電控發動機教學實驗臺架設計

張曉俊 董恩國

摘要：電控發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展，如今的汽車企業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合作培養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，以汽修專業為主，培養的學生主要為鄂爾多斯市的汽車行業服務，合作企業主要以通用、大眾、奧迪等為主，為了培養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電控發動機實驗臺架，僅有兩臺1.4L科魯茲發動機翻轉臺架，以至于無法對發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動機教學實驗臺，不僅可以滿足4S店、維修廠對畢業學生的要求，還能使發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動機電控系統的新技術，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

用于教學的電控發動機實驗臺架主要有兩種功能：（l）演示發動機電控系統工作原理的功能；（2）進行故障模擬的功能。用于演示發動機電控系統工作原理的方法主要是利用液晶顯示屏點擊相關故障，發動機就會有相應的故障現象出現。用于教學的電控發動機實驗臺的第二種功能是故障模擬功能在實際教學中，發動機實驗臺要做到不僅能夠模擬發動機電控系統的故障，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、執行器、控制單元和線路的故障，而且可以利用信號發生器向發動機控制單元發出模擬信號，替代發動機電控系統原傳感器信號，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動機工作性能的相應改變，這樣就可以演示發動機故障形成的過程以及對發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動機為設計對象，將實車發動機設計成為可移動臺架，用于支撐發動機主體、附件（水箱、油箱、蓄電池等）以及儀表盤。在實現發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：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范進行。

（4）故障設置系統：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，可以直觀地看出發動機ECU與傳感器和執行器的連接關系[5]。

電路圖包括電控單元、傳感器、執行器、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，筆者通過企業調研收集本款發動機的實際常見故障，進行實驗并驗汪發動機常見、典型故障，根據發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設計PLC電路，將PLC控制電路聯入發動機電控系統中，通過PLC電路改變傳感器、執行器等信號，從而影響發動機的正常工作，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動機可以清楚看到發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動機電控系統的信號傳遞路線，通過面板上的各種儀表能夠了解發動機的運轉狀態。（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行器進行測量。（4）故障發置及現象模擬功能，在液晶顯示屏上就能夠快捷地設置和恢復發動機的故障，供學員進行發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

筆者大學所學專業為載運工具運用工程，畢業后在中職學校擔任汽修專業課教師，有一定的專業基礎。此次開發的科魯茲1.4L電控發動機實驗臺架，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，適應時代的發展。