Aufgaben zur Übung 4. Semester Kfz-Elektrik /

Hochschule für Technik und
Wirtschaft Dresden
Aufgaben zur Übung
4. Semester
Kfz-Elektrik /
-Elektronik
Ein Akkumulator (Uq1 = 12 V und Ri1 = 60 m Ω)
1.
arbeitet im Bordnetz eines Fahrzeuges mit einem Drehstromgenerator
zusammen (Uq2 = 14.7 V und
Ri2 = 0,3Ω).
Die parallel geschalteteten Quellen speisen einen Verbraucher mit einem
Widerstand von 4,1Ω.
Berechnen Sie: Alle Ströme, Bordnetzspannung, abgeg. und aufgen. Leistung
1. durch Anwendung der Kirchhoffschen Gesetze
2. mittels Ersatzspannung- und Ersatzstromquelle.
Stellen sie zuerst die Schaltung komplett dar(mit Beschriftung).
2.
Eine Zweifadenlampe (12 V) mit Wendeln von 5 W und 21 W für eine
Rückleuchte ist über Leitungen von 8 m Länge anzuschließen.
Dimensionieren Sie die Leitungen.
Ermitteln Sie die auftretenden Spannungsabfälle und Stromdichten.
Weisen Sie die Einhaltung der Forderungen nach.
3.
Eine Drehstromlichtmaschine 12V/95A ist über eine Leitung von 1,8 m
Länge mit dem Bordnetz verbunden. Welcher Leitungsquerschnitt ist zu wählen?
Prüfen Sie Stromdichte und Spannungsabfall.
4.
Ein Fahrzeug wird mit Ottomotor und auch mit Dieselmotor geliefert.
Die Ausführung mit Ottomotor hat einen Anlasser mit einer Leistung von
1,4 kW und einer Leitungslänge von 1,5 m. Die Variante mit Dieselmotor
hat bei 3,1 m Leitungslänge eine Anlasserleistung von 2,4 kW.
Bestimmen Sie die erforderlichen Leitungsquerschnitte und weisen Sie die
Unterschreitung der zulässigen Spannungsabfälle und Stromdichten nach.
Ermitteln Sie für beide Leitungen den Kupfereinsatz (Masse).
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5.
Die Zuleitung für die Lampe eines Scheinwerfers soll dimensioniert werden.
Verwendet wird eine Lampe mit 55 W bei 12 V und eine Leitungslänge von
3,8 m ist erforderlich.
6. Eine Batterie 12V / 54 Ah ist als alleinige Spannungsquelle in einem Kfz (nach
Generatorausfall) vorhanden. Die Batterie hat 100% Ladezustand bei einer
Säuretemperatur von 27°C. Als Verbraucher müssen versorgt werden:
Zündung mit 20 W, KSP mit 50 W, Einspritzung mit 60 W, Scheinwerfer mit 110 W.
Ermitteln Sie die verbleibende Betriebszeit des Kfz bis zur Entladung der Batterie
für den Betrieb mit und ohne Scheinwerfer.
7. Der Betriebsfall nach Aufgabe 6 soll bei -10°C (auch Säuretemperatur) erfolgen.
Wie lange ist das Fahrzeug mit und ohne Scheinwerfereinsatz betriebsfähig?
Werten Sie die Ergebnisse!
8.
Bei Belastung einer Batterie wurden folgende Arbeitspunkte aufgenommen:
AP 1:
AP 2:
AP 3:
U = 12,80 V
U = 12,45 V
U = 12,10 V
I=
I=
I=
0A
10 A
20 A
8.1
8.2
8.3
8.4
8.5
Skizzieren Sie die Schaltung und stellen Sie die Kennlinie dar.
Welches ist der größte entnehmbare Strom? (Bezeichnung!)
Welche Belastungswiderstände wurden gewählt?
Welchen Innenwiderstand hat die Batterie?
Bestimmen Sie für einen Belastungsstrom von 100 A den Widerstand der Last
und die Spannung an der Last.
8.6 Bestimmen Sie den Wirkungsgrad der Energieumsetzung.
8.7 Welchen Ladezustand hat die Batterie, wenn bei -29oC eine Säuredichte von
1,28 g/cm³ gemessen wurde?
9. Stellen Sie den Übersichtsschaltplan für einen Starterkreis dar und erläutern Sie
diesen. Welche weiteren Schaltplanarten sind bekannt?
10. Erläutern Sie die Batterieladung einer 12-V-Bleibatterie (Transformatorausgangsspannung, I-U-Kennlinien; Stoffwandlung, chem. Gleichungen, Bedingungen).
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11.
In den Motorrädern R 65....R 100 befinden sich die Drehstromgeneratoren
(14V, 240 W) in den vorderen Motorhauben direkt auf der Kurbelwelle.
11.1
Welche Frequenzen hat die Spannung der DLM im Drehzahlbereich (p = 6) ?
11.2
Welche Periodendauern ergeben sich im Drehzahlbereich ?
11.3
Ermitteln Sie die Stromführzeiten für die Dioden.
11.4
Bestimmen Sie die gleichen Werte (1.1 bis 1.3) für die DLM (14 V; 50 A) des
Krades R 1100 RS (montiert vorn über dem Boxermotor und angetrieben
über Poly-V-Riemen mit i = 1,5).
11.5 Begründen Sie diese Änderungen!
12.
Das Erregersystem eines Drehstromgenerators wird analysiert.
12.1
Geben Sie die Funktion der Freilaufdiode beim Drehstromgeneratorregler
an und vervollständigen Sie die Schaltung (Bild 1).
12.2
Zeichnen Sie im Liniendiagramm Generatorspannung, Erregerstrom und
Erregerspannung.
12.3
Welcher Erregerstrom ist möglich?
12.4 Begründen Sie den Einsatz ausschließlich der B6 - Schaltung!
12.5 Erläutern Sie die Änderungen bei Generatoren der neuen Bauarten gegenüber
der in Bild 2 gezeigten Bauart.
Bild 1
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13.
In einem Kraftfahrzeug wird die Drehstromlichtmaschine N1-70 A verwendet.
Weitere Daten: p = 6;
η 6000 = 0,22;
i = 1,9
Es wurde folgendes Oszillographenbild aufgenommen (Bild 2)
mit Ft = 0,142 ms/cm und
Fu = 7 V/cm:
13.1
Beschriften Sie die aufgenommene Kurve.
13.2
Welche Belastung liegt vor (ohmsche Last oder Batterieladung)?
Begründen Sie die Aussagen!
13.3
Ermitteln Sie die Frequenz der erzeugten Wechselspannung.
13.4
Wie groß ist die Drehzahl der Drehstromlichtmaschine im gemessenen Fall?
13.5
Welchen Gleichspannungsmittelwert können können Sie aus dem Diagramm
ablesen?
13.6
Ermitteln Sie die Stromführzeit einer Diode.
13.7
Wie verändert sich die Spannungskurve bei Unterbrechung einer oder
mehrerer Dioden?
13.8
Geben Sie die max. elektrische Leistung der DLM an.
13.9
Welches Moment und welche Leistung wird dem Verbrennungsmotor
entnommen (6000 min-1)?
13.10 Berechnen Sie Spannung und Strom eines Stranges bei max. Belastung.
13.11 Ermitteln Sie den Vorerregerstrom der DLM bei Ladekontrolllampe 1,2 W.
13.12 Worin unterscheiden sich die verwendeten Dioden (Erläuterung)?
Bild 2
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14.
Zeichnen Sie die Schaltung der Batteriezündanlage. Erläutern Sie die
Bauteile und die Funktion.
Welche Kapazität hat der Kondensator am Unterbrecher bei Batteriezündung?
Was passiert, wenn die Kapazität 0,1 µF beträgt?
15.
Es ist für einen 4-Zylinder-4-Taktmotor ein Schließwinkel von 50°...55°
gegeben. Wie groß ist für den Motor Öffnungs- und Schließwinkel in Grad
Kurbelwelle und welcher Wert (%) muß mit dem Schließwinkelmeßgerät
eingestellt werden?
16.
Es ist für einen 6-Zylinder-4-Taktmotor ein Schließwinkel von 35°...41°
gegeben. Wie groß sind Öffnungs- und Schließwinkel in Grad Kurbelwelle
und welche Werte (%) müssen am Schließwinkelmeßgerät eingestellt werden?
17.
17.1
An einem 5-Zylinder-4-Taktmotor ist die Zündung zu überprüfen. Da keine
Angaben zum Schließwinkel (in %) zur Verfügung stehen, ist von den
Motordaten auszugehen. Dort ist von ein Schließwinkel von 95° ± 5°
gegeben.
Ermitteln Sie:
Um welche Winkelangabe handelt es sich (°KW oder°VW)?
17.2
Den Zündwinkel des Motors in°KW und °VW.
17.3
Welcher Schließwinkel (in % ) muß mit dem Schließwinkelmeßgerät eingestellt
werden? (Toleranz angeben!)
17.4
Wie groß sind Schließzeit und Öffnungszeit des Transistors/Unterbrechers für
einen Zündvorgang bei 6000 min -1 Kurbelwellenumdrehungen?
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18.
Die Zündanlagen eines 4-Zylinder-4-Taktmotors (Hallgeber, ROV) wird mit einer
Zündspule mit folgenden Parametern betrieben: L1 = 7 mH; R1 = 0,7 Ω;
Bordspannung:
UB = 14 V
Vorwiderstand:
RV = 0,9 Ω
18.1 Welcher Dauerstrom würde bei eingeschalteter Zündung und leitendem
Transistor zustande kommen?
18.2
Ermitteln Sie die Zeitkonstante und Halbwertzeit des Primärstromverlaufes.
18.3
Stellen Sie im Liniendiagramm den Stromverlauf dar und geben Sie alle
bekannten Größen an ( Maßstab frei oder nach 17.6 ).
18.4
Geben Sie die allgemeine und konkrete (eingesetzte Werte) Gleichung für
den dargestellten Stromverlauf an.
18.5
Welche Zündzeit ergibt sich für einen Zylinder bei nKW = 3000min-1
18.6
Stellen Sie den Primärstromverlauf für 1 Zylinder dar (nKW = 3000min-1,
Ft = 1 ms/cm oder 2 ms/cm, Fi = 2 A/cm). Der Schließwinkel beträgt 45 %.
Geben Sie Zünd-, Schließ- und Öffnungswinkel an.
18.7
Welche Stromaugenblickswerte ergeben sich nach 17.6 beim Abschalten
des Transistors und bei Halbwertzeit des Ladestromverlaufes?
18.8
Welche Energie wird pro Zündvorgang gespeichert (Werte von 17.7)?
18.9
Erläutern Sie Funktion und Aufgabe des Vorwiderstandes RV (Beispiel mit
konkreten Werten möglich)
18.10 Warum kommt man bei moderneren Zündanlagen ohne Vorwiderstand aus?
18.11 Dimensionieren Sie die Anschlußleitung der Zündanlage (Steuergerät) bei
einer Leitungslänge von 1,6 m. Verwenden Sie den Dauerstrom (17.1) zur
Dimensionierung.
Weisen Sie die Einhaltung der zulässigen Werte für Strombelastung und
Spannungsabfall nach.
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19.
An der verteilerlosen Zündanlage (RUV) eines Opel-Motors X12SZ wurden
die angegebenen Oszillogramme aufgenommen (Bild 3):
Weitere Daten:
Bordnetzspannung
14,1 V
Primärwiderstand einer Doppelfunkenspule
0,56 Ω
Primärinduktivität einer Doppelfunkenspule
4,4 mH
1. Welche Kurven sind dargestellt? (im Bild 3 bezeichnen!)
2. Ermitteln Sie Zündzeit, Schließzeit und Öffnungszeit.
3. Welcher Schließwinkel (%) muß am Schließwinkelmeßgerät angezeigt
werden?
4. Welcher max. Strom ist in einer Zündspule möglich? (theoretischer und realer
Wert? Erläuterung!)
5. Welchen Wert hat die je Zündvorgang gespeicherte Zündenergie?
6. Ermitteln Sie Zeitkonstante und Halbwertszeit des Ladestromverlaufes. Stellen
Sie diese und weitere bekannte Größen dar (Primärstromverlauf zeichnen)!
7. Geben Sie im Bild 3 den nicht gezeigten Spannungsverlauf an (darunter
zeichnen)! Welcher ist dies?
8. Bezeichnen Sie die angebenen Punkte c, d, e, f, g
9. Erläutern Sie die Änderungen bei Drehzahlsteigerung! Was bleibt unverändert?
10. Wie beeinflussen ein defekter Entstörwiderstand im Kerzenstecker und ein
abgezogener intakter Kerzenstecker das Oszillographenbild der
Sekundärspannung? (Bild mit Erläuterung)
11. Welche Aussagen sind zu den Größen Schließwinkel, Schließzeit, Öffnungszeit
und Zündzeit möglich, wenn Bild 3 die Vorgänge einer Verteilerzündanlage
darstellen würde?
12. Begründen Sie Vor- und Nachteile der verteilerlosen Zündanlage gegenüber
Zündanlagen mit Verteiler.
Bild 3
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