Elektrotechnika i elektronika w pojazdach samochodowych
W podręczniku przedstawiono zagadnienia z elektrotechniki i elektroniki samochodowej,
począwszy od przypomnienia podstawowych pojęć z elektryczności, a na omówieniu
elektronicznych układów regulacji i sterowania we współczesnych samochodach kończąc.
Omówiono wszystkie występujące w nowoczesnych samochodach układy i urządzenia
wyposażenia elektrycznego i elektronicznego, w tym również systemy transmisji danych
(magistrale CAN, LIN, MOST, Bluetooth), także układy nawigacji satelitarnej (GPS),
telefon w samochodzie oraz zagadnienia telematyki. Ósme wydanie rozszerzono o informacje
na temat: konstrukcji hybrydowych z uwzględnieniem pełnego, niepełnego oraz
mikrohybrydowego napędu; najnowszego rozwiązania sieci transmisji danych w samochodach,
czyli magistrali Flex Ray; gazu jako paliwa alternatywnego oraz dodatkowych urządzeń
grzewczych w samochodach.
Odbiorcy książki: studenci wyższych uczelni o kierunku samochodowym, uczniowie
średnich szkól samochodowych oraz wszyscy zainteresowani elektrotechniką i elektroniką
samochodową.
Słowo wstępne
1. Podstawowe pojęcia z elektryczności
1.1. Budowa atomu
1.2. Napięcie
1.3. Prąd
1.4. Rezystancja
1.5. Możliwości wytworzenia napięcia
1.6. Skutki oddziaływania prądu elektrycznego
1.7. Przepisy bezpieczeństwa
1.7.1. Oddziaływanie prądu elektrycznego na człowieka
1.7.2. Pierwsza pomoc przy porażeniu prądem
1.8. Rodzaje napięcia
2. Schematy połączeń elektrycznych
2.1. Części składowe i budowa obwodu elektrycznego
2.2. Symbole graficzne
2.3. Schematy ideowe
2.3.1. Schemat połączeń
2.3.2. Schemat obwodu
2.4. Oznaczenia urządzeń elektrycznych
2.5. Oznaczenia zacisków
2.6. Schematy elektryczne
2.6.1. Przykłady schematów dla samochodu Volkswagen
2.6.2. Przykłady schematów dla samochodu Ford
2.7. Miejsce zamontowania elementów w samochodzie
3. Pomiary miernikiem uniwersalnym
3.1. Rodzaje mierników
3.2. Oznaczenia na uniwersalnych miernikach analogowych
3.3. Oznaczenia na uniwersalnych miernikach cyfrowych
3.4. Zakresy tolerancji mierników uniwersalnych
3.4.1. Mierniki analogowe
3.4.2. Uniwersalne mierniki cyfrowe
3.5. Poszukiwanie usterek za pomocą woltomierza
3.6. Poszukiwanie usterek za pomocą amperomierza
3.7. Poszukiwanie usterek za pomocą pomiaru rezystancji
3.8. Podsumowanie: pomiary napięcia, natężenia i rezystancji
3.9. Praca z programami do poszukiwania usterek
3.9.1. Poszukiwanie usterek w samochodzie Volkswagen
3.9.2. Poszukiwanie usterek w samochodzie Ford
4. Podstawy elektrotechniki
4.1. Prawo Ohma
4.2. Straty napięcia .
4.2.1, Napięcie w zamkniętym obwodzie elektrycznym
4.2.2. Napięcie w otwartym obwodzie elektrycznym
4.3. Moc elektryczna
4.4. Rezystywność przewodnika
4.5. Połączenia równoległe i szeregowe
4.5.1. Połączenie szeregowe
4.5.2. Połączenie równoległe
4.5.3. Przegląd
4.6. Obwody mieszane
4.6.1. Rozszerzone połączenie szeregowe
4.6.2. Rozszerzone połączenie równoległe
4.7. Dzielnik napięcia, potencjometr
4.7.1. Nieobciążony dzielnik napięcia
4.7.2. Obciążony dzielnik napięcia
4.8. Rezystory zależne od temperatury
4.8.1. Rezystory PTC
4.8.2. Rezystory NTC
4.9. Kondensator
4.9.1. Kondensator jako magazyn ładunków elektrycznych
4.9.2. Kierunek przepływu prądu
4.9.3. Budowa
4.9.4. Zasada działania
4.9.5. Przebieg ładowania i rozładowania
4.9.6. Kondensator w obwodzie prądu przemiennego
4.9.7. Kondensator jako element przeciwzakłóceniowy w samochodzie
4.10. Tndukcyjność
4.10.1. Magnetyzm
4.10.2. Indukcja elektromagnetyczna
4.10.2.1. Indukcja ruchu
4.10.2.2. Indukcja spoczynkowa
4.10.3. Cewka
4.10.3.1. Samoindukcja po włączeniu cewki
4.10.3.2. Samoindukcja po odłączeniu cewki
4.10.4. Silnik elektryczny i prądnica
4.10.4.1. Zasada działania silnika elektrycznego
4.10.4.2. Zasada działania prądnicy
4.10.5. Przekaźnik
4.10.5.1. Zasada działania
4.10.5.2. Rodzaje przekaźników
4.10.5.3. Budowa przekaźnika kontaktronowego
4.10.5.4. Przykłady zastosowań przekaźników kontaktronowych w samochodzie
4.10.5.5. Poszukiwanie usterki w obwodzie z przekaźnikiem
5. Podstawowe elementy elektroniczne
5.1. Dioda
5.1.1. Dioda jako zawór elektryczny
5.1.2. Sprawdzanie diody
5.1.3. Zastosowanie diody jako prostownika prądu przemiennego
5.1.4. Układ mostkowy w prądnicy prądu trójfazowego
5.1.5. Dioda do rozłączania obwodu elektrycznego
5.1.6. Dioda do ograniczania napięcia wzbudzenia
5.1.7. Oznaczanie diod
5.2. Dioda Zenera
5.2.1. Właściwościî
5.2.2. Dioda Zenera w przekaźniku ochrony przepięciowej
5.2.3. Dioda Zenera jako dioda prostująca w prądnicy trójfazowej
5.3. Dioda świecąca (LED)
5.3.1. Właściwości
5.3.2. Budowa
5.3.3. Przykłady zastosowania
5.4. Fotodiody
5.4.1. Właściwości fotodiody,
5.4.2. Przykłady zastosowania fotodiody
5.4.2.1. Czujnik deszczu i światła
5.4.2.2. Czujnik promieniowania słonecznego
5.4.2.3. Lusterko wewnętrzne samoczynnie reagujące na oślepianie
5.4.2.4. Bezdotykowy pomiar temperatury
5.5. Tranzystor
5.5.1. Tranzystor jako element sterowalny
5.5.2. Porównanie tranzystora z przekaźnikiem
5.5.3. Tranzystor jako wzmacniacz
5.5.4. Współczynnik trwania impulsu
6. Analiza systemowa i schematy przepływu sygnałów
6.1. Analiza funkcjonalna
6.2. Samochód jako system
6.3. Schemat przepływu sygnałów
7. Podstawy techniki cyfrowej
7.1. Sygnały analogowe i cyfrowe
7.2. Zasada przekazu analogowego
7.2.1. Problemy przekazu analogowego
7.2.2. Przykłady przekazu analogowego
7.3. Logika podstawowych połączeń cyfrowych
7.4. Przegląd podstawowych funkcji logicznych
7.5. Element logiczny przetwarzający dane
7.5.1. Poziom sygnału
7.5.2. Poziom sygnału w samochodzie
7.6. Podstawowe funkcje logiczne
7.6.1. Iloczyn logiczny
7.6.2. Suma logiczna
7.6.3. Negacja logiczna
7.6.4. Podsumowanie
7.6.5. Używane skróty
7.6.6. Wybrane symbole graficzne elementów logicznych
7.6.7. Przykład
7.7. Złożone elementy logiczne
7.8. System dwójkowy
8. Transmisja danych w samochodzie
8.1. Przykłady
8.2. Przetwarzanie informacji w urządzeniu sterującym
8.3. Przetwornik analogowo-cyfrowy
8.4. Połączenia wtykowe słabym punktem układu
8.5. Transmisja danych za pomocą magistrali danych
8.6. Samodiagnoza
8.6.1. Nadzorowanie czujnika (np. temperatury cieczy chłodzącej)
8.6.2. Nadzorowanie nastawnika (np. regulatora biegu jałowego)
8.7. Magistrala transmisji danych diagnostycznych
8.8. Pokładowa instalacja elektryczna i zarządzanie obciążeniem
9. Sterowanie i regulacja
9.1. Różnica pomiędzy sterowaniem i regulacją
9.1.1. Łańcuch sterowania
9.1.2. Obwód regulacji
9.2. Sterowanie
9.2.1. Definicja sterowania
9.2.2. Ogniwa łańcucha sterowania
9.2.3. Wielkości wejściowe i wyjściowe łańcucha sterowania
9.2.4. Rodzaje sterowania według rodzaju sygnału
9.2.5. Sterowanie binarne
9.2.6. Sterowanie analogowe
9.2.7. Sterowanie cyfrowe
9.2.8. Rodzaje sterowania według rodzaju przetwarzania sygnału
9.3. Regulowanie
9.3.1. Człowiek jako regulator w obwodzie regulacji
9.3.2. Definicja regulacji
9.3.3. Schemat blokowy obwodu regulacji
9.3.4. Części składowe układu regulacji
9.3.5. Obwód regulacji
9.3.6. Rodzaje regulatorów
9.3.7. Stany przejściowe
9.3.8. Regulacja prądu
9.3.9. Regulacja prędkości obrotowej biegu jałowego
9.3.10. Odpowietrzanie zbiornika paliwa
9.4. Adaptacyjne ukiady regulacji
9.4.1. Adaptacja na przykładzie regulacji lambda
9.4.2. Problemy diagnostyczne wynikające z adaptacji
10. Oscyloskop warsztatowy
10.1. Analogowe i cyfrowe przedstawianie sygnałów
10.2. Sprzężenia DC/AC
10.3. OśY
10.4. Oś X
10.5. Impuls wyzwalający
10.5.1. Poziom impulsu wyzwalającego
10.5.2. Zbocze impulsu wyzwalającego
10.6. Obrazy typowych sygnałów z czujników
10.7. Sprawdzanie prądnicy
10.7.1. Sygnały harmoniczne
10.7.2. Wpływ rodzaju sprzężenia na obraz
10.7.3. Przykłady usterek wykrytych podczas testu prądnicy
11. Systemy transmisji danych
11.1. Rozwój elektronicznych układów samochodowych
11.2. Konieczność stosowania sieci transmisji danych
11.3. Podstawowe pojęcia
11.3.1. Rodzaje sieci transmisji danych
11.3.2. Podstawy cyfrowej transmisji danych
11.4. Magistrala CAN
11.4.1. Transmisja sygnałów
11.4.2. Format komunikatu
11.4.3. Diagnostyka
11.5. Magistrala LIN
11.6. Optyczne sieci transmisji danych
11.6.1. Przesyłanie sygnałów światłowodami
11.6.2. Magistrala MOST
11.6.3. Diagnostyka magistrali MOST
11.6.4. Magistrala Byteflight
11.7. Sieć Bluetooth
11.8. Sieć Flex Ray
11.9. Przykłady wykorzystania sieci transmisji danych w samochodzie
11.10. Programowanie, kodowanie, personalizacja, indywidualizacja
12. Układy zapłonowe
12.1. Bezstykowe sterowanie zapłonu
12.1.1. Zalety
12.1.2. Budowa i działanie
12.1.3. Indukcyjne wyzwalanie sygnału w zapłonie tranzystorowym
12.1.4. Emitowanie sygnału przez czujnik Halla
12.1.5. Wykrywanie usterek zapłonu sterowanego bezstykowo
12.2. Zapłon elektroniczny
12.2.1. Schemat funkcjonalny z wejściami i wyjściami urządzenia sterującego .
12.2.2. Najważniejsze sygnały wejściowe do obliczania KWZ
12.2.3. Dodatkowe sygnały wejściowe
12.2.4. Sygnały wyjściowe oraz wskazówki do wykrywania usterek
12.3. Zapłon całkowicie elektroniczny
12.3.1. Budowa i zalety statycznego rozdziału wysokiego napięcia
12.3.2. Statyczny rozdział wysokiego napięcia przez cewki dwubiegunowe
12.3.3. Informacja zwrotna o prądzie zapłonu w zapłonie statycznym
12.3.4. Wskazówki dotyczące wykrywania usterek
13. Układy wtryskowe
13.1. Wtrysk ciągły (układ K-Jctronic)
13.1.1. Opis funkcji i części składowych układu
13.1.2. Elementy składowe i ich funkcje
13.1.3. Dodatkowe, elektrycznie sterowane elementy układu
13.1.4. Schemat elektryczny
13.1.5. Układ K-Jetronic z regulacją lambda
13.2. Układ KE-Jctronic
13.2.1. Różnice w stosunku do układu K-Jetronic
13.2.2. Sygnały wejściowe i ich znaczenie dla sterowania elektronicznego
13.2.3. Regulacja dawki wtrysku przez elektrohydrauliczny nastawnik ciśnienia
13.3. Wtrysk przerywany (układ L-Jetronic)
13.3.1. Ogólny opis działania układu
13.3.2. Elementy składowe i ich funkcje
13.3.3. Funkcje urządzenia sterującego
13.3.4. Ogólny schemat elektryczny układu
13.4. Układ Mono-Jetronic
13.4.1. Obwód zasilania paliwem
13.4.2. Sygnały wejściowe do ustalenia warunków eksploatacji
13.4.3. Działanie urządzenia sterującego, sygnały wyjściowe
13.5. Regulacja lambda
13.5.1. Adaptacja składu mieszanki
13.5.2. Budowa i działanie sondy lambda
13.5.3. Sonda lambda z wkładem z dwutlenku tytanu
13.5.4. Planarna sonda lambda
13.5.5. Szerokopasmowa planarna sonda lambda
13.fi. Regulowane elektronicznie układy wtryskowe w silnikach wysokoprężnych
13.6.1. Wiadomości ogólne, przegląd układu
13.6.2. Sygnały wejściowe i ich wpływ na działanie układu
13.6.3. Sterowanie różnymi pompami wtryskowymi i pozostałe sygnały wyjściowe
13.6.4. Wtrysk bezpośredni w silnikach wysokoprężnych
13.6.4.1. Promieniowe rozdzielaczowe pompy wtryskowe
13.6.4.2. Układy z pompowtryskiwaczami (UIS) i indywidualnymi pompami wtryskowymi (UPS)
13.6.4.3. Zasobnikowy układ wtryskowy Common Raił
13.6.5. Sposoby poprawy czystości spalin w samochodach z silnikami wysokoprężnymi
14. Zintegrowane układy wtryskowo-zapłonowe i obecne wymagania .
14.1. Informacje ogólne
14.2. Funkcje dodatkowe w różnych rozwiązaniach Motronic
14.3. Cyfrowe układy sterowania silnika z wtryskiem do rury dolotowej
14.4. Cyfrowe układy sterowania silnika o bezpośrednim wtrysku benzyny
14.5. Stosowana w Europie diagnostyka pokładowa (E-OBD)
14.6. Gaz jako paliwo alternatywne
14.6.1. Wiadomości wstępne
14.6.2. Instalacja samochodowa na gaz ziemny
14.6.3. Samochodowe instalacje gazowe jako wyposażenie dodatkowe
14.6.4. Regulacje prawne
15. Układy regulacji i sterowania dynamiki jazdy
15.1. Układ przcciwblokujący (ABS)
15.1.1. Podstawowe funkcje i ogólna budowa układu ABS
15.1.2. Czujniki prędkości obrotowej kół
15.1.3. Układ zamknięty z zaworami elektromagnetycznymi 3/3
15.1.4. Układ otwarty z zaworami elektromagnetycznymi 2/2
15.1.5. Układ zamknięty z zaworami elektromagnetycznymi 2/2
15.1.6. ABS w motocyklach
15.2. Układ przeciwpoślizgowy (ASR)
15.2.1. Układ przeciwpoślizgowy z zaworami elektromagnetycznymi 3/3
15.2.2. Układ przeciwpoślizgowy z zaworami elektromagnetycznymi 2/2
15.3. Układ stabilizacji toru jazdy
15.3.1. Opis układu stabilizacji toru jazdy
15.3.2. Sygnały wejściowe i wyjściowe
15.4. Regulowane blokady mechanizmu różnicowego
15.4.1. Sygnały wejściowe i wyjściowe w urządzeniu sterującym
15.4.2. Blokady elektrohydrauliczna i elektromagnetyczna
15.4.3. Obwód elektryczny elektromagnetycznej blokady w układzie napędowym czterech
kół
15.5. Elektroniczna regulacja amortyzatorów
16. Układy bezpieczeństwa biernego
16.1. Wprowadzenie
16.2. Budowa i działanie przednich poduszek gazowych
16.3. Nadzorowanie układu i przepisy bezpieczeństwa
16.4. Boczne poduszki gazowe
16.5. Kurtyny gazowe
16.6. Pirotechniczne napinacze pasów
16.7. Poduszka kompaktowa (eurobag)
16.8. Przykład kompletnego układu
17. Układy ochrony przed kradzieżą
17.1. Elektroniczne zabezpieczenie przed nieuprawnionym użyciem
17.1.1. Zabezpieczenie z transponderem przed uruchomieniem samochodu
17.1.2. Montaż immobilizera w samochodzie niezabezpieczonym fabrycznie
17.2. Instalacje alarmowe
17.2.1. Ogólny opis układu
17.2.2. Sygnały wejściowe i elementy składowe instalacji
17.2.3. Sygnały wyjściowe i schemat elektryczny instalacji alarmowej
18. Układy zwiększające komfort jazdy
18.1. Sterowanie ogrzewania i klimatyzacji
18.1.1. Opis działania i budowa układu
18.1.2. Zasada działania klimatyzacji
18.1.3. Sygnały wejściowe
18.1.4. Sygnały wyjściowe i sposób działania
18.1.5. Schemat ideowy
18.2. Elektroniczne sterowanie skrzynki przekładniowej
18.2.1. Opis układu
18.2.2. Sygnały wejściowe i wyjściowe
18.2.3. Bczstopniowa automatyczna skrzynka przekładniowa
18.3. Elektroniczne sterowanie sprzęgła i zautomatyzowana skrzynka przekładniowa
18.3.1. Elektroniczne sterowanie sprzęgła
18.3.2. Zautomatyzowana skrzynka przekładniowa
18.4. Regulacja prędkości jazdy
18.4.1. Opis działania układu
18.4.2. Elementy składowe, sygnały wejściowe i wyjściowe
18.4.3. Adaptacyjna regulacja prędkości jazdy
18.5. Elektroniczny pomiar odległości (asystent parkowania)
18.6. Centralne blokowanie drzwi
18.6.1. Centralne blokowanie drzwi z nastawnikami pneumatycznymi
18.6.2. Centralne blokowanie drzwi z nastawnikami elektrycznymi
18.6.3. Komfortowy dostęp do samochodu
18.7. Elektryczne sterowanie szyb
18.8. Elektryczne sterowanie dachu
18.9. Elektryczne ustawianie lusterek zewnętrznych
18.10. Elektryczna regulacja siedzenia
18.11. Elektryczna regulacja siedzenia i lusterek z pamięcią ustawienia
18.12. Elektryczna regulacja położenia kolumny kierownicy
18.13. Dodatkowe urządzenie grzewcze
18.13.1. Przegląd rozwiązań konstrukcyjnych
18.13.2. Działanie urządzenia grzewczego
18.13.3. Wskazówki montażowe i przepisy prawa
18.13.4. Diagnozowanie i schemat elektryczny ogrzewania postojowego
19. Zintegrowane układy informacji kierowcy
19.1. Wprowadzenie
19.2. Wprowadzanie poleceń i sygnały wejściowe
19.3. Komunikaty i odtwarzanie
19.4. Układy nawigacji satelitarnej
19.4.1. Wiadomości wstępne
19.4.2. Ustalenie pozycji i obliczenie marszruty
19.4.3. Budowa układu nawigacji GPS w samochodzie
19.4.4. Możliwe funkcje
19.4.5. Możliwe usterki i ich przyczyny
19.5. Telefon w samochodzie
19.5.1. Rozwój telefonii komórkowej
19.5.2. Zasady działania i stosowane technologie
19.5.3. Przykłady rozwiązań i etapy rozwojowe
19.5.3.1. Telefony montowane na stałe, koniec lat 90. XX wieku
19.5.3.2. Telefon komórkowy zintegrowany z samochodem
19.5.3.3. Zamontowanie telefonu komórkowego jako wyposażenia dodatkowego
19.5.3.4. Telefon zamontowany na stale, zintegrowany z układem informacji kierowcy, stan
z początku 2000 roku
19.5.3.5. Telefon w technologii bluetooth zintegrowany z układem informacji kierowcy
19.6. Telematyka
19.6.1. Telematyka komunikacyjna
19.6.2. Funkcja wywołania alarmowego
19.6.3. Usługi online
19.6.4. Funkcje telematyczne dotyczące tylko samochodu
20. Konstrukcje hybrydowe
20.1. Definicja
20.2. Wiadomości wstępne
20.2.1. Podział według budowy
20.2.1.1. Napęd hybrydowy równoległy
20.2.1.2. Napęd hybrydowy szeregowy
20.2.1.3. Napęd hybrydowy mieszany lub rozgałęziony
20.2.1.4. Napęd hybrydowy ładowany z sieci elektrycznej (Plug-In-Hybrid)
20.2.2. Podział według stopnia elektryfikacji pojazdu
20.2.2.1. Napęd mikrohybrydowy (Micro Hybrid)
20.2.2.2. Niepełny napęd hybrydowy (Mild Hybrid)
20.2.2.3. Pełny napęd hybrydowy (Fuli Hybrid)
20.3. Napędzanie zespołów pomocniczych w samochodach Fuli Hybrid
20.4. Zalety i wady napędu hybrydowego
20.4.1. Współpraca silnika benzynowego z silnikiem elektrycznym
20.4.2. Zalety samochodów hybrydowych
20.4.3. Wady samochodów hybrydowych
20.5. Toyota Prius przykładem seryjno-równoległcgo napędu hybrydowego
20.5.1. Podzespoły układu napędowego (rys. 20.13)
20.5.2. Akumulatory wysokiego napięcia (HV)
20.5.2.1. Akumulator niklowo-wodorkowy (NiMH)
20.5.2.2. Akumulatory litowo-jonowc (Li-Ion)
20.5.3. Rozdział mocy
20.5.4. Budowa i działanie maszyny synchronicznej prądu przemiennego
20.5.5. Przetwornik (inwerter, falownik) - rysunki 20.23 i 20.25
20.5.6. Elektroniczne urządzenie sterujące
20.5.7. Układ bezpieczeństwa napędu hybrydowego Toyoty Prius
20.6. Samochody z samozabezpieczonymi obwodami wysokiego napięcia
20.6.1. Samozabezpieczenie
20.6.2. Zasady bezpieczeństwa samochodów z obwodami wysokiego napięcia
20.6.3. Techniczne warunki bezpieczeństwa obsługi układów wysokiego napięcia
Materiały źródłowe
Źródła ilustracji
Wykaz skrótów
636 stron, Format: 16.5x23.5cm, oprawa miękka
