Anton Herner / Hans-Jürgen Riehl Elektrik, Elektronik

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1 DER SICHERE WEG ZUR MEISTERPRÜFUNG IM KFZ-TECHNIKER-HANDWERK Anton Herner / Hans-Jürgen Riehl Elektrik, Elektronik 2., überarbeitete Auflage Vogel Buchverlag Technische Akademie des Kfz-Gewerbes (TAK)

2 Inhaltsverzeichnis Geleitwort 5 Vorwort 7 1 Elektrische Grundgrößen Atomaufbau Spannung Strom Widerstand Möglichkeiten der Spannungserzeugung Wirkungen des elektrischen Stroms Sicherheitsbestimmungen Wirkungen des elektrischen Stroms auf den Menschen Erste Hilfe bei Stromunfällen Spannungsarten 22 2 Schaltpläne Bauteile und Aufbau eines Stromkreises Schaltzeichen Schaltpläne Anschlussplan Stromlaufplan Kennzeichnung elektrischer Geräte Klemmenbezeichnung Schaltpläne Beispiel VW Beispiel Ford Lage von Komponenten im Kraftfahrzeug 42 3 Messwerterfassung mit dem Multimeter Multimeterarten Bezeichnungen am Analog-Multimeter Bezeichnungen am Digital-Multimeter Toleranzangaben bei Multimetern Analoge Multimeter Digitale Multimeter Fehlersuche mit Hilfe der Spannungsmessung Fehlersuche mit Hilfe der Strommessung Fehlersuche mit Hilfe der Widerstandsmessung Übersicht: Spannungs-, Strom- und Widerstandsmessung Arbeiten mit Fehlersuchprogrammen Fehlersuche VW Fehlersuche Ford 69 4 Elektrische Grundschaltungen Ohm'sches Gesetz Spannungsverlust Spannungen im geschlossenen Stromkreis Spannungen im geöffneten Stromkreis Elektrische Leistung Einfluss eines zusätzlichen Verbrauchers auf den Spannungsfall in den Zuleitungen Spezifischer Widerstand eines Leiters Reihen- und Parallelschaltung Reihenschaltung 79

3 Parallelschaltung Übersicht Gemischte Schaltungen Erweiterte Reihenschaltung Erweiterte Parallelschaltung Spannungsteiler, Potentiometer Unbelasteter Spannungsteiler Belasteter Spannungsteiler Temperaturabhängige Widerstände PTC-Widerstände NTC-Widerstände Kondensator Kondensator als Ladungsspeicher Stromrichtung Aufbau Funktionsweise Lade- und Entladevorgang Kondensator im Wechselstromkreis Kondensator als Entstörmittel im Kfz Induktivität Magnetismus Magnetische Induktion Induktion der Bewegung Induktion der Ruhe Spule Selbstinduktion beim Einschalten einer Spule Selbstinduktion beim Ausschalten einer Spule Motor- und Generatorprinzip Motorprinzip Generatorprinzip Relais Arbeitsweise Bauarten Prinzipieller Aufbau eines Reedrelais Beispiele für den Einsatz von Reedrelais im Kfz Fehlersuche in einer Relaisschaltung 115 Grundschaltungen der Elektronik Diode Diode als elektrisches Ventil Diodenprüfung Anwendungen der Diode - Gleichrichtung von Wechselströmen Brückenschaltung zur Drehstromgleichrichtung Diode zur Entkopplung von Stromkreisen Diode zur Unterdrückung von Induktionsspannungen Kennzeichnung von Dioden Zenerdiode Eigenschaften Z-Diode im Überspannungsschutzrelais Z-Diode als Gleichrichterdiode im Drehstromgenerator Leuchtdiode (LED) Eigenschaften Aufbau Anwendungsbeispiele Lichtabhängiger Widerstand (LDR) 5.4 Fotodioden Eigenschaften einer Fotodiode Anwendungsbeispiele für Fotodioden Regen-Licht-Sensor Sensor für Sonneneinstrahlung Automatisch abblendbarer Innenspiegel Berührungslose Temperaturmessung 139

4 Transistor Transistor als steuerbares Bauelement Vergleich: Relais - Transistor Transistor als Verstärker Tastverhältnis Systemanalyse und Signalflusspläne Wirkungsbezogene Analyse System Kraftfahrzeug Signalflussplan Grundlagen der Digitaltechnik Unterscheidung: analog - digital Prinzip der analogen Übertragung Problem der analogen Übertragung Beispiel für eine analoge Übertragung Schaltlogik mit Hilfe digitaler Grundschaltungen Überblick: Logische Grundfunktionen Logikbausteine als Verarbeitungsglieder Signalpegel Signalpegel im Kfz Logische Verknüpfungen UND-Verknüpfung ODER-Verknüpfung NICHT-Verknüpfung Übersicht Gebräuchliche Abkürzungen Gebräuchliche Schaltzeichen Beispiel Weitere Grundschaltungen Duales Zahlensystem Datenaustausch im Kfz Beispiel Informationsverarbeitung im Steuergerät Analog-Digital-Umsetzer Steckverbindungen als Schwachstellen des Systems Datenaustausch über Datenbus Eigendiagnose Überwachung eines Sensors: Geber für die Kühlmitteltemperatur Überwachung eines Stellgliedes: Leerlauffüllungsregelung Diagnosebus Bordnetz und Lastmanagement Steuern und Regeln Unterscheidung: Steuern - Regeln Steuerkette Regelkreis Steuern Definition: Steuerung Glieder der Steuerkette Ein- und Ausgabegrößen der Steuerkette Steuerungsarten (Unterscheidungsart: Signaldarstellung) Binäre Steuerungen Analoge Steuerungen Digitale Steuerungen Steuerungsarten (Unterscheidungsart: Signalverarbeitung) Regeln Der Mensch als Regler in einem Regelkreis Definition: Regelung Blockdarstellung des Regelkreises 206

5 Bestandteile der Regeleinrichtung Größen der Regelungstechnik Einteilung der Regler Übergangsverhalten Stromregelung Leerlauf-Drehzahlregelung Tankentlüftungssystem Adaptive Regelsysteme Adaption am Beispiel der Lambda-Regelung Diagnoseprobleme durch die Adaption Werkstattoszilloskop Analoge und digitale Signaldarstellung DC-/AC-Kopplung Y-Achse X-Achse Trigger Triggerpegel Triggerflanke Darstellung typischer Sensorsignale Generatortest Oberwelligkeit Auswirkung der Ankopplung auf die Darstellung Fehlerbeispiele im Generatortest Datenbussysteme Entwicklung der elektronischen Systeme Notwendigkeit von Bussystemen Grundlagen Bussysteme Busstrukturen Grundlagen der digitalen Datenübertragung CAN-Bus Signalaufprägung Kommunikationsablauf Diagnose LIN-Bus Optische Datenbussysteme Signalübertragung über Lichtwellenleiter MOST-Bus Diagnose MOST-Bus Byteflight Bluetooth Beispiele Vernetzung Zündsysteme Kontaktlos gesteuerte Zündung Vorteile Aufbau und Funktion Induktive Signalauslösung bei der Transistorspulenzündung Signalauslösung durch Hallgeber Fehlersuche an kontaktlos gesteuerten Zündanlagen Elektronische Zündung Funktionsschema mit Ein- und Ausgängen am Steuergerät Die wichtigsten Eingangssignale für die Zündzeitpunkt (ZZP)-Berechnung Zusätzlich mögliche Eingangssignale Ausgangssignale und Hinweise zur Fehlersuche Vollelektronische Zündung Aufbau und Vorteile der ruhenden Hochspannungsverteilung Ruhende Hochspannungsverteilung über Doppelfunkenspulen Zündstromrückmeldung bei der ruhenden Hochspannungsverteilung 277

6 Hinweise zur Fehlersuche Einspritzsysteme Kontinuierliche Einspritzung (K-Jetronic) Funktionsbeschreibung und Systemübersicht Bauteile und ihre Funktionsweisen Zusätzliche elektrisch gesteuerte Bauteile Elektrische Schaltung K-Jetronic mit Lambda-Regelung KE-Jetronic 289 ' Unterschiede im Grundsystem gegenüber der K-Jetronic Eingangssignale und deren Bedeutung für die elektronische Steuerung Beeinflussung der Einspritzmenge durch den elektrohydraulischen Drucksteller Intermittierende Einspritzung (L-Jetronic) Allgemeine Funktionsbeschreibung Bauteile und ihre Funktionen Steuergerätefunktionen Gesamtübersicht mit Schaltplan Mono-Jetronic Kraftstoffsystem Eingangssignale zur Erfassung des Betriebszustandes Steuergerätefunktionen und Ausgangssignale Lambda-Regelung Gemischadaption Aufbau und Funktion der Lambda-Sonde Titandioxid-Lambda-Sonde Planarsonde Planare Breitband-Lambda-Sonde Elektronisch geregelte Dieseleinspritzsysteme Allgemeine Beschreibung mit Systemübersicht Eingangssignale im Detail und ihr Einfluss auf die Funktion Ansteuerung der verschiedenen Einspritzpumpen und sonstige Ausgangssignale Diesel-Direkteinspritzung Radialkolben-Verteilereinspritzpumpe Pumpe-Düse-Einheit, Pumpe-Leitung-Düse Speichereinspritzsystem - Common Rail Kombinierte Zünd- und Einspritzsysteme und aktuelle Anforderungen Allgemeines Zusatzfunktionen bei den verschiedenen Varianten der elektronischen Motorsteuerungen Digitale Motorelektronik mit Saugrohreinspritzung Digitale Motorelektronik für Benzin-Direkteinspritzer Europäische On-Board-Diagnose (E-OBD) Fahrdynamische Regel- und Steuersysteme Anti-Blockier-System (ABS) Grundsätzliche Funktionen des ABS und allgemeiner Aufbau Raddrehzahlfühler Geschlossenes System mit 3/3-Magnetventilen Offenes System mit 2/2-Magnetventilen Geschlossenes System mit 2/2-Magnetventilen ABS beim Motorrad Antriebsschlupf-Regelungen Antriebsschlupf-Regelung mit 3/3-Magnetventilen Antriebsschlupf-Regelung mit 2/2-Magnetventilen Fahrstabilitätsregelungen Funktionsbeschreibung der Fahrstabilitätsregelung Ein- und Ausgangssignale 380

7 Geregelte Sperren Ein- und Ausgänge am Steuergerät Elektrohydraulische und elektromagnetische Sperre Stromlaufplan eines Allradsystems mit elektrohydraulischer und elektromagnetischer Sperre Elektronische Dämpferkraftverstellung Passive Sicherheitssysteme Einführung Funktion und Bauteile des Fahrer- und Beifahrer-Airbags Systemüberwachung und Sicherheitsvorschriften Seitenairbag Kopfairbag/Windowbag Pyrotechnischer Gurtstraffer Kompakt-Airbag (Eurobag) Beispiel eines Komplettsystems Diebstahlschutzsysteme Elektronische Wegfahrsicherungen Wegfahrsicherung mit Transponder Beispiel einer nachgerüsteten Wegfahrsicherung Diebstahl-Alarmanlagen Allgemeine Systembeschreibung Eingangssignale mit Bauteilen im Detail Ausgangssignale und Schaltplan einer Diebstahl-Alarmanlage Systeme der Komfortelektronik Heiz- und Klimaregelung Allgemeine Funktionsweise und Systemaufbau Funktionsprinzip einer Klimaanlage Eingangssignale Ausgangssignale und Wirkungsweise Schaltplan Elektronische Automatik-Getriebesteuerung Systembeschreibung Ein- und Ausgangssignale im Detail Stufenloses Automatikgetriebe Elektronisches Kupplungsmanagement und automatisiertes Schaltgetriebe Elektronisches Kupplungsmanagement Automatisiertes Schaltgetriebe Fahrgeschwindigkeitsregelung Funktionsbeschreibung Bauteile, Ein- und Ausgänge im Detail Adaptive Fahrgeschwindigkeitsregelung Elektronische Abstandsmessung als Einparkhilfe Zentralverriegelung Zentralverriegelung mit pneumatischen Stellelementen Zentralverriegelung mit elektrischen Stellmotoren Komfortzugang Elektrische Fensterheber Elektrisch betätigte Schiebedächer Elektrisch verstellbare Außenspiegel Elektrische Sitzverstellung Elektrische Sitz-/Spiegelverstellung mit Positionsspeicherung Elektrische Lenksäulenverstellung Integrierte Fahrerinformationssysteme Allgemeines Verschiedene Eingabemöglichkeiten und Eingangssignale Anzeige und Wiedergabe 520

8 Navigationssysteme Allgemeines Positionsbestimmung und Routenberechnung Komponenten und Technik im Fahrzeug Mögliche Funktionen Mögliche Fehlfunktionen und deren Ursachen Telefon im Kraftfahrzeug Entwicklung des Mobilfunks Grundlagen, Funktion und Technik Beispiele verschiedener Varianten und Entwicklungsstufen f Festeinbau Stand Ende der 90er-Jahre Handyvariante in Fahrzeug integriert Aktuelle Handy-Nachrüstlösung ohne Fahrzeugintegration Festeinbau Stand Anfang 2000 und Integration in Fahrerinformationssysteme Telefon mit Bluetooth-Technik und integriert in Fahrerinformationssysteme Telematikfunktionen Verkehrstelematik Notruffunktion Online-Dienste Fahrzeugspezifische Telematikfunktionen und Ausblick 548 Literaturverzeichnis 551 Quellenverzeichnis 553 Stichwortverzeichnis 555