Mechatroniczne systemy pojazdów samochodowych. WKŁ -Wydawnictwa Komunikacji i Łączności Autor: Herner Anton,Riehl Hans J. Oprawa: tw Rok wydania: 2024 Format: B5 Stron: 866 Podręcznik fachowy, odzwierciedlający współczesny stan rozwoju techniki motoryzacyjnej, zaprezentowany w przystępny sposób, uwzględniający aspekty praktyczne. Zawiera podstawy budowy i działania oraz wskazówki dotyczące obsługi podzespołów, zespołów i układów wchodzących w skład mechatronicznych systemów pojazdów samochodowych. Stanowi kompleksowe kompendium wiedzy, bardzo bogato zilustrowane najnowszymi rozwiązaniami wykorzystywanymi we współczesnych pojazdach samochodowych. Jest napisanym od nowa znacznie rozszerzonym odpowiednikiem wielokrotnie wznawianej przez WKŁ (15 wydań) książki tych samych autorów pt. „Elektrotechnika i elektronika w pojazdach samochodowych”, wzbogaconym m.in. o pokładowe sieci elektryczne i zarządzanie energią elektryczną, napędy elektryczne i zelektryfikowane, zintegrowane układy informacyjne i wspomagające kieroowcę oraz jazdę autonomiczną. Odbiorcy: studenci wyższych uczelni o kierunku samochodowym, uczniowie techników i szkół branżowych I i II stopnia o profilu samochodowym i pokrewnych oraz wszyscy zainteresowani elektrycznymi i elektronicznymi układami współczesnych pojazdów samochodowych. Spis treści Wstęp 1. PODSTAWOWE POJĘCIA ELEKTRYCZNE 1.1. Budowa atomu 1.2. Napięcie 1.3. Prąd 1.4. Rezystancja 1.5. Możliwości wytwarzania napięcia 1.6. Skutki działania prądu elektrycznego 1.7. Zasady bezpieczeństwa 1.7.1. Oddziaływanie prądu elektrycznego na człowieka 1.7.2. Uszkodzenie nerwów 1.7.3. Oślepienie 1.7.4. Oparzenie 1.7.5. Uderzenia i przecięcia 1.7.6. 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 połączeń 2.3.1. Podział schematów połączeń 2.3.2. Schemat ideowy 2.3.3. Rozróżnienie pod względem rozmieszczenia symboli graficznych 2.4. Oznaczenia urządzeń elektrycznych 2.5. Oznaczenia zacisków na schematach połączeń elektrycznych 2.6. Kolory przewodów na schematach połączeń elektrycznych 2.7. Schemat montażowy 2.8. Analiza schematów połączeń elektrycznych 2.9. Architektura układów elektrycznych współczesnych samochodów 2.10. Miejsce zamontowania elementów w samochodzie 3. POMIARY MIERNIKIEM UNIWERSALNYM 3.1. Rodzaje mierników uniwersalnych 3.2. Oznaczenia na uniwersalnych miernikach analogowych 3.3. Oznaczenia na uniwersalnych miernikach cyfrowych 3.4. Zakresy tolerancji mierników uniwersalnych 3.4.1. Uniwersalne mierniki analogowe 3.4.2. Uniwersalne mierniki cyfrowe 3.4.3. Wielokrotności i podwielokrotności jednostek 3.5. Poszukiwanie usterek za pomocą woltomierza 3.6. Poszukiwanie usterek za pomocą amperomierza 3.7. Poszukiwanie usterek za pomocą pomiaru rezystancji 3.8. Pomiary bardzo małych i bardzo dużych rezystancji 3.9. Praca z programami do poszukiwania usterek 4. PODSTAWY ELEKTROTECHNIKI 4.1. Prawo Ohma 4.2. Mechaniczna praca, energia i moc 4.3. Elektryczna praca, energia i moc 4.4. Straty napięcia 4.4.1. Napięcie w zamkniętym obwodzie elektrycznym 4.4.2. Napięcie w otwartym obwodzie elektrycznym 4.4.3. Wpływ dodatkowych odbiorników na spadek napięcia w przewodach doprowadzających 4.5. Rezystywność przewodnika 4.6. Połączenia szeregowe i równoległe 4.6.1. Połączenie szeregowe 4.6.2. Połączenie równoległe 4.6.3. Podsumowanie 4.7. Obwody mieszane 4.7.1. Rozszerzone połączenie szeregowe 4.7.2. Rozszerzone połączenie równoległe 4.8. Dzielnik napięcia, potencjometr 4.8.1. Nieobciążony dzielnik napięcia 4.8.2. Obciążony dzielnik napięcia 4.9. Kondensator 4.9.1. Kondensator jako magazyn ładunków elektrycznych 4.9.1.1. Budowa 4.9.1.2. Zasada działania 4.9.1.3. Kierunek przepływu prądu i jednostki pojemności 4.9.1.4. Czas ładowania i rozładowania kondensatora 4.9.1.5. Rodzaje kondensatorów i ich oznaczanie na schematach 4.9.1.6. Połączenie szeregowe i równoległe kondensatorów 4.9.2. Kondensator jako magazyn ładunków elektrycznych w samochodzie 4.9.2.1. Kondensator do wygładzania napięcia w samochodzie 4.9.2.2. Kondensatory w sterowniku poduszki gazowej 4.9.2.3. Kondensatory w obwodzie pośrednim samochodów elektrycznych 4.9.2.4. Wzmacniacze dźwięku 4.9.2.5. Samochody z systemami start-stop 4.9.3. Kondensator w obwodzie prądu przemiennego 4.10. Indukcyjność 4.10.1. Magnetyzm 4.10.2. Ziemia jako magnes 4.10.3. Pole magnetyczne przewodnika z prądem 4.11. Indukcja magnetyczna 4.11.1. Indukcja ruchu 4.11.2. Indukcja spoczynkowa 4.12. Cewka 4.12.1. Samoindukcja po włączeniu cewki 4.12.2. Samoindukcja po odłączeniu cewki 4.12.3. Kompatybilność elektromagnetyczna 4.12.4. Zastosowania w samochodzie 4.13. Przekaźniki 4.13.1. Zasada działania przekaźnika 4.13.2. Rodzaje przekaźników samochodowych 4.13.3. Zasada działania kontaktronu 4.13.4. Przykłady zastosowania kontaktronów w samochodzie 4.13.5. Poszukiwanie usterek przekaźników 4.13.6. Styczniki w samochodach elektrycznych 4.14. Silniki elektryczne i prądnice 4.14.1. Zasada działania silnika elektrycznego 4.14.2. Zasada działania prądnicy 4.14.3. Rodzaje maszyn elektrycznych 4.14.3.1. Maszyny prądu stałego obcowzbudne 4.14.3.2. Maszyny prądu stałego z magnesami stałymi 4.14.3.3. Maszyny prądu przemiennego – prądnice 4.14.3.4. Maszyny asynchroniczne prądu przemiennego 4.14.3.5. Maszyny synchroniczne prądu przemiennego 4.14.3.6. Maszyny prądu przemiennego – silnik reluktancyjny 4.14.3.7. Oznaczenie i charakterystyka maszyn elektrycznych 4.14.3.8. Silniki prądu przemiennego używane do napędu samochodów elektrycznych 5. PODSTAWOWE ELEMENTY ELEKTRONICZNE 5.1. Dioda 5.1.1. Dioda jako zawór elektryczny 5.1.2. Sprawdzanie diody 5.1.3. Zastosowanie diody do prostowania prądów przemiennych 5.1.3.1. Prostowanie jednopołówkowe 5.1.3.2. Prostowanie dwupołówkowe mostkowe 5.1.3.3. Prostowanie dwupołówkowe z wygładzaniem 5.1.4. Układ mostkowy w prądnicy trójfazowej 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. Właściwości diody Zenera 5.2.2. Dioda Zenera w przekaźniku ochrony przepięciowej 5.2.3. Dioda Zenera do stabilizacji napięcia 5.2.4. Dioda Zenera do ograniczania zakresu (zerowanie) 5.2.5. Dioda Zenera jako dioda prostująca w prądnicy trójfazowej 5.3. Tranzystory bipolarne 5.3.1. Zasada działania tranzystora bipolarnego 5.3.2. Porównanie tranzystora bipolarnego z przekaźnikiem 5.3.3. Tranzystor bipolarny jako wzmacniacz 5.4. Tranzystory polowe FET i MOSFET 5.4.1. Zasada działania tranzystora polowego 5.4.2. Porównanie własności tranzystorów bipolarnego i polowego 5.5. Tranzystor bipolarny z izolowaną bramką IGBT 5.6. Współczynnik wypełnienia impulsu 6. POMIARY OSCYLOSKOPEM 6.1. Zasada działania oscyloskopu 6.2. Podłączanie oscyloskopu 6.3. Ustawienia oscyloskopu 6.3.1. Oś czasu 6.3.2. Oś napięcia 6.3.3. Inne napisy na osi czasu i napięcia 6.3.4. Impuls wyzwalający 6.3.4.1. Poziom impulsu wyzwalającego 6.3.4.2. Zbocze impulsu wyzwalającego 6.3.4.3. Przesunięcie osi czasu 6.3.5. Sprzężenie DC/AC 6.4. Podstawowe pojęcia dotyczące obrazu na oscyloskopie 6.4.1. Okres 6.4.2. Częstotliwość 6.4.3. Szerokość impulsu 6.4.4. Współczynnik wypełnienia impulsu 6.5. Porównanie oscyloskopu z miernikiem uniwersalnym 6.5.1. Napięcie prostokątne 6.5.2. Napięcie przemienne 6.5.3. Napięcie mieszane 7. PODSTAWY CYFROWEJ TRANSMISJI SYGNAŁÓW 7.1. Analiza systemowa i schematy przepływu sygnałów 7.1.1. Analiza funkcjonalna 7.1.2. Samochód jako system 7.1.3. Schemat przepływu sygnałów 7.2. Podstawy techniki cyfrowej 7.2.1. Schemat przepływu sygnałów 7.2.2. Zasada transmisji analogowej 7.2.3. Logika podstawowych połączeń cyfrowych 7.2.4. Układ logiczny jako człon przetwarzający dane 7.2.4.1. Poziomy sygnałów 7.2.4.2. Poziomy sygnałów w samochodzie 7.2.5. Bramki logiczne 7.2.6. System dwójkowy (binarny) 7.3. Transmisja danych w samochodzie 7.3.1. Przykład przekształcania sygnałów analogowych w cyfrowe 7.3.2. Przetwarzanie informacji w sterowniku 7.3.3. Przetwornik analogowo-cyfrowy 7.3.4. Połączenia wtykowe słabym punktem układu 7.3.5. Autodiagnoza 7.4. Magistrale transmisji danych 7.4.1. Rozwój układów elektronicznych 7.4.2. Konieczność stosowania magistral transmisji danych 7.4.3. Przegląd magistral transmisji danych 7.4.4. Magistrala CAN 7.4.4.1. Napięcia na magistrali CAN B 7.4.4.2. Napięcia na magistrali CAN C 7.4.4.3. Wpływ napięć zakłócających na magistralę CAN 7.4.4.4. Terminatory (rezystory dopasowujące) 7.4.4.5. Wykrywanie usterek magistrali CAN 7.4.4.6. Magistrala CAN FD 7.4.5. Magistrala LIN 7.4.6. Optyczne sieci transmisji danych 7.4.6.1. Transmisja sygnałów światłowodem 7.4.6.2. Porównanie optycznej i przewodowej transmisji danych 7.4.6.3. Magistrala MOST 7.4.7. Sieć Bluetooth 7.4.8. Magistrala FlexRay 7.4.8.1. Porównanie magistrali CAN i FlexRay 7.4.8.2. Zachowanie się sieci FlexRay podczas awarii 7.4.9. Dostęp do sieci Ethernet 7.4.10. Programowanie, kodowanie, personalizacja, indywidualizacja 8. STEROWANIE I REGULACJA 8.1. Różnica pomiędzy sterowaniem i regulacją 8.1.1. Łańcuch sterowania 8.1.2. Obwód regulacji 8.2. Sterowanie 8.2.1. Definicja sterowania 8.2.2. Ogniwa łańcucha sterowania 8.2.3. Wielkości wejściowe i wyjściowe łańcucha sterowania 8.2.4. Rodzaje sterowania w zależności od sygnału 8.2.5. Rodzaje sterowania w zależności od sposobu przetwarzania sygnału 8.3. Regulacja 8.3.1. Człowiek jako regulator w obwodzie regulacji 8.3.2. Definicja regulacji 8.3.3. Schemat blokowy obwodu regulacji 8.3.4. Elementy składowe obwodu regulacji 8.3.5. Stany przejściowe 8.4. Adaptacyjne układy regulacji 8.4.1. Przykład – regulacja lambda 8.4.2. Inne przykłady 8.4.3. Problemy diagnostyczne wynikające z adaptacji 9. CZUJNIKI I ELEMENTY WYKONAWCZE 9.1. Porównanie człowieka i maszyny 9.2. Zadania czujników i elementów wykonawczych 9.3. Podstawy fizyczne 9.3.1. Fale 9.3.2. Dźwięk jako fala mechaniczna 9.3.3. Światło 9.4. Wymagania dotyczące czujników i elementów wykonawczych w pojazdach samochodowych 9.5. Włączniki mechaniczne i elektryczne 9.5.1. Włączniki mechaniczne 9.5.2. Włączniki elektryczne: pomiar poziomu cieczy 9.5.3. Potencjometr 9.6. Czujniki magnetyczne 9.6.1. Czujniki indukcyjne 9.6.2. Czujniki Halla 9.6.3. Czujniki magnetorezystancyjne 9.6.4. Zasada transformatora 9.6.5. Czujnik przemieszczenia PLCD 9.6.6. Czujnik położenia wirnika 9.6.7. Czujnik położenia wirnika elektrycznego silnika trakcyjnego 9.7. Magnetyczne elementy wykonawcze 9.7.1. Elektromagnes 9.7.2. Silnik elektryczny 9.7.3. Amortyzatory o zmiennym tłumieniu (Magnetic Ride) 9.8. Kontaktrony 9.9. Efekty piezoelektryczny i piezorezystywny 9.9.1. Efekt piezoelektryczny 9.9.2. Efekt piezorezystancyjny 9.10. Piezoelektryczne elementy wykonawcze 9.11. Czujniki pojemnościowe 9.12. Czujniki temperatury 9.12.1. Termistor PTC 9.12.2. Termistor NTC 9.12.3. Ogrzewanie przewodu 9.13. Termoogniwo 9.14. Czujniki świetlne 9.14.1. Fotorezystor 9.14.2. Fotodioda 9.14.3. Świetlne elementy wykonawcze 9.14.4. Wyświetlacze ciekłokrystaliczne (LCD) 9.15. Czujniki radarowe 9.15.1. Bezpośredni pomiar czasu przebiegu sygnału 9.15.2. Pośredni pomiar czasu przebiegu sygnału 9.15.3. Efekt Dopplera 9.15.4. Wykrywanie prędkości poprzedzającego samochodu i odległości od niego 9.15.5. Wykrywanie położenia poprzedzającego samochodu 9.15.6. Realizacja techniczna 9.15.7. Czujniki lidarowe 9.15.8. Porównanie własności różnych rodzajów czujników 9.16. Czujniki gazów 9.16.1. Sondy lambda 9.16.2. Czujnik cząstek stałych 9.16.3. Czujnik tlenków azotu 9.16.4. Czujnik jakości powietrza 10. SYSTEMY TRANSMISJI DANYCH 10.1. Przykład topologii sieci transmisji danych 10.2. Rozwój układów elektronicznych i konieczność stosowania sieci transmisji danych 10.3. Podstawowe pojęcia dotyczące systemów transmisji danych 10.4. Magistrala CAN 10.4.1. Transmisja sygnałów 10.4.2. Format komunikatu 10.4.3. Diagnostyka 10.4.4. Magistrala CAN FD 10.5. Magistrala LIN 10.6. Optyczne sieci transmisji danych 10.6.1. Przesyłanie sygnałów światłowodami 10.6.2. Magistrala MOST 10.6.3. Diagnostyka magistrali MOST 10.6.4. Magistrala Byteflight 10.7. Sieć Bluetooth 10.8. Magistrala FlexRay 10.9. Sieć Ethernet w pojazdach samochodowych 10.10. Odczytywanie schematu sieci transmisji danych w samochodzie 10.11. Programowanie, kodowanie, personalizacja i indywidualizacja 11. POKŁADOWE SIECI ELEKTRYCZNE I ZARZĄDZANIE ENERGIĄ ELEKTRYCZNĄ 11.1. Pokładowe sieci elektryczne 11.1.1. Dwunastowoltowa sieć pokładowa z jednym akumulatorem 11.1.2. Jednonapięciowa sieć pokładowa z dwoma akumulatorami 11.1.3. Dwunapięciowa sieć pokładowa z podsiecią 48-woltową 11.2. Zarządzanie energią elektryczną 11.3. Elementy składowe pokładowej sieci elektrycznej 11.3.1. Czujnik stanu akumulatora 11.3.2. Prądnice w samochodach 11.3.3. Aktualne tendencje rozwojowe (prądnicorozrusznik) 11.3.4. Akumulatory 12. ELEKTRONICZNE STEROWANIE SILNIKAMI SPALINOWYMI 12.1. Elektroniczne sterowanie silnikiem benzynowym z wtryskiem bezpośrednim 12.1.1. Cyfrowy układ sterowania silnikiem benzynowym z wtryskiem bezpośrednim 12.1.2. Sygnały wejściowe i wyjściowe 12.2. Elektroniczne sterowanie silnikiem wysokoprężnym z wtryskiem bezpośrednim 12.2.1. Zasobnikowy układ wtryskowy Common Rail silników wysokoprężnych 12.2.2. Sposoby poprawy czystości spalin w silnikach wysokoprężnych 12.3. Diagnostyka pokładowa EOBD 12.4. Alternatywne napędy gazowe 12.4.1. Wprowadzenie 12.4.2. Samochodowa instalacja gazowa CNG 12.4.3. Samochodowe instalacje gazowe LPG 12.4.4. Regulacje prawne 12.5. Elektroniczne układy zapłonowe – zarys rozwoju 12.5.1. Bezstykowe sterowanie zapłonem 12.5.1.1. Indukcyjne wyzwalanie sygnału w zapłonie tranzystorowym 12.5.1.2. Wyzwalanie sygnału przez czujnik Halla w zapłonie tranzystorowym 12.5.1.3. Wykrywanie usterek zapłonu sterowanego bezstykowo 12.5.2. Elektroniczny zapłon rozdzielaczowi 12.5.2.1. Schemat funkcjonalny z wejściami i wyjściami sterownika 12.5.2.2. Sygnały wejściowe elektronicznego zapłonu rozdzielaczowego 12.5.2.3. Sygnały wyjściowe oraz wskazówki do wykrywania usterek 12.5.3. Zapłon całkowicie elektroniczny 12.5.3.1. Budowa i zalety statycznego rozdziału wysokiego napięcia 12.5.3.2. Statyczny rozdział wysokiego napięcia z cewkami dwubiegunowymi 12.5.3.3. Informacja zwrotna o prądzie zapłonu w układzie ze statycznym rozdziałem wysokiego napięcia 12.5.3.4. Wskazówki dotyczące wykrywania usterek 12.6. Układy wtrysku benzyny – zarys rozwoju 12.6.1. Ciągły wielopunktow pośredni wtrysk benzyny sterowany mechanicznie (układ K-Jetronic) 12.6.1.1. Opis funkcji i części składowych układu 12.6.1.2. Elementy składowe i ich funkcje 12.6.1.3. Dodatkowe elementy układu st