賈志濤 李雪禮 劉永杰 王干一

摘 要：實驗臺能模擬雙燃料電控發(fā)動機(jī)常見系統(tǒng)故障，是學(xué)習(xí)現(xiàn)代汽車電控技術(shù)、汽車維修工程、汽車等相關(guān)專業(yè)課的教育與培訓(xùn)的重要教學(xué)手段和設(shè)備。描述了實驗臺的設(shè)計要求、結(jié)構(gòu)特點，詳實介紹了實驗臺的功能，分析介紹了捷達(dá)發(fā)動機(jī)的數(shù)據(jù)檢測方法，最后提出自制實驗臺對教育教學(xué)的積極影響因素。

關(guān)鍵詞：電控發(fā)動機(jī) 實驗臺 故障碼 數(shù)據(jù)流

中圖分類號：U467.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（c）-0083-01

隨著我國汽車保有量的增加以及受能源、生態(tài)環(huán)境等條件的制約，雙燃料汽車的研究與應(yīng)用得到了社會廣泛的認(rèn)可。然而雙燃料汽車電控系統(tǒng)的維修人員卻少之又少。并且國內(nèi)尚無此類可供學(xué)校及社會各類人員的學(xué)習(xí)和技能培訓(xùn)的實驗臺，基于此情況，該實驗臺的設(shè)計與研發(fā)的結(jié)果與實際的雙燃料汽車的檢測數(shù)據(jù)相符合，減少學(xué)習(xí)難度，使之更好地服務(wù)于教學(xué)研究和生產(chǎn)實踐活動。

1 雙燃料電控發(fā)動機(jī)實驗臺的設(shè)計

1.1 雙燃料電控發(fā)動機(jī)實驗臺（以下簡稱實驗臺）的功能

實驗臺具備以下功能：能夠?qū)﹄p燃料電控發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理和外觀特征有直觀的認(rèn)識；演示發(fā)動機(jī)正常、異常工作的狀態(tài)；可通過汽車診斷儀檢測電腦和傳感器的控制和輸入信號；可以根據(jù)需要來設(shè)置電控系統(tǒng)的各種故障，并且進(jìn)行全程模擬和演示故障排除與診斷流程。該實驗臺不僅可以作為高校一線實訓(xùn)教學(xué)、汽車維修職業(yè)培訓(xùn)的操作儀器，也可以作為汽車類職業(yè)技能鑒定考評設(shè)備。

1.2 實驗臺的檢測功能

（1）發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)故障的模擬。以一汽大眾汽車所提供的最為常見的故障現(xiàn)象為例，將所有的執(zhí)行器、傳感器、電子元件等實施人工控制，通過改變電子的控制信號（電阻、電流或電壓值）對汽車線束的開關(guān)進(jìn)行控制，從而與實際發(fā)動機(jī)故障相吻合，實現(xiàn)教學(xué)環(huán)境與現(xiàn)實工作環(huán)境的零距離接軌。

（2）設(shè)置OBD-Ⅱ診斷接口，可使用各種汽車電腦診斷儀進(jìn)行發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)故障碼的讀取與刪除、電腦編碼、基礎(chǔ)設(shè)定和動、靜態(tài)數(shù)據(jù)流的分析。設(shè)有電子控制系統(tǒng)各種常見故障的預(yù)設(shè)單元，其功能為檢測故障并且反應(yīng)至各電控單元、執(zhí)行器及傳感器等。通過對電控系統(tǒng)動、靜態(tài)數(shù)據(jù)流的提取，來實現(xiàn)故障診斷分析功能，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行教學(xué)分析。在不破壞連接線路和不影響各傳感器與執(zhí)行器正常工作的基礎(chǔ)上，可在線測量主要元件的電壓值、電流值、電阻值。實現(xiàn)對各傳感器、執(zhí)行器等電子元件信號波形的采集。將采集到的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)波形比較，可以直觀地對故障波形與標(biāo)準(zhǔn)波形進(jìn)行區(qū)別，從而提高學(xué)生對于波形的分析能力。

（3）實驗臺線路連接功能。參照所研究的車型電路圖，將電控系統(tǒng)的所需線路全部連接到實驗臺的面板上，在面板上引出檢測插孔。根據(jù)電路圖來設(shè)計和連接實驗臺上的線路，電源、搭鐵、傳感器、執(zhí)行器等線路以不同顏色的導(dǎo)線色來表示。

（4）實驗臺教學(xué)演示功能。為了使學(xué)生更加清楚地了解各種電控元件的安裝位置，可進(jìn)行汽車電控構(gòu)造方面的教學(xué)。使用實驗臺演示教學(xué)真實反映了雙燃料發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的組成及控制過程，并且實現(xiàn)了在線的動態(tài)測試。通過汽車電腦診斷儀實現(xiàn)人機(jī)對話，所獲得的數(shù)據(jù)可以直觀地看到發(fā)動機(jī)的點火系統(tǒng)和油汽供給系統(tǒng)的狀態(tài)，從而使學(xué)生更好的掌握了發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的組成和工作狀態(tài)，促進(jìn)了師生的溝通交流，提升了教學(xué)質(zhì)量和效果。

2 實驗臺的整體方案設(shè)計

實驗臺根據(jù)教學(xué)需求將總體結(jié)構(gòu)分為臺架、控制面板。具體方案設(shè)計如下。

（1）將發(fā)動機(jī)設(shè)計成可移動式臺架的一部分。臺架包括發(fā)動機(jī)部分和實驗臺的控制箱部分，為了方便組裝，兩者之間采用斷開式接頭進(jìn)行線路連接。臺架框架采用方形鋼焊接而成，實驗臺控制箱部分采用整體沖壓，保證了箱體的美觀和結(jié)構(gòu)強度。為了保證實驗臺的可拆裝性，臺架制成可翻轉(zhuǎn)的形式，采用1∶60的手動蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的減速機(jī)。臺架可根據(jù)實際需要將發(fā)動機(jī)、儲氣罐、蓄電池、油箱、水箱等部件安裝在最合理的位置上，遵循結(jié)構(gòu)緊湊、簡潔的設(shè)計理念。臺架和控制箱采用萬向自鎖腳輪活動靈活，并帶有自鎖裝置；框架和箱體表面噴涂金屬漆處理。

（2）實驗臺操作控制面板的設(shè)計。實驗臺操作控制面板主要設(shè)置有在線檢測區(qū)、信號指示區(qū)、故障診斷區(qū)等。信號指示區(qū)設(shè)計在控制面板的中間位置，查看系統(tǒng)的工作信息和狀態(tài)較為方便；在線監(jiān)測區(qū)在實驗臺箱體內(nèi)側(cè)；本實驗臺側(cè)重于實踐教學(xué)應(yīng)用，所以配備了實驗指導(dǎo)書和電路圖，傳感器和電腦的連接原理簡單明了，可以使學(xué)生很快就能明白電器線路的工作原理，然后依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電路圖自己動手進(jìn)行電路連線。將故障開關(guān)串聯(lián)到各傳感器和ECU的線路中，開關(guān)合上時發(fā)動機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)，將開關(guān)斷開可以模擬執(zhí)行器工作不良、電源線斷路或接地不良、各傳感器信號丟失等故障現(xiàn)象。

3 實驗臺的技術(shù)特點

實驗臺采用捷達(dá)ATK發(fā)動機(jī)作為主機(jī)，因為該發(fā)動機(jī)的電控技術(shù)非常成熟，為滿足教學(xué)需求，該實驗臺由發(fā)動機(jī)、電路檢測控制箱、汽油和燃?xì)夤┙o系統(tǒng)、電子防盜系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、起動裝置、充放電裝置、換氣裝置、電控動力系統(tǒng)（包括執(zhí)行器、傳感器、原車電腦等）、發(fā)動機(jī)的顯示系統(tǒng)（充電、轉(zhuǎn)速、水溫、燃油、機(jī)油、真空壓力表、燃?xì)鈮毫χ甘颈?、燃油壓力指示表、電壓監(jiān)測表）等組成。故障區(qū)域設(shè)置了二十余種的線路故障，教師可隨意的設(shè)置任一種線路故障，學(xué)生也可運用各種診斷儀器或儀表，連接控制箱面板上的相關(guān)插孔排除故障；可通過OBD-Ⅱ?qū)Ｓ迷\斷接口實現(xiàn)對控制單元（發(fā)動機(jī)原車電腦和燃?xì)饪刂齐娔X）的讀碼、清碼、編碼、讀取動靜態(tài)數(shù)據(jù)流、傳感器信號模擬、執(zhí)行器強制工作等多項功能。實驗臺的研究與開發(fā)為在校學(xué)生實踐操作、社會汽車維修技術(shù)培訓(xùn)獲得真實的數(shù)據(jù)流分析和故障分析，提供了便利的學(xué)習(xí)平臺。

總之，自行研制的教學(xué)設(shè)備在教學(xué)過程中有諸多的益處：第一，自行研制的教學(xué)設(shè)備與市場上的設(shè)備相比，可以減少學(xué)校經(jīng)費支出，為勤儉辦學(xué)作出表率作用；第二，自行研制可以充分調(diào)動教師的積極性和動手能力，全面提高專業(yè)教師的業(yè)務(wù)能力，打造出一支教、學(xué)、做、研一體化的教師隊伍；第三，由于學(xué)生的融入，既能培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度又能增強其工程實踐能力，體現(xiàn)了我?！皯?yīng)用為本，學(xué)以致用”的辦學(xué)理念。

參考文獻(xiàn)

[1] 解梅，黃銀娣，張振軍.電控發(fā)動機(jī)故障模擬試驗臺的設(shè)計與實驗研究[J].汽車電器，2005（7）：52-54.

[2] 于春鵬，李涵武，鮑宇.豐田5A-FE型電控發(fā)動機(jī)實驗臺設(shè)計[J].應(yīng)用科技，2008（2）：45-48.

[3] 石重陽，杜衛(wèi)華.基于C8051F020芯片的EQ6100發(fā)動機(jī)不解體故障診斷儀的研制[J].儀器儀表用戶，2006（3）：16-17.