電控發(fā)動機教學實驗臺架設計

張曉俊 董恩國

摘要：電控發(fā)動機實驗臺架是用于汽車維修和汽車電路檢測等相關專業(yè)的教育培訓的重要教具。文章選用具有代表意義的科魯茲1.4L電控發(fā)動機，對實驗臺架的結構設計作了說明，并詳細闡述了實驗臺故障點模塊的設計方案。

關鍵詞：實驗臺；科魯茲；故障

由于汽車新技術不斷發(fā)展，如今的汽車企業(yè)需要的是專門品牌服務的汽修人才，這就要求我們中高職學校能與企業(yè)合作培養(yǎng)專修型汽車服務人才。

鄂爾多斯理工學校作為一所中職學校，以汽修專業(yè)為主，培養(yǎng)的學生主要為鄂爾多斯市的汽車行業(yè)服務，合作企業(yè)主要以通用、大眾、奧迪等為主，為了培養(yǎng)和提高學生的動手能力，其教學和培訓不可避免的需要投入大量的實訓設備。該校在初期由于實訓室規(guī)劃不成熟，購置實訓設備存在盲目性，沒有購置科魯茲搭載的通用最常用的1.4L電控發(fā)動機實驗臺架，僅有兩臺1.4L科魯茲發(fā)動機翻轉臺架，以至于無法對發(fā)動機進行實際故障的檢測測和判斷；致使學生增加了學習的難度。因此，設計和制作一臺具有展示、測量、故障模擬及診斷功能的科魯茲電控發(fā)動機教學實驗臺，不僅可以滿足4S店、維修廠對畢業(yè)學生的要求，還能使發(fā)動機實踐教學質量得到極大提高，同時還可以拓展學生的知識面，使學生能夠更快地掌握科魯茲發(fā)動機電控系統(tǒng)的新技術，并提高學生故障診斷及排除的能力。

1 實驗臺的整體設計方案

用于教學的電控發(fā)動機實驗臺架主要有兩種功能：（l）演示發(fā)動機電控系統(tǒng)工作原理的功能；（2）進行故障模擬的功能。用于演示發(fā)動機電控系統(tǒng)工作原理的方法主要是利用液晶顯示屏點擊相關故障，發(fā)動機就會有相應的故障現象出現。用于教學的電控發(fā)動機實驗臺的第二種功能是故障模擬功能在實際教學中，發(fā)動機實驗臺要做到不僅能夠模擬發(fā)動機電控系統(tǒng)的故障，還應該可以無限重復地對故障進行模擬。實驗臺不僅可以通過控制開關的通斷模擬傳感器、執(zhí)行器、控制單元和線路的故障，而且可以利用信號發(fā)生器向發(fā)動機控制單元發(fā)出模擬信號，替代發(fā)動機電控系統(tǒng)原傳感器信號，當使模擬信號的大小、頻率等改變時，可以檢測發(fā)動機性能參數的變化并讀取故障碼。如果模擬信號超出了允許的范圍，就會產生故障碼并引起發(fā)動機工作性能的相應改變，這樣就可以演示發(fā)動機故障形成的過程以及對發(fā)動機工作造成的影響。

2 實驗臺的設計內容

2.1總體設計

2.1.1臺架設計

選定雪佛蘭科魯茲發(fā)動機為設計對象，將實車發(fā)動機設計成為可移動臺架，用于支撐發(fā)動機主體、附件（水箱、油箱、蓄電池等）以及儀表盤。在實現發(fā)動機實驗實訓的教學目的基礎上，臺架必須有足夠的強度和剛度，保證整個教學過程的安全性。

2.1.2控制面板設計

根據實驗臺的功能設置和發(fā)動機的特點，設計易于觀看和操作的面板，實驗臺的面板是進行實訓教學、電路分析、故障診斷與排除的平臺，控制面板包括實驗臺名稱、電腦顯示屏、電路圖、數字顯示表、檢測點等。

2.1.3 -體化機電腦顯示屏的設計

顯示屏可做成5寸觸摸式的液晶屏，為了方便教學，合理的設置課程，一體化機電腦顯示屏應包括以下內容，如圖l所示。

（1）自診斷系統(tǒng)：能夠讀取數據流，讀取故障碼和清除故障碼。通過OBD接口與一體機相連，在一體機上安裝軟件，實現故障解碼儀的功能。

（2）信息化資料平臺：資料庫里面包括課程運行所需清單（設備、工量具等）、實訓操作的視頻資料、課程大綱、教師用的工作手冊、課件以及故障排除考評表等，將這些資料導入一體化機硬盤中隨時查看，使用方便教學。

（3）維修手冊查詢：將科魯茲電子版維修手冊導入一體機硬盤，使日常教學、維護和修理按照技術規(guī)范進行。

（4）故障設置系統(tǒng)：設有故障列表，選擇相應故障點進行電路的短路、斷路和搭鐵設置。

另外，一體化機的顯示界面上還有故障點的設置圖標，點擊圖標，即可根據提示設置故障。

2.1.4電路設計

考慮到中職學生理論知識和專業(yè)基礎知識薄弱，筆者在原車電路圖的基礎上進行簡單合理的改動，在設計過程中對一些不必要的附屬電路進行了刪減，比如轉向燈電路、喇叭控制器、部分繼電器控制電路等。改動后的電路圖簡單、易懂，可以直觀地看出發(fā)動機ECU與傳感器和執(zhí)行器的連接關系[5]。

電路圖包括電控單元、傳感器、執(zhí)行器、電源、診斷座和其他電器元件等。

2.2故障設計

2.2.1故障點設計

對于故障點的設計，筆者通過企業(yè)調研收集本款發(fā)動機的實際常見故障，進行實驗并驗汪發(fā)動機常見、典型故障，根據發(fā)動機的功能特點進行故障點的設置和故障現象的驗證，保證故障的可操作性和代表性，具體設計代碼如表1所示。

2.2.2故障控制設計

故障設置主要是對傳感器的信號和執(zhí)行器電路進行斷路、短路和搭鐵等故障設置。根據實驗臺的功能和故障點設置開發(fā)設計PLC電路，將PLC控制電路聯入發(fā)動機電控系統(tǒng)中，通過PLC電路改變傳感器、執(zhí)行器等信號，從而影響發(fā)動機的正常工作，呈現預設的故障現象。

需要注意的是進行短路故障設置時，只可以對信號線進行短路，切勿使電源線與地短接，以免燒壞線路。此實驗臺在進行故障設計時，也是對全部的信號線路進行了故障設計。

3 實驗臺能夠實現的功能

設計臺架應實現：（l）結構展示功能，通過實驗臺架內的發(fā)動機可以清楚看到發(fā)動機結構組成以及主要部件的安裝位置。（2）工作過程和原理展示功能，通過實驗臺面板上的電路圖能夠了解到發(fā)動機電控系統(tǒng)的信號傳遞路線，通過面板上的各種儀表能夠了解發(fā)動機的運轉狀態(tài)。（3）數據測量功能，通過展示板上預留的測量端口能夠簡單方便地對各種傳感器和執(zhí)行器進行測量。（4）故障發(fā)置及現象模擬功能，在液晶顯示屏上就能夠快捷地設置和恢復發(fā)動機的故障，供學員進行發(fā)動機故障診斷與排除練習。（5）資料查詢功能，液晶屏可以用來查找和課程有關的信息資料。

4結語

筆者大學所學專業(yè)為載運工具運用工程，畢業(yè)后在中職學校擔任汽修專業(yè)課教師，有一定的專業(yè)基礎。此次開發(fā)的科魯茲1.4L電控發(fā)動機實驗臺架，是在一年的不斷研究探討下完成的，同時經過兩年的教學實踐驗證，不但能反映電控發(fā)動機的實際工況，而且通過設置故障，讓學生排除故障，極大地提高了學生對汽車電控技術的故障診斷邏輯思維能力，不僅學會了專業(yè)知識，更重要的是教會學生如何去運用自己的所學去解決問題，更進一步地教會他們如何去學習，做到與時俱進，適應時代的發(fā)展。