12150ZLC发动机空气滤清阻力报警装置实践教学模拟训练系统设计

爨红亮

摘要：在装备实践教学中，模拟教学训练是已被实践证明的有效地教学手段，它通过对实际装备工作过程及操作流程的模拟，使参训人员通过模拟训练系统，熟悉其使用要求，完成使用操作训练。本设计围绕12150ZLC发动机空气滤清器报警装置使用和维护实践教学，对12150ZLC发动机空气滤清阻力报警装置使用和维护实践教学模拟训练系统进行了设计研究。旨在运用直观的教学手段，提高装备实践教学效果和质量。

关键词：模拟训练;空气滤清器报警装置;训练;考核

对于装备的使用、维护的实践教学目前主要采取的还是传统的依托保障实车实习进行。在实车实习教学中，由于车内空间狭小，造成在实习过程中学员观察比较困难，同时每台车能够保障实习的人数有限制，车少人多的矛盾十分突出，使得实习只能是一台车分批次进行或者多台车辆保障同时进行。这样一来造成实习过程中学员比较分散，给教员教学的组织带来困难;二来由于施展不开而影响教学的实际效果。在装备实践教学中，模拟训练教学是已被实践证明的极为有效地教学手段，它通过对实际装备工作过程及操作流程的模拟，使参训人员通过模拟训练系统，熟悉和掌握装备使用要求，完成使用操作的训练。本设计围绕12150ZLC发动机空气滤清报警装置使用和维护实践教学，对12150ZLC发动机空气滤清阻力报警装置使用和维护实践教学进行了模拟训练装置的设计研究。

1.12150ZLC发动机空气滤清阻力报警装置模拟训练系统设计定位

设计以12150ZLC发动机空气滤清阻力报警装置模拟训练为目的，围绕系统最终要实现的演示空气滤清阻力报警装置工作过程进行教学、训练及考核提供操作平台，通过理论分析和实车调研的方法对模拟系统进行设计。根据机电一体化及自动化的思想对辅助训练及考核的电路进行设计。最终形成一套完整的集教学、训练、考核于一身的模拟训练系统。

2.12150ZLC发动机空气滤清阻力报警装置报警原理分析

空气滤清阻力报警装置是用来检查空气滤清器内滤尘丝盒是否过脏并判断滤清器滤尘丝盒是否需要清洗的装置。该装置为半自动化装置，通过此装置的工作可清楚地掌握滤清器是否需要清洗，改变了之前在对车辆进行定期保养时清洗滤清器的状况，而且车辆在多尘条件下工作时，也可根据空气滤清器报警装置中指示灯的显示而提前对滤清器进行清洗。避免了之前工作的盲目性和凭借使用经验进行保养的随意性。

空气滤清器阻力报警装置的核心元件为空气滤阻力传感器。由图可以看出，当空气滤指示器接通开关关闭时，报警装置中的空气滤阻力传感器与空气滤清器之间是隔开的，不能相互联通。空气滤清器中的空气无法到达报警装置中的空气滤阻力传感器。当空气滤指示器接通开关接通时，空气滤清器与空气滤阻力传感器相互连通，此时空气滤清器中的空气可以通过采样接管和空气滤阻力指示器接通开关到达空气滤阻力传感器。空气滤阻力传感器的作用在于将空气的压力信号转换为电信号，促使报警电路发出报警信号。

空气滤阻力传感器在报警电路中相当于一个电路开关。报警装置中一共有两条电路，这两条电路属于并联的关系，任何一条电路的接通都可以使得报警装置中指示灯盒上的报警指示灯开启。在报警装置使用之前需要先检查装置中的电路是否完好，即接通电源总开关，同时接通阻力指示灯盒上的开关，并按压按钮。此时我们接通了报警装置中的一条电路，如果指示灯盒上的报警指示灯燃亮，那么报警装置中的电路是完好的，我们可以继续进行下面的检查工作;如果按下按钮，指示灯盒上的指示灯未燃亮，那么说明报警装置中的电路存在故障，我们必须将电路中的故障排除掉才能继续进行下面的检查工作。

当检验完电路的完好性并接通空气滤指示器接通开关后，空气滤清器内的空气即通过采样接管到达空气滤阻力传感器中。促使空气滤阻力传感器报警的空气阻力为7.8KPa，即当空气滤清器的滤清阻力为7.8KPa时，报警装置中的空气滤阻力传感器将报警电路中的另一条电路接通，此时指示灯盒上的报警指示灯燃亮，从而提醒驾驶员空气滤清器的滤清阻力过大，发动机气缸内空气供给不足，需要及时清洗空气滤清器。

3.空气滤阻力传感器原理分析

空气滤阻力传感器是将空气的压力信号转换为电信号从而控制报警电路接通与否的关键部件。空气滤阻力传感器内主要部件为电位器和杠杆。杠杆移动主要靠两侧气体产生的压力差来完成的。杠杆两侧分别是与外界相通的大气，和与空气滤清器内部相通的空气。由于发动机的抽吸作用和滤清器的滤清作用，杠杆两侧的气体势必会产生压力差，压力差的大小取决于空气滤清器的脏污程度，滤清器越脏，滤清阻力越大，经过空气滤清器后的气体与外界大气之间的压力差越大，即在压力差的驱动下杠杆的位移量越大。当压力差达到报警极限值即800+60mm水柱时，杠杆上的滑臂触点即接通报警电路，使得报警指示灯燃亮，从而发出报警信号。

4.空气滤清器报警装置的使用

空气滤清阻力报警装置在使用中，需要按照一定操作步骤进行操作和检查，否则可能造成检查结果的不准确，使发动机不能发挥应有的技术性能。空气滤清阻力报警装置的正确使用步骤为：

4.1接通电源总开关，同时接通阻力指示灯盒上的开关;

4.2检查指示灯完好性：按压按钮，指示灯应燃亮，松开后熄灭;

4.3啟动发动机，并固定转速在2000转/分;

4.4逆时针转动接通开关上的柱塞约3—4圈，此时开关接通，使空气滤清器中的负压传到阻力传感器中;

4.5若指示灯燃亮，则说明空气滤阻力已达到或超过极限值，空气滤应及时清洗，若灯不亮，则不必清洗空气滤;

4.6旋紧柱塞，断开指示灯盒开关。

5.空气滤清器报警装置阻力报警模拟训练、考核系统设计

5.1空气滤清器阻力报警模拟训练系统设计

空气滤清器阻力报警装置模拟训练系统所要实现的功能之一是实现教学的演示。教学过程中需要将报警装置的工作原理和工作过程清楚地展示给学员，让学员在学习中对其工作原理和工作过程有一个直观的印象。

模拟系统中的设备简介：

5.1.1空气滤清器：空气滤清器是用来滤清空气的，在此处装有空气滤清器主要是为了模拟实际装备在工作中滤清空气的作用，并且空气滤清器本身具有一定的滤清阻力，为在连接管中产生一定的空气负压提供条件。

5.1.2抽气机：抽气机是用来代替发动机工作的，在抽气机的抽吸作用下，空气由滤清器进入，通过连接管在从抽气机流出。模拟的是实际装备工作时空气经滤清器的滤清作用后进入发动机的过程。同时在抽气机的抽吸作用和滤清器的阻力作用下，进入连接管中的空气会与外界大气产生一定的压力差。

5.1.3空气流量调节阀：空气流量调节阀主要是用来控制流经连接管中的空气多少的，通过调节空气流量调节阀开关的大小改变空气流量的大小，从而在连接管中形成不同的气压，模拟实装在使用过程中空气滤清器逐渐变脏的过程。

5.1.4压力感受器及压力指示仪表盘：通过此两个部件随时掌握连接管中的压力情况，以便判断报警装置是否该报警和观察报警时的负压值，给受训人员一个直观的印象。

5.1.5空气滤指示器接通开关：空气滤指示器接通开关主要是连接和断开空气滤阻力传感器和连接管之间的联系的，接通开关空气滤阻力传感器与空气滤清器相连通，关闭开关空气滤阻力传感器与空气滤清器断开。

5.1.6空气滤阻力传感器：空气滤阻力传感器是根据连接管中气体压力的大小来判断是否将报警电路接通的装置，是连接机械部分和电路部分的关键部件。

5.1.7电源：为报警电路提供电能。

5.1.8保险丝：在电路中发生短路或其他原因造成电流过大时断开电路，起保护电源作用。

5.1.9开关：控制整个电路的接通和断开。

5.1.10按钮：在使用时用来检查报警电路的完好性。按压按钮，指示灯亮，电路完好;指示灯不亮，电路存在故障。

5.1.11报警指示灯：报警指示灯用来发出报警信号，通过指示灯的亮暗判断电路是否完好和空气滤清器滤清阻力是否达到极限值。

5.2空气滤清器阻力报警模拟考核系统设计

空气滤清器阻力报警模拟训练系统设计所要实现的功能除了演示空气率阻力报警工作原理和工作过程外，还为学员练习使用空气滤清阻力报警装置提供操作平台，通过此模拟系统实现报警装置使用操作的训练和考核。在设计中，为了教学训练与考核的方便性，设计了指示电路，用于指示学员在进行操作训练时所出现的操作错误。此指示电路的设计严格按照空气滤清器报警装置的使用步骤进行，每一步操作的完成与否都能够在指示电路中得以体现。在每次的操作完成后，操作人员或教员只需观察指示电路中指示灯的工作情况，便可知道操作步骤是否正确。如果操作过程中存在错误，还可知道是操作过程中哪个步骤出现错误。

指示电路主要由灯泡和开关组成的，具体的设计方案如下图1所示：图中粗线表示的电路部分为加装在模拟系统中的指示电路，其说明如下：

指示灯1、指示灯2、指示灯3的功能是指示参训人员的操作步骤是否正确。在模拟训练系统中  检查空气滤清器是否过脏时，操作顺序应该是先接通开关1，然后按压按钮，最后接通空气滤指示器接通开关，上述步骤需按照顺序依次进行。在设计的指示电路中，指示灯1指示的是开关1的接通与否。当开关1接通时指示灯1燃亮，否则指示灯1不亮。指示燈2指示操作人员是否按压按钮，当操作人员将按钮按下，并且在开关1闭合状态下，继电器将产生磁场，将开关2吸合，指示灯2燃亮。指示灯3指示空气滤指示器接通开关接通与否。在空气滤指示器接通开关上安装有一个行程开关，当将空气滤指示器接通开关向外旋出 3—4圈时，行程开关将指示灯3的电路闭合，此时在开关2闭合的情况下指示灯3发亮。

图中，指示灯1、指示灯2、指示灯3的控制开关属于逐级串联的关系，即在前一个指示灯开关未闭合时，下一个指示灯的开关即使已经闭合，相应的指示灯也不会燃亮。即三个指示灯燃亮的顺序只能是按照指示灯1、指示灯2、指示灯3的顺序逐个燃亮。这样在参训人员进行操作训练过程中，其操作顺序只能是按照。

图1 加装指示电路的空气滤报警装置原理图

先闭合开关1，然后按压按钮，最后接通空气滤指示器接通开关的顺序进行，否则指示灯不能全部燃亮。这样可使操作人在训练过程中，可以根据指示灯的燃亮情况逐步寻找出自己是在操作过程中的哪一步出了错。同时，在考核时，监考人员也可以根据最终指示灯是否全部燃亮来判断操作人员的操作装备的训练步骤是否正确。

以上系统方案的设计，清晰、直观地展现出空气滤清阻力报警装置的工作过程，通过该系统可实现多批次教学班对12150ZLC发动机空气滤清器报警装置的模拟训练和考核，从而有效节约保障资源，提高教学效果和质量。