5A-FE電控發動機實驗臺的開發

方 明

廣東省南方高級技工學校，廣東 韶關 512000

0 引言

目前，電子技術已在汽車上廣泛的應用，特別是發動機電子控制燃油噴射系統已是日新月異，不但提高了發動機的動力性、經濟性，而且排放污染也是盡可能的減少。但是，由于電控系統采用了大量的高科技，使維修難度越來越高，給汽車維修從業人員和在校學生對于發動機電控系統維修技術的掌握帶來了許多困難。因此，為了滿足教學的需要，筆者在從事多年的實踐教學和維修工作的基礎上，開發了“5A-FE電控發動機故障模擬實驗臺”，為開展汽車維修職業培訓和實習教學提供了一套理想的實習設備。

1 實驗臺設計方案

5A-FE發動機電控燃油噴射系統屬于多點順序噴射系統，該系統主要由傳感器、執行器和發動機ECU組成。

根據該電控發動機的結構特點，設計方案如下：

1）發動機在正常工作過程中所檢測的數據應是準確的。這樣便于教學過程中，檢測并熟悉工作性能完好的各種數據和波形；

2）設置檢測端口，實現實時采集各傳感器和執行器工作過程中的動態信號。

在ECU各端子線路上并聯三通接口，分別連接ECU端子、傳感器或執行器、檢測端子。這樣既不影響該實驗臺的正常運行，又可以用萬用表檢測動態數據；

3）故障模擬設置。在連接各傳感器和執行器的控制線路中串聯開關和電位器。通過開關的通斷設置斷路故障，通過電位器改變各元件的工作條件，使ECU接收不良信號；

4）實驗臺各組成部分應布置合理，直觀清晰，操作方便且接近于實車。

2 實驗臺機架的結構設計

實驗臺機架是用于支撐發動機本體、附件（水箱、油箱、蓄電池等）以及儀表盤。所用材料為方剛焊接而成，同時在機架底部應安裝四個可移動的輪子。機架設計時，應先確定發動機擺放位置、大小尺寸和固定形式。機架在寬度上的尺寸以能放下發動機和水箱為主，同時要考慮發動機出現機械故障時方便維修和拆裝；在長度上的尺寸應考慮發動機和控制臺的尺寸以及附件（變速箱、制動器、空調等）擴展的空間；在機架高度上的尺寸應考慮使用者的安全、操作方便和觀察清晰。在機架上安裝發動機附件時，應注意：進排氣管走向、蓄電池位置、總體布線等。為了安全起見，做到以下3個原則：1）排氣管遠離燃油箱；2）蓄電池遠離燃油系統；3）主、副水箱放置高度要適合。

3 控制電路制作

3.1 發動機電控系統電路制作

電控系統電路是保證發動機正常工作的必要條件，因此獲得一張準確的電控發動機電路圖是一項極為重要的工作。假如沒有原廠電路圖，就只能根據發動機型號，ECU型號（豐田車系ECU內部標有各端子的名稱），以及參考現有的電路圖（不太準備），人為的繪出一張準確、完整的電路圖。在繪制過程中，應參考現有的電路圖，且一一核實每一個傳感器和執行器的連線端子是否準確。這是一項至關重要的工作，嚴重影響研制的成功與否。

在線路制作過程中，應該注意的是，我們得到的線束只是原車的一部分，在這個線束中，它包含了其他電器的線路，但同時也缺少發動機的線路。那么從幾百條密密麻麻的線路中找出與發動機有關的線路，并補上缺少的線路，這不但需要細心、耐心而且技術性也是極強的工作。在完成這項工作的過程中，我們應對照電路圖剔除與電控發動機工作無關的電路，同時應保留擴展其他設備的線路。然后將整理好的線路應用與實驗臺。

3.2 故障檢測電路設計

如圖1所示，為了便于模擬電控發動機實際故障，在系統電路的每一條均設置了故障開關、LED燈和檢測插孔。因此，每當模擬一個故障時，不僅會有相應的故障碼，而且面板上立刻會有對應的一盞LED燈熄滅。這樣就顯得直觀、明了。而且可以進一步通過對檢測插孔的測試，獲得不同工況下電路信號變化數據和曲線，以驗證故障的存在。

對于訓練更高級的維修技能，在系統電路的電壓信號線路中均設置了電位計，通過電位計來實現故障現象，設置故障時，改變電位計的電阻值使信號發生變化，并向發動機ECU發出錯誤的信號。這種故障只能采集波形或讀取數據流的方法來判斷故障部位。

圖1 顯示板背面的實際控制電路

4 結論

此次開發的5A-FE電控發動機實驗臺，是我校專業教師經過1年的不斷研究探討下完成，同時經過2年的教學實踐驗證，不但能反映電控發動機工作的實際工況，而且設備故障率低，使用效果良好。該實驗臺的批量投入使用，極大的豐富了專業教學內容，提高了學生對汽車電控技術的故障診斷邏輯思維能力。

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