物理知識在世界技能大賽汽車技術賽項中的應用研究

方飛

摘 要：世界技能大賽汽車技術賽項的比賽涉及汽車的各個方面知識，而物理作為一門基礎課程，對其中受力分析、能量轉換、電路分析、電磁力分析等相關內容的充分學習，能夠幫助選手更快速地理解汽車技術知識，為選手在世界技能大賽中取得更好的成績奠定基礎。

關鍵詞：物理知識? ? 汽車技術? ? 應用

世界技能大賽作為青年人展示技能的舞臺，是全球地位最高、規模最大、影響力最大的職業技能競賽，被譽為“世界技能奧林匹克”，其競技水平代表了各領域職業技能發展的世界先進水平。舉辦世界技能大賽的目的是促進青年技能勞動者職業技能的提升，促進世界各國和地區在職業技能領域的合作與交流，促進職業技能的推廣。2010年10月，人力資源和社會保障部代表我國政府申請并正式加入世界技能組織。之后，中國技能健兒在世界技能大賽的舞臺上奮勇拼搏，取得了優異成績。我國上海也將于2022年10月12日至17日承辦第46屆世界技能大賽。我國舉辦世界技能大賽，一方面可以引導全社會逐步轉變觀念，讓更多青年走技能成才之路，促進技能社會、技能中國建設;另一方面也可以引導各方更加重視技能人才工作，加強技能人才隊伍建設，為推動中國工業高質量發展，推動產業轉型升級，促進大眾創業、萬眾創新提供堅強保障。

世界技能大賽汽車技術賽項是模擬技師在汽修車間進行汽車檢測、故障診斷以及維護修理的競賽項目。比賽對選手的技能要求主要包括：目視檢查，使用測試儀器與故障診斷儀器進行測量、檢測，對數據（流）分析、診斷車輛各系統的故障并排除;具備系統的邏輯思維能力，能進行電氣系統的構建和測試;可完成制動穩定性控制系統、懸掛及轉向系統、發動機機械性能測試與修理，具備對傳動裝置和組件的維護能力，以及對柴油系統和汽油發動機的診斷能力。我國選手自第42屆世界技能大賽開始參加汽車技術賽項的競技，并取得了優勝獎，在第43屆世界技能大賽上獲得了銅牌，在第44屆、第45屆世界技能大賽上連續斬獲銀牌。

自第44屆世界技能大賽開始，汽車技術賽項共設置8個競賽模塊，分別為發動機管理、發動機調試、車身電器、汽車電路、制動系統、四輪定位和轉向、發動機測試、發動機測量，主要涉及發動機管理系統，轉向、制動及懸架系統，車身電氣和電子系統和發動機機械系統。而在第45屆世界技能大賽上，又增添了第9個競賽模塊——混合動力。

在汽車的設計和使用中幾乎涉及了物理知識體系中的方方面面，因此物理知識的運用在汽車技術賽項中非常重要，學生若有較好的物理知識基礎，往往可以在比賽中發揮出較好的水平。因此，學生如果能夠儲備相關的物理知識，特別是對受力分析、能量轉化、電路分析、電磁力等知識有較好的理解掌握，就具有極大的優勢。

一、力的相關知識在世界技能大賽汽車技術賽項中的應用

汽車技術賽項涉及機械操作的賽項有制動系統、四輪定位和轉向、發動機測試與發動機測量，在這幾個賽項中，對力的知識理解準確透徹，往往會使選手事半功倍。

制動系統比賽模塊要求選手在臺架上完成液壓制動系統、盤式制動器、鼓式制動器、駐車制動器、ABS防抱死制動裝置、制動裝置排空氣等部分的檢修及調整。而制動就是一個力的傳遞過程，即駕駛員踩踏板的制動力，經過液壓系統加壓后，施加制動分泵，通過摩擦力的作用，將滾動的車輪制動，使車輛停止行駛。選手在進行此項比賽時，要能夠對相應的制動回路進行檢查，找出對應的故障并進行檢修。如果選手對物理中力的分析知識掌握較好，那么在進行檢查時，就可以利用受力分析的知識按路線對部件進行分析，順利快速地查找到可能的故障點。同時，選手在進行制動器的拆檢，特別是對鼓式制動器進行分解與檢修時，如果能夠看出施加力的作用過程，然后進行易損件的檢查，速度快、效率高，在競賽中就能夠迅速又準確地完成操作。

而在四輪定位和轉向比賽模塊中，需要進行四輪定位的調整及相關數據分析。車輪定位包含了主銷后傾、主銷內傾、前輪外傾、前束四個主要參數，這幾個參數之間互相關聯，教練在指導選手時，能夠明顯地感到，如果學生對物理中力的分析步驟比較清晰，那么就能夠根據測量數據分析出是哪個定位參數出現了問題，需要先進行哪一個參數的調整，哪一個參數必須放在最后調整等。選手只有具有扎實的力學知識，才能理解這些操作步驟，才不會在大賽中出現操作錯誤。

發動機測試和發動機測量這兩個賽項是將世界技能大賽最初設計的發動機機械模塊進行分解，要求選手能根據發動機的工作原理，分析出發動機機械系統的故障，并進行拆檢。這對選手掌握物理力學知識的程度要求更高，如對發動機進行漏氣測試，選手要清楚氣缸壓力建立的基礎是什么，明白缸壓不足的各種故障原因及其導致的不同漏氣量，并能從較多的故障原因中快速地找出故障，并解決問題。

二、能量轉換知識在世界技能大賽汽車技術賽項中的應用

發動機管理模塊比賽內容分為兩個部分：一部分是發動機無法轉動，另一部分是發動機無法起動。對于世界技能大賽一直采用的汽油機而言，其考核內容包括電源系統、起動系統、點火系統、噴油系統、燃油供給系統、進排氣系統、正時系統。兩部分內容的操作均要求選手在60分鐘內完成，裁判根據選手完成作業的內容多少評分。第一部分，涉及物理中的能量轉換概念，利用起動機將電能轉化為機械能，驅動發動機轉動，這要求電能轉化的機械能量要足夠，才能夠順利驅動發動機轉動。因此，選手在排除故障時，理解了這一概念，就能夠從能量不足這方面思考，查找影響起動機動力的因素，從而順利地使發動機轉動。第二部分，也是能量轉化的一個過程，是將汽油燃燒產生的化學能轉化為機械能，其中存在的問題主要是化學能量提供不足，無法使發動機正常起動，而抓住能量不足這個點進行思考，就會考慮燃油供應不足、配比不正確等因素，有了物理能量轉換的知識基礎，再按照相應流程分析故障問題，就能很好地把握排除故障的方向，順利地完成此競賽模塊的操作。

三、電路分析知識在世界技能大賽汽車技術賽項中的應用

車身電器模塊考核內容包括充電系統、照明系統、車身輔助系統、儀表板各種儀表及警示器件、智能充電系統、信息娛樂系統、多路控制系統、氣候感知控制系統。在第45屆世界技能大賽上，選手需分別用30分鐘解決4輛配置和型號均不同的車的不同故障問題，這也是整個賽項中難度比較大的一個模塊，要求選手能夠查閱維修資料，迅速熟悉汽車電路圖，并能通過電路圖來分析排除故障。在這個模塊的比賽中，選手對電路分析知識的掌握程度將直接影響其比賽的成績。選手需要在有限的30分鐘內，查閱維修手冊，找到相關系統電路圖，并迅速分析出電路電流走向，根據故障現象確定故障診斷方向，并進行故障查找排除。電路圖的識讀是所有后續工作的前提，對電路分析知識掌握比較好的選手能夠很快地完成對電路的分析，制定相關診斷步驟方案，在比賽中取得好的成績;而那些在訓練中僅僅依靠教練講授、靠死記硬背進行操作的選手，臨場不會進行分析，將無法完成此模塊的比賽。

汽車電路模塊比賽要求選手在模擬試驗臺架上，通過連接相關線路，在模擬試驗臺上完成電器的相關功能的實現，并能進行故障診斷。這個模塊更多考核的是選手對基礎電路的理解與運用，要求選手根據要求，連接出相關的控制電路，特別是其中有些功能涉及電子技術知識的應用，需要選手以物理中電路分析的知識作為基礎。如LIN網絡在電動車窗電路中的連接，選手需要了解LIN網絡在其中的通信作用，這樣在電路的連接中，才不會出現遺漏，才能順利地完成此模塊的線路連接，達到比賽要求。

四、電磁力知識在世界技能大賽汽車技術賽項中的應用

電磁力知識在汽車上特別是在發動機系統中應用廣泛。汽車上特別是發動機系統中主要的控制執行器都利用了這一原理，如碳罐電磁閥、噴油器等，如果選手對這一知識掌握比較好，那么在分析這些電磁閥的控制電路時，就知道此類電磁閥均需要一條供電電路、一條控制電路，而在汽車發動機系統上，這些電磁閥的工作均由發動機電腦根據發動機工況進行控制，并且以控制接地電路為主，就可以理解此類電磁閥上均有一根線連接到發動機電腦的原因，清晰地知道這是控制線路。選手理解掌握了這一電磁力應用的知識，在發動機調試模塊的比賽中，發現有此類電磁閥的故障時，就能夠通過簡單的兩根線路的檢查確定出故障的原因，大大提高了故障診斷效率。

五、小結

通過以上對世界技能大賽汽車技術賽項各模塊中物理知識應用的分析，可以看出，物理知識基礎比較好的選手能夠在教練的指導下，迅速地理解相關控制邏輯，并能分析出相關問題，而對物理知識精通的選手，還能夠巧妙地利用物理知識來幫助自己在比賽中節約時間，提高操作效率，發現問題，排除故障。因此，重視日常教學中的物理基礎知識的教學，讓更多的汽車專業學生掌握好物理知識，無論是對學生作為參賽選手參加比賽，還是今后從事相關汽車維修工作，都能有很大的幫助。

參考文獻：

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[作者單位：南京交通技師學院（南京交通中等專業學校）]