汽車發(fā)動機故障快速設(shè)置與恢復(fù)設(shè)備的研究

喻懷斌

（內(nèi)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 內(nèi)江 641100）

0 引言

目前在進行汽車故障診斷、發(fā)動機電控、汽車檢修等理實一體課程的實踐教學(xué)時，需要大量在實車上進行，這樣有利于提高教學(xué)的真實性和教學(xué)質(zhì)量。但是在我國經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，多數(shù)院校目前的現(xiàn)狀并沒有達到期望的教學(xué)效果，如因教學(xué)實訓(xùn)車品牌雜、車齡老，教師每次在實車實踐教學(xué)前，在實車上進行故障預(yù)設(shè)要花費很多時間，小組間輪流操作需要恢復(fù)故障設(shè)置或更改故障設(shè)置又要花費很多時間，課堂結(jié)束后要把汽車恢復(fù)完好又要花費很多時間，有的來不及恢復(fù)甚至就讓汽車處于故障狀態(tài)，影響了后續(xù)課堂的教學(xué)。這種現(xiàn)象使得教學(xué)輔助時間長、工作量大，有些故障還沒法預(yù)設(shè)，不僅教學(xué)效率較低，也影響了教學(xué)質(zhì)量；同時對車輛的破壞較大，縮短了實訓(xùn)車使用年限，造成教學(xué)硬件資產(chǎn)的浪費。

為解決此類問題，以大眾帕薩特B5的發(fā)動機模塊為例，試行自行設(shè)計制作“汽車發(fā)動機故障快速設(shè)置與恢復(fù)”設(shè)備。

1 類似設(shè)備的比較

1）國內(nèi)較多的教學(xué)設(shè)備公司已有生產(chǎn)類似功能的臺架。這些臺架大多是分系統(tǒng)進行的，缺乏整車的系統(tǒng)性和實車的真實性，學(xué)生往往在臺架上會做后，在實車上又不會了；同時臺架預(yù)設(shè)的故障只有有限的幾個，教學(xué)時不便于根據(jù)不同學(xué)情、不同小組預(yù)設(shè)不同的故障，且不能自主創(chuàng)設(shè)故障。

2）國內(nèi)較少的院校也有對車輛進行過類似的改裝，但他們大多是外包給相應(yīng)的汽車4S店等進行的，價格很高；教師只管后期使用，雖然省事，但沒有參與過程制作，對教師能力提升作用不大，且設(shè)備無法升級。

3）國內(nèi)類似的整車故障設(shè)置的設(shè)備在技能比賽中也有推出，在選手換場的短暫時間里，恢復(fù)并設(shè)置相應(yīng)故障。但這些設(shè)備價格很貴，還只針對比賽車型，不能匹配種類繁多又相對老舊的教學(xué)實訓(xùn)車輛；故較多的院校沒有選配此類設(shè)備，或選配了只針對比賽培訓(xùn)使用，也沒有用于日常教學(xué)之中[1]。

在我國經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，因買不起昂貴的設(shè)備，只能在有限的幾輛舊實訓(xùn)車上想辦法。

2 設(shè)計思路

1）故障設(shè)置的設(shè)計。要滿足安全可靠、盡量少地破壞原車線束、故障開關(guān)集中、故障點隱蔽，在不破壞原車線束或零件的情況下，可快速恢復(fù)故障設(shè)置。

2）擬設(shè)故障點及故障類型的設(shè)計。以電氣故障為主，如元器件供電線路、信號線路、電控系統(tǒng)元件等故障，各故障點擬設(shè)類型如線路斷路、虛接（線路阻值變化）、對正（負）極短路等。

3）操作面板的設(shè)計。要有故障設(shè)置面板和檢測面板，故障設(shè)置面板要隱蔽處理。

3 設(shè)計方案的比較

3.1 本設(shè)備與車輛接入的方案

1）鑲?cè)胧椒桨浮＜幢驹O(shè)備與將要改造的車輛融為一體，在車輛線束某處或接插處鑲?cè)氡驹O(shè)備，需要時打開本設(shè)備的開關(guān)，操作設(shè)備上面的故障開關(guān)即可。

優(yōu)點：對不同品牌型號的車輛可同樣處理，設(shè)備設(shè)計較簡單，耗材使用較少。

缺點：對車輛有一次性的損傷，設(shè)備鑲?cè)牒笤O(shè)備拆銷較難，維護成本高。

2）分離式方案[2]。即本設(shè)備獨立設(shè)計，與將要改造的車輛分開，使用時將本設(shè)備通過專用接插頭與原車發(fā)動機電腦接插頭分別相連，將發(fā)動機的工作信息引出到本設(shè)置中，操作設(shè)備上面的故障開關(guān)即可，其工作原理如圖1所示。

圖1 分離式汽車故障快速設(shè)置與恢復(fù)設(shè)備原理圖

優(yōu)點：一個設(shè)備可用于多臺相同品牌型號的車輛，對車輛線束與零件沒有損壞。

缺點：需要設(shè)計制作被改造車輛發(fā)動機的專用插頭與插座等，需要專車專用。

經(jīng)研討，結(jié)合現(xiàn)有可用教學(xué)車輛的實際，決定采用分離式方案。

3.2 故障設(shè)置形式的方案

1）開關(guān)式方案。即在各個故障設(shè)置處采用通斷式開關(guān)，預(yù)設(shè)多少故障就安裝多少開關(guān)，需要時拔動對應(yīng)的開關(guān)即可。

優(yōu)點：簡單明了，操作方便，一看就會。

缺點：故障個數(shù)有限，想要增加故障設(shè)置較難改動，維護成本較高。

2）接插式方案。即把線束需要設(shè)置故障處“斷開”，每根線斷點兩端預(yù)設(shè)2個插孔備用，不用時用常通線直連，需要設(shè)置故障時，選擇插入相應(yīng)的故障線即可，如斷路（空置即可）、短路線（直導(dǎo)線）、虛接線（含有不同阻值的導(dǎo)線）。

優(yōu)點：預(yù)留了每根線設(shè)置故障的可能性，且每個故障點可設(shè)置多種故障，可設(shè)置涉及多根線的故障（如交叉2個氣缸的點火線等）。

缺點：故障設(shè)置人員（教師）對每根線的性質(zhì)要掌握，對教師的要求較高。

為降低難度，同時出于安全原因，可將各線（針腳）的功能和可設(shè)的故障類型在《使用說明書》中列表說明。經(jīng)研討，結(jié)合現(xiàn)有師資情況的實際，決定采用接插式方案。

4 故障點及故障類型的設(shè)計

分析大眾帕薩特B5車型的發(fā)動機電控單元后，先確定發(fā)動機電腦ECU各引腳的功能，再對各線的故障類型進行預(yù)設(shè)，如斷路、虛接、對正極短路、對負極短路等。根據(jù)難易設(shè)置不同的故障類型，低年級學(xué)生可選擇“第一故障方案”，高年級學(xué)生可選擇“拓展故障方案”。當然教師還可以在此方案外創(chuàng)設(shè)新的故障方案。大眾帕薩特B5的發(fā)動機ECU擬設(shè)故障方案如表1所示。

表1 帕薩特B5發(fā)動機ECU擬設(shè)故障方案

5 重點部件的設(shè)計制作

5.1 專用插座的制作

專用插座的制作是整個設(shè)備制作過程中最難的部分，也是本設(shè)備制作成敗的關(guān)鍵，當然試驗成功后可以找相應(yīng)的企業(yè)進行定制。

先要買一個相同發(fā)動機型號的電腦和電腦插頭，因這些教學(xué)實訓(xùn)車大多是老舊的、臨近淘汰或已淘汰的車型，相關(guān)二手配件較容易買到。再把電腦的外殼全拆開，可以看到電腦插頭里面的80個針腳，彎成直角整齊一排，間距很小。之后把這些針腳與電腦插頭整體從電路集成板上“取”下來，把直角順直。在“取”下和順直的過程中，如果不小心弄斷一針腳，就需要重來。

除去留空的針腳，接下來是在有用的43個針腳上焊接上約1 m長的導(dǎo)線，各導(dǎo)線相互間不能有任何內(nèi)部接觸，導(dǎo)線端頭都套上熱縮管。每焊接一根線都要檢測是否與鄰近的針腳相互獨立、是否有虛接，否則重來，如圖2所示。為保險起見，焊完后再檢測一下。

圖2 專用插座和專用插頭的制作

另專用插頭的制作，在電腦插頭的對應(yīng)針腳孔卡子里接上導(dǎo)線延長即可，如圖2所示。

5.2 操作面板的制作

1）故障設(shè)置面板的制作[3]。在板材上面均布86個的故障設(shè)置孔，分別標注引腳號對應(yīng)43根線，每根線對應(yīng)2個孔，每個孔上安裝香蕉插座。使用時未設(shè)故障的孔用“常通線”直連，否則用“故障線”連接或空置，如圖3所示。

圖3 故障設(shè)置面板上的排孔設(shè)計

2）檢測面板的制作。在故障設(shè)置面板制作好后，其外側(cè)的43孔再各引出一導(dǎo)線到檢測面板上對應(yīng)的43個檢測孔，以檢測各引腳的信息，同時對故障設(shè)置面板進行遮擋，如圖4所示。

圖4 檢測面板

6 后續(xù)改進

1）設(shè)備適應(yīng)范圍的提升。在汽車檢修實踐教學(xué)中，除了發(fā)動機的檢修外，還有底盤的檢修、舒適系統(tǒng)的檢修等，如能改善專用插座和專用插頭設(shè)計，可適應(yīng)不同的系統(tǒng)和不同的車型，以擴大應(yīng)用范圍方便推廣；同時專用插座宜加上保護外殼。

2）設(shè)備操作界面的提升。如能定制三通式長型的香蕉插座，長的一端向上伸出檢測面板作為檢測插孔，則相關(guān)線束可大大優(yōu)化，設(shè)備的結(jié)構(gòu)也可更緊湊。

3）配套資料的提升。如故障設(shè)置方案在表1的基礎(chǔ)上可增加故障現(xiàn)象描述，同時完善“檢測方案”，即各線端在發(fā)動機不同工況（檢測條件）下的檢測值。使用者可根據(jù)故障現(xiàn)象對癥下藥，選擇不同的故障設(shè)置點和設(shè)置方式，并根據(jù)檢測方案進行分析判斷，從而極大地方便了使用者。

7 結(jié)語

本文設(shè)計的汽車發(fā)動機故障快速設(shè)置與恢復(fù)設(shè)備，主要解決了汽車發(fā)動機電氣檢修方面的故障快速設(shè)置和恢復(fù)；在使用中，配合簡單機械故障，如拔掉傳感器插頭或線路其他接插頭、拔掉保險絲或換上壞的保險絲等，則在功能上能夠?qū)崿F(xiàn)了發(fā)動機故障的快速設(shè)置和恢復(fù)，減少教學(xué)準備時間，充實教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量；可減少對實訓(xùn)車輛的損壞，使之應(yīng)用更長久、更廣泛；同時也提高了教師雙師、雙創(chuàng)能力，后期還可開發(fā)匹配的實訓(xùn)教材等。總之，在我國經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，可用較少的投入得到更好的設(shè)備。