汽車發動機故障快速設置與恢復設備的研究

喻懷斌

（內江職業技術學院，四川 內江 641100）

0 引言

目前在進行汽車故障診斷、發動機電控、汽車檢修等理實一體課程的實踐教學時，需要大量在實車上進行，這樣有利于提高教學的真實性和教學質量。但是在我國經濟欠發達地區，多數院校目前的現狀并沒有達到期望的教學效果，如因教學實訓車品牌雜、車齡老，教師每次在實車實踐教學前，在實車上進行故障預設要花費很多時間，小組間輪流操作需要恢復故障設置或更改故障設置又要花費很多時間，課堂結束后要把汽車恢復完好又要花費很多時間，有的來不及恢復甚至就讓汽車處于故障狀態，影響了后續課堂的教學。這種現象使得教學輔助時間長、工作量大，有些故障還沒法預設，不僅教學效率較低，也影響了教學質量；同時對車輛的破壞較大，縮短了實訓車使用年限，造成教學硬件資產的浪費。

為解決此類問題，以大眾帕薩特B5的發動機模塊為例，試行自行設計制作“汽車發動機故障快速設置與恢復”設備。

1 類似設備的比較

1）國內較多的教學設備公司已有生產類似功能的臺架。這些臺架大多是分系統進行的，缺乏整車的系統性和實車的真實性，學生往往在臺架上會做后，在實車上又不會了；同時臺架預設的故障只有有限的幾個，教學時不便于根據不同學情、不同小組預設不同的故障，且不能自主創設故障。

2）國內較少的院校也有對車輛進行過類似的改裝，但他們大多是外包給相應的汽車4S店等進行的，價格很高；教師只管后期使用，雖然省事，但沒有參與過程制作，對教師能力提升作用不大，且設備無法升級。

3）國內類似的整車故障設置的設備在技能比賽中也有推出，在選手換場的短暫時間里，恢復并設置相應故障。但這些設備價格很貴，還只針對比賽車型，不能匹配種類繁多又相對老舊的教學實訓車輛；故較多的院校沒有選配此類設備，或選配了只針對比賽培訓使用，也沒有用于日常教學之中[1]。

在我國經濟欠發達地區，因買不起昂貴的設備，只能在有限的幾輛舊實訓車上想辦法。

2 設計思路

1）故障設置的設計。要滿足安全可靠、盡量少地破壞原車線束、故障開關集中、故障點隱蔽，在不破壞原車線束或零件的情況下，可快速恢復故障設置。

2）擬設故障點及故障類型的設計。以電氣故障為主，如元器件供電線路、信號線路、電控系統元件等故障，各故障點擬設類型如線路斷路、虛接（線路阻值變化）、對正（負）極短路等。

3）操作面板的設計。要有故障設置面板和檢測面板，故障設置面板要隱蔽處理。

3 設計方案的比較

3.1 本設備與車輛接入的方案

1）鑲入式方案。即本設備與將要改造的車輛融為一體，在車輛線束某處或接插處鑲入本設備，需要時打開本設備的開關，操作設備上面的故障開關即可。

優點：對不同品牌型號的車輛可同樣處理，設備設計較簡單，耗材使用較少。

缺點：對車輛有一次性的損傷，設備鑲入后設備拆銷較難，維護成本高。

2）分離式方案[2]。即本設備獨立設計，與將要改造的車輛分開，使用時將本設備通過專用接插頭與原車發動機電腦接插頭分別相連，將發動機的工作信息引出到本設置中，操作設備上面的故障開關即可，其工作原理如圖1所示。

圖1 分離式汽車故障快速設置與恢復設備原理圖

優點：一個設備可用于多臺相同品牌型號的車輛，對車輛線束與零件沒有損壞。

缺點：需要設計制作被改造車輛發動機的專用插頭與插座等，需要專車專用。

經研討，結合現有可用教學車輛的實際，決定采用分離式方案。

3.2 故障設置形式的方案

1）開關式方案。即在各個故障設置處采用通斷式開關，預設多少故障就安裝多少開關，需要時拔動對應的開關即可。

優點：簡單明了，操作方便，一看就會。

缺點：故障個數有限，想要增加故障設置較難改動，維護成本較高。

2）接插式方案。即把線束需要設置故障處“斷開”，每根線斷點兩端預設2個插孔備用，不用時用常通線直連，需要設置故障時，選擇插入相應的故障線即可，如斷路（空置即可）、短路線（直導線）、虛接線（含有不同阻值的導線）。

優點：預留了每根線設置故障的可能性，且每個故障點可設置多種故障，可設置涉及多根線的故障（如交叉2個氣缸的點火線等）。

缺點：故障設置人員（教師）對每根線的性質要掌握，對教師的要求較高。

為降低難度，同時出于安全原因，可將各線（針腳）的功能和可設的故障類型在《使用說明書》中列表說明。經研討，結合現有師資情況的實際，決定采用接插式方案。

4 故障點及故障類型的設計

分析大眾帕薩特B5車型的發動機電控單元后，先確定發動機電腦ECU各引腳的功能，再對各線的故障類型進行預設，如斷路、虛接、對正極短路、對負極短路等。根據難易設置不同的故障類型，低年級學生可選擇“第一故障方案”，高年級學生可選擇“拓展故障方案”。當然教師還可以在此方案外創設新的故障方案。大眾帕薩特B5的發動機ECU擬設故障方案如表1所示。

表1 帕薩特B5發動機ECU擬設故障方案

5 重點部件的設計制作

5.1 專用插座的制作

專用插座的制作是整個設備制作過程中最難的部分，也是本設備制作成敗的關鍵，當然試驗成功后可以找相應的企業進行定制。

先要買一個相同發動機型號的電腦和電腦插頭，因這些教學實訓車大多是老舊的、臨近淘汰或已淘汰的車型，相關二手配件較容易買到。再把電腦的外殼全拆開，可以看到電腦插頭里面的80個針腳，彎成直角整齊一排，間距很小。之后把這些針腳與電腦插頭整體從電路集成板上“取”下來，把直角順直。在“取”下和順直的過程中，如果不小心弄斷一針腳，就需要重來。

除去留空的針腳，接下來是在有用的43個針腳上焊接上約1 m長的導線，各導線相互間不能有任何內部接觸，導線端頭都套上熱縮管。每焊接一根線都要檢測是否與鄰近的針腳相互獨立、是否有虛接，否則重來，如圖2所示。為保險起見，焊完后再檢測一下。

圖2 專用插座和專用插頭的制作

另專用插頭的制作，在電腦插頭的對應針腳孔卡子里接上導線延長即可，如圖2所示。

5.2 操作面板的制作

1）故障設置面板的制作[3]。在板材上面均布86個的故障設置孔，分別標注引腳號對應43根線，每根線對應2個孔，每個孔上安裝香蕉插座。使用時未設故障的孔用“常通線”直連，否則用“故障線”連接或空置，如圖3所示。

圖3 故障設置面板上的排孔設計

2）檢測面板的制作。在故障設置面板制作好后，其外側的43孔再各引出一導線到檢測面板上對應的43個檢測孔，以檢測各引腳的信息，同時對故障設置面板進行遮擋，如圖4所示。

圖4 檢測面板

6 后續改進

1）設備適應范圍的提升。在汽車檢修實踐教學中，除了發動機的檢修外，還有底盤的檢修、舒適系統的檢修等，如能改善專用插座和專用插頭設計，可適應不同的系統和不同的車型，以擴大應用范圍方便推廣；同時專用插座宜加上保護外殼。

2）設備操作界面的提升。如能定制三通式長型的香蕉插座，長的一端向上伸出檢測面板作為檢測插孔，則相關線束可大大優化，設備的結構也可更緊湊。

3）配套資料的提升。如故障設置方案在表1的基礎上可增加故障現象描述，同時完善“檢測方案”，即各線端在發動機不同工況（檢測條件）下的檢測值。使用者可根據故障現象對癥下藥，選擇不同的故障設置點和設置方式，并根據檢測方案進行分析判斷，從而極大地方便了使用者。

7 結語

本文設計的汽車發動機故障快速設置與恢復設備，主要解決了汽車發動機電氣檢修方面的故障快速設置和恢復；在使用中，配合簡單機械故障，如拔掉傳感器插頭或線路其他接插頭、拔掉保險絲或換上壞的保險絲等，則在功能上能夠實現了發動機故障的快速設置和恢復，減少教學準備時間，充實教學內容，提高教學效率和教學質量；可減少對實訓車輛的損壞，使之應用更長久、更廣泛；同時也提高了教師雙師、雙創能力，后期還可開發匹配的實訓教材等。總之，在我國經濟欠發達地區，可用較少的投入得到更好的設備。