雙燃料電控發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的研究與開(kāi)發(fā)

賈志濤 李雪禮 劉永杰 王干一

摘 要：實(shí)驗(yàn)臺(tái)能模擬雙燃料電控發(fā)動(dòng)機(jī)常見(jiàn)系統(tǒng)故障，是學(xué)習(xí)現(xiàn)代汽車(chē)電控技術(shù)、汽車(chē)維修工程、汽車(chē)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(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)要求、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，詳實(shí)介紹了實(shí)驗(yàn)臺(tái)的功能，分析介紹了捷達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)檢測(cè)方法，最后提出自制實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)教育教學(xué)的積極影響因素。

關(guān)鍵詞：電控發(fā)動(dòng)機(jī) 實(shí)驗(yàn)臺(tái) 故障碼 數(shù)據(jù)流

中圖分類(lèi)號(hào)：U467.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）02（c）-0083-01

隨著我國(guó)汽車(chē)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(chē)的研究與應(yīng)用得到了社會(huì)廣泛的認(rèn)可。然而雙燃料汽車(chē)電控系統(tǒng)的維修人員卻少之又少。并且國(guó)內(nèi)尚無(wú)此類(lèi)可供學(xué)校及社會(huì)各類(lèi)人員的學(xué)習(xí)和技能培訓(xùn)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，基于此情況，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與研發(fā)的結(jié)果與實(shí)際的雙燃料汽車(chē)的檢測(cè)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(shí)踐活動(dòng)。

1 雙燃料電控發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)

1.1 雙燃料電控發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱實(shí)驗(yàn)臺(tái)）的功能

實(shí)驗(yàn)臺(tái)具備以下功能：能夠?qū)﹄p燃料電控發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理和外觀特征有直觀的認(rèn)識(shí)；演示發(fā)動(dòng)機(jī)正常、異常工作的狀態(tài)；可通過(guò)汽車(chē)診斷儀檢測(cè)電腦和傳感器的控制和輸入信號(hào)；可以根據(jù)需要來(lái)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(shí)驗(yàn)臺(tái)不僅可以作為高校一線實(shí)訓(xùn)教學(xué)、汽車(chē)維修職業(yè)培訓(xùn)的操作儀器，也可以作為汽車(chē)類(lèi)職業(yè)技能鑒定考評(píng)設(shè)備。

1.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的檢測(cè)功能

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)故障的模擬。以一汽大眾汽車(chē)所提供的最為常見(jiàn)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(shí)施人工控制，通過(guò)改變電子的控制信號(hào)（電阻、電流或電壓值）對(duì)汽車(chē)線束的開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，從而與實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)故障相吻合，實(shí)現(xiàn)教學(xué)環(huán)境與現(xiàn)實(shí)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(chē)電腦診斷儀進(jìn)行發(fā)動(dòng)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(dòng)、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(jiàn)故障的預(yù)設(shè)單元，其功能為檢測(cè)故障并且反應(yīng)至各電控單元、執(zhí)行器及傳感器等。通過(guò)對(duì)電控系統(tǒng)動(dòng)、靜態(tài)數(shù)據(jù)流的提取，來(lái)實(shí)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(cè)量主要元件的電壓值、電流值、電阻值。實(shí)現(xiàn)對(duì)各傳感器、執(zhí)行器等電子元件信號(hào)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(duì)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(duì)于波形的分析能力。

（3）實(shí)驗(yàn)臺(tái)線路連接功能。參照所研究的車(chē)型電路圖，將電控系統(tǒng)的所需線路全部連接到實(shí)驗(yàn)臺(tái)的面板上，在面板上引出檢測(cè)插孔。根據(jù)電路圖來(lái)設(shè)計(jì)和連接實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(lái)表示。

（4）實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(chē)電控構(gòu)造方面的教學(xué)。使用實(shí)驗(yàn)臺(tái)演示教學(xué)真實(shí)反映了雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的組成及控制過(guò)程，并且實(shí)現(xiàn)了在線的動(dòng)態(tài)測(cè)試。通過(guò)汽車(chē)電腦診斷儀實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，所獲得的數(shù)據(jù)可以直觀地看到發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)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(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體方案設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)臺(tái)根據(jù)教學(xué)需求將總體結(jié)構(gòu)分為臺(tái)架、控制面板。具體方案設(shè)計(jì)如下。

（1）將發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成可移動(dòng)式臺(tái)架的一部分。臺(tái)架包括發(fā)動(dòng)機(jī)部分和實(shí)驗(yàn)臺(tái)的控制箱部分，為了方便組裝，兩者之間采用斷開(kāi)式接頭進(jìn)行線路連接。臺(tái)架框架采用方形鋼焊接而成，實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(qiáng)度。為了保證實(shí)驗(yàn)臺(tái)的可拆裝性，臺(tái)架制成可翻轉(zhuǎn)的形式，采用1∶60的手動(dòng)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的減速機(jī)。臺(tái)架可根據(jù)實(shí)際需要將發(fā)動(dòng)機(jī)、儲(chǔ)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(jiǎn)潔的設(shè)計(jì)理念。臺(tái)架和控制箱采用萬(wàn)向自鎖腳輪活動(dòng)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(shí)驗(yàn)臺(tái)操作控制面板的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)操作控制面板主要設(shè)置有在線檢測(cè)區(qū)、信號(hào)指示區(qū)、故障診斷區(qū)等。信號(hào)指示區(qū)設(shè)計(jì)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(cè)區(qū)在實(shí)驗(yàn)臺(tái)箱體內(nèi)側(cè)；本實(shí)驗(yàn)臺(tái)側(cè)重于實(shí)踐教學(xué)應(yīng)用，所以配備了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)和電路圖，傳感器和電腦的連接原理簡(jiǎn)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(dòng)手進(jìn)行電路連線。將故障開(kāi)關(guān)串聯(lián)到各傳感器和ECU的線路中，開(kāi)關(guān)合上時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)，將開(kāi)關(guān)斷開(kāi)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(hào)丟失等故障現(xiàn)象。

3 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的技術(shù)特點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用捷達(dá)ATK發(fā)動(dòng)機(jī)作為主機(jī)，因?yàn)樵摪l(fā)動(dòng)機(jī)的電控技術(shù)非常成熟，為滿足教學(xué)需求，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)由發(fā)動(dòng)機(jī)、電路檢測(cè)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(dòng)裝置、充放電裝置、換氣裝置、電控動(dòng)力系統(tǒng)（包括執(zhí)行器、傳感器、原車(chē)電腦等）、發(fā)動(dòng)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(cè)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(yùn)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(guò)OBD-Ⅱ?qū)Ｓ迷\斷接口實(shí)現(xiàn)對(duì)控制單元（發(fā)動(dòng)機(jī)原車(chē)電腦和燃?xì)饪刂齐娔X）的讀碼、清碼、編碼、讀取動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)流、傳感器信號(hào)模擬、執(zhí)行器強(qiáng)制工作等多項(xiàng)功能。實(shí)驗(yàn)臺(tái)的研究與開(kāi)發(fā)為在校學(xué)生實(shí)踐操作、社會(huì)汽車(chē)維修技術(shù)培訓(xùn)獲得真實(shí)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(tái)。

總之，自行研制的教學(xué)設(shè)備在教學(xué)過(guò)程中有諸多的益處：第一，自行研制的教學(xué)設(shè)備與市場(chǎng)上的設(shè)備相比，可以減少學(xué)校經(jīng)費(fèi)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(dòng)教師的積極性和動(dòng)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(duì)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(qiáng)其工程實(shí)踐能力，體現(xiàn)了我校“應(yīng)用為本，學(xué)以致用”的辦學(xué)理念。

參考文獻(xiàn)

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