汽車電控發動機教學設備的研究

王維民

摘 要：本文在分析汽車電控發動機教學設備所應滿足功能的基礎上，提出了三種具體的、切實可行的研制方案，并分析了三種研制方案的優缺點。

關鍵詞：教學設備；研制；電控發動機

1 概述

近年來，隨著電子技術、計算機技術的進步和人們對汽車性能、排放減污的要求越來越高，汽車電控設備也越來越多。從90年代開始，裝備著各種汽車電控發動機的世界各國名牌轎車大量涌入我國，這些電控汽車，無論在動力性、經濟性、操縱性、安全性及舒適性方面都大大優于傳統的化油器式發動機汽車，特別是汽車排放污染方面比化油器式汽車有了很大的改善。我國主要的汽車制造企業也不甘落后，相繼采用了大量的先進技術運用到所生產的汽車上，如一汽生產的大眾系列，捷達、高爾夫電噴車，東風日產的天賴系列電噴車，上海大眾汽車，如帕薩特系列電噴車；天津一汽汽車，如威樂、威志電噴車；北京制造的現代汽車，如悅動系列、索納塔系列等電噴車。隨著我國加入世貿組織及對環境保護措施的進一步完善，電控發動機已取代化油器式發動機。

隨著這種智能化的機電合一的汽車迅速廣泛使用，讓維修人員感到措手不及，學校的駕駛員以及修理人員更對這些設備不甚了解。從而影響了這些汽車的正確使用和維護。盡管不少教學單位已在專業教學中增加了現代汽車技術的內容（其中電控發動機是主要教學內容），但普遍存在教學設備不足的現狀，特別是缺少適合實踐教學用的電控發動機教學設備，因而影響了教學質量的提高，也不利于學生在技能方面的培養。為了改善這種狀況，急需研制出一套現代汽車電控教學設備，以培養相應的維修人員以及使用人員，來提高該類汽車的使用壽命。本文將就電控發動機教學設備研制過程中可能遇到的有關問題及解決辦法做一簡要分析和探討。

2 研制方案的設計

2.1 研制原則與要求

雖然我國主要的汽車制造企業已在生產電控汽車，但有關的教學設備還比較落后。相關院校雖然開設了這方面的理論課，但有些單位基本上還是一片空白。因此在研制此類教學設備時校內教學專業部門可以在借鑒成功單位的經驗以及做法的基礎上，根據目前國產電噴汽車的現狀以及未來發展趨勢，結合本單位的實際情況研制適合院校實際的現代汽車電控發動機教學設備。

研究該教學設備應符合實用性、先進性、經濟性的原則，并應達到以下幾點要求：

①所選電控發動機實物在技術上比較先進的，并具有一定的代表性。

②電控發動機的自診斷功能應比較齊全，最好既可手工讀碼、清碼，又能用電腦檢測儀診斷。

③盡量保持電控發動機及所有附件和裝備與實際車輛相近。

④應配制一些反映發動機工作狀態的儀表，以直觀發動機運行的工作參數。

⑤應有設置發動機常見故障的快速建立與解除控制系統，以便于故障診斷的實踐教學使用。

2.2 該教學設備應具備的功能

根據上述原則及要求，并結合電控發動機教學的有關要求和實際可能，在教學中利用該教學設備應能完成如下的教學內容。

2.2.1 電控發動機構造和工作原理

電控發動機的構造與工作原理是學習電控發動機知識的理論基礎，在教學實踐中，如果能理論聯系實際，對照實物學習構造與原理，就會大大提高學員積極性和學習效果，提高教學質量。因此，利用該教學設備應能完成電控發動機如下幾方面的教學內容。

①電控發動機總體構造與工作原理。

②電控發動機燃油系統的結構與工作原理。

③電控發動機進氣系統的結構與工作原理。

④電控發動機電控系統的結構與工作原理。

⑤電控發動機點火系統的結構與工作原理。

⑥電控發動機排放系統的結構與工作原理。

2.2.2 電控發動機檢測與維修

電控發動機的檢測與維修技術是電控發動機教學的重點，也是提高學員理論水平和實際動手能力的重要教學內容，因此利用該教學設備應能完成以下常見故障的檢測與維修教學內容：

①電控發動機傳感器的檢測：包括進氣質量、節氣門位置、冷卻液溫度、爆震、曲軸位置、凸輪軸位置、車速、氧傳感器等傳感器及其電路檢測。

②電控發動機執行元件的檢測：包括燃油泵、噴油嘴、空氣旁通閥、燃油蒸汽電磁閥及其電路檢測。

③開關類元件：如怠速開關、動力轉向開關、空調開關及其電路檢測。

④主繼電器、油泵繼電器及各系統保險電路的檢測。

⑤燃油蒸汽閥系統工作狀態檢測。

⑥燃油系統油壓測試與油路故障診斷。

⑦電控發動機怠速的調整。

⑧電控發動機點火正時的檢測與調整。

⑨電控發動機點火系統工作狀態檢測與故障診斷。

⑩電控發動機自診斷系統的應用。

2.2.3 故障快速建立與解除裝置

為了在教學中節約時間，并便于設置、解除故障以及方便學生實習故障排除，該套教學設備應設有一般常見故障的快速建立與解除裝置，該裝置應簡單、實用。通過該裝置，可以快速而且安全地建立常見故障，并在需要的時候，快速地解除所設置的故障。通過該裝置，應能完成如下常見故障的實踐教學任務：冷卻液溫度傳感器、油泵電路、空氣旁通閥、節氣門位置傳感器、噴油嘴、凸輪軸位置傳感器、曲軸位置傳感器、進氣質量傳感器、點火電路、進氣溫度、車速傳感器、氧傳感器、爆震傳感器和怠速開關及其電路的故障。

2.2.4 電腦檢測儀應用

現在大多數電控發動機的電控單元均設有故障存儲器，以監控傳感器和執行部件的工作情況，當車輛出現故障時，故障存儲器存儲故障代碼，直到啟用清除程序。故障代碼一般可以用儀表盤上的故障指示燈來顯示故障碼，但大多數需要用專用的電腦檢測儀才能提取故障碼。為此，該教學設備應配置電控汽車電腦檢測儀，使其能對歐、美、亞洲尤其是我國、我校主要汽車車種進行故障診斷，并可進行故障診斷教學。

3 研制電控發動機教學設備的幾種可選方案

根椐前面所述研制方案的設計思想、原則以及教學要求，可以結合自身的條件和實際，采用不同的方案進行研究。下面所提到的幾種方案均已用于實踐，可以供大家參考。

①教學設備可以采用汽車前半截作為設備基礎平臺，然后根據教學功能要求進行改造。 選用較先進的轎車前半截作為該教學設備的基礎平臺，在這個轎車前半截中，除電控發動機外，一般還包括自動控制變速器系統、ABC制動防抱死系統等現代電子控制裝置，以及儀表板、各種控制開關等。

該基礎平臺一般要求具有駕駛室內及發動機的全部總成件，電控發動機整體結構完整齊全，各系統、機構組成清晰，發動機調整狀態較好，起動、運行、加速等功能正常，所有總成、零部件均在實際位置。

在基礎平臺的基礎上，把發動機電腦上的自診斷裝置引出到便于教學的位置，把電腦的接線端引出并放大于設備正面上，根據需要配置數字式轉速表、燃油系統油壓表、進氣道真空表等儀表和正時燈，以及汽車多用表和電控發動機電腦檢測儀等設備。配套的各種檢測儀器、儀表，可隨時反映發動機的運行參數，如油道工作油壓、進氣道真空度、發動機轉速、點火提前角度等，便于學生實車檢測與診斷。

在該教學設備上還可設置常見故障的快速建立與解除機構。如通過某一按扭就可以實際地產生一項或同時產生幾項電控發動機的常見故障，供汽車診斷與維修教學實踐用，學生通過對汽車發動機實際故障現象的了解，利用車上自診斷系統，采用手工操作或電腦檢測儀的運用，讀取故障代碼，進行檢測，完成故障診斷，排除故障后再清除存儲在汽車電腦內的故障代碼。通過此項常見故障的快速建立和解除裝置，可進行檢測、診斷的全過程實踐教學。

汽車前半截在一些進口汽車配件商店或舊車拆件場有銷售。但此種方案也存在一些問題：首先，購買到完全符合教學需要的汽車前半截需要多方聯系，有時需要較長時間的等待。其次，采用這種方案的所有設備占地面積較大，對于場地有限的單位，要想布置多種車型存在一定的困難。另外，由于舊車、報廢車中或少存在一定的故障和技術隱患，故為符合教學要求而進行的后期改造工作量將大一些。不過，由于此種方案設計的教學設備具有直觀、符合實際、成本低等許多優點，故是一種切實可行的方法。

②購買發動機及電控設備總成作為設備基礎平臺，然后根據教學功能要求進行改造。選用較先進的電控發動機總成及必要的附件，然后將發動機置于一特制的臺架上，原先在發動機艙內的一些附件與電控器件均布置在臺架上，并盡量與汽車上的實際位置一致。

把發動機電腦上的自診斷裝置引出到便于教學的位置，把電腦的接線端引出并放大于設備正面上，配置所需的各種檢測儀器、儀表。

該教學設備上也可設置常見鼓障的快速建立與解除機構。

此種方案與第一種方案相比，存在一些缺陷，如雖然所有總成、零部件均配備齊全，并與實際位置相似，但并不如在車上直觀，與車上實際位置有出入，因此與實際檢測、維修情況存在一定的差距；另外，新發動機的成本較高，并需自行設計發動機臺架。但它具有占地面積小、發動機總成購買方便、為符合教學需要所進行的后期改造工作量較小等優點，克服了第一種方案的缺點，因此也是行之有效的方法。

③購買發動機及電控設備總成作為主要的設備基礎平臺，同時購買少量有代表性的汽車前半截作為補充的設備基礎平臺，然后根據教學工能要求分別進行改造。

選用一些先進電控發動機總成作為教學設備的主要基礎平臺，并購置較先進的汽車前半截作為補充的設備基礎平臺，這些發動機的電控部分各不相同。將發動機放置在臺架上，并和前半截共同放置在同一間實驗室。在這些平臺的基礎上，均把發動機電腦上的自診斷裝置引出到便于教學的位置，并配置必要的儀器設備，設置常見故障的快速建立與解除機構。

此種方法集中了前兩種方法的優點，教師還可以在一個實驗室里方便地進行電控發動機的構造原理、檢測與維修等理論和實踐教學，在教學效果上應該是最好的。但是也存在需要較多的資金投入、足夠的教學場地作保障等缺點，故各單位可根據自身情況邊投入、邊研制、邊應用于教學實踐，在教學實踐中不斷完善設備的教學功能，提高整體設備的技術水平。

4 結論

本課題的研究成果具有重大的意義：

首先，該教學設備是根據現代汽車電控發動機構造與工作原理，檢測、診斷與維修的教學需要，重點放在有利于鍛煉學生的動手能力，提高學生的操作技能水平，因此具有很強實用性。利用該教學設備可使理論與實踐緊密結合，它在教學中的應用可以提高學生的動手能力和操作技能。

其次，由于電控發動機技術是在汽車技術中較先進的技術，通過它的學習可提高教學效果，使教學單位的教學緊跟汽車技術發展的前沿。

再次，對于學校各教學單位來說，利用該教學設備進行，可大大提高受訓人員的實際技能，從而提高此類車輛的使用效率和使用壽命。

實踐證明，本文所述的三種方案是切實可行的，但各單位在研制此類教學設備時，一定要根據本單位的實際教學任務以及人力、財力、物力等情況靈活選取研制方式和方法，以及教學設備所配的儀器設備和能實現的教學功能。

參考文獻：

[1]王斌松，等.汽車燃油噴射系統與維修[M].北京：人民交通出版社，1997，12.