微型车发动机电控系统故障诊断实训台实验测试

王燕兵　赖雅丽　佘勇　帅宗良

摘 要：随着我国综合国力的提升、国民生活水平的提高，我国汽车保有量激增，汽车后市场从业的技术型人才严重短缺，高职院校作为技术型人才培养的主战场，其中尤其是交通类院校，更要强化汽车技术教学实训课程开发和实训设备的研发，以培养出符合企业岗位需求，具备德技双高的时代人才，促进汽车后市场的发展，填补人才短缺。当前市场上所研发的教学台架存在较大的局限性，无法达到锻炼学生实操技能的需求。因此在充分调研及深入分析当前台架存在的不足，提升实操训练的实效性，兼顾实训设备反复机械设施故障及拆卸导致实训设备损坏的缺陷，本文针对当前国内院校汽车相关专业学生实训常用电控发动机实训台架存在的弊端及不足结合汽车技术的发展及高职院校发动机教学的需求进行了微型车发动机电控系统实训台架测试与研究。

关键词：微型发动机 电控系统 故障诊断 实训台 实验测试

Experimental Test of Fault Diagnosis Training Platform for Mini-vehicle Engine Electronic Control System

Wang Yanbing Lai Yali She Yong Shuai Zongliang

Abstract：With the improvement of China's comprehensive national strength and the improvement of national living standards， China's car ownership has increased sharply， and there is a serious shortage of technical talents in the automotive aftermarket. Higher vocational colleges are the main battlefield for training technical talents， especially in transportation colleges. Colleges and universities must strengthen the development of automotive technology teaching and training courses and the research and development of training equipment to cultivate talents of the era who meet the needs of enterprises and possess both moral and technical skills， promote the development of the automotive aftermarket， and fill the shortage of talents. The teaching benches developed in the current market have major limitations and cannot meet the needs of training students' practical skills. Therefore， after fully investigating and thoroughly analyzing the current deficiencies of the bench， improving the effectiveness of practical training， and considering the defects of repeated mechanical failures and disassembly of the training equipment， the training equipment is damaged. This article is aimed at the current domestic college students in automotive related majors. The shortcomings of the commonly used electronic control engine training benches for training combined with the development of automobile technology and the needs of engine teaching in higher vocational colleges have carried out the test and research on the training benches of the electronic control system of the mini-vehicle engine.

Key words：micro engine， electronic control system， fault diagnosis， training platform， experimental test

1 原機测试与分析

按照我国《汽车发动机性能试验方法》中严格规定的汽车实训台开发中必须进行无任何故障状态下进行以下5项试验测试：1）常规启动试验，试验检测发动机常规启动性能是否正常;2）发动机怠速试验，试验测试发动机在怠速工况下的运行稳定性;3）试验机油消耗量，试验测试汽车发动机在正常工况下运行时机油消耗量是否正常;4）功率测试，试验测量汽车发动机在全负荷工况下发动机的功率及油耗经济性;5）符合特性测试，试验测试在规定转速下的汽车发动机燃油经济性。

在对汽车发动机进过多次严格的启动、怠速及负荷加速等相关测试后，深入分析所取得的试验数据后证明发动机各项数据正常、运行平稳、性能优良[1]。

2 故障诊断实训台架的调试

为了保证微型车发动机电控系统故障诊断实训台架的可靠性，需要对本次开发的故障诊断实训台架进行相关功能的调试与检测，尽可能地发现在设计和研发过程中出现的问题，然后及时的更改和调整。主要检测了以下几个方面：1）保证台架上所布置的电路图的正确性，包括各继电器、保险丝、线路的布置以及针脚号等需要与原始电路图保持一致;2）保证改装后发动机故障诊断台架在没有设置故障之前可以正常运转，确保发动机的性能良好以及各功能的正常性;3）检测在设置各种相关的故障点后，发动机的运行状态会出现相应的故障现象，根据相关参数的改变，分析与理论结果是否一致。利用故障诊断仪诊断是会出现相关故障代码。4）评估故障诊断实训台架的整体性能并分析其可靠性[2-3]。

3 故障模拟实验与分析

3.1 模拟起动许可信号故障

故障设置与诊断功能是本故障诊断实训台核心功能，是整个制作研发调试过程中做最重要的一部分。通过典型故障点的设置和测试，来鉴定本实训台架的性能。实训台架设置 的故障点的选取均是根据汽车维修企业的典型案例。主要类型包括发动机控制单元控制相关故障、传感器故障和执行元件故障。下面选取典型案例进行实验测试。

故障点的设置：在实训台架上的故障设置箱设置起动许可信号线断路故障，即进入和起动许可控制单元T40/15针脚到发动机控制单元T91/68针脚之间的线路断路故障，如图2所示。故障设置完成后，学生根据相关控制原理和故障排查步骤对该故障进行诊断。

故障现象：（1）所有车门无钥匙进入功能正常;（2）打开车门进入车内，钥匙指示灯闪烁正常，仪表显示车门状态正常，点火开关背景灯正常点亮;（3）打开点火开关，方向盘解锁，仪表点亮，仪表显示正常，起动发动机，起动机不转，发动机无法起动，仪表显示档位信息正常，踩下制动踏板时，仪表及后部制动灯指示正常。

电路分析：根据图1所示的起动机控制电路原理图，从中可以看出，J965通过其T40/15 端子至 J623的T91/68端子的线路向J623发出起动许可信号，按下点火开关时，应测得幅值为+B的脉冲，如果该信号异常，将造成起动机不能运转。

故障诊断过程：根据故障现象及相关电路图进行综合分析，由于没有任何起动征兆，也没听到任何起动继电器吸合的声音，综合判断可能是起动许可信号异常。按下 E378，测量 J623 的 输入信号T91/68 对地电压波形，正常情况下，在按下点火开关时，应测得幅值为+B 的脉冲，否则都说明存在故障。实际上测得波形始终为一条直线，说明信号线路断路或对地短路，测试结果如图所示;按下 E378，测量 J965 的 T40/15 端子对地电压波形，正常情况下，在按下点火开关时，应测得幅值为+B 的脉冲，标准和实测波形如3图所示。

由此可以看出，J965 的 T40/15 端子对地电压波形正常。该线路两端存在+B 的压差，判断J965 的 T40/15 至 J623 的 T91/68 之间的线路断路，测量导线电阻为无穷大。修复后，故障现象消失。其故障故障机理是由于起动许可信号线路故障，造成发动机控制电脑无法知晓驾驶员的意图，从而没有发出起动机继电器控制信号，造成起动机无法运转，发动机无法启动。

3.2 曲轴、凸轮轴位置传感器故障

故障点的设置：通过台架设置曲轴、凸轮轴位置传感器信号线同时断路，即曲轴位置传感器G28的T3m/2端子到发动机控制单元的T105/70端子信号线断路，同时凸轮轴位置传感器G300的T3t/2端子到发动机控制单元的T105/28端子信号线断路，如图4所示。设置好故障后，学生根据相关故障现象及理论进行该故障的排除。

故障现象：打开点火开关，仪表灯正常点亮，偶有油泵运转动作;踩刹车踏板，按起动按钮E378，启动机正常运转，但无法感受到油泵运转，无着车征兆。

电路分析：由曲轴传感器线路原理圖（如图5所示）上可以看出，传感器采用霍尔式结构和工作原理，由 J623 的 T105/35 端子供给电源（5V）至传感器的 T3m/1 端子，通过传感器的 T3m/3 端子至 J623 的 T105/77 端子线路接地构成回路，在点火开关打开而发动机没有运转的情况下，J623会通过其 T105/70 端子提供信号线路 5V 的参考信号，在发动机转动过程中，传感器通过其 T3m/2端子周期性的把参考电压拉低，形成一个方波信号至 J623 的 T105/70 端子。

由维修手册和迈腾凸轮轴传感器线路原理图（如图6所示）上可以看出，凸轮轴位置传感器采用霍尔式结构和工作原理，由 J623 的 T105/69 端子供给电源（5V）至传感器的 T3o/1端子，通过传感器的 T3o/3 端子至 J623 的 T105/44 端子线路接地构成回路，在点火开关打开而发动机没有运转的情况下，J623 会通过其 T105/30 端子提供信号线路 5V 的参考信号，在发动机转动过程中，霍尔传感器通过其由 T3o/2周期性的把参考电压拉低，形成一个方波信号至 J623的 T105/30 端子。对于凸轮轴位置传感器 G40 和 G300 的结构和工作原理基本一致，其信号的测量方法也完全一致。

故障诊断过程：根据故障现象及相关的控制逻辑分析，故障可能存在于曲轴及凸轮轴位置传感器上。在发动机起动过程中，用示波器测量 J623的T105/70端子对地电压，正常情况下应测得1-5V的方波信号，实测为5V的一条直线，说明信号输入异常。基于信号传输路径，下一步对传感器的输出信号进行测量。正常情况下，在发动机运转过程中，应测得 0-5V 的方波信号，实测为0V的一条直线，结合上步测试结果说明，信号线路断路。J623的T105/35端子到G28的T3m/1端子间线路导通性测试，实测结果为电阻无穷大，说明电路断路，修复故障后，发动机可以起动，只是起动的时间稍长。

4 结束语

本文致力于对微型车发动机电控系统故障诊断实训台架进行调试，基于汽车性能完全再现和实际使用需求为目的进行了两个方面的试验测试和分析：一为原车相关性能测试、数据监测，确保了实训台架发动机各项性能及运行参数与原车数据完全相同;二是故障测试，通过在故障诊断实训台架设置相关故障并分析实训台架发动机的运行状态及相关运行参数，分析现象和数据与理论一致。同时本章在实训台架上试验分析了常规的故障实例，从故障的设置、故障现象的分析、故障数据的采集到该故障的排除，验证了微型车发动机电控系统故障模拟实训台在实际教学中的可行性和有效性及方便性。学生可以对实训台架进行灵活的操作和运用，真实模拟实车故障，能让学生快速高效地进行相关的故障诊断，可以很好地促进汽车发动机故障诊断的教学。

参考文献：

[1]张兴安.基于PLC控制的电驱动电控发动机实训教学演示台架设计[J].时代汽车，2020（15）：53-56.

[2]吴珊.基于桑塔纳轿车的发动机机械实训台架的研制及课程实践[J].内燃机与配件，2018（16）：256-257.

[3]苏晓楠.柴油共轨发动机电控系统故障诊断实训台设计与开发[D].吉林大学，2018.