发动机排故教学设备的创新探究

薄顺忠 郑宇彤 罗俊

摘 要：现代汽车故障诊断与排除技术，通常指在不对汽车进行解体研究的情况下，通过相关诊断仪器与设备结合计算机、自动控制等技术对车辆的维修质量、工作能力等相关性能进行测试、检查、诊断、鉴定的技术。为克服实训教学过程中整车故障诊断与排除教学中存在的问题，对相关发动机排故教学设备进行创新性研究，是十分必要的。本文以机械工程学相关理念为基础，结合汽车发动机相关领域的知识，着重分析了发动机排故教学设备应具备的特性，并根据汽车排故的根本目标及相关宗旨，基于研究者的视角从故障设置模块、信号转接模块、转换线束三个方面探究了教学设备的创新设计方式，对于相关教学工作者的教学工作具有一定指导意义。

关键词：发动机;故障检测;教学设备

引言：

2009年，我国汽车的产销量已逾1300万辆，稳居世界第一。随着汽车销量的增加，汽车普及度的加大，以发动机问题为首的汽车故障问题已经受到了人们广泛的关注。随着汽车电气系统维修难度的增大，社会对汽车维修人才的培养提出了更高的要求。故此，目前各大学校更倾向于用实车开展实训教学。在实训教学中，为了不对整车造成破坏，影响整车的使用寿命，教师往往需要准备一种用于汽车发动机电控系统故障检测的教学装置。本文的研究方法是文献分析法。本文对主题的研究，旨在探究相关教学设备的创新设计。

一、汽车故障诊断方法概述

目前，汽车故障诊断方法主要分为三种：

其一，人工直观经验法，该方法是指：由熟悉汽车构造和工作原理的维修人员，根据自身经验，通过道路试验或原地检视，借助一些简单的测试工具，将汽车某一部位的故障症状进行放大或消隐，在此基础上对汽车的故障进行判断的检验方法。

其二，仪表设备诊断法，该方法是指：借助检测设备、仪表和工具对汽车的结构参数、技术状态进行分析，从而诊断汽车故障的方法。

其三，汽车自诊断法，该方法指：借助随车诊断系统（即OBD）所具备的实时监视、故障码储存及交互式通讯等功能来实现对汽车的非接触诊断。本文所研究的教学设备，其作用性质类似于汽车自诊断法中的“随车诊断系统”。

二、发动机排故教学设备的构成

本教学设备由故障设置模块、转换线束A、转换线束B、信号转接模块四部分构成，通过所连接的转换线束与发动机控制单元、发动机控制单元线束交换相应的信息。本装置在实际教学中应用时，应当安装于汽车发动机控制单元，与汽车发动机控制单元线束之间，分别通过A、B两条线束与原车的发动机控制单元线束、原车的发动机ECU相连接。此过程中不加装其他设备，不会引起原车结构的损坏，而且不需要外接电源，能够直接在实车上进行相关的故障设置。这对于学生排除实训与整车故障诊断相关实训过程具有重要的辅助意义。在相关实训教学过程中，将此教学装置连接于汽车发动机控制单元，与汽车发动机控制单元线束之间，在此基础之上，通过键盘操作单元进行相关的故障设置，最多可实现二十个线路的故障设置。在恢复故障设置时，可以只恢复单个的故障，也可以同时恢复所有故障。不仅如此，通过改变模块间的连接方式，一共最多可以实现160个线路的故障设置。另外，故障设计模块上装有外接端子插接口，凭借接线可以实现虚接故障。

三、发动机排故教学设备的设计

（一）故障设置模块

作为汽车发动机电控系统故障检测教学装置的核心模块，该模块由控制单元、故障执行单元、键盘操作单元和数据接口四部分组成。

其一是控制单元。作为故障设置模块的控制中枢，控制单元发挥着接受键盘操作单元指令的作用。因为在工作时不需要对相关功能进行扩展，并且全过程对控制速度的要求并不算高，所以本单元应该选用I/O接口，使用40脚51单片机当作中央处理器。51单片机共有32个I/O接口，其中12个作为键盘操作单元的输入口，另外20个作为控制线路通断信号的输出口。

其二是故障执行单元。作为本模块的执行单元，故障执行单元所具备的功能是接受控制单元的指挥，实现受控线路的通断，并模拟设置线路的短路、虚接等类型的故障。该单元接受来自不同单片机的共计二十个控制信号，这些控制信号将直接控制三极管的截止与导通，进而影响执行继电器的开合。在此过程中，操作者应该选用双开双闭继电器，在继电器通断状态发生改变时，红灯与绿灯分别被点亮，作为对故障状态的显示。另一方面，在此过程中应该分别于继电器的输入端、输出端设计外接圆形插孔，以便通过接线的方式对虚接故障和CAN总线故障进行设置。

其三是键盘操作单元。本单元是故障设置模块的操作单元，接受操作者输入的指令信号。

其四是数据接口。数据接口控制着故障设置模块的输入与输出。是转换线束A、B的连接端口，通过接收对应信号，实现对应信号的连接功能。

（二）信号转接模块

发动机控制单元处理的数据传输信号有100余个，不便将所有信号线路直接与故障设置模块连接，故此，“信号转接模块”应运而生。作为信号的中继站，该模块发挥着导通未经“故障设置模块”处理的其余线路的作用。本模块由七对线路连接单元组成，可实现140条线路的连接。通过与该模块进行配合，故障设置模块能够实现汽车发动机控制单元所有线路的故障设置。

（三）转换线束

转换线束由转换线束A、B两部分组成，分别连接着汽车发动机控制单元线束和发动机控制单元，实现了对相关信号的批量处理。

結语：

本文通过对相关资料进行梳理，明确了汽车发动机排故教学设备的创新设计方法。进入二十一世纪以来，汽车故障维修事业受到了全社会范围的广泛关注。随着汽车维修现代化理论的提出，越来越多的相关院校开始关注汽车发动机的故障检测与排除问题。故此，进一步探析发动机排故教学设备的创新设计方法，已经刻不容缓。本文对汽车发动机电控系统故障检测教学装置的设计，对于某些教师在汽车发动机电控单元项目化相关教学过程的开展具有一定的指导意义。展望未来，汽车维修事业必将迎来崭新的发展机遇。

参考文献

[1] 金筑云. 汽车发动机故障辅助分析诊断系统的设计与实现[D].西南交通大学，2018.

[2] 耿连才. 汽车远程监测与故障诊断系统研究与测试[D].吉林大学，2014.

[3] 王文晶. 基于故障树与实例推理的汽车故障诊断系统的研究与设计[D].宁夏大学，2014.

[4] 刘丽芳. 汽车发动机故障诊断系统[D].太原理工大学，2012.

作者简介：薄顺忠，1993.03.08，男，汉，江苏盐城，本科，研究方向：汽修一体化教学。

郑宇彤，1997.06.27，男，汉，江苏常州，本科，研究方向：汽修一体化教学。

罗俊，1972.7.23，女，汉，本科，高级讲师，研究方向：一体化教学、校企合作。

课题名称：基于课程改革的汽车维修实训教材开发与实训整车改装的实践研究