發動機排故教學設備的創新探究

薄順忠 鄭宇彤 羅俊

摘?要：現代汽車故障診斷與排除技術，通常指在不對汽車進行解體研究的情況下，通過相關診斷儀器與設備結合計算機、自動控制等技術對車輛的維修質量、工作能力等相關性能進行測試、檢查、診斷、鑒定的技術。為克服實訓教學過程中整車故障診斷與排除教學中存在的問題，對相關發動機排故教學設備進行創新性研究，是十分必要的。本文以機械工程學相關理念為基礎，結合汽車發動機相關領域的知識，著重分析了發動機排故教學設備應具備的特性，并根據汽車排故的根本目標及相關宗旨，基于研究者的視角從故障設置模塊、信號轉接模塊、轉換線束三個方面探究了教學設備的創新設計方式，對于相關教學工作者的教學工作具有一定指導意義。

關鍵詞：發動機;故障檢測;教學設備

引言：

2009年，我國汽車的產銷量已逾1300萬輛，穩居世界第一。隨著汽車銷量的增加，汽車普及度的加大，以發動機問題為首的汽車故障問題已經受到了人們廣泛的關注。隨著汽車電氣系統維修難度的增大，社會對汽車維修人才的培養提出了更高的要求。故此，目前各大學校更傾向于用實車開展實訓教學。在實訓教學中，為了不對整車造成破壞，影響整車的使用壽命，教師往往需要準備一種用于汽車發動機電控系統故障檢測的教學裝置。本文的研究方法是文獻分析法。本文對主題的研究，旨在探究相關教學設備的創新設計。

一、汽車故障診斷方法概述

目前，汽車故障診斷方法主要分為三種：

其一，人工直觀經驗法，該方法是指：由熟悉汽車構造和工作原理的維修人員，根據自身經驗，通過道路試驗或原地檢視，借助一些簡單的測試工具，將汽車某一部位的故障癥狀進行放大或消隱，在此基礎上對汽車的故障進行判斷的檢驗方法。

其二，儀表設備診斷法，該方法是指：借助檢測設備、儀表和工具對汽車的結構參數、技術狀態進行分析，從而診斷汽車故障的方法。

其三，汽車自診斷法，該方法指：借助隨車診斷系統（即OBD）所具備的實時監視、故障碼儲存及交互式通訊等功能來實現對汽車的非接觸診斷。本文所研究的教學設備，其作用性質類似于汽車自診斷法中的“隨車診斷系統”。

二、發動機排故教學設備的構成

本教學設備由故障設置模塊、轉換線束A、轉換線束B、信號轉接模塊四部分構成，通過所連接的轉換線束與發動機控制單元、發動機控制單元線束交換相應的信息。本裝置在實際教學中應用時，應當安裝于汽車發動機控制單元，與汽車發動機控制單元線束之間，分別通過A、B兩條線束與原車的發動機控制單元線束、原車的發動機ECU相連接。此過程中不加裝其他設備，不會引起原車結構的損壞，而且不需要外接電源，能夠直接在實車上進行相關的故障設置。這對于學生排除實訓與整車故障診斷相關實訓過程具有重要的輔助意義。在相關實訓教學過程中，將此教學裝置連接于汽車發動機控制單元，與汽車發動機控制單元線束之間，在此基礎之上，通過鍵盤操作單元進行相關的故障設置，最多可實現二十個線路的故障設置。在恢復故障設置時，可以只恢復單個的故障，也可以同時恢復所有故障。不僅如此，通過改變模塊間的連接方式，一共最多可以實現160個線路的故障設置。另外，故障設計模塊上裝有外接端子插接口，憑借接線可以實現虛接故障。

三、發動機排故教學設備的設計

（一）故障設置模塊

作為汽車發動機電控系統故障檢測教學裝置的核心模塊，該模塊由控制單元、故障執行單元、鍵盤操作單元和數據接口四部分組成。

其一是控制單元。作為故障設置模塊的控制中樞，控制單元發揮著接受鍵盤操作單元指令的作用。因為在工作時不需要對相關功能進行擴展，并且全過程對控制速度的要求并不算高，所以本單元應該選用I/O接口，使用40腳51單片機當作中央處理器。51單片機共有32個I/O接口，其中12個作為鍵盤操作單元的輸入口，另外20個作為控制線路通斷信號的輸出口。

其二是故障執行單元。作為本模塊的執行單元，故障執行單元所具備的功能是接受控制單元的指揮，實現受控線路的通斷，并模擬設置線路的短路、虛接等類型的故障。該單元接受來自不同單片機的共計二十個控制信號，這些控制信號將直接控制三極管的截止與導通，進而影響執行繼電器的開合。在此過程中，操作者應該選用雙開雙閉繼電器，在繼電器通斷狀態發生改變時，紅燈與綠燈分別被點亮，作為對故障狀態的顯示。另一方面，在此過程中應該分別于繼電器的輸入端、輸出端設計外接圓形插孔，以便通過接線的方式對虛接故障和CAN總線故障進行設置。

其三是鍵盤操作單元。本單元是故障設置模塊的操作單元，接受操作者輸入的指令信號。

其四是數據接口。數據接口控制著故障設置模塊的輸入與輸出。是轉換線束A、B的連接端口，通過接收對應信號，實現對應信號的連接功能。

（二）信號轉接模塊

發動機控制單元處理的數據傳輸信號有100余個，不便將所有信號線路直接與故障設置模塊連接，故此，“信號轉接模塊”應運而生。作為信號的中繼站，該模塊發揮著導通未經“故障設置模塊”處理的其余線路的作用。本模塊由七對線路連接單元組成，可實現140條線路的連接。通過與該模塊進行配合，故障設置模塊能夠實現汽車發動機控制單元所有線路的故障設置。

（三）轉換線束

轉換線束由轉換線束A、B兩部分組成，分別連接著汽車發動機控制單元線束和發動機控制單元，實現了對相關信號的批量處理。

結語：

本文通過對相關資料進行梳理，明確了汽車發動機排故教學設備的創新設計方法。進入二十一世紀以來，汽車故障維修事業受到了全社會范圍的廣泛關注。隨著汽車維修現代化理論的提出，越來越多的相關院校開始關注汽車發動機的故障檢測與排除問題。故此，進一步探析發動機排故教學設備的創新設計方法，已經刻不容緩。本文對汽車發動機電控系統故障檢測教學裝置的設計，對于某些教師在汽車發動機電控單元項目化相關教學過程的開展具有一定的指導意義。展望未來，汽車維修事業必將迎來嶄新的發展機遇。

參考文獻

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[4]?劉麗芳. 汽車發動機故障診斷系統[D].太原理工大學，2012.

作者簡介：薄順忠，1993.03.08，男，漢，江蘇鹽城，本科，研究方向：汽修一體化教學。

鄭宇彤，1997.06.27，男，漢，江蘇常州，本科，研究方向：汽修一體化教學。

羅俊，1972.7.23，女，漢，本科，高級講師，研究方向：一體化教學、校企合作。

課題名稱：基于課程改革的汽車維修實訓教材開發與實訓整車改裝的實踐研究