhängig davon und von der aktuellen Drehzahl berechnen, wie lange sie bis zum Auslösen der Zündung noch warten muss. Ist dieser Wert z.B. zu groß angegeben, wartet sie folglich zu lange. Das heißt, in diesem Fall verschiebt sich die gesamte Zündkennlinie in Richtung spät.

Hauptmenü

Über das Hauptmenü können Sie jederzeit Profile laden, speichern oder die CDI programmieren.

Spezialanwendungen

Falls für Ihr Motorrad noch kein vordefiniertes Profil in unserer Software existiert oder Sie eine maßgeschneiderte CDI benötigen, helfen wir Ihnen gerne bei der Umsetzung. Eine selbst angepasste CDI zu betreiben ist nicht schwer. Angeschlossen werden müssen in der Regel nur: die Stromversorgung (12V-Bordnetz über Sicherungen, Zünd- und Killschalter), die Zündspule(n), der Impulsgeber und evtl. noch die Seitenständerüberwachung.

Wegen der endlosen Zahl an unterschiedlichen Motorradtypen gibt es leider auch sehr viele verschiedene CDIs. Es existieren z.B. diverse Steckverbinder, Pin-Belegungen, elektrische Kennwerte, Arten der Stromversorgung von Bordnetz/Lichtmaschinen-Ladespule und nicht zuletzt Impulsgeber mit sehr deutlichen Unterschieden im abgegebenen Signal. Technische Daten und Motorradschaltpläne sind aber im Regelfall beschaffbar. Für Stecker können Adapter gebaut werden, ungeeignete Zündspulen sind preiswert ersetzbar.

Das Impulsgeberverhalten ist mit mehr oder weniger großem Aufwand messbar, bzw. der Impulsgeber komplett ersetzbar oder nachrüstbar, abhängig von der gewünschten Genauigkeit der programmierten Zündkennlinie.

Beispiele

Wir haben mit einer minimal modifizierten programmierbaren CDI (nur ein Zündkondensator) und den entsprechenden Profilen unserer Software u.a. die HONDA 250, 650, Dax sowie versuchsweise eine Yamaha SR500 betrieben. Für letztere waren zunächst einige Umbaumaßnahmen erforderlich (Zündspule, Hallgebersystem, Verkabelung), dafür war das Ergebnis äußerst beeindruckend.

Realisierung von Geschwindigkeitsbegrenzung

Eine andere Anwendung sind Kleinkrafträder mit Geschwindigkeitsbegrenzung. Üblicherweise wird hier der Motor über den Vergaser-Ansaugstutzen gedrosselt. Unsere CDIs bieten hierfür eine bessere Lösung, die neben vielen weiteren Informationen in unseren FAQ beschrieben ist.

Es gibt viele Möglichkeiten, unsere programmierbaren CDIs einzusetzen. Kontaktieren Sie uns gerne bei Fragen.

Inzwischen wird unsere CDI auch im Rennsport in Gokarts eingesetzt.

Fehlerbehebung an der CDI

Am Anfang ist die Art des Fehlers zu klären, z.B.: Geht überhaupt nix oder welcher Zylinder läuft nicht bzw. Wichtig ist der Schaltplan oder der Anschlussplan für die Box vom Hersteller.

Als Messgerät wird ein digitales empfohlen mit extra Dioden-Messbereich. Die gibt’s schon ab 10,- im Supermarkt, aber ein analoges ist auch brauchbar. Prüflampen mit Glühbirnchen sind nur für grobe Tests brauchbar, besser ist eine Prüflampe mit LED.

Wichtig ist das Zündungsprinzip, man unterscheidet im Wesentlichen 2 elektronische Zündanlagen:

  • CDI (condenser discharge ignition) in deutsch: HKZ (Hochspannungs Kondensator Zündung
  • TCI (transistor coil ignition) bzw. BTZ (Batterie Transistor Zündung)

Merkmale

Die CDI hat (nicht immer) eine extra Erregerwicklung in der Lichtmaschine sitzen, welche die Energie für die Zündung liefert. Z.B. Mopeds, LKR, Enduros aber auch einige YZF-R6. Sie funktioniert oftmals ohne Batterie. In jedem Fall aber liegt die Primärwicklung der Zündspule mit einem Ende fest an Masse.

Messungen und Prüfungen

TCI: Zündung einschalten und an + Klemme von Zündbox messen. Wert 11...12,5 V gegen Masse. Masse Verbindung direkt an Box gegen Masse am Chassis prüfen, muss fast Null Volt anzeigen.

CDI: Messgerät auf 200V AC (Wechselstrom) schalten und an beiden Klemmen der Ladespule messen (meist 2-poliger Stecker, Kabel geht zur Lichtmaschine), dann den Motor möglichst schnell durch kicken (ohne Kerze) bzw. Anlasser drehen lassen.

TCI: Kurzschluss bedeutet, die Box schaltet immer nach Masse durch. Minus-Kabel an der Zündspule abziehen und das Messgerät mit dem nun freien Anschluss der Zündspule und dem abgezogenen Stecker verbinden. An der Zündspule liegen auch bei drehendem immer ca. 12V an. In diesem Fall auch das Kabel von der Zündbox zur Zündspule prüfen. Möglicherweise ist es irgendwo gequetscht oder angescheuert?

Die Box arbeitet nicht: Minus-Kabel an der Zündspule abziehen und das Messgerät mit dem nun freien Anschluss der Zündspule und dem abgezogenen Stecker verbinden. Auch bei drehendem Motor sind nur 0-2V zu messen.

CDI: Messgerät auf 200V AC (Wechselstrom) einstellen. Plus-Kabel an der Zündspule abziehen und das Messgerät mit dem freien Anschluss der Zündspule und dem abgezogenen Stecker verbinden. Motor drehen lassen. Der Messwert sollte über 100V gehen. Hier sind analoge Zeiger-Messgeräte den günstigen digitalen vorzuziehen weil Letztere oft zu langsam reagieren.

Wenn nichts messbar ist: Plus-Kabel an der Zündspule abziehen und das Messgerät mit Masse am Rahmen und dem abgezogenen Stecker verbinden. Motor drehen lassen. Messergebnis Impulse mit ca. 100V oder mehr? -> Zündspule prüfen, ggf. TCI: Beide primärseitigen Stecker an der Zündspule abziehen, Messgerät auf Durchgangsmessung oder Widerstand einstellen und an den freie gewordenen Anschlüssen an der Zündspule auf Durchgang prüfen. Der Messwert sollte 2,5-5 Ohm betragen.

Sekundär: Zündkabel gegen Minus-Anschluss der Zündspule messen, Wert ca. 5 ... 15 KOhm (siehe Technische Daten des FZG-Herstellers).

CDI: Die CDI-Zündspulen haben mal nur einen, mal 2 primärseitige Anschlüsse. Wenn es 2 sind, liegt einer immer fest an Masse (manchmal direkt am Rahmen angeschraubt). Ist es nur einer, bekommt die Zündspule Masse über die befestigungsschrauben.

Also: Zuerst mal die Masseverbindung der Zündspule prüfen. Nun den Widerstand der Primärwicklung der Zündspule auf Durchgang prüfen, indem beide (oder eben nur das eine) Kabel abgezogen werden und das Messgerät (auf Durchgangs- oder Widerstandsprüfung eingestellt) an dem freien Steckanschlussen oder Masse (Schraubverbindung) angeschlossen wird. Messwert ca. 0,1-0,5 Ohm (siehe Technische Daten des FZG-Herstellers).

Sekundär: Zündkabel gegen Minusanschluss der Zündspule messen, Wert ca. 2 ... Je nach Fahrzeug können 1-3 Impulsgeber verbaut sein, welche jeweils mit 1-2 Kabel an der Zündbox anliegen.

Ebenso wichtig ist, zu wissen um welche Art Impulsgeber es sich handelt. Wir gehen hier erst mal von induktiven Impulgebern aus. Also Stecker an der Box abziehen und die betreffenden Klemmen der Kabel auf Widerstand messen. Induktiver Geber: ca. 100 ...1000 Ohm Dann beide Kabel gegen Masse prüfen.

Viele Motorräder haben "Zündungsunterbrecher" wie Seitenständer-, Leerlauf- und Kupplungsschalter eingebaut. Stecker an der Zündbox abziehen und auf saubere Kontakte prüfen, eventuell reinigen oder erneuern.

Alle Anschlüsse vom Zentralstecker der Box und bis zu den anderen Enden auf Durchgang prüfen, bei eingeschalteter Zündung auf gleiches Potenzial prüfender Widerstand der Leitungen darf maximal 0.5Ω betragen.

Es gibt noch immer allerhand Unwägbarkeiten, die teilweise modellspezifisch oder von der Art der Zündung abhängen. Ich kann hier leider nicht auf alle Problemstellungen eingehen, dafür sind die Möglichkeiten zu vielfältig.

CDI Typ Merkmale Anwendung
AC CDI Spannungsversorgung durch Lichtmaschine Roller, Mopeds
DC CDI Spannungsversorgung durch Batterie Motorräder, Roller
Statische CDI Fester Zündzeitpunkt Standardanwendungen
Dynamische CDI Variabler Zündzeitpunkt, abhängig von Drehzahl Leistungsstarke Motoren

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