汽车电控发动机教学设备的研究.doc

汽车电控发动机教学设备的研究 王维民 天津交通职业学院天津300110 摘要本文在分析汽车电控发动机教学设备所应满足功能的基础上，提出了三种具体的、切实可行的研制方案，并分析了三种研制方案的优缺点。 关键词教学设备；研制；电控发动机 1概述 近年来，随着电子技术、计算机技术的进步和人们对汽车性能、排放减污的要求越来越高，汽车电控设备也越来越多。从90年代开始，装备着各种汽车电控发动机的世界各国名牌轿车大量涌入我国，这些电控汽车，无论在动力性、经济性、操纵性、安全性及舒适性方面都大大优于传统的化油器式发动机汽车，特别是汽车排放污染方面比化油器式汽车有了很大的改善。我国主要的汽车制造企业也不甘落后，相继采用了大量的先进技术运用到所生产的汽车上，如一汽生产的大众系列，捷达、高尔夫电喷车，东风日产的天赖系列电喷车，上海大众汽车，如帕萨特系列电喷车；天津一汽汽车，如威乐、威志电喷车；北京制造的现代汽车，如悦动系列、索纳塔系列等电喷车。随着我国加入世贸组织及对环境保护措施的进一步完善，电控发动机已取代化油器式发动机。 随着这种智能化的机电合一的汽车迅速广泛使用，让维修人员感到措手不及，学校的驾驶员以及修理人员更对这些设备不甚了解。从而影响了这些汽车的正确使用和维护。尽管不少教学单位已在专业教学中增加了现代汽车技术的内容（其中电控发动机是主要教学内容），但普遍存在教学设备不足的现状，特别是缺少适合实践教学用的电控发动机教学设备，因而影响了教学质量的提高，也不利于学生在技能方面的培养。为了改善这种状况，急需研制出一套现代汽车电控教学设备，以培养相应的维修人员以及使用人员，来提高该类汽车的使用寿命。本文将就电控发动机教学设备研制过程中可能遇到的有关问题及解决办法做一简要分析和探讨。 2研制方案的设计 2.1研制原则与要求 虽然我国主要的汽车制造企业已在生产电控汽车，但有关的教学设备还比较落后。相关院校虽然开设了这方面的理论课，但有些单位基本上还是一片空白。因此在研制此类教学设备时校内教学专业部门可以在借鉴成功单位的经验以及做法的基础上，根据目前国产电喷汽车的现状以及未来发展趋势，结合本单位的实际情况研制适合院校实际的现代汽车电控发动机教学设备。 研究该教学设备应符合实用性、先进性、经济性的原则，并应达到以下几点要求： （1）所选电控发动机实物在技术上比较先进的，并具有一定的代表性。 （2）电控发动机的自诊断功能应比较齐全，最好既可手工读码、清码，又能用电脑检测仪诊断。 （3）尽量保持电控发动机及所有附件和装备与实际车辆相近。 （4）应配制一些反映发动机工作状态的仪表，以直观发动机运行的工作参数。 （5）应有设置发动机常见故障的快速建立与解除控制系统，以便于故障诊断的实践教学使用。 2.2该教学设备应具备的功能 根据上述原则及要求，并结合电控发动机教学的有关要求和实际可能，在教学中利用该教学设备应能完成如下的教学内容。 2.2.1电控发动机构造和工作原理 电控发动机的构造与工作原理是学习电控发动机知识的理论基础，在教学实践中，如果能理论联系实际，对照实物学习构造与原理，就会大大提高学员积极性和学习效果，提高教学质量。因此，利用该教学设备应能完成电控发动机如下几方面的教学内容。 （1）电控发动机总体构造与工作原理。 （2）电控发动机燃油系统的结构与工作原理。 （3）电控发动机进气系统的结构与工作原理。 （4）电控发动机电控系统的结构与工作原理。 （5）电控发动机点火系统的结构与工作原理。 （6）电控发动机排放系统的结构与工作原理。 2.2.2电控发动机检测与维修 电控发动机的检测与维修技术是电控发动机教学的重点，也是提高学员理论水平和实际动手能力的重要教学内容，因此利用该教学设备应能完成以下常见故障的检测与维修教学内容： （1）电控发动机传感器的检测：包括进气质量、节气门位置、冷却液温度、爆震、曲轴位置、凸轮轴位置、车速、氧传感器等传感器及其电路检测。 （2）电控发动机执行元件的检测：包括燃油泵、喷油嘴、空气旁通阀、燃油蒸汽电磁阀及其电路检测。 （3）开关类元件：如怠速开关、动力转向开关、空调开关及其电路检测。 （4）主继电器、油泵继电器及各系统保险电路的检测。 （5）燃油蒸汽阀系统工作状态检测。 （6）燃油系统油压测试与油路故障诊断。 （7）电控发动机怠速的调整。 （8）电控发动机点火正时的检测与调整。 （9）电控发动机点火系统工作状态检测与故障诊断。 （10）电控发动机自诊断系统的应用。 2.2.3故障快速建立与解除装置 为了在教学中节约时间，并便于设置、解除故障以及方便学生实习故障排除，该套教学设备应设有一般常见故障的快速建立与解除装置，该装置应简单、实用。通过该装置，可以快速而且安全地建立常见故障，并在需要的时候，快速地解除所设置的故障。通过该装置，应能完成如下常见故障的实践教学任务：冷却液温度传感器、油泵电路、空气旁通阀、节气门位置传感器、喷油嘴、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、进气质量传感器、点火电路、进气温度、车速传感器、氧传感器、爆震传感器和怠速开关及其电路的故障。 2.2.4电脑检测仪应用 现在大多数电控发动机的电控单元均设有故障存储器，以监控传感器和执行部件的工作情况，当车辆出现故障时，故障存储器存储故障代码，直到启用清除程序。故障代码一般可以用仪表盘上的故障指示灯来显示故障码，但大多数需要用专用的电脑检测仪才能提取故障码。为此，该教学设备应配置电控汽车电脑检测仪，使其能对欧、美、亚洲尤其是我国、我校主要汽车车种进行故障诊断，并可进行故障诊断教学。 3研制电控发动机教学设备的几种可选方案 根椐前面所述研制方案的设计思想、原则以及教学要求，可以结合自身的条件和实际，采用不同的方案进行研究。下面所提到的几种方案均已用于实践，可以供大家参考。 （1）教学设备可以采用汽车前半截作为设备基础平台，然后根据教学功能要求进行改造。选用较先进的轿车前半截作为该教学设备的基础平台，在这个轿车前半截中，除电控发动机外，一般还包括自动控制变速器系统、ABC制动防抱死系统等现代电子控制装置，以及仪表板、各种控制开关等。 该基础平台一般要求具有驾驶室内及发动机的全部总成件，电控发动机整体结构完整齐全，各系统、机构组成清晰，发动机调整状态较好，起动、运行、加速等功能正常，所有总成、零部件均在实际位置。 在基础平台的基础上，把发动机电脑上的自诊断装置引出到便于教学的位置，把电脑的接线端引出并放大于设备正面上，根据需要配置数字式转速表、燃油系统油压表、进气道真空表等仪表和正时灯，以及汽车多用表和电控发动机电脑检测仪等设备。配套的各种检测仪器、仪表，可随时反映发动机的运行参数，如油道工作油压、进气道真空度、发动机转速、点火提前角度等，便于学生实车检测与诊断。 在该教学设备上还可设置常见故障的快速建立与解除机构。如通过某一按扭就可以实际地产生一项或同时产生几项电控发动机的常见故障，供汽车诊断与维修教学实践用，学生通过对汽车发动机实际故障现象的了解，利用车上自诊断系统，采用手工操作或电脑检测仪的运用，读取故障代码，进行检测，完成故障诊断，排除故障后再清除存储在汽车电脑内的故障代码。通过此项常见故障的快速建立和解除装置，可进行检测、诊断的全过程实践教学。 汽车前半截在一些进口汽车配件商店或旧车拆件场有销售。但此种方案也存在一些问题：首先，购买到完全符合教学需要的汽车前半截需要多方联系，有时需要较长时间的等待。其次，采用这种方案的所有设备占地面积较大，对于场地有限的单位，要想布置多种车型存在一定的困难。另外，由于旧车、报废车中或少存在一定的故障和技术隐患，故为符合教学要求而进行的后期改造工作量将大一些。不过，由于此种方案设计的教学设备具有直观、符合实际、成本低等许多优点，故是一种切实可行的方法。 （2）购买发动机及电控设备总成作为设备基础平台，然后根据教学功能要求进行改造。选用较先进的电控发动机总成及必要的附件，然后将发动机置于一特制的台架上，原先在发动机舱内的一些附件与电控器件均布置在台架上，并尽量与汽车上的实际位置一致。 把发动机电脑上的自诊断装置引出到便于教学的位置，把电脑的接线端引出并放大于设备正面上，配置所需的各种检测仪器、仪表。该教学设备上也可设置常见鼓障的快速建立与解除机构。 此种方案与第一种方案相比，存在一些缺陷，如虽然所有总成、零部件均配备齐全，并与实际位置相似，但并不如在车上直观，与车上实际位置有出入，因此与实际检测、维修情况存在一定的差距；另外，新发动机的成本较高，并需自行设计发动机台架。但它具有占地面积小、发动机总成购买方便、为符合教学需要所进行的后期改造工作量较小等优点，克服了第一种方案的缺点，因此也是行之有效的方法。 （3）购买发动机及电控设备总成作为主要的设备基础平台，同时购买少量有代表性的汽车前半截作为补充的设备基础平台，然后根据教学工能要求分别进行改造。 选用一些先进电控发动机总成作为教学设备的主要基础平台，并购置较先进的汽车前半截作为补充的设备基础平台，这些发动机的电控部分各不相同。将发动机放置在台架上，并和前半截共同放置在同一间实验室。在这些平台的基础上，均把发动机电脑上的自诊断装置引出到便于教学的位置，并配置必要的仪器设备，设置常见故障的快速建立与解除机构。 此种方法集中了前两种方法的优点，教师还可以在一个实验室里方便地进行电控发动机的构造原理、检测与维修等理论和实践教学，在教学效果上应该是最好的。但是也存在需要较多的资金投入、足够的教学场地作保障等缺点，故各单位可根据自身情况边投入、边研制、边应用于教学实践，在教学实践中不断完善设备的教学功能，提高整体设备的技术水平。 4结论 本课题的研究成果具有重大的意义： 首先，该教学设备是根据现代汽车电控发动机构造与工作原理，检测、诊断与维修的教学需要，重点放在有利于锻炼学生的动手能力，提高学生的操作技能水平，因此具有很强实用性。利用该教学设备可使理论与实践紧密结合，它在教学中的应用可以提高学生的动手能力和操作技能。 其次，由于电