馬6發動機及自動變速器實驗臺設計研究及應用

施保連

摘 要：本課題分析了國內外關于汽車發動機及自動變速器實驗臺的設計使用現狀，系統分析和深入地研究了馬自達6轎車汽車發動機及自動變速器各項指標、性能參數能達到（或接近）實車工作時的工況要求。通過研究文獻技術資料，科學合理規納了發動機及自動變速器故障生成條件和運行環境;研究確定了實驗臺工作時的指標要求、性能參數與實車工況要求，確定了故障模擬、元件檢測和工作狀況顯示參數要求。

關鍵詞：發動機及自動變速器;規劃分析;故障分析;設計研究;應用

一、國內外研究的現狀

發動機及自動變速器實驗臺應該是把整車的發動機變速器機械、電路、附件綜合到臺架上重新組合，方便教學研究和技能訓練，避免在實車上操作的復雜及困難。結合國內外的發動機及自動變速器實驗臺現狀，對比現實的教學需求，梳理后發現存在如下幾點不足之處：

1.僅限于表達結構原理。這類教具主要以塑料模型結構，反映總成部件的部分工作原理，僅能起到結構原理教學的目的。

2.僅能操作演示。比較示教板來具有立體實物感強，具有看透汽車總成主體結構和內部原理的特征，主要有發動機透視模型，自動變速器解剖模型等。

3.可以正常運轉，但技術工況參數達不到實車標準。

4.可以正常運轉，技術工況參數接近實車，但不具備檢測診斷、故障設置模擬等功能。

二、馬6發動機及自動變速器實驗臺設計規劃分析

1.發動機及自動變速器實驗臺技術參數要求。實驗臺選用的是2016年產馬自達6實車的發動機和自動變速器總成系統。該發動機采用的是2.0L排量自然吸氣發動機，最大功率108kw，最大扭矩183Nm，壓縮比為10.3：1，配有可變氣門正時系統和先進可變進氣歧管系統，該車的自動變速器是5檔位（速）手自一體變速器。

2.實驗臺運行技術要求。發動機能順利起動并平穩運轉，汽車ECU電腦系統無故障;正常工作時的怠速應保持在780r/min，偏差不超過30r/min;發動機運轉10分鐘后，冷卻液溫度保持在90-100℃之間，油溫在60-80℃;工作時蓄電池的正常電壓在13.6V以上，低于13.6V說明發電機不發電。

3.實驗臺控制面板技術要求。電路設計反映實車的真實規律，不能注重美觀改變規則;應滿足各傳感器、執行器、ECU等元器件電壓、電流、電阻等信號的檢測、滿足進氣壓力、油壓的檢測要求;應盡量減少電壓、電流等信號的衰減，線路兩端的電阻值應小于1歐姆;電路圖用鋁塑板材進行絲網印刷，線條顏色采用紅、黃、藍、黑搭配，以黑色為主。

4.實驗臺故障設置技術要求。應確保故障在模擬設置時的功能要求，涵蓋進排氣系統、點火系統、燃油系統、防盜系統、檔位電磁閥、繼電器、各主要傳感器、執行器、電磁閥等，故障點50個。電路控制面板上傳感器、執行器檢測點及元件的擺布，要規劃合理，本著查看方便，易于測量的原則。

5.實驗臺安全可靠性要求。電路設計中應包含必要的控制開關和防電流過載的保護裝置。劃分為傳感器信號參數儀表顯示區、接插器端子參數檢測區、執行器性能檢測區。

三、馬6發動機及自動變速器實驗臺設計研究

實驗臺控制面板電路的設計應滿足結構原理、工作過程、故障模擬設置、故障檢測診斷等功能要求。根據實驗臺控制面板功能要求，在使用時不能失真實車工況因素，需在設計研究時應達到以下要求：

1.電路設計走向應以馬自達6發動機及自動變速器實車維修手冊和實車電路圖為主，即反映實車的真實情況，不能以美觀好看為主。

2.電路設計應確保故障在模擬設置時的功能要求，涵蓋進排氣系統、點火系統、燃油系統、防盜系統、檔位電磁閥、繼電器、各主要傳感器、執行器、電磁閥等，故障點50個。

3.電路設計應滿足各傳感器、執行器、ECU等元器件電壓、電流、電阻等信號的檢測、滿足進氣壓力、油壓的檢測要求。

4.電路設計應盡量減少電壓、電流、電阻值的衰減，線路的連接應以焊接為主，以保證牢靠。

5.電路設計中應包含必要的控制開關和防電流過載的保護裝置。

6.電路面板電路圖的繪制考慮到美觀、牢靠，電路圖用鋁塑板材進行絲網印刷，線條顏色采用紅、黃、藍、黑搭配，以黑色為主。

7.電路控制面板上傳感器、執行器檢測點及元件的擺布，要規劃合理，本著查看方便，易于測量的原則，主要劃分為傳感器信號參數儀表顯示區、接插器端子參數檢測區、執行器性能檢測區。

三、馬6發動機及自動變速器實驗臺驗證及應用

1.發動機及自動變速器工作可靠，并與實車轉行工況相符。采用工況法進行檢驗，冷車起動連續10次都能順利著火，符合起動要求;發動機預熱并正常運轉8-10分鐘后，發動機怠速轉速穩定在780r/min，冷卻水水溫在90℃左右，油溫保持在80℃左右，符合設計要求;來回抖動發動機的油門，采用急加速的方式測試檢查發動機加速性能，發動機轉速從800r/min到3500r/min之間過度圓滑，沒有明顯急促遲鈍的反應，符合設計要求。

2.實驗臺面板電壓表與發動機同步反應噴油器等傳感器的電壓值，發光二極管同步反應執行器工作狀態。在發動機轉速800 r/min、1500 r/min、2000 r/min、2500 r/min時，用萬用表測得1缸噴油器脈寬分別是0.20ms、0.25 ms、0.30ms、0.35 ms，電壓值正常，與面板顯示值相同，符合設計標準要求。

3.實驗臺面板真空壓力表同步反應進氣系統進氣壓力值，燃油壓力表實時監測燃油系統汽油壓力值。在進氣歧管上接一塊真空壓力表，起動發動機暖機后分別測量在800 r/min、1800 r/min、2500 r/min時的真空度，測量值分別是0.22Mpa、0.25Mpa和0.30Mpa，符合設計要求。

4.檢測配備16針OBD-Ⅱ標準診斷接口。先不打開電源開關，連接好汽車專業解碼器，置點火開關于ON檔位，進入汽車專用解碼器診斷應用程序界面，可正常讀取汽車電腦板信息、故障碼信息;在查看數據流界面，依次查看發動機轉速780r/min、冷卻液水溫度80度、車速0r/min、空氣流量計和氧傳感器的數據值信息0.2-0.9V，符合正常工作參數設計要求;進入元件測試界面，依次控制1-4缸噴油器、碳管電磁閥、逐缸斷火測試，顯示正常符合設計要求。

四、總結

研究了國內外技術發展現狀。隨著在國內各大高職院校、技工院校中普遍開設汽車維修及相關專業，汽車相關專業得到了巨大的推動和發展，同時大量新的汽車新技術、新工藝不斷推出和應用，尤其是以新能源汽車技術為代表的汽車變革，促使我們職業學校在汽車專業的教學改革、課程改革更加急迫，對接汽車市場對汽車高技能人才的實際需求，汽車專業教學的師資隊伍建設、課程體系建設、實訓條件建設和人才培養方案改革等等方面都應做出相應增加和更新，全面提方位提高職業學校汽車專業學生的各項素質、職業能力水平和汽車維修專項技能。

1.研究了國內外關于發動機與自動變速器系統實驗臺的技術現狀。

2.分析了馬6發動機及自動變速器控制系統結構、工作原理及控制策略、馬6發動機及自動變速器常見故障及檢測維修方法。

3.研究確定了實驗臺工作時的技術指標要求、性能參數和實車工況技術要求。研究確定實驗臺故障模擬、元件檢測和工作參數顯示指標要求。

4.設計了馬6發動機及自動變速器實驗臺，通過日常教學應用，驗證設計的合理性。

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（江蘇省鹽城技師學院 ?汽車工程學院）