試論電控發(fā)動機(jī)實訓(xùn)教學(xué)實驗臺的開發(fā)與應(yīng)用論文
論文摘要：汽車電控發(fā)動機(jī)實驗臺可真實體現(xiàn)汽車常見電控系統(tǒng)故障，是用于現(xiàn)代汽車電子技術(shù)、汽車維修等相關(guān)專業(yè)的教育與培訓(xùn)重要設(shè)備。講述了實驗臺的設(shè)計要求、結(jié)構(gòu)特點，詳細(xì)介紹了實驗臺的功能，分析介紹了五菱B12發(fā)動機(jī)的檢測數(shù)據(jù)，最后提出了汽車電控發(fā)動機(jī)實驗臺的發(fā)展思路。
論文關(guān)鍵詞：電控發(fā)動機(jī)實驗臺；檢測數(shù)據(jù)；開發(fā)
一、背景及意義
汽車開始大量進(jìn)入百姓家庭，我國汽車工業(yè)獲得了蓬勃發(fā)展，柳州市的汽車工業(yè)以上汽通用五菱為主體，去年的產(chǎn)銷量達(dá)到15萬輛。汽車的工作崗位需求逐年上升。柳州市交通學(xué)校（以下簡稱“我校”）以汽修專業(yè)為主，培養(yǎng)的學(xué)生主要為柳州市的汽車工業(yè)服務(wù)，學(xué)生在校期間，實踐操作是不可缺少的，實驗臺的反復(fù)操作性和經(jīng)濟(jì)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學(xué)習(xí)，以不同方式去了解和對比，發(fā)現(xiàn)有的實驗臺不能設(shè)置故障；有的實驗臺無法進(jìn)行實際測量；有的實驗臺沒有檢測端口，無法使用檢測設(shè)備；有的實驗臺增加了單片機(jī)技術(shù)，雖然可以載路測試并能實現(xiàn)計算機(jī)遠(yuǎn)距離控制設(shè)置故障，但是由于附加電路改變了原車的線路，無法靜態(tài)檢測參數(shù)，中職學(xué)生利用這樣的實驗臺實習(xí)后，得出與實際車輛檢測數(shù)據(jù)不符的結(jié)果，增加學(xué)習(xí)的難度。我�；诒拘５膶嶋H，研發(fā)適用于中職學(xué)生教學(xué)使用的實驗臺。
學(xué)校性質(zhì)是行業(yè)辦學(xué)，建校以來獲得的上級撥款每年都沒有超出10萬元。柳州是座汽車城，擁有上汽通用五菱、東風(fēng)柳州汽車廠、柳州工程機(jī)械廠等大型汽車企業(yè)。學(xué)校圍繞柳州的`汽車產(chǎn)業(yè)，力爭把大量的中職學(xué)生培養(yǎng)成為合格產(chǎn)業(yè)工人。學(xué)校在苦苦自籌資金發(fā)展汽車維修專業(yè)，但是汽修設(shè)備和汽車培訓(xùn)實習(xí)設(shè)備價格較高，學(xué)校根本無力獨自承擔(dān)龐大的購買經(jīng)費�，F(xiàn)實決定了我校只能走自主開發(fā)、艱苦創(chuàng)業(yè)的路子。在整合了一批實際工作經(jīng)驗豐富的教師后，學(xué)校在2002年開始以廢舊進(jìn)口汽車為主開發(fā)第一代的電噴發(fā)動機(jī)實訓(xùn)教學(xué)實驗臺，并于2003年全面應(yīng)用于學(xué)校的實訓(xùn)教學(xué)。但是由于技術(shù)復(fù)雜，第一代的電噴發(fā)動機(jī)實訓(xùn)教學(xué)實驗臺實際工作很不穩(wěn)定，實際掌握電噴發(fā)動機(jī)技術(shù)的教師不多，維護(hù)成本較高，后期基本只能用于汽車構(gòu)造等專業(yè)基礎(chǔ)課。2006年開始以上汽通用五菱的電噴發(fā)動機(jī)系統(tǒng)替代進(jìn)口發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，研制開發(fā)出了第二代的電噴發(fā)動機(jī)實訓(xùn)教學(xué)實驗臺。采用柳州本市的發(fā)動機(jī)電噴系統(tǒng)，穩(wěn)定性大大提高，同時成本下降到了一個讓學(xué)�？梢源罅渴褂玫姆秶�，基本上每一位專業(yè)教師至少有三臺第二代的電噴發(fā)動機(jī)實訓(xùn)教學(xué)實驗臺。這樣既解決了實訓(xùn)設(shè)備緊缺的問題，也解決了教師隊伍專業(yè)知識自我提高的問題。從此我校的汽修專業(yè)一直處在廣西同類學(xué)校的前列位置。廣西區(qū)內(nèi)的中職學(xué)校紛紛到我校學(xué)習(xí)和參觀。我校的辦學(xué)規(guī)模和辦學(xué)效益也逐年穩(wěn)定上升，在2011年獲得了國家示范校的資格。
二、電噴發(fā)動機(jī)實訓(xùn)教學(xué)實驗臺的設(shè)計
1.電噴發(fā)動機(jī)實訓(xùn)教學(xué)實驗臺功能的開發(fā)
開發(fā)的實驗臺應(yīng)該具備以下功能：直觀認(rèn)識電控發(fā)動機(jī)，了解構(gòu)件組成、外觀特點以及在發(fā)動機(jī)上的安裝位置；可以演示電控發(fā)動機(jī)的起動和正常工作過程，可演示發(fā)動機(jī)異常工作狀態(tài)；可以進(jìn)行實車動態(tài)檢測，通過儀表儀器可以檢測輸入信號和控制信號；可以人工設(shè)置或計算機(jī)軟件控制設(shè)置各種發(fā)動機(jī)故障，全程模擬演示實際發(fā)動機(jī)的故障診斷流程，故障排除流程。該實驗臺可以作為中職汽車相關(guān)專業(yè)一線教學(xué)設(shè)備、汽車專業(yè)職業(yè)培訓(xùn)、汽修職業(yè)技能鑒定實驗裝置。
2.實訓(xùn)教學(xué)實驗臺的檢測功能
�。�1）實現(xiàn)對上汽通用五菱電控汽油機(jī)及其他各型發(fā)動機(jī)的各種實際故障的模擬。參考實際故障，以上汽通用五菱售后服務(wù)中心提供的普遍故障現(xiàn)象為依據(jù)，將所有的傳感器、執(zhí)行器、電子元件等線路進(jìn)行人工控制，改變電子信號值（電阻、電壓或電流）或者實現(xiàn)通路、斷路，從而達(dá)到與實際故障相吻合的效果，真實再現(xiàn)發(fā)動機(jī)故障現(xiàn)象，努力把教學(xué)環(huán)境與日后工作的實踐操作進(jìn)行無縫對接。
�。�2）實現(xiàn)對各傳感器、執(zhí)行器等電子元件信號波形的采集。在不影響各傳感器與執(zhí)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(biāo)準(zhǔn)波形相比較，直觀看到故障波形與標(biāo)準(zhǔn)波形的區(qū)別，提高學(xué)生波形分析的能力�？梢灾苯釉跍y量區(qū)域檢測電壓值、電流值、電阻值。不需要破壞連接線路。
�。�3）故障碼、數(shù)據(jù)流的提取。設(shè)置有OBD診斷接口，可使用各種發(fā)動機(jī)電腦解碼器進(jìn)行故障碼讀取和進(jìn)行數(shù)據(jù)流分析。實驗臺設(shè)計有各種常見電子控制系統(tǒng)故障的預(yù)設(shè)單元，其功能主要是檢測和反映各傳感器、執(zhí)行器及電控單元等的故障現(xiàn)象。實驗臺具有檢測設(shè)備匹配功能，能與示波器、萬用表、發(fā)動機(jī)分析儀等設(shè)備連接，測量傳輸信號，讀取故障碼和提取數(shù)據(jù)流，這樣可實現(xiàn)故障診斷分析的實踐教學(xué)功能。
�。�4）電噴發(fā)動機(jī)實訓(xùn)教學(xué)實驗臺線路連接功能。參照原車電路圖，將發(fā)動機(jī)電源電路，傳感器電路，執(zhí)行器電路以線路連接的方式噴繪在臺架的面板上，將ECU的所有線路全部引到實驗臺板上，同時標(biāo)注各元件名稱，在線路中引出檢測孔。根據(jù)電路圖將線路連接無誤后，方能進(jìn)行發(fā)動機(jī)的發(fā)動及故障診斷和數(shù)據(jù)測試。選擇接線應(yīng)用不同線色區(qū)分傳感器、執(zhí)行器、電源、搭鐵線路。 （5）教學(xué)演示功能�？梢詫W(xué)生進(jìn)行發(fā)動機(jī)電控方面的構(gòu)造教學(xué)，使學(xué)生懂得各種傳感器、執(zhí)行器和控制部件安裝的位置，作用及工作原理。能真實反映出電噴系統(tǒng)的組成及控制過程，實現(xiàn)動態(tài)在線測試。實驗臺保證動態(tài)數(shù)據(jù)與實際車輛一致，在實驗臺板上設(shè)置與實車相同配置的轉(zhuǎn)速表、水溫表等，用于顯示轉(zhuǎn)速信號、水溫信號等常用動態(tài)信號。把節(jié)氣門位置傳感器、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(zhuǎn)變成能在實驗臺板的數(shù)碼管上顯示的信號。為了便于發(fā)動機(jī)各種工作狀態(tài)的顯示，用多個指示燈顯示各缸的點火和噴油信號。可以直觀觀察點火系統(tǒng)和燃油供給系統(tǒng)的工作狀態(tài)，教師、學(xué)生之間可得到良好的溝通。
三、實驗臺的整體設(shè)計方案
根據(jù)該發(fā)動機(jī)的電控系統(tǒng)特點及功能需求，實驗臺的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括臺架的設(shè)計和控制面板的設(shè)計。設(shè)計方案如下：
�。�1）將實車發(fā)動機(jī)設(shè)計成為可移動臺架。實驗臺臺架的設(shè)計為可移動式臺架，臺架包括發(fā)動機(jī)實體部分和實驗臺柜體部分，兩者之間連接線路采用可斷開式接頭連接，方便組裝和運輸。臺架可由方管焊接成框架結(jié)構(gòu)，其中實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(jù)實際發(fā)動機(jī)類型、電瓶、油箱、水箱、排氣管等的安裝位置以及應(yīng)用時的操作空間而定，盡量采用緊湊方式連接，控制面板一般固定在臺架后側(cè)的支架上。發(fā)動機(jī)臺架將發(fā)動機(jī)支撐起來，將排氣系統(tǒng)安裝在臺架下側(cè)。臺架采用萬向自鎖腳輪活動靈活，并帶有自鎖裝置，便于移動教學(xué)；表面噴塑處理防腐蝕、抗老化、不褪色。
�。�2）實驗臺操作顯示面板的設(shè)計。實驗臺操作顯示面板的設(shè)計尺寸要合理，主要設(shè)置有信號指示燈區(qū)域、儀表顯示區(qū)、故障診斷區(qū)域、檢測區(qū)域、照明區(qū)域以及儀表區(qū)域等。儀表顯示區(qū)和信號指示燈區(qū)域布置在顯示面板的中部，方便查看顯示系統(tǒng)的工作信息；線束連接器及保險盒、繼電器盒可布置在版面的背面；實驗臺偏重于教學(xué)應(yīng)用，在版面上印制出電控發(fā)動機(jī)的電路原理圖，重點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(shè)置多塊指示儀表，兩塊液壓表用于顯示自動變速器換擋工作油壓（針對部分車型），一塊液壓表顯示燃油噴射系統(tǒng)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(jié)氣門下方真空度變化，指示值的波動可輔助故障診斷。實驗臺采用開關(guān)控制式和檢測孔，就是在各傳感器到ECU的線路中串接上故障設(shè)置開關(guān)，開關(guān)合上時發(fā)動機(jī)處于原機(jī)工作狀態(tài)，檢測區(qū)域中設(shè)置開關(guān)，在開關(guān)斷開時就能模擬各傳感器信號丟失、電源線斷路或接地不良等的故障情況。
四、電噴發(fā)動機(jī)實訓(xùn)教學(xué)實驗臺采用的技術(shù)特點
電噴發(fā)動機(jī)實訓(xùn)教學(xué)實驗臺采用柳州五菱B12電控發(fā)動機(jī)，為適應(yīng)汽車教學(xué)需求而研制。該電控發(fā)動機(jī)實驗臺由電控發(fā)動機(jī)、操作顯示面板及電控發(fā)動機(jī)彩色原理圖、電路檢測控制柜、可移動式臺架（萬向腳輪）、汽油供給系統(tǒng)（腳踏式油門踏板）、冷卻系統(tǒng)（自動電子風(fēng)扇）、啟動系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、排放系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)傳感器、執(zhí)行器、原車儀表、原車電腦、具有發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)及顯示（水溫、燃油、機(jī)油、充電、轉(zhuǎn)速）配備原車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(shè)置區(qū)可設(shè)置8-24路故障（教師設(shè)置任一路線路故障）、故障排除區(qū)（學(xué)生通過各種儀器、儀表或讀取故障碼）在面板上用專用排故線連接排除故障、通過OBD-Ⅱ?qū)崿F(xiàn)讀碼、清碼、讀取數(shù)據(jù)流、故障分析、傳感器信號模擬等多項功能。電控發(fā)動機(jī)實驗臺能夠準(zhǔn)確、直觀地顯示發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流和故障碼，并能設(shè)置故障。電噴發(fā)動機(jī)實訓(xùn)教學(xué)實驗臺為電控發(fā)動機(jī)的故障診斷提供了方法，汽車維修技術(shù)人員可借助該實訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)流分析和故障碼分析，來診斷電控發(fā)動機(jī)的故障，學(xué)生也可進(jìn)行電控發(fā)動機(jī)理論和故障診斷的學(xué)習(xí)。
五、展望
本著實用和夠用為原則，研發(fā)小組沒有過多參照國內(nèi)外市場上各種外觀精美、價格昂貴、裝用世界品牌的發(fā)動機(jī)等的實驗臺。我們從學(xué)校的實際出發(fā)，用很少的成本去開發(fā)研究實驗臺，因此我校出品的實驗臺經(jīng)久耐用，后續(xù)維修成本少，在售出到別的同行學(xué)校中，基本電話就可以完成售后服務(wù)，為學(xué)校創(chuàng)造了實實在在的效益。自我開發(fā)研制教學(xué)設(shè)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(jì)效益；第二，能全面提高本校汽車專業(yè)教師的業(yè)務(wù)能力，打造出一支會教學(xué)能修車的教師隊伍�，F(xiàn)在我校的汽修專業(yè)教師都受聘于上汽通用五菱、東風(fēng)柳州汽車廠作為技術(shù)顧問，常年為汽車廠家培訓(xùn)售后修理人員。
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