試析電控發(fā)動(dòng)機實(shí)訓教學(xué)實(shí)驗臺的開(kāi)發(fā)與應用

論文摘要：汽車(chē)電控發(fā)動(dòng)機實(shí)驗臺可真實(shí)體現汽車(chē)常見(jiàn)電控系統故障，是用于現代汽車(chē)電子技術(shù)、汽車(chē)維修等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教育與培訓重要設備。講述了實(shí)驗臺的設計要求、結構特點(diǎn)，詳細介紹了實(shí)驗臺的功能，分析介紹了五菱B12發(fā)動(dòng)機的檢測數據，最后提出了汽車(chē)電控發(fā)動(dòng)機實(shí)驗臺的發(fā)展思路。

論文關(guān)鍵詞：電控發(fā)動(dòng)機實(shí)驗臺；檢測數據；開(kāi)發(fā)

一、背景及意義

汽車(chē)開(kāi)始大量進(jìn)入百姓家庭，我國汽車(chē)工業(yè)獲得了蓬勃發(fā)展，柳州市的汽車(chē)工業(yè)以上汽通用五菱為主體，去年的產(chǎn)銷(xiāo)量達到15萬(wàn)輛。汽車(chē)的工作崗位需求逐年上升。柳州市交通學(xué)校（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我?！保┮云迣?zhuān)業(yè)為主，培養的學(xué)生主要為柳州市的汽車(chē)工業(yè)服務(wù)，學(xué)生在校期間，實(shí)踐操作是不可缺少的，實(shí)驗臺的反復操作性和經(jīng)濟性決定了其在中職學(xué)校的適用性和可推廣性。我校在初期從不同渠道去參觀(guān)學(xué)習，以不同方式去了解和對比，發(fā)現有的實(shí)驗臺不能設置故障；有的實(shí)驗臺無(wú)法進(jìn)行實(shí)際測量；有的實(shí)驗臺沒(méi)有檢測端口，無(wú)法使用檢測設備；有的實(shí)驗臺增加了單片機技術(shù)，雖然可以載路測試并能實(shí)現計算機遠距離控制設置故障，但是由于附加電路改變了原車(chē)的線(xiàn)路，無(wú)法靜態(tài)檢測參數，中職學(xué)生利用這樣的實(shí)驗臺實(shí)習后，得出與實(shí)際車(chē)輛檢測數據不符的結果，增加學(xué)習的難度。我?；诒拘５膶?shí)際，研發(fā)適用于中職學(xué)生教學(xué)使用的實(shí)驗臺。

學(xué)校性質(zhì)是行業(yè)辦學(xué)，建校以來(lái)獲得的上級撥款每年都沒(méi)有超出10萬(wàn)元。柳州是座汽車(chē)城，擁有上汽通用五菱、東風(fēng)柳州汽車(chē)廠(chǎng)、柳州工程機械廠(chǎng)等大型汽車(chē)企業(yè)。學(xué)校圍繞柳州的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)，力爭把大量的中職學(xué)生培養成為合格產(chǎn)業(yè)工人。學(xué)校在苦苦自籌資金發(fā)展汽車(chē)維修專(zhuān)業(yè)，但是汽修設備和汽車(chē)培訓實(shí)習設備價(jià)格較高，學(xué)校根本無(wú)力獨自承擔龐大的購買(mǎi)經(jīng)費?，F實(shí)決定了我校只能走自主開(kāi)發(fā)、艱苦創(chuàng )業(yè)的路子。在整合了一批實(shí)際工作經(jīng)驗豐富的教師后，學(xué)校在2002年開(kāi)始以廢舊進(jìn)口汽車(chē)為主開(kāi)發(fā)第一代的電噴發(fā)動(dòng)機實(shí)訓教學(xué)實(shí)驗臺，并于2003年全面應用于學(xué)校的實(shí)訓教學(xué)。但是由于技術(shù)復雜，第一代的電噴發(fā)動(dòng)機實(shí)訓教學(xué)實(shí)驗臺實(shí)際工作很不穩定，實(shí)際掌握電噴發(fā)動(dòng)機技術(shù)的教師不多，維護成本較高，后期基本只能用于汽車(chē)構造等專(zhuān)業(yè)基礎課。2006年開(kāi)始以上汽通用五菱的電噴發(fā)動(dòng)機系統替代進(jìn)口發(fā)動(dòng)機系統，研制開(kāi)發(fā)出了第二代的電噴發(fā)動(dòng)機實(shí)訓教學(xué)實(shí)驗臺。采用柳州本市的發(fā)動(dòng)機電噴系統，穩定性大大提高，同時(shí)成本下降到了一個(gè)讓學(xué)?？梢源罅渴褂玫姆秶?，基本上每一位專(zhuān)業(yè)教師至少有三臺第二代的電噴發(fā)動(dòng)機實(shí)訓教學(xué)實(shí)驗臺。這樣既解決了實(shí)訓設備緊缺的問(wèn)題，也解決了教師隊伍專(zhuān)業(yè)知識自我提高的問(wèn)題。從此我校的汽修專(zhuān)業(yè)一直處在廣西同類(lèi)學(xué)校的前列位置。廣西區內的中職學(xué)校紛紛到我校學(xué)習和參觀(guān)。我校的辦學(xué)規模和辦學(xué)效益也逐年穩定上升，在2011年獲得了國家示范校的資格。

二、電噴發(fā)動(dòng)機實(shí)訓教學(xué)實(shí)驗臺的設計

1.電噴發(fā)動(dòng)機實(shí)訓教學(xué)實(shí)驗臺功能的開(kāi)發(fā)

開(kāi)發(fā)的實(shí)驗臺應該具備以下功能：直觀(guān)認識電控發(fā)動(dòng)機，了解構件組成、外觀(guān)特點(diǎn)以及在發(fā)動(dòng)機上的安裝位置；可以演示電控發(fā)動(dòng)機的起動(dòng)和正常工作過(guò)程，可演示發(fā)動(dòng)機異常工作狀態(tài)；可以進(jìn)行實(shí)車(chē)動(dòng)態(tài)檢測，通過(guò)儀表儀器可以檢測輸入信號和控制信號；可以人工設置或計算機軟件控制設置各種發(fā)動(dòng)機故障，全程模擬演示實(shí)際發(fā)動(dòng)機的故障診斷流程，故障排除流程。該實(shí)驗臺可以作為中職汽車(chē)相關(guān)專(zhuān)業(yè)一線(xiàn)教學(xué)設備、汽車(chē)專(zhuān)業(yè)職業(yè)培訓、汽修職業(yè)技能鑒定實(shí)驗裝置。

2.實(shí)訓教學(xué)實(shí)驗臺的檢測功能

（1）實(shí)現對上汽通用五菱電控汽油機及其他各型發(fā)動(dòng)機的各種實(shí)際故障的模擬。參考實(shí)際故障，以上汽通用五菱售后服務(wù)中心提供的普遍故障現象為依據，將所有的傳感器、執行器、電子元件等線(xiàn)路進(jìn)行人工控制，改變電子信號值（電阻、電壓或電流）或者實(shí)現通路、斷路，從而達到與實(shí)際故障相吻合的效果，真實(shí)再現發(fā)動(dòng)機故障現象，努力把教學(xué)環(huán)境與日后工作的實(shí)踐操作進(jìn)行無(wú)縫對接。

（2）實(shí)現對各傳感器、執行器等電子元件信號波形的采集。在不影響各傳感器與執行器正常工作的前提下，可以對其信號進(jìn)行波形采集，與標準波形相比較，直觀(guān)看到故障波形與標準波形的區別，提高學(xué)生波形分析的能力?？梢灾苯釉跍y量區域檢測電壓值、電流值、電阻值。不需要破壞連接線(xiàn)路。

（3）故障碼、數據流的提取。設置有OBD診斷接口，可使用各種發(fā)動(dòng)機電腦解碼器進(jìn)行故障碼讀取和進(jìn)行數據流分析。實(shí)驗臺設計有各種常見(jiàn)電子控制系統故障的預設單元，其功能主要是檢測和反映各傳感器、執行器及電控單元等的故障現象。實(shí)驗臺具有檢測設備匹配功能，能與示波器、萬(wàn)用表、發(fā)動(dòng)機分析儀等設備連接，測量傳輸信號，讀取故障碼和提取數據流，這樣可實(shí)現故障診斷分析的實(shí)踐教學(xué)功能。

（4）電噴發(fā)動(dòng)機實(shí)訓教學(xué)實(shí)驗臺線(xiàn)路連接功能。參照原車(chē)電路圖，將發(fā)動(dòng)機電源電路，傳感器電路，執行器電路以線(xiàn)路連接的方式噴繪在臺架的面板上，將ECU的所有線(xiàn)路全部引到實(shí)驗臺板上，同時(shí)標注各元件名稱(chēng)，在線(xiàn)路中引出檢測孔。根據電路圖將線(xiàn)路連接無(wú)誤后，方能進(jìn)行發(fā)動(dòng)機的發(fā)動(dòng)及故障診斷和數據測試。選擇接線(xiàn)應用不同線(xiàn)色區分傳感器、執行器、電源、搭鐵線(xiàn)路。 （5）教學(xué)演示功能?？梢詫W(xué)生進(jìn)行發(fā)動(dòng)機電控方面的構造教學(xué)，使學(xué)生懂得各種傳感器、執行器和控制部件安裝的位置，作用及工作原理。能真實(shí)反映出電噴系統的組成及控制過(guò)程，實(shí)現動(dòng)態(tài)在線(xiàn)測試。實(shí)驗臺保證動(dòng)態(tài)數據與實(shí)際車(chē)輛一致，在實(shí)驗臺板上設置與實(shí)車(chē)相同配置的轉速表、水溫表等，用于顯示轉速信號、水溫信號等常用動(dòng)態(tài)信號。把節氣門(mén)位置傳感器、水溫傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、曲軸位置傳感器、氧傳感器等轉變成能在實(shí)驗臺板的數碼管上顯示的信號。為了便于發(fā)動(dòng)機各種工作狀態(tài)的顯示，用多個(gè)指示燈顯示各缸的點(diǎn)火和噴油信號?？梢灾庇^(guān)觀(guān)察點(diǎn)火系統和燃油供給系統的工作狀態(tài)，教師、學(xué)生之間可得到良好的溝通。

三、實(shí)驗臺的整體設計方案

根據該發(fā)動(dòng)機的電控系統特點(diǎn)及功能需求，實(shí)驗臺的總體結構設計主要包括臺架的設計和控制面板的設計。設計方案如下：

（1）將實(shí)車(chē)發(fā)動(dòng)機設計成為可移動(dòng)臺架。實(shí)驗臺臺架的設計為可移動(dòng)式臺架，臺架包括發(fā)動(dòng)機實(shí)體部分和實(shí)驗臺柜體部分，兩者之間連接線(xiàn)路采用可斷開(kāi)式接頭連接，方便組裝和運輸。臺架可由方管焊接成框架結構，其中實(shí)驗臺柜體采用整體沖壓，保證了柜體的牢固強度。臺架可根據實(shí)際發(fā)動(dòng)機類(lèi)型、電瓶、油箱、水箱、排氣管等的安裝位置以及應用時(shí)的操作空間而定，盡量采用緊湊方式連接，控制面板一般固定在臺架后側的支架上。發(fā)動(dòng)機臺架將發(fā)動(dòng)機支撐起來(lái)，將排氣系統安裝在臺架下側。臺架采用萬(wàn)向自鎖腳輪活動(dòng)靈活，并帶有自鎖裝置，便于移動(dòng)教學(xué)；表面噴塑處理防腐蝕、抗老化、不褪色。

（2）實(shí)驗臺操作顯示面板的設計。實(shí)驗臺操作顯示面板的設計尺寸要合理，主要設置有信號指示燈區域、儀表顯示區、故障診斷區域、檢測區域、照明區域以及儀表區域等。儀表顯示區和信號指示燈區域布置在顯示面板的中部，方便查看顯示系統的工作信息；線(xiàn)束連接器及保險盒、繼電器盒可布置在版面的背面；實(shí)驗臺偏重于教學(xué)應用，在版面上印制出電控發(fā)動(dòng)機的電路原理圖，重點(diǎn)突出傳感器和電腦的連接原理，使學(xué)生明白電路的工作原理，可以對照電路圖進(jìn)行電路連接。在版面上可以選擇設置多塊指示儀表，兩塊液壓表用于顯示自動(dòng)變速器換擋工作油壓（針對部分車(chē)型），一塊液壓表顯示燃油噴射系統供油壓力。電壓表一塊，顯示電路的充電情況。另一塊真空表顯示節氣門(mén)下方真空度變化，指示值的波動(dòng)可輔助故障診斷。實(shí)驗臺采用開(kāi)關(guān)控制式和檢測孔，就是在各傳感器到ECU的線(xiàn)路中串接上故障設置開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)合上時(shí)發(fā)動(dòng)機處于原機工作狀態(tài)，檢測區域中設置開(kāi)關(guān)，在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)就能模擬各傳感器信號丟失、電源線(xiàn)斷路或接地不良等的故障情況。

四、電噴發(fā)動(dòng)機實(shí)訓教學(xué)實(shí)驗臺采用的技術(shù)特點(diǎn)

電噴發(fā)動(dòng)機實(shí)訓教學(xué)實(shí)驗臺采用柳州五菱B12電控發(fā)動(dòng)機，為適應汽車(chē)教學(xué)需求而研制。該電控發(fā)動(dòng)機實(shí)驗臺由電控發(fā)動(dòng)機、操作顯示面板及電控發(fā)動(dòng)機彩色原理圖、電路檢測控制柜、可移動(dòng)式臺架（萬(wàn)向腳輪）、汽油供給系統（腳踏式油門(mén)踏板）、冷卻系統（自動(dòng)電子風(fēng)扇）、啟動(dòng)系統、充電系統、排放系統、發(fā)動(dòng)機傳感器、執行器、原車(chē)儀表、原車(chē)電腦、具有發(fā)動(dòng)機運轉及顯示（水溫、燃油、機油、充電、轉速）配備原車(chē)OBD-Ⅱ接口、真空顯示表、燃油壓力顯示表、噴油器工作指示LED燈、電壓檢測表（檢測任意路傳感器工作信號、工作電壓）組成。故障設置區可設置8-24路故障（教師設置任一路線(xiàn)路故障）、故障排除區（學(xué)生通過(guò)各種儀器、儀表或讀取故障碼）在面板上用專(zhuān)用排故線(xiàn)連接排除故障、通過(guò)OBD-Ⅱ實(shí)現讀碼、清碼、讀取數據流、故障分析、傳感器信號模擬等多項功能。電控發(fā)動(dòng)機實(shí)驗臺能夠準確、直觀(guān)地顯示發(fā)動(dòng)機電控系統的數據流和故障碼，并能設置故障。電噴發(fā)動(dòng)機實(shí)訓教學(xué)實(shí)驗臺為電控發(fā)動(dòng)機的故障診斷提供了方法，汽車(chē)維修技術(shù)人員可借助該實(shí)訓系統進(jìn)行數據流分析和故障碼分析，來(lái)診斷電控發(fā)動(dòng)機的故障，學(xué)生也可進(jìn)行電控發(fā)動(dòng)機理論和故障診斷的學(xué)習。

五、展望

本著(zhù)實(shí)用和夠用為原則，研發(fā)小組沒(méi)有過(guò)多參照國內外市場(chǎng)上各種外觀(guān)精美、價(jià)格昂貴、裝用世界品牌的發(fā)動(dòng)機等的實(shí)驗臺。我們從學(xué)校的實(shí)際出發(fā)，用很少的成本去開(kāi)發(fā)研究實(shí)驗臺，因此我校出品的實(shí)驗臺經(jīng)久耐用，后續維修成本少，在售出到別的同行學(xué)校中，基本電話(huà)就可以完成售后服務(wù)，為學(xué)校創(chuàng )造了實(shí)實(shí)在在的效益。自我開(kāi)發(fā)研制教學(xué)設備有很多積極的因素：第一，能緩解降低學(xué)校辦學(xué)經(jīng)費，創(chuàng )造良好的經(jīng)濟效益；第二，能全面提高本校汽車(chē)專(zhuān)業(yè)教師的業(yè)務(wù)能力，打造出一支會(huì )教學(xué)能修車(chē)的教師隊伍?，F在我校的汽修專(zhuān)業(yè)教師都受聘于上汽通用五菱、東風(fēng)柳州汽車(chē)廠(chǎng)作為技術(shù)顧問(wèn)，常年為汽車(chē)廠(chǎng)家培訓售后修理人員。