汽車發動機電控系統故障模擬實驗臺的設計分析

1.概述
由于電子控制燃油噴射發動機的復雜性，特別是轎車為了追求舒適，配備的電子控制燃油噴射發動機更為復雜，難于理解與學習。在現實教學中，實驗臺能夠準確,直觀地顯示發動機電控系統的數據流和故障碼，而且能真實的模擬實車可能發生的故障。因此，開發設計適合實訓教學用的電子控制燃油噴射發動機是非常必要的。
2. 大眾桑塔納3000發動機實驗臺的特點
1)動態運行功能：在原廠發動機總成基礎上，配備各相關輔助控制系統，各傳感器、執行器均齊全有效，發動機運行正常。
2)檢測臺：表面印刷電控系統線路圖，并用圖形文字加以說明，電腦管腳與之對應的信號測量點。
3)操控臺：燃油壓力表、真空表顯示發動機動靜態數據，并配有臺架電源開關。
4)自診斷功能：配備電腦數據檢測端口，可連接或通用型解碼儀，對發動機電控系統進行ECU編碼查詢，故障碼讀取，故障碼清除，動態數據流讀取，波形分析，執行元件測
試，系統登錄等。
3. 實驗臺的總體設計方案
該發動機實驗臺為汽車維修教育和培訓機構使用，所以要力求做到形象直觀，以使學生對于桑塔納3000AYJ發動機各部分的組成及工作原理的學習起到事半功倍的效果；另外此實驗臺設計有教學模式和考核模式，在考核模式時，面板上的數字儀表和LED燈沒有任何顯示。以此為設計的出發點，本設計的總體設計方案定為：
3.1 選型 確定桑塔納3000轎車AYJ型發動機為本實驗臺的機型。AYJ型發動機使用了閉環電子多點順序噴射系統，采用橫流掃氣技術，降低了進氣溫度，提高了進氣量和充氣效
率，配合長弧形進氣歧管和諧振式，使發動機在高速運轉下扔能保持穩定的進氣壓力，輸出功率更加順暢。
3.2 設計實驗臺臺架，根據發動機尺寸確定框架。
以利于實訓教學為目的，同時達到安全可靠、操作方便、結構穩定、造型美觀的要求。實驗臺采用45#方鋼焊接制作，規格40*40mm,表面經過噴塑處理,防腐、防銹,底部安裝有萬向腳
輪,并帶有腳輪自鎖裝置。在實驗臺右下側為油箱和蓄電池支撐架，左下側為制動踏板和加速踏板支撐架。
3.3 設計實驗臺面板，面板設計包括面板電路圖的設計、顯示裝置設計（儀表、指示燈等）。
3.3.1 實驗臺面板設計
桑塔納3000AYJ型電控發動機實驗臺的面板除實驗臺單位的名稱外分為五個部分。*部分為數字顯示儀表。第二部分為桑塔納3000AYJ電控發動機電路圖。第三部分為燃油壓力表、真空表、發動機電腦檢測點。第四部分為電腦線束插頭端子名稱和各符號說明。第五部分為研制單位名稱。
3.3.2 實驗臺面板電路圖的設計
該設計遵循原車電路圖進行繪制，略有改動，主要是刪減掉一些不必要的附屬電路，形象直觀的再現了發動機電控系統的工作原理，還根據實車中的常發故障現象，在電路中設置了檢測端子，通過檢測儀器可進行各主要傳感器、執行器的電壓檢測。
3.4 實驗臺面板控制電路的設計，模擬開關的設計。
控制電路圖，如圖4－1所示，就是在面板圖的基礎上繪制出故障斷點、指示燈及監測儀表連線等內部控制電路。在所有穩壓塊12V電源上設計一個總開關S0,當開關處在接通位置時,數
字儀表可以顯示各傳感器和執行器的工作狀態,處于教學模式；當開關處在斷開位置時,數字儀表沒有任何顯示,處于考核模式。

圖4-1 實驗臺控制面板電路
3.5 數字顯示儀表和穩壓塊
數字顯示儀表的工作電壓為5V，所以需要通過7805穩壓塊將蓄電池的12V電壓轉換成5V電壓為顯示儀表供電。
3.6 控制圖的連接方法
在發動機電路圖上設置的每一個故障點均有兩個檢測點，其中一個靠近ECU方向，作為發動機ECU檢測點，另一個靠近電器元件。在每一個發動機檢測點上引出一根控制線，用數字地址（如“①”）加以標注，與相應的數字儀表相連接，如圖4－2所示控制線的連接方法，且在控制線之間安放了隱閉開關，在實驗臺側面。

圖4－2 控制線的連接方法
發動機電控系統故障模擬實驗臺可以使學生直觀地認識發動機，了解其基本組成和各系統的功能；能對所有需要學生檢測的線路進行控制，模擬出各種故障，使他們能在更接近實際環境中排除故障，鍛煉了學生的動手動腦的能力。提高了教學效率和改善教學效果。