微型車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)故障診斷實(shí)訓(xùn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)測(cè)試

王燕兵　賴雅麗　佘勇　帥宗良

摘 要：隨著我國(guó)綜合國(guó)力的提升、國(guó)民生活水平的提高，我國(guó)汽車保有量激增，汽車后市場(chǎng)從業(yè)的技術(shù)型人才嚴(yán)重短缺，高職院校作為技術(shù)型人才培養(yǎng)的主戰(zhàn)場(chǎng)，其中尤其是交通類院校，更要強(qiáng)化汽車技術(shù)教學(xué)實(shí)訓(xùn)課程開發(fā)和實(shí)訓(xùn)設(shè)備的研發(fā)，以培養(yǎng)出符合企業(yè)崗位需求，具備德技雙高的時(shí)代人才，促進(jìn)汽車后市場(chǎng)的發(fā)展，填補(bǔ)人才短缺。當(dāng)前市場(chǎng)上所研發(fā)的教學(xué)臺(tái)架存在較大的局限性，無法達(dá)到鍛煉學(xué)生實(shí)操技能的需求。因此在充分調(diào)研及深入分析當(dāng)前臺(tái)架存在的不足，提升實(shí)操訓(xùn)練的實(shí)效性，兼顧實(shí)訓(xùn)設(shè)備反復(fù)機(jī)械設(shè)施故障及拆卸導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)設(shè)備損壞的缺陷，本文針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)院校汽車相關(guān)專業(yè)學(xué)生實(shí)訓(xùn)常用電控發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)訓(xùn)臺(tái)架存在的弊端及不足結(jié)合汽車技術(shù)的發(fā)展及高職院校發(fā)動(dòng)機(jī)教學(xué)的需求進(jìn)行了微型車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)臺(tái)架測(cè)試與研究。

關(guān)鍵詞：微型發(fā)動(dòng)機(jī) 電控系統(tǒng) 故障診斷 實(shí)訓(xùn)臺(tái) 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

Experimental Test of Fault Diagnosis Training Platform for Mini-vehicle Engine Electronic Control System

Wang Yanbing Lai Yali She Yong Shuai Zongliang

Abstract：With the improvement of China's comprehensive national strength and the improvement of national living standards， China's car ownership has increased sharply， and there is a serious shortage of technical talents in the automotive aftermarket. Higher vocational colleges are the main battlefield for training technical talents， especially in transportation colleges. Colleges and universities must strengthen the development of automotive technology teaching and training courses and the research and development of training equipment to cultivate talents of the era who meet the needs of enterprises and possess both moral and technical skills， promote the development of the automotive aftermarket， and fill the shortage of talents. The teaching benches developed in the current market have major limitations and cannot meet the needs of training students' practical skills. Therefore， after fully investigating and thoroughly analyzing the current deficiencies of the bench， improving the effectiveness of practical training， and considering the defects of repeated mechanical failures and disassembly of the training equipment， the training equipment is damaged. This article is aimed at the current domestic college students in automotive related majors. The shortcomings of the commonly used electronic control engine training benches for training combined with the development of automobile technology and the needs of engine teaching in higher vocational colleges have carried out the test and research on the training benches of the electronic control system of the mini-vehicle engine.

Key words：micro engine， electronic control system， fault diagnosis， training platform， experimental test

1 原機(jī)測(cè)試與分析

按照我國(guó)《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)方法》中嚴(yán)格規(guī)定的汽車實(shí)訓(xùn)臺(tái)開發(fā)中必須進(jìn)行無任何故障狀態(tài)下進(jìn)行以下5項(xiàng)試驗(yàn)測(cè)試：1）常規(guī)啟動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)常規(guī)啟動(dòng)性能是否正常;2）發(fā)動(dòng)機(jī)怠速試驗(yàn)，試驗(yàn)測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速工況下的運(yùn)行穩(wěn)定性;3）試驗(yàn)機(jī)油消耗量，試驗(yàn)測(cè)試汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在正常工況下運(yùn)行時(shí)機(jī)油消耗量是否正常;4）功率測(cè)試，試驗(yàn)測(cè)量汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在全負(fù)荷工況下發(fā)動(dòng)機(jī)的功率及油耗經(jīng)濟(jì)性;5）符合特性測(cè)試，試驗(yàn)測(cè)試在規(guī)定轉(zhuǎn)速下的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性。

在對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)過多次嚴(yán)格的啟動(dòng)、怠速及負(fù)荷加速等相關(guān)測(cè)試后，深入分析所取得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)后證明發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)數(shù)據(jù)正常、運(yùn)行平穩(wěn)、性能優(yōu)良[1]。

2 故障診斷實(shí)訓(xùn)臺(tái)架的調(diào)試

為了保證微型車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)故障診斷實(shí)訓(xùn)臺(tái)架的可靠性，需要對(duì)本次開發(fā)的故障診斷實(shí)訓(xùn)臺(tái)架進(jìn)行相關(guān)功能的調(diào)試與檢測(cè)，盡可能地發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)和研發(fā)過程中出現(xiàn)的問題，然后及時(shí)的更改和調(diào)整。主要檢測(cè)了以下幾個(gè)方面：1）保證臺(tái)架上所布置的電路圖的正確性，包括各繼電器、保險(xiǎn)絲、線路的布置以及針腳號(hào)等需要與原始電路圖保持一致;2）保證改裝后發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷臺(tái)架在沒有設(shè)置故障之前可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，確保發(fā)動(dòng)機(jī)的性能良好以及各功能的正常性;3）檢測(cè)在設(shè)置各種相關(guān)的故障點(diǎn)后，發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的故障現(xiàn)象，根據(jù)相關(guān)參數(shù)的改變，分析與理論結(jié)果是否一致。利用故障診斷儀診斷是會(huì)出現(xiàn)相關(guān)故障代碼。4）評(píng)估故障診斷實(shí)訓(xùn)臺(tái)架的整體性能并分析其可靠性[2-3]。

3 故障模擬實(shí)驗(yàn)與分析

3.1 模擬起動(dòng)許可信號(hào)故障

故障設(shè)置與診斷功能是本故障診斷實(shí)訓(xùn)臺(tái)核心功能，是整個(gè)制作研發(fā)調(diào)試過程中做最重要的一部分。通過典型故障點(diǎn)的設(shè)置和測(cè)試，來鑒定本實(shí)訓(xùn)臺(tái)架的性能。實(shí)訓(xùn)臺(tái)架設(shè)置 的故障點(diǎn)的選取均是根據(jù)汽車維修企業(yè)的典型案例。主要類型包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元控制相關(guān)故障、傳感器故障和執(zhí)行元件故障。下面選取典型案例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。

故障點(diǎn)的設(shè)置：在實(shí)訓(xùn)臺(tái)架上的故障設(shè)置箱設(shè)置起動(dòng)許可信號(hào)線斷路故障，即進(jìn)入和起動(dòng)許可控制單元T40/15針腳到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元T91/68針腳之間的線路斷路故障，如圖2所示。故障設(shè)置完成后，學(xué)生根據(jù)相關(guān)控制原理和故障排查步驟對(duì)該故障進(jìn)行診斷。

故障現(xiàn)象：（1）所有車門無鑰匙進(jìn)入功能正常;（2）打開車門進(jìn)入車內(nèi)，鑰匙指示燈閃爍正常，儀表顯示車門狀態(tài)正常，點(diǎn)火開關(guān)背景燈正常點(diǎn)亮;（3）打開點(diǎn)火開關(guān)，方向盤解鎖，儀表點(diǎn)亮，儀表顯示正常，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，起動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)，儀表顯示檔位信息正常，踩下制動(dòng)踏板時(shí)，儀表及后部制動(dòng)燈指示正常。

電路分析：根據(jù)圖1所示的起動(dòng)機(jī)控制電路原理圖，從中可以看出，J965通過其T40/15 端子至 J623的T91/68端子的線路向J623發(fā)出起動(dòng)許可信號(hào)，按下點(diǎn)火開關(guān)時(shí)，應(yīng)測(cè)得幅值為+B的脈沖，如果該信號(hào)異常，將造成起動(dòng)機(jī)不能運(yùn)轉(zhuǎn)。

故障診斷過程：根據(jù)故障現(xiàn)象及相關(guān)電路圖進(jìn)行綜合分析，由于沒有任何起動(dòng)征兆，也沒聽到任何起動(dòng)繼電器吸合的聲音，綜合判斷可能是起動(dòng)許可信號(hào)異常。按下 E378，測(cè)量 J623 的 輸入信號(hào)T91/68 對(duì)地電壓波形，正常情況下，在按下點(diǎn)火開關(guān)時(shí)，應(yīng)測(cè)得幅值為+B 的脈沖，否則都說明存在故障。實(shí)際上測(cè)得波形始終為一條直線，說明信號(hào)線路斷路或?qū)Φ囟搪?，測(cè)試結(jié)果如圖所示;按下 E378，測(cè)量 J965 的 T40/15 端子對(duì)地電壓波形，正常情況下，在按下點(diǎn)火開關(guān)時(shí)，應(yīng)測(cè)得幅值為+B 的脈沖，標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)測(cè)波形如3圖所示。

由此可以看出，J965 的 T40/15 端子對(duì)地電壓波形正常。該線路兩端存在+B 的壓差，判斷J965 的 T40/15 至 J623 的 T91/68 之間的線路斷路，測(cè)量導(dǎo)線電阻為無窮大。修復(fù)后，故障現(xiàn)象消失。其故障故障機(jī)理是由于起動(dòng)許可信號(hào)線路故障，造成發(fā)動(dòng)機(jī)控制電腦無法知曉駕駛員的意圖，從而沒有發(fā)出起動(dòng)機(jī)繼電器控制信號(hào)，造成起動(dòng)機(jī)無法運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)無法啟動(dòng)。

3.2 曲軸、凸輪軸位置傳感器故障

故障點(diǎn)的設(shè)置：通過臺(tái)架設(shè)置曲軸、凸輪軸位置傳感器信號(hào)線同時(shí)斷路，即曲軸位置傳感器G28的T3m/2端子到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的T105/70端子信號(hào)線斷路，同時(shí)凸輪軸位置傳感器G300的T3t/2端子到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的T105/28端子信號(hào)線斷路，如圖4所示。設(shè)置好故障后，學(xué)生根據(jù)相關(guān)故障現(xiàn)象及理論進(jìn)行該故障的排除。

故障現(xiàn)象：打開點(diǎn)火開關(guān)，儀表燈正常點(diǎn)亮，偶有油泵運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作;踩剎車踏板，按起動(dòng)按鈕E378，啟動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但無法感受到油泵運(yùn)轉(zhuǎn)，無著車征兆。

電路分析：由曲軸傳感器線路原理圖（如圖5所示）上可以看出，傳感器采用霍爾式結(jié)構(gòu)和工作原理，由 J623 的 T105/35 端子供給電源（5V）至傳感器的 T3m/1 端子，通過傳感器的 T3m/3 端子至 J623 的 T105/77 端子線路接地構(gòu)成回路，在點(diǎn)火開關(guān)打開而發(fā)動(dòng)機(jī)沒有運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，J623會(huì)通過其 T105/70 端子提供信號(hào)線路 5V 的參考信號(hào)，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，傳感器通過其 T3m/2端子周期性的把參考電壓拉低，形成一個(gè)方波信號(hào)至 J623 的 T105/70 端子。

由維修手冊(cè)和邁騰凸輪軸傳感器線路原理圖（如圖6所示）上可以看出，凸輪軸位置傳感器采用霍爾式結(jié)構(gòu)和工作原理，由 J623 的 T105/69 端子供給電源（5V）至傳感器的 T3o/1端子，通過傳感器的 T3o/3 端子至 J623 的 T105/44 端子線路接地構(gòu)成回路，在點(diǎn)火開關(guān)打開而發(fā)動(dòng)機(jī)沒有運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，J623 會(huì)通過其 T105/30 端子提供信號(hào)線路 5V 的參考信號(hào)，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，霍爾傳感器通過其由 T3o/2周期性的把參考電壓拉低，形成一個(gè)方波信號(hào)至 J623的 T105/30 端子。對(duì)于凸輪軸位置傳感器 G40 和 G300 的結(jié)構(gòu)和工作原理基本一致，其信號(hào)的測(cè)量方法也完全一致。

故障診斷過程：根據(jù)故障現(xiàn)象及相關(guān)的控制邏輯分析，故障可能存在于曲軸及凸輪軸位置傳感器上。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中，用示波器測(cè)量 J623的T105/70端子對(duì)地電壓，正常情況下應(yīng)測(cè)得1-5V的方波信號(hào)，實(shí)測(cè)為5V的一條直線，說明信號(hào)輸入異常?；谛盘?hào)傳輸路徑，下一步對(duì)傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。正常情況下，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，應(yīng)測(cè)得 0-5V 的方波信號(hào)，實(shí)測(cè)為0V的一條直線，結(jié)合上步測(cè)試結(jié)果說明，信號(hào)線路斷路。J623的T105/35端子到G28的T3m/1端子間線路導(dǎo)通性測(cè)試，實(shí)測(cè)結(jié)果為電阻無窮大，說明電路斷路，修復(fù)故障后，發(fā)動(dòng)機(jī)可以起動(dòng)，只是起動(dòng)的時(shí)間稍長(zhǎng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文致力于對(duì)微型車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)故障診斷實(shí)訓(xùn)臺(tái)架進(jìn)行調(diào)試，基于汽車性能完全再現(xiàn)和實(shí)際使用需求為目的進(jìn)行了兩個(gè)方面的試驗(yàn)測(cè)試和分析：一為原車相關(guān)性能測(cè)試、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，確保了實(shí)訓(xùn)臺(tái)架發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)性能及運(yùn)行參數(shù)與原車數(shù)據(jù)完全相同;二是故障測(cè)試，通過在故障診斷實(shí)訓(xùn)臺(tái)架設(shè)置相關(guān)故障并分析實(shí)訓(xùn)臺(tái)架發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及相關(guān)運(yùn)行參數(shù)，分析現(xiàn)象和數(shù)據(jù)與理論一致。同時(shí)本章在實(shí)訓(xùn)臺(tái)架上試驗(yàn)分析了常規(guī)的故障實(shí)例，從故障的設(shè)置、故障現(xiàn)象的分析、故障數(shù)據(jù)的采集到該故障的排除，驗(yàn)證了微型車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)故障模擬實(shí)訓(xùn)臺(tái)在實(shí)際教學(xué)中的可行性和有效性及方便性。學(xué)生可以對(duì)實(shí)訓(xùn)臺(tái)架進(jìn)行靈活的操作和運(yùn)用，真實(shí)模擬實(shí)車故障，能讓學(xué)生快速高效地進(jìn)行相關(guān)的故障診斷，可以很好地促進(jìn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的教學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

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