基于一種汽車故障箱的實際開發應用

郭大民　王立剛

隨著國家職業教育指導方針的改變，由原來的復合型人才培養策略轉變為高技能型人才培養策略，對近階段的職業教育院校的實際教學提出了很高的要求。前一階段的職業教育主要是加強對學生的基礎性教育，廣泛培養學生們的學習知識的廣度，而對于專業知識的深度有所忽略，雖然對學生擇業范圍和就業適應能力方面有較大的幫助，但是，就中國現階段工業發展和社會服務方面來講，已經不能完全適應。根據現在階段的國家工業發展和社會需求的轉變，國家教育部提出了現階段的職業教育培養模式即要求各職業院校主要以培養高技能型人才作為教育的指導思想。

另外，針對近年來汽車市場服務方面的觀念的轉變，要求汽車專業培養的高技能人才特別是汽車后市場所需的人才，由前些年的知識量大、專業技能多、能勝任多個工作崗位，轉變為近年的專業技能強、能短期內適應本崗位工作、盡量提升本職工作效率的定崗專業人才；特別是隊汽車后市場人才需要的更為直接，即為能在盡量短的時間能滿足本工作崗位的需求的一切技術要求，在短期內達到其個人工作崗位的需求的專業素質，盡量減少企業的培養成本。

針對以上相關方針和規范的指導，以及能更好的適應現階段就業市場的需求和學生就業后的發展，對實習實驗教學中的課程設立和教學內容必須更趨近于實際社會服務需求。根據政策的轉變，對這樣的策略，在本門課程實際實驗教學中的要求必須有大幅度提高，基于以上要求各職業院校的實際教學設施和相應器材及設備有較大的提高，這無形中對于各學校的教學成本投入增加了很大的難度，為了解決本方面的困難，同時滿足相應的教學內容，我學校汽車檢測與維修專業、汽車電子專業教師在現有的實驗實訓設備的基礎上自行開發了一套能滿足現階段教學要求的實驗實訓教學設備。現以汽車維修專業學生的實際實驗課程中故障診斷課程中的實際故障排除為例，根據本學校實際教學課程的設計而自行研究開發了一款能滿足本門課程實際教學需求的實驗故障設置箱。

現將本款的實驗設備功能和功用加以闡述，此故障設置箱開發的初衷只是為了滿足汽車維修專業學生的日常實驗實訓教學的需求；但是隨著開發的深入對其其他方面功能也有了相應的研發，這就大大提升了本故障設置箱的實用性。

此故障設置箱能滿足以下三方面的需要，下面對三大項目加以詳細闡述：

1）日常教學中任務：日常教學中主要按照相應的教學大綱完成教學任務，對應相關的政策及當前就業需求。主要能培養學生的基本技能（儀器工具使用、電路檢測、電路圖識讀和元器件檢測方法），在日常教學中對于相關的實訓實驗中加以提升。在實際教學過程要求實驗實訓的過程中，能模擬日后的售后服務中的實際工作現象，能做到教學與實際維修相結合，把二者有機結合在一起，即通過在實驗課中教授日后維修工作中的相關內容，通過實驗課提升學生日后維修的技巧和維修診斷思路的培養。

2）技能大賽：根據國家維修檢測維修技能大賽的指導思想和相關的要求，主要是體現各學校在日常教學中的基礎知識實際動手能力，主要在大賽中展現學生們的檢測方法是否正確，制定維修方案是否符合實際維修的要求。并能在整個維修檢驗過程中團隊配合是否默契，綜合以上要求，則必須體現出整個大賽中的公平合理。本故障設置箱在此方面也能淋漓盡致的體現這點，就是不公布故障設置點，根據實際情況的需要隨時改變故障設置的部位。

3）職業資格鑒定：對于大部分職業院校的畢業生就業的要求，就是在畢業時候能得到相應的職業資格證書，畢竟在現階段的各大企業開業和個人從業前提就是獲得相應的從業資格。而根據國家資格鑒定的相關要求和標準，就是在汽車維修工職業技能鑒定過程中無論是汽車維修中級工（四級）還是高級工（三級）鑒定中的必不可少的一個考試內容為汽車電控系統故障診斷（發動機或者汽車電器部分），而本故障箱的開發應用恰恰能滿足本方面的需要。

下面詳細針對以上三個方面的內容而對此故障設置箱功能作以詳細介紹；此故障設置箱即以桑塔納轎車為原型車，在保持原車的結構和布置，不破壞原車的外觀與內飾的基礎上，對原車不作剖切。所有的改制線束，包含在原有線束內，使之不易看到改動的痕跡。它可以進行工況模擬和故障設置，此時可對學生進行轎車維修檢測技術和判斷排除汽車故障的訓練、教學、比賽和考核。此故障設置箱由發動機、車身電氣兩個控制面板組成。它的獨特之處在于故障設置箱“隱藏”在轎車后備箱內，通過連接電纜與車內線束連接，可進行靜態測試和動態的路試。通過教具車的演示，使學生可以實地觀察汽車發動機電控和電器部分的結構，各元件的安裝位置，汽車各部分的工作過程，并通過動手操作，掌握工況信息的采集和控制，以及進行故障分析及排除的教學和考核，從而提高學生對車輛的了解和修理汽車的實際動手能力，大大豐富了汽車專業教學的內容。

故障箱的故障設置也是根據發動機電控系統基本原理和工作特性來完成的，下面對桑塔納轎車發動機的電控部分進行簡單介紹：

電控系統的核心是電控單元（Electronic Control Unit）俗稱電腦或ECU。ECU通過分析各傳感器提供的發動機工況及運行狀況數據，借助于編好的程序以數字形式輸入ECU，進行時效處理，經過精確計算，發出最佳噴油脈沖寬度信號和最佳點火信號，從而獲得最佳的空燃比與點火提前角。電控系統由ECU、傳感器和熱行器三大部分組成，如圖所示。

圖1 電控汽油噴射系統組成

1）傳感器

傳感器是檢測發動機實際工況，感知各種信號的主要部件。桑坦納噴射系統共有六個傳感器，其中點火前三個和點火后三個。點火前三個傳感器是節氣門位置傳感器、進氣溫度傳感器和進氣壓力傳感器。點火燃燒后三個傳感器分別是爆震傳感器、冷卻液溫度傳感器和排氣管內的氧傳感器。這六個傳感器組成一個閉環系統，隨時感知發動機的工作狀況。除此之外還有一個霍爾傳感器。

點火前三個傳感器和霍爾傳感器是為發動機工作提供相應的信號參數（發動機的負荷、進氣溫度、進氣量及曲軸位置），發動機控制單元根據這幾個信號來控制發動機的點火時刻、噴油量等。而點火后的三個傳感器主要是為發動機的電子控制單元提供相應的修正信號（點火時刻、發動機溫度和尾氣中氧氣含量），發動機的電子控制單元再根據以上三個信號來調節點火時刻和噴油量，通過此種控制方式，實現發動機的燃油經濟性和發動機的動力性有機結合，達到了發動機控制的最佳配合。

此設備開發過程中為了能充分的體現出相應傳感器的信號報告和反饋功能，顧在制作時對以上相應傳感器都設置了相應的電路故障；還在故障箱上設置四個模擬信號發生器，該模擬信號發生器能模擬出與原車傳感器檢測信號相類似的信號來報告給電子控制單元，這樣也能充分檢驗測試人員能力。

2）電子控制單元（ECU）

是發動機的一種電子綜合控制裝置。它的作用是根據電子控制單元內存儲的程序對發動傳感器輸入的各種信息進行運算、處理、判斷，然后輸出指令，控制執行器動作，以達到迅速、準確、自動地控制發動機工作的目的。電子控制單元還具有自適應功能和自診斷功能。在此設備開發過程充分的體現出了發動機的自診斷功能。

3）執行器

為完成電控系統各種功能的裝置叫執行器。此開發設備控制系統的主要執行器有：電磁式噴油器、點火控制器、怠速控制閥（步進電機）、活性碳罐電磁閥、汽油泵繼電器等，這些執行器故障點在此設備中具有相應的體現，也能充分體現了在實際維修中因為某些工作器件因為保養維護不及時或使用方法不當引起的相應故障。

電器部分的故障設置點，主要是針對汽車本身的現有車身電器及其他部分的線路設置相應故障，諸如：對汽車燈光系統、電動刮水器、儀表信號及防盜系統設置基本故障。

通過此故障箱的實踐應用，在教學和競賽方面，充分體現了教學與實際維修中的相互結合，能為日后的就業和技術研發中打下堅實的基礎。對相應的執行器測試方法有明確的思路。

通過自行開發的此套故障設置裝置，也可對其他的教學項目有一定的啟發，在今后的教學用具開發中，找到了合適的方法。

[責任編輯：田吉捷]