汽车故障诊断模拟训练系统设计研究

陈越 闫光辉

摘 要：随着全球汽车工业和电子技术的飞速发展，汽车维修技术也在不断的顺应时代的发展和更新。因此为了适应职业院校教学模式的转换及教学设备的实际需求，设计开发汽车故障诊断模拟训练系统，能进行真实故障的模拟与诊断。相对于实车诊断，此系统更加直观全面，能大大提高汽车专业初期教学的学习效率与质量，针对理实一体化课程具有十分的重要意义。

关键词：汽车技术;故障诊断;模拟系统

随着汽车保有量的增加，对汽车故障的检测和维护提出了更高的要求。致力于学习者更好地了解发动机电子控制系统的工作原理和组成，方便汽车维修人员更快、更好地排除发动机电控系统的故障。我们设计开发汽车故障诊断模拟训练系统，通过日常得到的经验和容易发生故障点，将其设置于实训台上。为了便于实训教学，建立故障设计平台，体验正常状态与试验故障之间的不同。

一、总体设计要求

本次设计的汽车故障诊断模拟训练系统是用于汽车维修专业理实一体化课程的教学设备，外观简洁，布局合理，方便使用者使用，方便学生学习发动机电子控制系统各组成部分的工作原理以及直观的演示发动机各个零部件和传感器以及执行元件的布局及动态故障现象，演练故障诊断与排除工艺。总体设计要求如下：

（一）台架的设计要求

（1）以各部件应该互不干涉为准则，来决定实训台的大小尺寸。

（2）考虑到安全性，根据发动机及附件的质量来选定发动机支架的材料和厚度并在台架四周安装一定防护板。

（3）考虑到安全性，燃油箱以及蓄电池尽量的远离热源。

（4）考虑到操作的方便性，将实训台设计为台阶状，中间有一个平面台，在下方布置仪表盘、诊断插座、点火开关、发动机燃油压力表以及发动机进气真空表。

（二）实训台面板的设计要求

（1）将发动机电控部分电路图清晰地呈现在实训台面板上。

（2）应该有分布在电路中的测试孔和工作指示灯。

（3）在面板上注解各传感器以及执行元件的名称。

（三）对于发动机电子控制系统布置及功能要求

（1）该实训台能够比较直观地演示发动机各个零部件和传感器以及执行元件的布局。

（2）该实训台能够体现发动机的正常启动和發动机的各个工作状况。

（3）该实训台能够模拟出所需故障点（14个传感器、4个点火组件、13个执行元件等）。

二、实训台台架设计

根据发动机尺寸、实训台面板尺寸和操作台尺寸等，确定该实训台尺寸为长*宽*高（1900mm*1200mm*1700mm），实训台底部是整个实训台的基础是采用Q235的50*50厚度为2.5mm的铁方管焊接而成。实训台前部长1150mm、宽1005mm主要是对发动机以及蓄电池的支撑，对于发动机设计了4个支撑点以腰高*腿宽*腰厚（50*35*5）的槽钢焊接而成;实训台后部长750mm、宽1200mm主要是对故障设置箱、面板、仪表和燃油箱等的支撑。台架的前部、左部设置防护板，用Q235的50*50厚度为2.5mm的铁方管焊接成框架，里面焊接0.5mm厚的镀锌铁孔板。主要是出于安全性考虑，为了防止大块的物体被吸入发动机进气系统和保护使用者的安全。根据使用的安全性，对于蓄电池、发动机、油箱和排气管的位置进行设计，将蓄电池放置在实训台架前部并与发动机有一定的间隙，将油箱放置在实训台架后部并与排气管有一定的距离。

三、实训台面板设计

实训台面板的设计是实训台总体设计的重要部分。在彻底理解并掌握该发动机电子控制系统的各组成部分、工作原理和其电子控制系统电路之后，设计实训台面板电路图。本设计的实训台面板将选用PVC板材，是因为PVC板材有良好的绝缘性，方便清洁，不容易褪色，有良好的耐腐蚀性，并且PCV板材表面光洁平整，不吸水，不变形，易加工等特点。

四、实训台面板电路图设计

实训台面板电路是根据发动机电路图中的电控电路简化而来，面板中的电路主要包括发动机的电源电路、起动机和发电机电路、点火模块电路以及各传感器电路和执行器电路等，在面板上还设置了分布在各传感器和执行器之间的故障诊断检测点以及喷油嘴工作指示灯，在面板电路图中还给各控制单元、传感器和执行器的名称添加了相应的注释。

五、故障点的设计

在汽车发动机电路中的传感器和执行器都是选用的并联连接，发动机电子控制系统故障诊断实训台的故障主要设计在传感器电路和执行器电路当中。故障点的设计都是采用的断路设计，是使用双向开关并将开关串联进电路中，双向开关有两个挡位，其中一个档位是闭合挡（将电路接通）另外一个档位是断开挡（将电路断路）。通过这一个双向开关就可以控制电路的通断情况，通过切换开关就可以控制电控系统中各传感器和执行器工作情况，结果，发生不同的发动机故障，在故障开关的两端分别设置检测孔，方便进行故障的检测以及排除。

七、结语

基于本模拟训练系统实现功能方面，相对现有设备功能得到了进一步完善，使其功能更加全面。可进行发动机电控系统结构认知、模拟演示系统的控制策略和传感器波形分析，进行系统动态数据流分析及综合故障诊断等内容。该设计目的在于适应现代职业教育的需求，为院校的汽车专业一体化课程及企业培训课程提供设备支持。

参考文献：

[1]张西振.汽车发动机电控技术[M].北京：机械工业出版社，2016.

[2]王文乐，季惠，王猛，徐百阳.基于“学生视角”发动机电控系统教具的设计与开发[J].汽车实用技术，2017，（18）：211-214.

[3]朱宏.发动机电控系统故障模拟实验台的设计研究[D].吉林大学，2014.

[4]林伟刚.发动机电控系统故障模拟实验台的设计[J].旅游纵览（行业版），2012，（02）：166.

[5]吴刚，袁清珂.发动机电控系统故障诊断技术的研究与展望[J].机械制造与自动化，2017，46（05）：243-245.

[6]张志强.汽车电控发动机中的传感器检测技术[J].电子技术与软件工程，2017，（02）：83.

[7]张来聪.电控发动机燃油供给系统原理及故障诊断[J].科技展望，2016，26（13）：94.

[8]李鲲.电控发动机原理与维修[M].山东：山东科学技术出版社，2010：1-152.