Spis treści ksiązki Elektrotechnika i elektronika w pojazdach samochodowych 

Słowo wstępne 13

1. Podstawowe pojęcia z elektryczności 15

1.1. Budowa atomu 15

1.2. Napięcie 16

1.3. Prąd 17

1.4. Rezystancja 17

1.5. Możliwości wytworzenia napięcia 18

1.6. Skutki oddziaływania prądu elektrycznego 19

1.7. Przepisy bezpieczeństwa 20

1.7.1. Oddziaływanie prądu elektrycznego na człowieka 20

1.7.2. Pierwsza pomoc przy porażeniu prądem 21

1.8. Rodzaje napięcia 21

2. Schematy połączeń elektrycznych 24

2.1. Części składowe i budowa obwodu elektrycznego 24

2.2. Symbole graficzne 26

2.3. Schematy ideowe 29

2.3.1. Schemat połączeń 29

2.3.2. Schemat obwodu 30

2.4. Oznaczenia urządzeń elektrycznych 30

2.5. Oznaczenia zacisków 30

2.6. Schematy elektryczne 31

2.6.1. Przykłady schematów dla samochodu Volkswagen 31

2.6.2. Przykłady schematów dla samochodu Ford 36

2.7.Miejsce zamontowania elementów w samochodzie 41

3. Pomiary miernikiem uniwersalnym 44

3.1. Rodzaje mierników 44

3.2. Oznaczenia na uniwersalnych miernikach analogowych 46

3.3. Oznaczenia na uniwersalnych miernikach cyfrowych 47

3.4. Zakresy tolerancji mierników uniwersalnych 49

3.4.1. Mierniki analogowe 49

3.4.2. Uniwersalne mierniki cyfrowe 50

3.5. Poszukiwanie usterek za pomocą woltomierza 50

3.6. Poszukiwanie usterek za pomocą amperomierza 55

3.7. Poszukiwanie usterek za pomocą pomiaru rezystancji 58

3.8. Podsumowanie: pomiary napięcia, natężenia i rezystancji 64

3.9. Praca z programami do poszukiwania usterek 65

3.9.1. Poszukiwanie usterek w samochodzie Volkswagen 65

3.9.2. Poszukiwanie usterek w samochodzie Ford 69

4. Podstawy elektrotechniki 74

4.1. Prawo Ohma 74

4.2. Straty napięcia 75

4.2.1. Napięcie w zamkniętym obwodzie elektrycznym 75

4.2.2. Napięcie w otwartym obwodzie elektrycznym 76

4.3. Moc elektryczna 77

4.4. Rezystywność przewodnika 79

4.5. Połączenia równoległe i szeregowe 80

4.5.1. Połączenie szeregowe 80

4.5.2. Połączenie równoległe 82

4.5.3. Przegląd 84

4.6. Obwody mieszane 85

4.6.1. Rozszerzone połączenie szeregowe 85

4.6.2. Rozszerzone połączenie równoległe 87

4.7. Dzielnik napięcia, potencjometr 88

4.7.1. Nieobciążony dzielnik napięcia 88

4.7.2. Obciążony dzielnik napięcia 89

4.8. Rezystory zależne od temperatury 89

4.8.1. Rezystory PTC 89

4.8.2. Rezystory NTC 93

4.9. Kondensator 94

4.9.1. Kondensator jako magazyn ładunków elektrycznych 94

4.9.2. Kierunek przepływu prądu 94

4.9.3. Budowa 95

4.9.4. Zasada działania 95

4.9.5. Przebieg ładowania i rozładowania 96

4.9.6. Kondensator w obwodzie prądu przemiennego 98

4.9.7. Kondensator jako element przeciwzakłóceniowy w samochodzie 98

4.10. Indukcyjność 99

4.10.1. Magnetyzm 99

4.10.2. Indukcja elektromagnetyczna 103

4.10.2.1. Indukcja ruchu 103

4.10.2.2. Indukcja spoczynkowa 105

4.10.3. Cewka 106

4.10.3.1. Samoindukcja po włączeniu cewki 106

4.10.3.2. Samoindukcja po odłączeniu cewki 108

4.10.4. Silnik elektryczny i prądnica 110

4.10.4.1. Zasada działania silnika elektrycznego 110

4.10.4.2. Zasada działania prądnicy 112

4.10.5. Przekaźnik 115

4.10.5.1. Zasada działania 115

4.10.5.2. Rodzaje przekaźników 118

4.10.5.3. Budowa przekaźnika kontaktronowego 118

4.10.5.4. Przykłady zastosowań przekaźników kontaktronowych w samochodzie 119

4.10.5.5.Poszukiwanie usterki w obwodzie z przekaźnikiem 121

5. Podstawowe elementy elektroniczne 126

5.1. Dioda 126

5.1.1. Dioda jako zawór elektryczny 126

5.1.2. Sprawdzanie diody 126

5.1.3. Zastosowanie diody jako prostownika prądu przemiennego 128

5.1.4. Układ mostkowy w prądnicy prądu trójfazowego 129

5.1.5. Dioda do rozłączania obwodu elektrycznego 132

5.1.6. Dioda do ograniczania napięcia wzbudzenia 13

5.1.7. Oznaczanie diod 133

5.2. Dioda Zenera 133

5.2.1. Właściwości 134

5.2.2. Dioda Zenera w przekaźniku ochrony przepięciowej 134

5.2.3. Dioda Zenera jako dioda prostująca w prądnicy trójfazowej 135

5.3. Dioda świecąca (LED) 135

5.3.1. Właściwości 136

5.3.2. Budowa 137

5.3.3. Przykłady zastosowania 139

5.4. Fotodiody 142

5.4.1. Właściwości fotodiody 143

5.4.2. Przykłady zastosowania fotodiody 144

5.4.2.1. Czujnik deszczu i światła 144

5.4.2.2. Czujnik promieniowania słonecznego 146

5.4.2.3. Lusterko wewnętrzne samoczynnie reagujące na oślepianie 147

5.4.2.4. Bezdotykowy pomiar temperatury 148

5.5. Tranzystor 150

5.5.1. Tranzystor jako element sterowalny 151

5.5.2. Porównanie tranzystora z przekaźnikiem 152

5.5.3. Tranzystor jako wzmacniacz 153

5.5.4. Współczynnik trwania impulsu 155

6. Analiza systemowa i schematy przepływu sygnałów 158

6.1. Analiza funkcjonalna 158

6.2. Samochód jako system 159

6.3. Schemat przepływu sygnałów 160

7. Podstawy techniki cyfrowej 162

7.1. Sygnały analogowe i cyfrowe 162

7.2. Zasada przekazu analogowego 164

7.2.1. Problemy przekazu analogowego 165

7.2.2. Przykłady przekazu analogowego 165

7.3. Logika podstawowych połączeń cyfrowych 167

7.4. Przegląd podstawowych funkcji logicznych 170

7.5. Element logiczny przetwarzający dane 171

7.5.1. Poziom sygnału 172

7.5.2. Poziom sygnału w samochodzie 173

7.6. Podstawowe funkcje logiczne 173

7.6.1. Iloczyn logiczny 173

7.6.2. Suma logiczna 175

7.6.3. Negacja logiczna 176

7.6.4. Podsumowanie 178

7.6.5. Używane skróty 178

7.6.6. Wybrane symbole graficzne elementów logicznych 179

7.6.7. Przykład 179

7.7. Złożone elementy logiczne 181

7.8. System dwójkowy 182

8. Transmisja danych w samochodzie 184

8.1. Przykłady 185

8.2. Przetwarzanie informacji w urządzeniu sterującym 187

8.3. Przetwornik analogowo-cyfrowy 188

8.4. Połączenia wtykowe słabym punktem układu 190

8.5. Transmisja danych za pomocą magistrali danych 190

8.6. Samodiagnoza 191

8.6.1. Nadzorowanie czujnika (np.temperatury cieczy chłodzącej) 193

8.6.2. Nadzorowanie nastawnika (np.regulatora biegu jałowego) 194

8.7. Magistrala transmisji danych diagnostycznych 196

8.8. Pokładowa instalacja elektryczna i zarządzanie obciążeniem 203

9. Sterowanie i regulacja 211

9.1. Różnica pomiędzy sterowaniem i regulacją 211

9.1.1. Łańcuch sterowania 211

9.1.2. Obwód regulacji 211

9.2. Sterowanie 212

9.2.1. Definicja sterowania 212

9.2.2. Ogniwa łańcucha sterowania 212

9.2.3. Wielkości wejściowe i wyjściowe łańcucha sterowania 212

9.2.4. Rodzaje sterowania według rodzaju sygnału 214

9.2.5. Sterowanie binarne 215

9.2.6. Sterowanie analogowe 216

9.2.7. Sterowanie cyfrowe 217

9.2.8. Rodzaje sterowania według rodzaju przetwarzania sygnału 218

9.3. Regulowanie 219

9.3.1. Człowiek jako regulator w obwodzie regulacji 219

9.3.2. Definicja regulacji 220

9.3.3. Schemat blokowy obwodu regulacji 221

9.3.4. Części składowe układu regulacji 222

9.3.5. Obwód regulacji 223

9.3.6. Rodzaje regulatorów 223

9.3.7. Stany przejściowe 224

9.3.8. Regulacja prądu 225

9.3.9. Regulacja prędkości obrotowej biegu jałowego 226

9.3.10. Odpowietrzanie zbiornika paliwa 229

9.4. Adaptacyjne układy regulacji 231

9.4.1. Adaptacja na przykładzie regulacji lambda 232

9.4.2. Problemy diagnostyczne wynikające z adaptacji 234

10. Oscyloskop warsztatowy 235

10.1. Analogowe i cyfrowe przedstawianie sygnałów 235

10.2. Sprzężenia DC/AC 236

10.3. Oś Y 237

10.4. Oś X 237

10.5. Impuls wyzwalający 239

10.5.1. Poziom impulsu wyzwalającego 239

10.5.2. Zbocze impulsu wyzwalającego 240

10.6. Obrazy typowych sygnałów z czujników 241

10.7. Sprawdzanie prądnicy 242

10.7.1. Sygnały harmoniczne 242

10.7.2. Wpływ rodzaju sprzężenia na obraz 243

10.7.3. Przykłady usterek wykrytych podczas testu prądnicy 244

11. Systemy transmisji danych 246

11.1. Rozwój elektronicznych układów samochodowych 246

11.2. Konieczność stosowania sieci transmisji danych 247

11.3. Podstawowe pojęcia 249

11.3.1. Rodzaje sieci transmisji danych 250

11.3.2. Podstawy cyfrowej transmisji danych 252

11.4. Magistrala CAN 253

11.4.1. Transmisja sygnałów 253

11.4.2. Format komunikatu 257

11.4.3. Diagnostyka 260

11.5. Magistrala LIN 264

11.6. Optyczne sieci transmisji danych 268

11.6.1. Przesyłanie sygnałów światłowodami 268

11.6.2. Magistrala MOST 270

11.6.3. Diagnostyka magistrali MOST 271

11.6.4. Magistrala Byteflight 273

11.7. Sieć Bluetooth 275

11.8. Sieć Flex Ray 276

11.9. Przykłady wykorzystania sieci transmisji danych w samochodzie 278

11.10. Programowanie, kodowanie, personalizacja, indywidualizacja 283

12. Układy zapłonowe 289

12.1. Bezstykowe sterowanie zapłonu 289

12.1.1. Zalety 289

12.1.2. Budowa i działanie 290

12.1.3. Indukcyjne wyzwalanie sygnału w zapłonie tranzystorowym 291

12.1.4. Emitowanie sygnału przez czujnik Halla 292

12.1.5. Wykrywanie usterek zapłonu sterowanego bezstykowo 294

12.2. Zapłon elektroniczny 297

12.2.1. Schemat funkcjonalny z wejściami i wyjściami urządzenia sterującego 298

12.2.2. Najważniejsze sygnały wejściowe do obliczania KWZ 299

12.2.3. Dodatkowe sygnały wejściowe 301

12.2.4. Sygnały wyjściowe oraz wskazówki do wykrywania usterek 303

12.3. Zapłon całkowicie elektroniczny 304

12.3.1. Budowa i zalety statycznego rozdziału wysokiego napięcia 304

12.3.2. Statyczny rozdział wysokiego napięcia przez cewki dwubiegunowe 305

12.3.3. Informacja zwrotna o prądzie zapłonu w zapłonie statycznym 306

12.3.4. Wskazówki dotyczące wykrywania usterek 307

13. Układy wtryskowe 308

13.1. Wtrysk ciągły (układ K-Jetronic) 308

13.1.1. Opis funkcji i części składowych układu 308

13.1.2. Elementy składowe i ich funkcje 310

13.1.3. Dodatkowe, elektrycznie sterowane elementy układu 316

13.1.4. Schemat elektryczny 318

13.1.5. Układ K-Jetronic z regulacją lambda 319

13.2. Układ KE-Jetronic 320

13.2.1. Różnice w stosunku do układu K-Jetronic 321

13.2.2. Sygnały wejściowe i ich znaczenie dla sterowania elektronicznego 321

13.2.3. Regulacja dawki wtrysku przez elektrohydrauliczny nastawnik ciśnienia 324

13.3. Wtrysk przerywany (układ L-Jetronic) 325

13.3.1. Ogólny opis działania układu 325

13.3.2. Elementy składowe i ich funkcje 326

13.3.3. Funkcje urządzenia sterującego 335

13.3.4. Ogólny schemat elektryczny układu 338

13.4. Układ Mono-Jetronic 339

13.4.1. Obwód zasilania paliwem 339

13.4.2. Sygnały wejściowe do ustalenia warunków eksploatacji 342

13.4.3. Działanie urządzenia sterującego, sygnały wyjściowe 344

13.5. Regulacja lambda 346

13.5.1. Adaptacja składu mieszanki 348

13.5.2. Budowa i działanie sondy lambda 349

13.5.3. Sonda lambda z wkładem z dwutlenku tytanu 350

13.5.4. Planarna sonda lambda 352

13.5.5. Szerokopasmowa planarna sonda lambda 352

13.6. Regulowane elektronicznie układy wtryskowe w silnikach wysokoprężnych 353

13.6.1. Wiadomości ogólne, przegląd układu 353

13.6.2. Sygnały wejściowe i ich wpływ na działanie układu 354

13.6.3. Sterowanie różnymi pompami wtryskowymi i pozostałe sygnały wyjściowe 357

13.6.4. Wtrysk bezpośredni w silnikach wysokoprężnych 362

13.6.4.1. Promieniowe rozdzielaczowe pompy wtryskowe 362

13.6.4.2. Układy z pompowtryskiwaczami (UIS) i indywidualnymi pompami wtryskowymi (UPS) 366

13.6.4.3. Zasobnikowy układ wtryskowy Common Rail 366

13.6.5. Sposoby poprawy czystości spalin w samochodach z silnikami wysokoprężnymi 372

14. Zintegrowane układy wtryskowo-zapłonowe i obecne wymagania 375

14.1. Informacje ogólne 375

14.2. Funkcje dodatkowe w różnych rozwiązaniach Motronic 376

14.3. Cyfrowe układy sterowania silnika z wtryskiem do rury dolotowej 379

14.4. Cyfrowe układy sterowania silnika o bezpośrednim wtrysku benzyny 384

14.5. Stosowana w Europie diagnostyka pokładowa (E-OBD) 386

14.6. Gaz jako paliwo alternatywne 389

14.6.1. Wiadomości wstępne 389

14.6.2. Instalacja samochodowa na gaz ziemny 391

14.6.3. Samochodowe instalacje gazowe jako wyposażenie dodatkowe 395

14.6.4. Regulacje prawne 397

15. Układy regulacji i sterowania dynamiki jazdy 398

15.1. Układ przeciwblokujący (ABS) 398

15.1.1. Podstawowe funkcje i ogólna budowa układu ABS 398

15.1.2. Czujniki prędkości obrotowej kół 399

15.1.3. Układ zamknięty z zaworami elektromagnetycznymi 3/3 401

15.1.4. Układ otwarty z zaworami elektromagnetycznymi 2/2 404

15.1.5. Układ zamknięty z zaworami elektromagnetycznymi 2/2 406

15.1.6. ABS w motocyklach 409

15.2. Układ przeciwpoślizgowy (ASR) 412

15.2.1. Układ przeciwpoślizgowy z zaworami elektromagnetycznymi 3/3 413

15.2.2. Układ przeciwpoślizgowy z zaworami elektromagnetycznymi 2/2 418

15.3. Układ stabilizacji toru jazdy 422

15.3.1. Opis układu stabilizacji toru jazdy 422

15.3.2. Sygnały wejściowe i wyjściowe 425

15.4. Regulowane blokady mechanizmu różnicowego 432

15.4.1. Sygnały wejściowe i wyjściowe w urządzeniu sterującym 433

15.4.2. Blokady elektrohydrauliczna i elektromagnetyczna 435

15.4.3. Obwód elektryczny elektromagnetycznej blokady w układzie napędowym czterech kół 437

15.5. Elektroniczna regulacja amortyzatorów 439

16. Układy bezpieczeństwa biernego 443

16.1. Wprowadzenie 443

16.2. Budowa i działanie przednich poduszek gazowych 444

16.3. Nadzorowanie układu i przepisy bezpieczeństwa 451

16.4. Boczne poduszki gazowe 456

16.5. Kurtyny gazowe 457

16.6. Pirotechniczne napinacze pasów 459

16.7. Poduszka kompaktowa (eurobag) 463

16.8. Przykład kompletnego układu 466

17. Układy ochrony przed kradzieżą 467

17.1. Elektroniczne zabezpieczenie przed nieuprawnionym użyciem 467

17.1.1. Zabezpieczenie z transponderem przed uruchomieniem samochodu 468

17.1.2. Montaż immobilizera w samochodzie niezabezpieczonym fabrycznie 471

17.2. Instalacje alarmowe 472

17.2.1. Ogólny opis układu 472

17.2.2. Sygnały wejściowe i elementy składowe instalacji 474

17.2.3. Sygnały wyjściowe i schemat elektryczny instalacji alarmowej 481

18. Układy zwiększające komfort jazdy 484

18.1. Sterowanie ogrzewania i klimatyzacji 484

18.1.1. Opis działania i budowa układu 484

18.1.2. Zasada działania klimatyzacji 486

18.1.3. Sygnały wejściowe 488

18.1.4. Sygnały wyjściowe i sposób działania 489

18.1.5. Schemat ideowy 495

18.2. Elektroniczne sterowanie skrzynki przekładniowej 499

18.2.1. Opis układu 499

18.2.2. Sygnały wejściowe i wyjściowe 501

18.2.3. Bezstopniowa automatyczna skrzynka przekładniowa 507

18.3. Elektroniczne sterowanie sprzęgła i zautomatyzowana skrzynka przekładniowa 510

18.3.1. Elektroniczne sterowanie sprzęgła 510

18.3.2. Zautomatyzowana skrzynka przekładniowa 513

18.4. Regulacja prędkości jazdy 516

18.4.1. Opis działania układu 516

18.4.2. Elementy składowe, sygnały wejściowe i wyjściowe 517

18.4.3. Adaptacyjna regulacja prędkości jazdy 520

18.5. Elektroniczny pomiar odległości (asystent parkowania) 525

18.6. Centralne blokowanie drzwi 531

18.6.1. Centralne blokowanie drzwi z nastawnikami pneumatycznymi 531

18.6.2. Centralne blokowanie drzwi z nastawnikami elektrycznymi 536

18.6.3. Komfortowy dostęp do samochodu 542

18.7. Elektryczne sterowanie szyb 544

18.8. Elektryczne sterowanie dachu 548

18.9. Elektryczne ustawianie lusterek zewnętrznych 550

18.10. Elektryczna regulacja siedzenia 552

18.11. Elektryczna regulacja siedzenia i lusterek z pamięcią ustawienia 554

18.12. Elektryczna regulacja położenia kolumny kierownicy 557

18.13. Dodatkowe urządzenie grzewcze 559

18.13.1. Przegląd rozwiązań konstrukcyjnych 559

18.13.2. Działanie urządzenia grzewczego 561

18.13.3. Wskazówki montażowe i przepisy prawa 562

18.13.4. Diagnozowanie i schemat elektryczny ogrzewania postojowego 564

19. Zintegrowane układy informacji kierowcy 567

19.1. Wprowadzenie 567

19.2. Wprowadzanie poleceń i sygnały wejściowe 568

19.3. Komunikaty i odtwarzanie 572

19.4. Układy nawigacji satelitarnej 573

19.4.1. Wiadomości wstępne 573

19.4.2. Ustalenie pozycji i obliczenie marszruty 5741

9.4.3. Budowa układu nawigacji GPS w samochodzie 576

19.4.4. Możliwe funkcje 579

19.4.5. Możliwe usterki i ich przyczyny 581

19.5. Telefon w samochodzie 583

19.5.1. Rozwój telefonii komórkowej 583

19.5.2. Zasady działania i stosowane technologie 583

19.5.3. Przykłady rozwiązań i etapy rozwojowe 586

19.5.3.1. Telefony montowane na stałe, koniec lat 90. XX wieku 586

19.5.3.2. Telefon komórkowy zintegrowany z samochodem 587

19.5.3.3. Zamontowanie telefonu komórkowego jako wyposażenia dodatkowego 589

19.5.3.4. Telefon zamontowany na stałe, zintegrowany z układem informacji kierowcy, stan z początku 2000 roku 591

19.5.3.5. Telefon w technologii bluetooth zintegrowany z układem informacji kierowcy 592

19.6. Telematyka 593

19.6.1. Telematyka komunikacyjna 594

19.6.2. Funkcja wywołania alarmowego 596

19.6.3. Usługi online 597

19.6.4. Funkcje telematyczne dotyczące tylko samochodu 599

20. Konstrukcje hybrydowe 600

20.1. Definicja 600

20.2. Wiadomości wstępne 600

20.2.1. Podział według budowy 600

20.2.1.1. Napęd hybrydowy równoległy 600

20.2.1.2. Napęd hybrydowy szeregowy 601

20.2.1.3. Napęd hybrydowy mieszany lub rozgałęziony 601

20.2.1.4. Napęd hybrydowy ładowany z sieci elektrycznej (Plug-In-Hybrid) 602

20.2.2. Podział według stopnia elektryfikacji pojazdu 602

20.2.2.1. Napęd mikrohybrydowy (Micro Hybrid) 602

20.2.2.2. Niepełny napęd hybrydowy (Mild Hybrid) 603

20.2.2.3. Pełny napęd hybrydowy (Full Hybrid) 605

20.3. Napędzanie zespołów pomocniczych w samochodach Full Hybrid 607

20.4. Zalety i wady napędu hybrydowego 608

20.4.1. Współpraca silnika benzynowego z silnikiem elektrycznym 608

20.4.2. Zalety samochodów hybrydowych 608

20.4.3. Wady samochodów hybrydowych 609

20.5. Toyota Prius przykładem seryjno-równoległego napędu hybrydowego 610

20.5.1. Podzespoły układu napędowego (rys.20.13) 610

20.5.2. Akumulatory wysokiego napięcia (HV) 611

20.5.2.1. Akumulator niklowo-wodorkowy (NiMH) 611

20.5.2.2. Akumulatory litowo-jonowe (Li-Ion) 613

20.5.3. Rozdział mocy 615

20.5.4. Budowa i działanie maszyny synchronicznej prądu przemiennego 616

20.5.5.Przetwornik (inwerter, falownik) – rysunki 20.23 i 20.25 619

20.5.6. Elektroniczne urządzenie sterujące 620

20.5.7. Układ bezpieczeństwa napędu hybrydowego Toyoty Prius 621

20.6. Samochody z samozabezpieczonymi obwodami wysokiego napięcia 623

20.6.1. Samozabezpieczenie 623

20.6.2. Zasady bezpieczeństwa samochodów z obwodami wysokiego napięcia 623

20.6.3. Techniczne warunki bezpieczeństwa obsługi układów wysokiego napięcia 624

Materiały źródłowe 626

Źródła ilustracji 628

Wykaz skrótów 631
1.