How to Diagnose and Repair Automotive Electrical Systems

by Tracy Martin

Overview

In How to Diagnose and Repair Automotive Electrical Systems, author and ASE (Automotive Service Excellence) Certified Master Technician Tracy Martin explain the principles behind automotive electrical systems and describes how they work, with a focus on cars of collectible and classic eras. Now, readers no longer need fear that jumble of wires beneath the dash or hood of their vehicle.
 
Automotive electrical systems can seem a mystery, if not a black art, to the weekend mechanic and even to a number of experienced pros. From Ohm’s Law and an explanation of 12-volt systems to specific electrical scenarios and more, Martin thoroughly dissects the automotive electrical system and explains the various tools needed for diagnoses and repairs, such as multimeters, voltmeters, timing lights, coil testers, lab scopes, and more. Also included:

• Storage batteries
• Charging and starting systems
• Ignition systems
• Fuel injection
• Reading wiring diagrams
• Troubleshooting

When it comes automotive electrics, readers need never fear being lost in lost in the dark again. Whether you have a bad ground, an amp draw, or some other gremlin, How to Diagnose and Repair Automotive Electrical Systems is the best tool available for understanding and diagnosing electrical problems.

The Motorbooks Workshop series covers topics that engage and interest car and motorcycle enthusiasts. Written by subject-matter experts and illustrated with step-by-step and how-it’s-done reference images, Motorbooks Workshop is the ultimate resource for how-to know-how.

Product Details

ISBN-13:	9780760320990
Publisher:	Motorbooks
Publication date:	11/10/2005
Series:	Motorbooks Workshop Series
Edition description:	First
Pages:	160
Sales rank:	700,992
Product dimensions:	8.20(w) x 10.60(h) x 0.50(d)

About the Author

Tracy Martin (tracyamartin.com) is the author of five Motorbooks Workshop series books, including, How To Use Automotive Diagnostic Scanners, How To Diagnose and Repair Automotive Electrical Systems, Motorcycle Electrical Systems Troubleshooting and Repair, How to Tune and Modify Motorcycle Engine Management Systems, and How to Troubleshoot, Repair and Modify Motorcycle Electrical Systems. He also co-authored the Motorcycling Safety Foundation's Guide to Motorcycling Excellence.

Tracy is a regular contributor to several national magazines, including, Motorcycle Consumer News, RoadBike, American Iron Dealer News, and others. Tracy's automotive carrier begin as a high-school auto shop teacher and he has been a consultant for Sun Electric, Nissan of North American, Snap-On Tools, and other automotive aftermarket companies. When he's not writing he teaches advanced motorcycle skills and plays the banjo.

Table of Contents

SECTION I: THEORY
CHAPTER 1: Ohm’s Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
“Three Things” About 12-Volt DC Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
“Three More Things” About 12-Volt DC Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Resistance/Amps Relationship . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
DC and AC Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Oh No, Math? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
Rules of Operation for Three Types of Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
CHAPTER 2: Voltage Drop Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
Don’t Use an Ohmmeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
How a Voltmeter Measures Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
Testing Circuits Dynamically . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
Voltage Drop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
How Much Is Too Much? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
Locating the Bad Spot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
Test, Don’t Guess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36
SECTION II: TOOLS
CHAPTER 3: Electronic Testing Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
Test Lights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
Multimeters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40
Fluke Multimeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
Measuring Amperage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
Logic Probes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
Noid Lights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
Short Finders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
Jumper Wires and Accessories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49
Coil Testers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50
Spark Tester . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51
Ignition Timing Lights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53
Battery Testers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53
Lab Scopes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54
Soldering Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55
SECTION III: ELECTRICAL SYSTEMS
CHAPTER 4: Storage Battery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58
Chemical Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59
Discharging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60
Electrolyte Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61
Charging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62
Battery Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
Type of Batteries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
Battery Testing—State of Charge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
Dynamic Battery Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65
Hand-held Battery Testers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67
CHAPTER 5: Charging and Starting Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69
DC Generators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69
DC Generator Voltage Regulators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71
Alternators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72
Mechanical Voltage Regulators for Alternators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
Transistorized Electronic Voltage Regulators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
Internal and Computer-Controlled Voltage Regulators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77
Charge Indicators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
Alternator Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81
Generic Alternator Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .83
GM Alternator with External Regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85
GM Delcotron Alternator with Internal Regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87
Delco-Remy CS Alternator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87
Ford-Alternator with External Regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89
Ford–Motorcraft IAR Alternators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89
Chrysler Alternator with External Voltage Regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .90
Chrysler’s Computer-Controlled Alternator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .90
DC Generator and Regulator Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .90
Generator Polarizing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91
Starter Motors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92
Starter Solenoids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93
Starter Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93
CHAPTER 6: Ignition Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .96
How To Get from 12 Volts to 100,000 Volts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97
Ignition Coils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97
Generic Coil Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99
Points and Condenser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101
Electronic Ignition and Computer Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .102
Triggers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104
Ignition Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107
Generic Ignition Module Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107
Ignition Module “Tap” Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .108
Secondary Ignition Circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116
CHAPTER 7: Fuel Injection Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119
Carburetors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120
Electronic Fuel Injection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120
Taking EFI for a Test Drive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121
Sensor Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .124
General Motors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128
Ford Motor Company . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128
Chrysler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131
Mass Airflow Sensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131
Fuel Injectors and Injector Pulse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .134
SECTION 4: GENERAL ELECTRICAL SYSTEM DIAGNOSIS
CHAPTER 8: Wiring Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .136
Reading Wiring Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .137
Wiring Diagram Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .141
Answers to Wiring Diagram Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142
CHAPTER 9: Troubleshooting Electrical Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .147
The Starter that Doesn’t: A Case Study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .147
Bad Grounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .152
Cross over Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .153
Parasitic Amp Draw . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .156
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .157
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .159