电控发动机教学实验台架设计

张晓俊 董恩国

摘要：电控发动机实验台架是用于汽车维修和汽车电路检测等相关专业的教育培训的重要教具。文章选用具有代表意义的科鲁兹1.4L电控发动机，对实验台架的结构设计作了说明，并详细阐述了实验台故障点模块的设计方案。

关键词：实验台；科鲁兹；故障

由于汽车新技术不断发展，如今的汽车企业需要的是专门品牌服务的汽修人才，这就要求我们中高职学校能与企业合作培养专修型汽车服务人才。

鄂尔多斯理工学校作为一所中职学校，以汽修专业为主，培养的学生主要为鄂尔多斯市的汽车行业服务，合作企业主要以通用、大众、奥迪等为主，为了培养和提高学生的动手能力，其教学和培训不可避免的需要投入大量的实训设备。该校在初期由于实训室规划不成熟，购置实训设备存在盲目性，没有购置科鲁兹搭载的通用最常用的1.4L电控发动机实验台架，仅有两台1.4L科鲁兹发动机翻转台架，以至于无法对发动机进行实际故障的检测测和判断；致使学生增加了学习的难度。因此，设计和制作一台具有展示、测量、故障模拟及诊断功能的科鲁兹电控发动机教学实验台，不仅可以满足4S店、维修厂对毕业学生的要求，还能使发动机实践教学质量得到极大提高，同时还可以拓展学生的知识面，使学生能够更快地掌握科鲁兹发动机电控系统的新技术，并提高学生故障诊断及排除的能力。

1 实验台的整体设计方案

用于教学的电控发动机实验台架主要有两种功能：（l）演示发动机电控系统工作原理的功能；（2）进行故障模拟的功能。用于演示发动机电控系统工作原理的方法主要是利用液晶显示屏点击相关故障，发动机就会有相应的故障现象出现。用于教学的电控发动机实验台的第二种功能是故障模拟功能在实际教学中，发动机实验台要做到不仅能够模拟发动机电控系统的故障，还应该可以无限重复地对故障进行模拟。实验台不仅可以通过控制开关的通断模拟传感器、执行器、控制单元和线路的故障，而且可以利用信号发生器向发动机控制单元发出模拟信号，替代发动机电控系统原传感器信号，当使模拟信号的大小、频率等改变时，可以检测发动机性能参数的变化并读取故障码。如果模拟信号超出了允许的范围，就会产生故障码并引起发动机工作性能的相应改变，这样就可以演示发动机故障形成的过程以及对发动机工作造成的影响。

2 实验台的设计内容

2.1总体设计

2.1.1台架设计

选定雪佛兰科鲁兹发动机为设计对象，将实车发动机设计成为可移动台架，用于支撑发动机主体、附件（水箱、油箱、蓄电池等）以及仪表盘。在实现发动机实验实训的教学目的基础上，台架必须有足够的强度和刚度，保证整个教学过程的安全性。

2.1.2控制面板设计

根据实验台的功能设置和发动机的特点，设计易于观看和操作的面板，实验台的面板是进行实训教学、电路分析、故障诊断与排除的平台，控制面板包括实验台名称、电脑显示屏、电路图、数字显示表、检测点等。

2.1.3 -体化机电脑显示屏的设计

显示屏可做成5寸触摸式的液晶屏，为了方便教学，合理的设置课程，一体化机电脑显示屏应包括以下内容，如图l所示。

（1）自诊断系统：能够读取数据流，读取故障码和清除故障码。通过OBD接口与一体机相连，在一体机上安装软件，实现故障解码仪的功能。

（2）信息化资料平台：资料库里面包括课程运行所需清单（设备、工量具等）、实训操作的视频资料、课程大纲、教师用的工作手册、课件以及故障排除考评表等，将这些资料导入一体化机硬盘中随时查看，使用方便教学。

（3）维修手册查询：将科鲁兹电子版维修手册导入一体机硬盘，使日常教学、维护和修理按照技术规范进行。

（4）故障设置系统：设有故障列表，选择相应故障点进行电路的短路、断路和搭铁设置。

另外，一体化机的显示界面上还有故障点的设置图标，点击图标，即可根据提示设置故障。

2.1.4电路设计

考虑到中职学生理论知识和专业基础知识薄弱，笔者在原车电路图的基础上进行简单合理的改动，在设计过程中对一些不必要的附属电路进行了删减，比如转向灯電路、喇叭控制器、部分继电器控制电路等。改动后的电路图简单、易懂，可以直观地看出发动机ECU与传感器和执行器的连接关系[5]。

电路图包括电控单元、传感器、执行器、电源、诊断座和其他电器元件等。

2.2故障设计

2.2.1故障点设计

对于故障点的设计，笔者通过企业调研收集本款发动机的实际常见故障，进行实验并验汪发动机常见、典型故障，根据发动机的功能特点进行故障点的设置和故障现象的验证，保证故障的可操作性和代表性，具体设计代码如表1所示。

2.2.2故障控制设计

故障设置主要是对传感器的信号和执行器电路进行断路、短路和搭铁等故障设置。根据实验台的功能和故障点设置开发设计PLC电路，将PLC控制电路联入发动机电控系统中，通过PLC电路改变传感器、执行器等信号，从而影响发动机的正常工作，呈现预设的故障现象。

需要注意的是进行短路故障设置时，只可以对信号线进行短路，切勿使电源线与地短接，以免烧坏线路。此实验台在进行故障设计时，也是对全部的信号线路进行了故障设计。

3 实验台能够实现的功能

设计台架应实现：（l）结构展示功能，通过实验台架内的发动机可以清楚看到发动机结构组成以及主要部件的安装位置。（2）工作过程和原理展示功能，通过实验台面板上的电路图能够了解到发动机电控系统的信号传递路线，通过面板上的各种仪表能够了解发动机的运转状态。（3）数据测量功能，通过展示板上预留的测量端口能够简单方便地对各种传感器和执行器进行测量。（4）故障发置及现象模拟功能，在液晶显示屏上就能够快捷地设置和恢复发动机的故障，供学员进行发动机故障诊断与排除练习。（5）资料查询功能，液晶屏可以用来查找和课程有关的信息资料。

4结语

笔者大学所学专业为载运工具运用工程，毕业后在中职学校担任汽修专业课教师，有一定的专业基础。此次开发的科鲁兹1.4L电控发动机实验台架，是在一年的不断研究探讨下完成的，同时经过两年的教学实践验证，不但能反映电控发动机的实际工况，而且通过设置故障，让学生排除故障，极大地提高了学生对汽车电控技术的故障诊断逻辑思维能力，不仅学会了专业知识，更重要的是教会学生如何去运用自己的所学去解决问题，更进一步地教会他们如何去学习，做到与时俱进，适应时代的发展。