汽车电控发动机实训台模拟故障设计

1　引言
　　本文在观察和研究了目前的电控发动机实训台架模拟故障设置的布局、设置的方法、实现的功能以及教学的效率的基础上，再设计出更为紧凑的布局，利用分级开关以及相应的电路，把多个故障设置在一个开关上，另外本着对原部件的保护的角度出发，设置出一个更为符合实验室中用于教学使用的电控发动机实训台。
2　电控发动机的发展背景
　　由于化油器的发展极限，加上环境对汽车排放的严格控制，化油器式的汽车发动机已经被淘汰掉了，因为它已经不能满足发动机各种复杂的工况下的工作了，影响了发动的动力性和经济性等性能。因此，应用而生的出现了电子控制燃油喷射系统（简称电控）。这个可以追溯到1953 年美国bendix( 朋迪克斯）公司，1957 年朋迪克斯公司开始把电子控制燃油喷射系统应用到克莱斯勒轿车上。电控燃油喷射系统发展到今天已经相当的成熟。由于是电子控制的加上系统又复杂，所以就会出现各种故障，对修理人员也提出了更高的挑战。
3　电控发动机实训台架的功用与优缺点
3.1　功能与作用
　　汽车电控发动机的日常维护、保养以及专业维修工作, 要求从业人员必须掌握好汽车电控发动机的工作原理和专业维修技能。近年来学院购置了一些汽车电控发动机实训台架。在汽车电控发动机专业教学中, 汽车电控发动机实训台架是学生学习专业知识和训练专业技能所需的重要设备。主要作用一是让学生认识汽车电控发动机系统中的各元器件性能, 掌握系统组成结构、工作原理和工作流程。二是学生可通过在台架上的专业训练, 学会对电控发动机系统和元器件的维护保养知识, 掌握电控发动机系统( 元器件) 故障的检测、排除专业技能。
3.2　现存优缺点
　　汽车电控发动机实训台架故障设置的普遍类型是采用两档位的通断开关来实现通断故障，具有经济简单的优势，但是其台架故障设置单一，仅有通断故障设置，在现实生活中，汽车电控发动机故障存在多种多样，不能很好的反映出电控发动机在其他故障所体现的现象。针对汽车电控发动机实训台架的不足之处, 我们需要对汽车电控发动机实训台架进行技术更新, 以适应形势的发展和教学的需要。
4　汽车电控发动机台架新型故障设置
4.1　选用的电控系统
　　本实训台架用的是2009 年的桑塔纳志俊轿车电控发动机系统。本项目只对主要的传感器和执行器进行模拟故障，为实验实训教学提供支持。
4.2　故障设置选用的分级开关

图1

 

图2　分级开关实物图

图3　分级开关结构图

图4　公母对接接头

4.3　实现故障设置的电路图
　　本项目基于这种故障设置思路，把每一个需要设置故障的传感器或者执行器等工作元件分别接入分级多档位开关，后通过引线把他们集中起来，做成故障设置盒，方便教学使用。

图5　故障设置电路图
4.4　故障设置功能介绍
　　当我们把分级开关接入到各个传感器或者执行器中时，我们拿本项目用的电控系统的节气门位置传感器为例，详细介绍本故障设置能实现的功能。因为本电控系统用到的节气门位置传感器是电子式的，有三根线: 一根电源线、一根信号线、另一根搭铁线。当我们接入分级开关时，电路的接法如图5 所示，分别有0、1、2、3、4 共五个档位，实现四种故障设置功能。当把档位拨到0 档时，此时为正常时候的工作状态；拨到1 档时，此时为断路状态；拨到2 档时，此时为对搭铁短路；拨到3 档时，此时为接入一个电阻，改变了原本正常工作时的电流值，但导线并没有断，从而造成信号失真，实现虚接的故障设置。当拨到4 档时，此时为对电压短路。
　　在实训教学中我们经常需要拔插到传感器或者执行器来测量、然后进行讲学。因为教学活动是长期并且频繁的，所以就会容易造成工作元件的损坏，进而增加教学成本，因此本着这个角度出发，设置了另一个方便拔插、测量的故障设置开关（公母对接插头）如图4 所示，电路接线如图5 所示。当开关损坏后，也容易更换，相比更换电器元件的成本也非常低。
4.5　电路引线测量
图5　故障设置电路图
　　汽车电控发动机实训台故障设置完毕后，将电控发动机电路中设置故障的线路接引到面板上，在实训台面板上安装检测端子，可直接在面板上检测电控发动机系统各电路元件的电信号，如电阻、电压、电流、频率信号等，以测到的实际数据判断故障部位，将其恢复正常。
5　结论
　　通过本次的设计，对于汽车电控发动机系统有了更深的认识，在设计过程中也遇到许多问题，如导线的选择，经和同学的讨论，多次的细心修改调试，终顺利完成了设计。本文从汽车电控发动机系统实训台架随时代的发展出发，指出传统汽车电控发动机系统实训台架故障单一的局限性，并提出了汽车空调实训台架的技术更新，使学生对故障问题了解更加透彻，可以很大程度将课堂所学理论知识运用到实际操作中去。本项目09 年桑塔纳志俊电控发动机故障设置已完成实物装置，并能实现预期的功能。具有较强的实用性和广泛的适用性。