汽車(chē)發(fā)動(dòng)機電控系統故障模擬實(shí)驗臺的設計分析

1.概述
由于電子控制燃油噴射發(fā)動(dòng)機的復雜性，特別是轎車(chē)為了追求舒適，配備的電子控制燃油噴射發(fā)動(dòng)機更為復雜，難于理解與學(xué)習。在現實(shí)教學(xué)中，實(shí)驗臺能夠準確,直觀(guān)地顯示發(fā)動(dòng)機電控系統的數據流和故障碼，而且能真實(shí)的模擬實(shí)車(chē)可能發(fā)生的故障。因此，開(kāi)發(fā)設計適合實(shí)訓教學(xué)用的電子控制燃油噴射發(fā)動(dòng)機是非常必要的。
2. 大眾桑塔納3000發(fā)動(dòng)機實(shí)驗臺的特點(diǎn)
1)動(dòng)態(tài)運行功能：在原廠(chǎng)發(fā)動(dòng)機總成基礎上，配備各相關(guān)輔助控制系統，各傳感器、執行器均齊全有效，發(fā)動(dòng)機運行正常。
2)檢測臺：表面印刷電控系統線(xiàn)路圖，并用圖形文字加以說(shuō)明，電腦管腳與之對應的信號測量點(diǎn)。
3)操控臺：燃油壓力表、真空表顯示發(fā)動(dòng)機動(dòng)靜態(tài)數據，并配有臺架電源開(kāi)關(guān)。
4)自診斷功能：配備電腦數據檢測端口，可連接或通用型解碼儀，對發(fā)動(dòng)機電控系統進(jìn)行ECU編碼查詢(xún)，故障碼讀取，故障碼清除，動(dòng)態(tài)數據流讀取，波形分析，執行元件測
試，系統登錄等。
3. 實(shí)驗臺的總體設計方案
該發(fā)動(dòng)機實(shí)驗臺為汽車(chē)維修教育和培訓機構使用，所以要力求做到形象直觀(guān)，以使學(xué)生對于桑塔納3000AYJ發(fā)動(dòng)機各部分的組成及工作原理的學(xué)習起到事半功倍的效果；另外此實(shí)驗臺設計有教學(xué)模式和考核模式，在考核模式時(shí)，面板上的數字儀表和LED燈沒(méi)有任何顯示。以此為設計的出發(fā)點(diǎn)，本設計的總體設計方案定為：
3.1 選型 確定桑塔納3000轎車(chē)AYJ型發(fā)動(dòng)機為本實(shí)驗臺的機型。AYJ型發(fā)動(dòng)機使用了閉環(huán)電子多點(diǎn)順序噴射系統，采用橫流掃氣技術(shù)，降低了進(jìn)氣溫度，提高了進(jìn)氣量和充氣效
率，配合長(cháng)弧形進(jìn)氣歧管和諧振式，使發(fā)動(dòng)機在高速運轉下扔能保持穩定的進(jìn)氣壓力，輸出功率更加順暢。
3.2 設計實(shí)驗臺臺架，根據發(fā)動(dòng)機尺寸確定框架。
以利于實(shí)訓教學(xué)為目的，同時(shí)達到安全可靠、操作方便、結構穩定、造型美觀(guān)的要求。實(shí)驗臺采用45#方鋼焊接制作，規格40*40mm,表面經(jīng)過(guò)噴塑處理,防腐、防銹,底部安裝有萬(wàn)向腳
輪,并帶有腳輪自鎖裝置。在實(shí)驗臺右下側為油箱和蓄電池支撐架，左下側為制動(dòng)踏板和加速踏板支撐架。
3.3 設計實(shí)驗臺面板，面板設計包括面板電路圖的設計、顯示裝置設計（儀表、指示燈等）。
3.3.1 實(shí)驗臺面板設計
桑塔納3000AYJ型電控發(fā)動(dòng)機實(shí)驗臺的面板除實(shí)驗臺單位的名稱(chēng)外分為五個(gè)部分。*部分為數字顯示儀表。第二部分為桑塔納3000AYJ電控發(fā)動(dòng)機電路圖。第三部分為燃油壓力表、真空表、發(fā)動(dòng)機電腦檢測點(diǎn)。第四部分為電腦線(xiàn)束插頭端子名稱(chēng)和各符號說(shuō)明。第五部分為研制單位名稱(chēng)。
3.3.2 實(shí)驗臺面板電路圖的設計
該設計遵循原車(chē)電路圖進(jìn)行繪制，略有改動(dòng)，主要是刪減掉一些不必要的附屬電路，形象直觀(guān)的再現了發(fā)動(dòng)機電控系統的工作原理，還根據實(shí)車(chē)中的常發(fā)故障現象，在電路中設置了檢測端子，通過(guò)檢測儀器可進(jìn)行各主要傳感器、執行器的電壓檢測。
3.4 實(shí)驗臺面板控制電路的設計，模擬開(kāi)關(guān)的設計。
控制電路圖，如圖4－1所示，就是在面板圖的基礎上繪制出故障斷點(diǎn)、指示燈及監測儀表連線(xiàn)等內部控制電路。在所有穩壓塊12V電源上設計一個(gè)總開(kāi)關(guān)S0,當開(kāi)關(guān)處在接通位置時(shí),數
字儀表可以顯示各傳感器和執行器的工作狀態(tài),處于教學(xué)模式；當開(kāi)關(guān)處在斷開(kāi)位置時(shí),數字儀表沒(méi)有任何顯示,處于考核模式。

圖4-1 實(shí)驗臺控制面板電路
3.5 數字顯示儀表和穩壓塊
數字顯示儀表的工作電壓為5V，所以需要通過(guò)7805穩壓塊將蓄電池的12V電壓轉換成5V電壓為顯示儀表供電。
3.6 控制圖的連接方法
在發(fā)動(dòng)機電路圖上設置的每一個(gè)故障點(diǎn)均有兩個(gè)檢測點(diǎn)，其中一個(gè)靠近ECU方向，作為發(fā)動(dòng)機ECU檢測點(diǎn)，另一個(gè)靠近電器元件。在每一個(gè)發(fā)動(dòng)機檢測點(diǎn)上引出一根控制線(xiàn)，用數字地址（如“①”）加以標注，與相應的數字儀表相連接，如圖4－2所示控制線(xiàn)的連接方法，且在控制線(xiàn)之間安放了隱閉開(kāi)關(guān)，在實(shí)驗臺側面。

圖4－2 控制線(xiàn)的連接方法
發(fā)動(dòng)機電控系統故障模擬實(shí)驗臺可以使學(xué)生直觀(guān)地認識發(fā)動(dòng)機，了解其基本組成和各系統的功能；能對所有需要學(xué)生檢測的線(xiàn)路進(jìn)行控制，模擬出各種故障，使他們能在更接近實(shí)際環(huán)境中排除故障，鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦的能力。提高了教學(xué)效率和改善教學(xué)效果。