Πρόλογος
555
Πρόλογος Η Τεχνολογία Αυτοκινήτων-Οχημάτων είναι ένα συγκεκριμένο έργο που καλύπτει το αντικείμενο της σύγχρονης τεχνολογίας αυτοκινήτων-οχημάτων. Αυτή η 4η Eλληνική έκδοση είναι παράλληλη με την 2η Αγγλική έκδοση του βιβλίου που και οι δύο βασίζονται στην 30η Γερμανική έκδοση με τον τίτλο «Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik”. Έχει αποδειχτεί για πολλά χρόνια να είναι ένα ιδιαίτερα διάσημο βιβλίο που χρησιμοποιείται για άσκηση και για περαιτέρω εκπαίδευση. Παρέχει στους ασκούμενους, εκπαιδευόμενους, καθηγητές και όλους αυτούς που ενδιαφέρονται γι’ αυτό το αντικείμενο με την απαραίτητη θεωρητική γνώση για την απόκτηση μιας γεύσης για τα πρακτικά και τεχνικά προσόντα που περιλαμβάνονται. Θεμελιώδεις τεχνικές εφαρμογές και λειτουργίες μεταξύ των μεμονωμένων συστημάτων παρουσιάζονται με ξεκάθαρο και κατανοητό τρόπο. Το βιβλίο χρησιμοποιείται ως ένα βασικό εγχειρίδιο από τους τεχνικούς στο τομέα συντήρησης οχημάτων και από δασκάλους, εκπαιδευόμενους και φοιτητές αυτοκινήτων-οχημάτων για να λάβουν πληροφορίες και να συμπληρώσουν την τεχνική τους γνώση. Το έργο πρόκειται να χρησιμοποιηθεί και από όλους όσους ενδιαφέρονται για την τεχνολογία αυτοκινήτωνοχημάτων ως μέσο επέκτασης της τεχνικής τους γνώσης μέσω ατομικής μελέτης. Τα κεφάλαια είναι λογικά διατεταγμένα κατά θέμα και Διδακτικό Πεδίο και καλύπτουν τις αλλαγές που έχουν συμβεί στο πεδίο της τεχνολογίας αυτοκινήτων-οχημάτων. Το βιβλίο είναι κατάλληλο και για πρακτική άσκηση σε όλα τα θέματα που αφορούν τα μηχανοκίνητα οχήματα. Το έργο καλύπτει τις τελευταίες εξελίξεις στην τεχνολογία αυτοκινήτων-οχημάτων, συμπεριλαμβανομένων των συστημάτων συντήρησης οχημάτων, τεχνολογίες υπερπλήρωσης, συστήματα διακλαδωτήρων (κοινών αυλών), κιβώτια ταχυτήτων διπλού συμπλέκτη, ηλεκτρονικό έλεγχο μετάδοσης, ηλεκτρονικά συστήματα πέδησης, συστήματα παρακολούθησης συμπιεσμένου αέρα, ρυθμιζόμενα φώτα κίνησης σε γωνία, νέα συστήματα προβολέων, τεχνολογία υψηλής συχνότητας, διαγράμματα ηλεκτρικών κυκλωμάτων, ρυθμιστές πολυλειτουργίας, νέας συστήματα δεδομένων, εναλλακτικά συστήματα κίνησης, ηλεκτρικά συστήματα κίνησης, κλειδώματα διαφορικού, έλεγχοι ευθυγράμμισης άξονα, δυναμική κίνηση, συστήματα διεύθυνσης, συστήματα ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας και άνεσης όπως ο ρυθμιζόμενος έλεγχος οικονομικής ταχύτητας, υποβοήθηση στάθμευσης και πλοήγησης. Ένα μεγάλο κεφάλαιο αφιερώνεται στο αντικείμενο της ηλεκτρικής μηχανικής. Εδώ η λεπτομερής κάλυψη των θεμελιωδών αρχών της ηλεκτρικής μηχανικής σχηματίζει τη βάση για όλα τα κρίσιμα θέματα που αφορούν σε ηλεκτρικά συστήματα αυτοκινήτων, συμπεριλαμβάνοντας τη μετάδοση δεδομένων σε μηχανοκίνητα οχήματα. Ένα ξεχωριστό κεφάλαιο αφιερώνεται στην αυξημένη σημασία της τεχνολογίας ελέγχου οδήγησης του οχήματος και της άνεσης και ευκολίας των επιβατών. Γίνεται αναφορά σε Ευρωπαϊκούς και Γερμανικούς κανονισμούς στα κεφάλαια της περιβαλλοντικής προστασίας και ασφάλειας, της μηχανικής ελέγχου εκπομπής ρύπων, της τεχνολογίας πέδησης και μηχανικής της μοτοσυκλέτας. Παρ’ όλα αυτά, απαιτείται η συμμόρφωση με τους κανονισμούς που εφαρμόζονται στη χώρα μας (ΕΛΟΤ). Το έργο έχει αναρίθμητες έγχρωμες εικόνες, σχέδια και διαγράμματα συστημάτων, καθώς και ξεκάθαρους και κατανοητούς πίνακες. Αυτά βοηθούν τον αναγνώστη να αφομοιώσει και να κατανοήσει το περίπλοκο αντικείμενο που είναι το κάθε όχημα. Το έργο έχει γραφτεί και στοιχειοθετηθεί – σε στενή συνεργασία με τη βιομηχανία και το εμπόριο αυτοκινήτων – από μια ομάδα εκπαιδευτικά έμπειρων Γερμανών καθηγητών, μηχανικών και κορυφαίων πωλητών. H 4η Eλληνική Έκδοση της Τεχνολογίας Αυτοκινήτων - Οχημάτων κυκλοφορεί ως επίτομη αλλά και σε τρεις επιμέρους τόμους για να καλύπτει τις ιδιαιτερότητες των προγραμμάτων σπουδών των σχολών, με τίτλους: • ΜΕΚ - Κινητήρες Οχημάτων. • Μηχανικά Συστήματα Οχημάτων. • Ηλεκτρικά και Ηλεκτρονικά Συστήματα Οχημάτων. Στο τέλος κάθε μεγάλης θεματικής ενότητας (ή τόμου) έχουν περιληφθεί οι αντίστοιχοι τεχνικοί υπολογισμοί για προαιρετική χρήση από διδάσκοντες, εκπαιδευόμενους ή αυτοδιδασκόμενους. Για τα πιο πάνω βιβλία διατίθεται διδακτικό λογισμικό για χρήση από τους διδάσκοντες, και για τους μαθητές αντίστοιχα βιβλία Εφαρμογών - Ασκήσεων με τις αντίστοιχες Απαντήσεις - Λύσεις για τους διδάσκοντες. Στη σειρά των πιστοποιούμενων επαγγελμάτων της Μηχανοτρονικής Οχημάτων εκτός από το βασικό βιβλίο Τεχνολογία Αυτοκινήτων - Οχημάτων, υπάρχουν και οι παρακάτω τίτλοι που συνιστούν ένα ενιαίο διδακτικό σύστημα. Τα εν λόγω βιβλία είναι: • Τεχνική Σχεδίαση Αυτοκινήτων - Οχημάτων • Τεχνολογία ποδηλάτων • Επαγγελματικοί Υπολογισμοί Αυτοκινήτων - Οχημάτων • Τεχνολογία Μοτοσυκλετών • Τεχνική Ατζέντα Μηχανοτρονικής Αυτοκινήτων - Οχημάτων • Τεχνολογία Βαρέων Οχημάτων • Βιβλίο Εξετάσεων Μηχανοτρονικών Αυτοκινήτων - Οχημάτων • Τεχνολογία Αμαξωμάτων • Επισκευές και Βαφές Αμαξωμάτων Αυτά τα βιβλία είναι εναρμονισμένα μεταξύ τους ώστε με αυτά να μπορεί να γίνει μια διδασκαλία, η οποία να ξεπερνά τις γνώσεις τις ειδικότητας. Για την αρτιότητα της παρούσης 4ης Ελληνικής έκδοσης έχουν εργαστεί επίπονα οι μεταφραστές, το τμήμα παραγωγής μας και κυρίως οι έμπειροι επιμελητές μας. Οι συγγραφείς, οι εκδότες, οι μεταφραστές και οι επιμελητές θα είναι ευγνώμονες για προτάσεις και εποικοδομητικά σχόλια.
556
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Διδακτικό Πεδίο 11 16 6.1 16.2
BΑΣΙΚΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ........................................561 Ηλεκτρική Τάση (Διαφορά δυναμικού) ..562 Ηλεκτρικό ρεύμα .....................................562
16.2.1 16.2.2
Φορά ρεύματος ..................................................563 Τύποι ρεύματος ................................................563
16.3
Ηλεκτρική αντίσταση ..............................564
16.3.1 16.3.2 16.3.3
H ηλεκτρική αντίσταση της ύλης......................564 Αντιστάτες..........................................................565 Ηλεκτρική συμπεριφορά των υλικών................565
16.4 16.5
Ο νόμος του Ohm (Ωμ) ...........................566 Ισχύς, έργο, απόδοση .............................566
16.5.1 16.5.2 16.5.3
Ηλεκτρική ισχύ με συνεχές ρεύμα ...................566 Ηλεκτρικό έργο με συνεχές ρεύμα ..................567 Βαθμός απόδοσης.............................................567
16.6.1 16.6.2 16.6.3
Κυκλώματα αντιστατών σε σειρά ........................567 Παράλληλα κυκλώματα με αντιστάτες.............567 Μικτά κυκλώματα με αντιστάτες .......................568
16.6 Κυκλώματα αντιστατών...............................567
16.7
Μετρήσεις σε ηλεκτρικά κυκλώματα .........568
16.7.1 16.7.2 16.7.3 16.7.4 16.7.5
Όργανα μέτρησης με αναλογική οθόνη .............569 Όργανα μέτρησης με ψηφιακή οθόνη .............570 Πολύμετρα .........................................................571 Παλμογράφος....................................................572 Κυκλώματα γέφυρας με αντιστάσεις ...............575
16.8
Ιδιότητες του ηλεκτρικού ρεύματος ..........576
16.8.1 16.8.2 16.8.3 16.8.4
Θερμικές ιδιότητες ............................................576 Φωτιστικές ιδιότητες .........................................576 Χημικές ιδιότητες ..............................................576 Μαγνητικές ιδιότητες ........................................576
16.9
Προστασία απο τους κινδύνους του ηλεκτρικού ρεύματος ..............................577
16.9.1 16.9.2
Άμεση και έμμεση επαφή..................................577 Προστατευτικά μέτρα ανεξάρτητα από την παροχή ηλεκτρικής ισχύος.........................577 Μέτρα προστασίας εξαρτημένα από την παροχής ηλεκτρικής ισχύος.......................578
16.9.3
16.10
Παραγωγή τάσης.....................................579
16.10.1 Παραγωγή τάση με επαγωγή ...........................579 16.10.2 Μετασχηματιστές ..............................................579 16.10.3 Παραγωγή τάσης με ηλεκτροχημικές διαδικασίες..........................................................580 16.10.4 Παραγωγή τάσης με θερμότητα ......................580 16.10.5 Παραγωγή τάσης με φως ................................580 16.10.6 Παραγωγή τάσης με κρυσταλλική παραμόρφωση ....................................................580 16.10.7 Σύνδεση γεννητριών τάσης ..............................581
16.11
16.12 16.13
Εναλλασσόμενη τάση και εναλλασσόμενο ρεύμα ............................581 Τριφασική εναλλασόμενη τάση και τριφασικό ρεύμα...............................................582 Μαγνητισμός............................................582
16.13.1 Μόνιμος μαγνητισμός........................................582 16.13.2 Ηλεκτρομαγνητισμός ........................................583
16.14 Αυτεπαγωγή.............................................584 16.15 Πυκνωτής....................................................585 16.16 Ηλεκτροχημεία .......................................585
16.16.1 Αγωγιμότητα ηλεκτρικού ρεύματος σε υγρά...585
16.16.2 Ηλεκτρόλυση ......................................................586 16.16.3 Γαλβανικά στοιχεία............................................586
16.17
Ηλεκτρονικά εξαρτήματα ........................587
16.17.1 16.17.2 16.17.3 16.17.4 16.17.5 16.17.6
Δίοδοι .................................................................588 Τρανζίστορ.........................................................590 Θυρίστορ ...........................................................592 Ημιαγώγιμες αντιστάσεις ..................................593 Οπτοηλεκτρονική...............................................594 Ημιαγώγιμα στοιχεία που επηρεάζονται από μαγνητικό πεδίο .........................................596 16.17.7 Ημιαγώγιμα στοιχεία που επηρεάζονται από την πίεση ....................................................596 16.17.8 Ολοκληρωμένα κυκλώματα...............................597
17 17.1 17.2 17.3 17.4 17.5 17.6 17.7 17.8 17.8.1 17.8.2 17.8.3 17.8.4 17.8.5
ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΟΧΗΜΑΤΩΝ..598 Διαγράμματα καλωδιώσεων....................598 Πρόσθετες πληροφορίες και σύμβολα σε διαγράμματα κυκλώματος..................600 Χρησιμοποιώντας διαγράμματα ρεύματος..................................................601 Συνολικό διάγραμμα κυκλώματος σταθερού εξοπλισμού οχήματος............602 Προειδοποιητικά σήματα ........................610 Ηλεκτρονόμοι (ρελέ) ...............................611 Φωτισμός στο μηχανοκίνητο όχημα.......613 Λυχνίες φώτων ........................................614 Συστήματα προβολέων με φώτα αλογόνου ....615 Συστήματα προβολέα με λυχνίες εκκένωσης αερίου .............................................618 Προσαρμοστικά συστήματα προβολέα............618 Συστήματα προβολέων με βάση τα LED .............621 Συστήματα νυχτερινής όρασης ........................621
17.9
Παροχή ισχύος ........................................622
17.9.1 17.9.2 17.9.3 17.9.4 17.9.5 17.9.6
Συσσωρευτής (μπαταρία) εκκινητήρα..............622 Ηλεκτροχημικές διαδικασίες.............................623 Σήμανση συσσωρευτή.......................................623 Πρόσθετα χαρακτηριστικά συσσωρευτή ............624 Διαδικασίες παλαίωσης.....................................625 Είδη συσσωρευτών ...........................................625
17.10
Εναλλακτήρας..........................................629
17.10.1 Παραγωγή τάσης με ρότορα (δρομέα) πόλων τύπου “δαγκάνας” .................................631 17.10.2 Ηλεκτρικό εσωτερικό κύκλωμα και ηλεκτρικά κυκλώματα........................................632 17.10.3 Τύποι ρυθμιστών τάσης ....................................633 17.10.4 Ακροδέκτες MFR ..............................................633 17.10.5 Εναλλακτήρες με ρότορα (δρομέα) χωρίς τυλίγματα ..........................................................635 17.10.6 Υδρόψυκτος εναλλακτήρας με ρότορα (δρομέα) χωρίς τυλίγματα ...............................................635 17.10.7 Εναλλακτήρας με επίπεδου τύπου τύλιγμα .....635 17.10.8 Ηλεκτρικά συστήματα οχήματος ......................636
17.11
Διαχείριση ηλεκτρικού συστήματος οχήματος..................................................638 17.12 Ηλεκτρικοί κινητήρες ..............................640 17.12.1 Κινητήρες συνεχούς ρεύματος .....................640
17.12.2 Βηματικοί κινητήρες ..........................................641 17.12.3 Κινητήρας χωρίς ψήκτρες.................................642 17.12.4 Εκκινητήρας.......................................................643
17.13
Συστήματα ανάφλεξης ............................647
17.13.1 17.13.2 17.13.3 17.13.4
Παραγωγή σπινθήρα ανάφλεξης......................647 Συνηθισμένο παλμογράφημα ή κυματομορφή 649 Πηνία ανάφλεξης (πολλαπλασιαστές)..............650 Κύριο ρεύμα κυκλώματος (Πρωτεύον)................652
Περιεχόμενα 17.13.5 17.13.6 17.13.7 17.13.8 17.13.9 17.13.10 17.13.11
Ρύθμιση του σημείου ανάφλεξης .....................654 Ρύθμιση του κύριου ρεύματος .........................656 Εντοπισμός αφλογιστίας...................................657 Πολλαπλή ανάφλεξη σπινθήρα.........................657 Διανομή ανάφλεξης...........................................658 Αναφλεκτήρες (σπινθηριστές ή μπουζί)..............658 Επισκόπηση συμβατικών συστημάτων ανάφλεξης .........................................................660
Διδακτικό Πεδίο 12 18 18.1
ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΙ ΟΧΗΜΑΤΩΝ ................664 Αισθητήρες ..............................................664
18.1.1 18.1.2 18.1.3
Κατηγοριοποίηση αισθητήρων..........................664 Παραδείγματα συμβατικών αισθητήρων.............664 Παραδείγματα αισθητήρων στο 2ο ή 3ο επίπεδο ολοκλήρωσης ......................................666
18.2 18.3 18.4
Τεχνολογία υψηλής συχνότητας ............668 Ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα ............673 Μετάδοση δεδομένων σε μηχανοκίνητα οχήματα ...........................675
18.4.1 18.4.2
Ηλεκτρικά συστήματα διαύλου δεδομένων .....677 Οπτικά συστήματα διαύλου δεδομένων (D2B, MOST) ...................................685
18.5
Μέτρηση, δοκιμή, διάγνωση...................689
19
ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΓΙΑ ΑΝΕΣΗ ΚΑΙ ΕΥΚΟΛΙΑ ...........................................693 Αερισμός, θέρμανση και ψύξη του εσωτερικού χώρου του οχήματος ..........693
19.1 19.1.1 19.1.2 19.1.3 19.1.4 19.1.5
Σύστημα αερισμού ............................................693 Θέρμανση του εσωτερικού χώρου ...................693 Βοηθητικά συστήματα θέρμανσης ...................694 Κλιματισμός αυτοκινήτων..................................695 Κύκλωμα του ψυκτικού μέσου ..........................696
19.2
Αντικλεπτικά συστήματα .........................708
19.2.1
Όχημα με ηλεκτρονικό ακινητοποιητή (immobilizer) ......................................................696 Σύστημα κεντρικού κλειδώματος .....................701 Παθητική πρόσβαση..........................................704 Συναγερμός αντικλεπτικού συστήματος (ΑΤΑ) .............................................706
19.2.2 19.2.3 19.2.4
19.3
Συστήματα άνεσης και ευκολίας ............708
19.3.1
Ενεργοποίηση της μετατρέψιμης (αναδιπλούμενης) οροφής ................................708 Καθίσματα πολυτελείας ....................................709 Ηλεκτρονικός υαλοκαθαριστήρας παρμπρίζ (ανεμοθώρακα) .................................................710 Ηλεκτρικά ρυθμιζόμενοι εξωτερικοί καθρέπτες ..........................................................710
19.3.2 19.3.3 19.3.4
19.4
Προηγμένα συστήματα υποβοήθησης οδηγού.............................711
19.4.1 19.4.2 19.4.3 19.4.4 19.4.5 19.4.6
Σύστημα αυτόματου πιλότου (Cruise control) .711 Προσαρμοζόμενο Cruise Control (ACC) ..........711 Έλεγχος απόστασης στάθμευσης (PDC) ........713 Υποβοήθηση στάθμευσης (Park Assist) ...........713 Βοηθητική κάμερα παρκαρίσματος..................714 Υποβοήθηση αλλαγής λωρίδας (προειδοποίηση αλλαγής λωρίδας, υποβοήθηση τυφλού σημείου) .........................714 Προειδοποιητικό σύστημα εκτροπής λωρίδας 715
19.4.7
19.5
Συστήματα ενημέρωσης και ψυχαγωγίας (Infotainment).....................715
557 19.5.1 19.5.2 19.5.3
Οθόνη λειτουργίας και ταξιδιωτικών δεδομένων .........................................................715 Συστήματα πλοήγησης (Navigation).................716 Βάση κινητών τηλεφώνων με σύστημα handsfree ..........................................................717
ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 3: ΤΕΧΝΙΚΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ Π3.1 Π3.2 Π3.3 Π3.4 Π3.5 Π3.6 Π3.7 Π3.8 Π3.9 Π3.10
Νόμος του Ohm.......................................718 Αντίσταση Αγωγών ..................................719 Πυκνότητα ρεύματος ..............................720 Αντίσταση και Θερμοκρασία ..................721 Πτώση τάσης στους αγωγούς ................722 Σύνδεση αντιστάσεων σε σειρά .............723 Παράλληλη σύνδεση αντιστάσεων .........724 Μικτή σύνδεση αντιστάσεων ..................725 Διαιρέτης τάσης ......................................727 Ισχύς, έργο, βαθμός απόδοσης .............729
Π3.10.1 Ηλεκτρική ισχύς στο συνεχές ρεύμα ..............729 Π3.10.2 Ηλεκτρικό έργο..................................................729 Π3.10.3 Βαθμός απόδοσης.............................................730
Π3.11 Μετατροπή ηλεκτρικής ενέργειας σε θερμική ενέργεια ...............................732 Π3.12 Εναλλασσόμενη τάση και εναλλασσόμενο ρεύμα ............................733 Π3.13 Περίοδος, συχνότητα, μήκος κύματος...734 Π3.14 Πυκνωτής.................................................735
Π3.14.1 Συνδεσμολογία πυκνωτών.................................736 Π3.14.2 Χωρητική αντίσταση πυκνωτή...........................737
Π3.15 Αυτεπαγωγή.............................................738 Π3.16 Εμπέδηση ή σύνθετη αντίσταση ............739 Π3.17 Διανυσματική απεικόνιση, ενεργή ισχύς, φαινόμενη ισχύς, εμπέδηση........740 Π3.18 Κυκλώματα RC και RL.............................741 Π3.19 Απόσβεση και ενίσχυση..........................742 Π3.20 Δίοδοι.......................................................743 Π3.21 Σταθεροποίηση τάσης με διόδους Zener (δίοδοι Z).......................................744 Π3.22 Τρανζίστορ σαν ενισχυτής......................745 Π3.23 Τριφασικό ρεύμα .....................................747 Π3.24 Μετασχηματιστές ....................................748 Π3.25 Συσσωρευτές (Μπαταρίες) .....................749 Π3.26 Υπολογισμός αγωγών..............................751 Π3.27 Γωνίες και χρόνοι κατά την ανάφλεξη...753 Π3.28 Ηλεκτρικό Σύστημα Αυτοκινήτου ...........755 Ευρετήριο όρων ...................................................756