Ergänzende Infos zur LiMa, Stromerzeugung und Regelung

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Die folgende Zusammenstellung soll einen grundsätzlichen und einfachen Überblick über die Elemente der Stromerzeugung und -speicherung, deren Funktion und Zusammenspiel sowie der gängigsten Fehler und deren Behebung geben, die hoffentlich auch Elektro-Laien einen Zugang zu dieser Materie ermöglicht. Für ausführlichere Informationen wird tlw. auf Links im Internet hingewiesen, wo sich Spezialisten um detaillierte Funktionsbeschreibungen oder Reparatur- bzw. Überholungsanweisungen verdient gemacht haben.

Wer immer bei seinem Strich 8 an die Stromversorgung rangeht, sollte ein einfaches elektrisches Universalinstrument (z.B. aus dem Baumarkt oder Elektrohandel) zur Verfügung haben, das elektrische Spannung (Volt), elektrischen Strom (Ampere) und elektrischen Widerstand (Ohm) messen kann. Es hilft ungemein bei der Fehlersuche.


Wichtige Sicherheitshinweise vorweg:

Die im Bordnetz benutzte Spannung in Höhe von 12 Volt ist für den Menschen an sich harmlos (nur mit der Zündhochspannung sollte man nicht in Berührung kommen). Allerdings birgt eine einigermaßen aufgeladene Batterie eine ganze Menge elektrischer Energie in sich. Wenn man mit einem Metallteil (z.B. Schraubendreher, Schraubenschlüssel) versehentlich an den Pluspol der Batterie oder auch an die Plusklemme der Lichtmaschine (die mit dem Pluspol der Batterie direkt ohne Sicherung verbunden ist) ankommt und damit gleichzeitig ein blankes masseführendes Teil des Autos (z.B. Motorblock, Gehäuse der LiMa, Karosserie) berührt, kann dies zu einem Kurzschluss mit sehr hohen Stromstärken führen und dadurch ausgelöst extremer Aufheizung des Werkzeugs, zu Lichtbogenbildung und im schlimmsten Fall zu Verbrennungen der Finger/Hände. Elektrische Funken können auch Zündung von brennbaren Gasen auslösen. Also niemals an der elektrischen Anlage arbeiten, wenn - durch welche Ursache auch immer - Benzindämpfe im und ums Auto wabern. Ebenfalls Auto-Batterien nur in gut belüfteten Räumen aufladen, da beim Aufladen der Batterie geruchloses Knallgas austreten kann, das schon durch kleine Funken sehr leicht entzündlich ist.

Und noch ein wichtiger Hinweis:
Achtung: Bei einer Drehstrom-LiMa darf man nie bei laufendem Motor die Batterie abklemmen, das kann üble Zerstörungen in der elektrischen Anlage nach sich ziehen !!!


1. Kernelemente der Stromversorgung.


Die Stromversorgung der Strich 8er besteht im Prinzip wie bei anderen (alten) Autos aus den Hauptkomponenten:

  • Lichtmaschine (LiMa)
  • Keilriemen zum Antrieb der LiMa
  • Spannungsregler
  • Ladekontrollleuchte
  • Batterie

Jede der obigen Komponenten trägt auf ihre spezielle Art zur Erzeugung, Regelung bzw. Speicherung der für den Betrieb des Autos notwendigen Energie bei.


2. Prinzip der Stromerzeugung und -speicherung.


Die Strich 8er haben sämtlich nominal 12 Volt Bordnetzspannung. Die elektrische Energie für dieses 12 Volt Bordnetz wird primär von der sogenannten Lichtmaschine (LiMa) erzeugt. Diese wird über einen (fallweise zwei) Keilreimen angetrieben, der mit der Motorwelle über Keilriemenscheiben in Verbindung steht.

Da die Drehzahl des Motors während des Betriebes stark variieret und auch die Belastung durch Verbraucher (Zündung, Licht, Lüfter, Heckscheibenheizung, Radio usw.) stark wechseln kann, muss die von der LiMa erzeugte Spannung mittels eines Reglers geregelt werden.

Die Überwachung der Ladung der Batterie erfolgt über die Ladekontrollleuchte. Diese ist eigentlich eine Warnleuchte, denn sie leuchtet immer dann, wenn die Batterie nicht oder unzureichend geladen wird. Sie leuchtet also bei eingeschalteter Zündung (bzw. beim Diesel /8 bei gedrehtem „Zündschlüssel“) bei noch nicht gestartetem Motor und erlischt dann bei fehlerfreier Stromerzeugungsanlage bei laufendem Motor. Im Fehlerfall leuchtet sie auch bei laufendem Motor mehr oder weniger stark weiter.

Die Batterie ist standardmäßig ein sogenannter Bleiakkumulator mit nominal 12 Volt Spannung. Elektrische Energie wird dort beim Ladevorgang durch elektrochemische Umwandlungsprozesse gespeichert. Bei Stromentnahme aus der Batterie laufen diese Prozesse dann umgekehrt ab.


3. Die Bauelemente im Einzelnen.


3.1 Die Lichtmaschine.

Sicherheitshinweis: Bei laufendem Motor niemals die Lichtmaschine abklemmen, weil hierdurch sehr hohe Spannungsspitzen im Bordnetz entstehen können, bei denen Steuergeräte, Radios und andere Elektronik im Strich 8er Schaden nehmen können. Daher vor dem Ausbauen der Lichtmaschine immer den Pluspol der Batterie abklemmen. Die Lichtmaschinenleitung zur Batterie ist nämlich nicht abgesichert und bei Kurzschluss gegen Masse über das eingesetzte Werkzeug kann dieses zu Verbrennungen an den Händen führen!

Standardmäßig sind in den Strich 8ern sogenannte Drehstrom-Lichtmaschinen eingebaut. Bei diesen erzeugt ein von einem Regler geregelter Gleichstrom (sogenannter Erregerstrom) im rotierenden Läufer über eine Kupferdrahtwicklung ein rotierendes Magnetfeld (natürlich nur wenn die LiMa dreht). Der Erregerstrom wird über zwei Schleifkohlen, die auf je einem Kupferring (sogen. „Kollektor“) aufsetzen, zur Läuferwicklung geleitet. Dieses Magnetfeld induziert durch seine Drehung in der Statorwicklung eine 6-phasige Wechselspannung - den sogen. „Drehstrom“. Der wird dann über sechs Leistungsdioden, die im Stator sitzen, gleichgerichtet und an die Batterie und Verbraucher als nominal 14,4 Volt Lade- und Versorgungsspannung gegeben. Bis zu den meisten Verbrauchern sind es dann durch Spannungsabfälle über Sicherungen und Zuleitungen nur noch gut 12 Volt.

Wenn so eine Diode ausfällt (normalerweise per Kurzschluss), dann leuchtet die Ladekontrollleuchte auch bei ausgeschalteter Zündung und die Batterie wird über die kurzgeschlossene Diode entladen. Hat eine Diode dagegen Unterbrechung, dann fällt „nur“ die Leistung der Lima ab und sie liefert bei hohem Stromverbrauch (Licht, Heckscheibe, Lüfter...) zu wenig Strom, um auch den Ladezustand der Batterie nach dem Anlassen wieder herzustellen bzw. zu erhalten.

Historisches zur Lima und Regelung
Beim /8 wurden drei verschiedene Typen Limas verbaut: Bis ca. '72 oder sogar Anfang '73 waren die kleinen /8er generell mit einer Bosch Lima ausgestattet bei denen die Kohlen im Inneren, unzugänglich von außen, verbaut waren. Um bei denen die Kohlen zu wechseln, muss die Lima zwangsläufig zerlegt werden. Bei denen ist der Regler immer extern.
Die größeren Modelle hatten bis zu diesem Zeitpunkt eine Lima in heutiger Bauweise. Der Regler immer noch extern am Stehblech über dem Vorderrad verschraubt, aber die Kohlen waren schon an einem Plastikhalter verbaut der mittels zweier Schrauben in der Lima verschraubt war.
Kurz darauf wurde dieser Plastikhalter dann nicht nur mit den Kohlen, sondern auch mit dem Regler bestückt. Kohlen und Regler sind dann ein Bauteil, so wie wir das noch heute kennen.
Die diversen Limatypen sind einfach zu erkennen:
Die ganz alte Lima mit internen Kohlen und externem Regler ist länglich und hat natürlich den Plastikhalter für die Kohlen nicht. Schaut man so einer Lima mal auf die Seite mit den elektrischen Anschlüssen , dann siehst man kohlebürstenmäßig nichts.
Die Limas mit externem Kohlenhalter und externem Regler sind kurz und gedrungen. Auf der Anschlussseite haben sie dieses längliche Plastikteil, den Kohlenhalter. Der Halter hat kein Kästchen oder zylindrisches Teil huckepack.
Die Limas mit integriertem Regler haben im Prinzip das gleiche Plastikteil, nur mit einem aufgesetzten kurzen Kästchen oder Zylinder. Zylinder/Kästchen beherbergen eine transistorisierte Reglermimik. Der externe Regler am Stehblech und der zur LiMa führende Kabelstrang entfallen somit.

Es gibt von der elektrischen Leistungsfähigkeit her verschiedene Ausführungen von LiMas:
Typisch sind LiMas, die maximal 35 Ampere bzw. 55 Ampere Strom liefern können. Das steht dann auch auf dem Typenschild drauf. Autos mit geringerem Stromverbrauch (kleinvolumigere Benziner ohne große Verbraucherextras wie heizbarer Heckscheibe) haben typischerweise 35 Ampere Ausführungen. Die anderen haben dann 55 Ampere LiMas. Man kann ohne weiteres eine 55 Ampere LiMa anstelle der schwächeren Ausführung einbauen. Sie ist von der Halterung her mechanisch austauschbar und liefert halt bei Bedarf mehr Strom - falls der wirklich gebraucht wird. Die 55 Ampere Limas haben typisch eine doppelte Keilriemenscheibe zwecks Antrieb über zwei Keilriemen (zu besseren Leistungsübertragung vom Motor her).

Die häufigsten Defekte von LiMas sind abgenutzte Schleifkohlen, wodurch zu wenig oder gar kein Erregerstrom mehr fließen kann und die elektrische Spannung der LiMa so abfällt, dass sie die Stromversorgung und Batterieladung nicht mehr aufrechterhalten kann. Bei diesem Defekt leuchtet dann die Ladekontrollleuchte auch bei laufendem Motor auf. Das kann anfangs auch unregelmäßig der Fall sein und mit Temperatur und Drehzahl variieren (flackernde Ladekontrollleuchte).

Weitere Schäden können sein: Abgenutzte Schleifringe des Ankerläufers, defekte Dioden und auch mechanische Lagerschäden. Die Kupferwicklungen des Läufers und des Stators gehen dagegen praktisch nie kaputt. Das folgende Bild zeigt die an einem integrierten Bosch Regler (Teil.Nr. 1 197 311 090) extrem unsymmetrisch abgenutzte Kohlen (Quelle: frank115114). Das schlechte Tragbild dieser Kohlen deutet gleichzeitig auf stark abgenutzte Schleifringe des Ankerläufers hin.

Mehr zum Thema integrierte Regler unter Abschnitt 3.3 "Spannungsregler"


Die folgenden Bilder zeigen die unterschiedlichen Rückansichten von LiMas:

Typische Bosch 55A LiMa mit „integrierten“ Regler:

Anmerkung1:

Das Massekabel ist nicht immer installiert, dann erfolgt der Masseschluss über die LiMa Halterung am Motor.
Es ist aber grundsätzlich empfehlenswert die LiMa über ein gutes Massekabel zusätzlich und zuverlässig mit Masse zu verbinden

Anmerkung 2:

Es gibt auch Ausführungen, bei denen an Stelle des steckbaren Batterieanschlusses das Kabel an einen mit B+ markierten Stehbolzen angeschlossen wird.

Hier noch eine Version mit einem anderem „integrierten“ Regler:

Typische Bosch 55A LiMa für externen Regler:


Typische 35A LiMa für externen Regler:
Anmerkung 3: hier ist noch kein Entstörkondensator installiert. Der muss zwischen einem der B+ Anschlüsse und LiMa-Gehäuse angeschlossen werden.


Ansicht Schleifkohlenhalter mit externem Regleranschluss (links für 55A Version, rechts für 35A Version):

Abgenutzte Kohlen lassen sich auch durch weniger Versierte ersetzen; man kann aber auch den ganzen Kohlenhalter auf einmal ersetzen (obige Bilder).

Für die weitergehende Reparatur und ggf. Überholung der LiMa findet man im Internet unter folgenden Links sehr gute und detaillierte Informationen:


3.2 Keilriemen

Der Keilriemen wird von der Riemenscheibe der Kurbelwelle angetrieben. Er dient auch meist zum Antrieb weiterer Aggregate wie der Wasserpumpe oder der Lenkhydraulikpumpe. Bei leistungsstärkeren LiMas mit 55 Ampere sind meist zwei Keilriemen (mit unterschiedlicher Führung) eingesetzt. Diese Keilriemen übertragen eine Leistung von rund 3 PS und müssen daher in einwandfreiem Zustand sein und unter richtiger mechanischer Spannung stehen. Eine zu hohe Spannung führt zu Beanspruchung der Lager und der Lagersitze der LiMa. Eine zu niedrige Spannung führt zum Durchrutschen des Keilriemens (schlimmstenfalls durch „Keilriemenkreischen“ hörbar), raschem Keilriemenabrieb und schlechter Energieübertragung in die LiMa.

Die „richtige“ Keilriemenspannung besteht dann, wenn sich (bei stehendem Motor) der Keilriemen auf halbem Weg zwischen der LiMa und der Wasserpumpe bei kräftigem Daumendruck ca. 10 bis 15 mm durchdrücken lässt. Einstellen lässt sich die Keilriemenspannung, indem man die obere Befestigungsschraube der LiMa am Schwenkbügel und den unteren Bolzen am Gelenklager der LiMa lockert. Dann LiMa von Hand vom Motor wegdrücken. Bei genügender Riemenspannung die obere Befestigungsschraube der LiMa anziehen und Riemenspannung kontrollieren. Wenn die ok ist, untere Schraube am Gelenklager ebenfalls festziehen.

Ist der Keilriemen schon alt, verschlissen oder unelastisch, so hilft die Nachspannprozedur auf Dauer kaum. Man sollte dann besser den Keilriemen gegen einen neuen ersetzen, zumal sonst erhöhte Gefahr eines Keilriemenrisses besteht.

Ergänzend noch ein Hinweis vom Forumskollegen "schreyhalz":
Ein loser Keilriemen rutscht normalerweise nicht durch oder quietscht. Er wird normalerweise durch den Zug in die Riemenscheibe gezogen und überträgt die Kräfte durch die Flankenklemmung. Auch längen sich Keilriemen praktisch kaum, sondern nutzen sich durch die Reibung ab und werden schmaler. Als Folge dessen rutschen sie tiefer in die Scheiben, wodurch die Spannung nachlässt und man den Eindruck hat, der Riemen hätte sich gelängt. Irgendwann liegen sie auf dem Grund der Riemenscheibe auf, und dann können die Flanken keine Kräfte mehr übertragen . Auch die Riemenscheiben können verschleißen und breiter werden, ich habe speziell bei Mercedes schon viele entsorgen müssen. Es ist also immer zu prüfen, ob der Grund einer Riemenscheibe blank oder "unbenutzt" aussieht.''

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