Elektrische MotorausrUstung

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1 BOSCH Gerhard Henneberger Elektrische MotorausrUstung Starter, Generator, Batterie und ihr Zusammenwirken im Kfz-Bordnetz II vleweg

2 Der Verlag Vieweg ist ein Unternehmen der Verlagsgruppe Bertelsmann International. Aile Rechte vorbehalten Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbh, Braunschweig 1990 Das Werk einschlieblicher aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschutzt. Jede Verwertung auberhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulassig und strafbar. Das gilt insbesondere fur Vervielfaltigungen, Ubersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. ISBN-13: e-isbn-13: : /

3 Vorwort 3 Vorwort Starter, Generator, Batterie und ihrem Zusammenwirken im Kraftfahrzeug kommen fur einen funktionsgerechten und sicheren Fahrzeugbetrieb eine grose Bedeutung zu. Oas vorliegende Buch bietet einen fachlich fundierten Einstieg in das Gebiet der elektrischen Ausrustung von Kraftfahrzeugmotoren. Neben einem Uberblick uber Aufgabe und Funktion der jeweiligen Elemente werden die theoretischen Grundlagen und mathematischen Zusammenhange dargestellt und Entwicklungstendenzen angegeben. Ais Schwerpunkte werden Starter, Generator mit Regier, Batterie und Bordnetzauslegung behandelt. Aufbauend auf theoretischen Grundlagen wird die Applikation im Kraftfahrzeug gezeigt. Zur vollstandigen Behandlung des Gebietes wird bei Starter, Generator und Batterie von den Kennlinien und deren Problematik aus- gegangen, dann werden die technischen Anforderungen und Realisierungsmbglichkeiten diskutiert, und es wird gezeigt, wie man durch intensive Entwicklungsarbeit zu neuen und besseren Erzeugnissen kommt. Oas Zusammenwirken von Starter, Generator und Batterie im Kraftfahrzeugbordnetz wird unter dem Gesichtspunkt der Systemoptimierung betrachtet. Die Zielsetzung heist: leichter, leistungsstarker und langlebiger. Angesprochen werden soli der KFZ Elektrikmeister, Studenten an FH und TH und der Ingenieur in der Praxis. Oem Fachmann soli das Buch als zusammenfassende Oarstellung nutzen. Oas Buch ist entstanden aufgrund praktischer Erfahrung im Rahmen meiner 10- jahrigen Tatigkeit als Entwicklungsleiter im Geschaftsbereich Motorenausrustung der Bosch GmbH. Aachen, im Marz 1990 G. Henneberger

4 4 Inhalt Inhalt Wickeltechnik 41 Einflu B der Erregerwindungszahl 42 Uberblick 6 Anwendung von Zusatzdioden 43 Aligemeines 6 MaBnahmen zur Gerausch- Startg re nzte mpe ratu r 6 absenkung 46 Generatorstromabgabe 6 Baureihe Pkw-Generatoren 48 Fahrbetrieb 6 Leistungsgesteigerte Generatoren Ladespannung 7 in Topfbauart K1, N1 48 Verbraucherleistungen 8 Kompaktgeneratoren GK, KK, NK 49 Zielsetzung 8 Baureihe Nkw-Generatoren 51 Generatoren in Topfbauart K1, N1, Starter 10 T1 in 14-V- und 28-V-AusfOhrung 51 Aufbau und Funktion 10 Doppel-T1-Generator 53 Kennlinien, Auslegungskriterien 11 Schleifringlose Generatoren N3 53 Vorgelege 13 Generator mit angebauter Zweikomponenten-Ferritmagnete 14 Vakuumpumpe 54 Flu BleitstUcke, Kennlinien- Heizgeneratoren 55 beeinflussung 15 UnterstUtzung der Fahrgast- EinfluB der Polzahl 17 raumheizung durch Erwarmung Leistung, Gewicht und der Frischluft 55 Durchmesser 17 UnterstUtzung der Kuhlwasser- Kommutierung und Eisenverluste 18 aufwarmung 55 Baureihe Pkw-Starter 19 Frontscheibenheizung 56 DW-Starter 20 Lufter mit Drehzahlbegrenzung 57 DM-Starter 22 Reibkupplung 57 EV-Starter 24 Hysteresekupplung 58 Baureihe Nkw-Starter 25 Permanentfeldgeneratoren 58 IF II D-Starter 26 Reaktanzen, Zeigerdiagramm IE-Starter 28 und Kennlinien bei Permanent- KB/QB-Starter 28 erregung 58 KE-Starter 28 Problematik der Regelung 60 Starterauslegungen mit Vergleich verschiedener Neodym-Magneten 30 Magnetwerkstoffe 61 Generatoren 32 Spannungsregler 64 Aufbau und Funktion 32 Aufbau, Funktion 64 Kennlinien, Auslegungskriterien, Kennlinien 66 Wirkungsgrad 33 Spannungsregler mit zusatzlichen Vergleich Schenkelpol-/Klauenpol- Funktionen 66 generator 37 Spannungsregler mit Gleichrichtung 38 Temperaturfuhler 67 MaBnahmen zur Leistungs- Multifunktionsspannungsregler 69 steigerung 40 Spannungsregler mit Optimierung magnetischer Kreis 40 Gasungssensor 70

5 Inhalt 5 Batterien 71 Aufbau und Funktion 71 AusfOhrungen und Kennlinien 72 BatterieausfOhrungen 72 Kennlinien 73 Baureihe Pkw-Batterien, "wartungsfrei" 75 Baureihe Nkw-Batterien 76 Bordnetzauslegung 78 Ladebilanz 78 Kaltstart 83 Optimierung elektrische Anlage 86 Kraftstoffersparnis durch besseren Generatorwirku ngsgrad 87 Niedrigere Startgrenztemperatur durch besseren Ladezustand 88 Dynamische Systemkennlinie 89 Bord netzausbi Id u ng 89 Bordnetzspannungen uber 12 V 91 Starter und Generatoren for 24 V 91 Ubriges Bordnetz 94 Leistungszenerdioden 96 Betriebssicherheit 96 Ausblick: SChwungrad-Starter-Generator 98 Antrieb mit Asynchronmaschine 99 Antrieb mit Synchronmaschine 101 Bewertung 103 Zusammenfassung 104 Formelzeichenerlauterung 105