主頁 > 新聞動態 > 大眾帕薩特電控發動機故障實驗臺的改進研究 2021-12-06

大眾帕薩特電控發動機故障實驗臺的改進研究

一、研究背景
現代發動機越來越多的采用電子控制技術，如近幾年發動機新技術中的FSI分層燃燒、汽油機缸內直噴、CVVT技術和VTEC技術等都離不開電子控制。但是電控技術的應用也給汽修專業學生學習電控發動機故障診斷與維修技術帶來了很多困難。為了使汽修專業的學生更快更好的掌握汽車電子控制技術，提高他們的維修技術水平，各職業院校都在想方設法購買各種電控發動機實訓設備，例如電控發動機軟件、拆裝臺架和故障診斷實驗臺等。我們學校為了幫助學生認識電控發動機的結構和提高他們故障診斷的能力，購買了4臺EA888電控發動機故障診斷臺架，適用于大眾帕薩特車型，它具有如下功能：
①結構展示。從實驗臺架上可以清楚的看到電控發動機的結構組成和主要傳感器的安裝位置、線束布置（如圖1所示）。

圖1 帕薩特故障實驗臺

②工作原理展示。實驗臺控制面板上的電路圖顯示了發動機電控系統的工作原理；各種儀表的讀數表示發動機的運轉狀態，幫助學生了解電控發動機的工作過程。
③數據測量。控制面板上各種檢測插孔能夠方便的測量傳感器和執行器的靜態和動態參數。
④故障設置。通過故障設置顯示屏能夠快速的設置和清除發動機故障。（如圖2所示）。

圖2 故障設置電路圖

二、存在問題
在電控發動機故障實驗臺的使用過程中，逐漸發現存在很多不足，不能滿足教師教學和學生實訓的要求，與真實的電控發動機故障相差甚多。具體表現在：
①實驗臺上預留的檢測端口有的不能使用，在操作過程中只能刺破線束測量，這樣線束很容易損壞；
②故障設置太簡單，通過在控制線路上串聯控制開關，只能實現控制線路的通斷，不能真實反映發動機故障。
③實驗臺沒有設置使用故障診斷解碼儀的通用OBD-2診斷座口，不能讀取發動機的故障代碼和數據流，不能訓練學生對專用檢測工具的使用。
因此改進現有實驗臺，設計具有結構展示、參數測量、故障模擬及自診斷功能的電控發動機故障實驗臺勢在必行。
三、改進內容
針對以上大眾帕薩特電控發動機故障診斷實驗臺的不足，現確定以下改進內容：
①實驗臺控制面板的改進。將現有面板改成易于操作和觀看的面板。改進后的面板應包括：數據顯示區域，通用故障診斷接口區域，檢測端口區域、發動機電路連接區域、故障設置連接口和控制單元等。
②故障點數量的改進。現有實驗臺只能設置16個故障，不具有代表性。我們要通過企業調研收集本款發動機的常見故障，增加故障點，保證故障的代表性和可操作性。
③故障模擬電路的設計。現有實驗臺只能通過控制開關設置故障，不能模擬發動機元件異常產生的故障，因此需要在發動機電控系統加入PLC控制電路，通過改變傳感器、執行器等信號，影響發動機的正常工作，模擬汽車工作過程中的實際故障現象。
四、改進方案
1.控制面板的改進
①按照方便操作的原則對現有控制面板進行重新布置。在原有面板的下部中間位置增加了OBD-Ⅱ通用故障診斷接口和SD卡口，還在噴油器、電磁閥、火花塞等主要部件位置上加入了LED顯示燈。②對面板上各系統和總成的電路線束重新進行規整。線束統一布置在面板的背面，控制面板正面預留檢測插孔，以便對有關線路進行檢測。所有線束全部換成新的。③對故障設置連接端口進行重新安裝，使用新的10英寸液晶顯示屏作為人機交互式界面設置發動機故障。控制面板布置狀況如圖3和圖4所示。

圖3 控制面板布置圖

圖4 控制面板實物

2.液晶顯示屏的改進
現有液晶顯示屏8英寸，版本比較低，反應比較慢，內容只有故障設置，可以通過短路或斷路設置16個不同的故障，學生很快可以操作完成，學習效果不好。這次我們采用10英寸的顯示屏，外觀漂亮，反應快，存儲量大，學生都比較感興趣。而且我們在原來內容的基礎上增加了很多新的內容，方便學生查找資料。主要內容包括：
①安裝自診斷系統軟件。可以通過OBD-Ⅱ接口與顯示屏相連，讀取故障碼和數據流，并能夠清除故障代碼，實現解碼儀的功能。
②上傳發動機課程相關資料。包括實訓操作所需清單（設備、工量具等）、維修視頻資料、操作說明書和需要填寫的任務單，EA888發動機維修手冊，課件和課程考試題卡等，將這些資料上傳顯示屏形成資料庫，方便隨時查看，提高學生興趣，有利于教學。
③增加新的故障點。通過調研收集本款發動機的常見故障，模擬故障現象，設置更多貼合實際的故障。
3.故障模擬電路的設計
實驗臺現有故障設置方式主要是通過開關對傳感器和執行器電路進行斷（短）路和搭鐵設置。這種方式結構簡單、操作方便，但是只能設置很少的故障，并且很多故障與實際相差太遠。汽修行業很多故障并不是由于簡單的線路損壞造成的，而是因為傳感器和執行器工作異常引發的。
這些故障的設置不是靠簡單的開關控制就能實現的，而是需要在電控系統中加入信號模擬器來完成。本實驗臺采用PLC控制電路作為信號模擬器向控制單元發出模擬信號設置電控發動機故障。PLC控制的故障模擬原理圖如圖5所示，PLC控制電路實物如圖6所示。

圖5 PLC 控制的故障模擬原理圖

圖6 PLC 控制電路實物

EA888電控發動機故障實驗臺改進完成后要進行相關功能測試，以便發現改進過程中的漏洞和缺陷。通過對實驗臺兩種狀態（發動機正常運轉和故障模擬）的測試，得出與實車相同故障基本一致的測試數據，說明故障診斷實驗臺改進是成功的。將改進后的故障診斷實驗臺應用到汽修專業學生的實訓教學中，極大地提高了學生對電控發動機故障診斷的分析能力和實際操作能力。

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