摘要：通过分析帕萨特电控发动机故障实验台故障设置系统中存在的问题，提出了相应的改进措施，并进行了功能测试。电控发动机故障实验台在实训教学中的应用，极大地提高了学生对电控发动机的故障诊断能力，实现了与汽车维修岗位的零距离对接。
关键词：故障实验台；改进措施；功能测试故障诊断；汽车维修岗位
0引言
电控发动机已经成为现动机的主流，但是电控发动机的结构更复杂，故障排除更困难。为了保证学生更快学好电控发动机，提高他们的故障诊断与维修水平，学院购买了传感器和执行器种类比较齐全、款式较新的帕萨特电控发动机故障实验台，通过该台架可以进行如下教学：（1）认识电控发动机结构。通过实验台架学生可以清楚认识电控发动机的结构，掌握各零部件的名称和安装位置。（2）掌握电控发动机的工作过程。通过实验台架学生可以清楚地看到发动机的工作过程，尤其是电控系统的工作过程；通过油压表、真空表和车速表等数据学生可以了解发动机的运转状态。（3）测量电控发动机工作参数。学生可以通过显示板上预留的测量端口测量电控发动机工作过程中的各种参数。（4）模拟发动机故障。通过外接平板能够方便设置发动机故障，使学生认识不同故障下的故障现象，分析故障原因并排除故障。
1电控发动机故障实验台故障设置系统存在的问题
在故障实验台使用的过程中，用户逐渐发现了很多不足，特别是实验台的故障设置系统，故障设置太简单，只是通过在控制线路上串联控制开关，实现传感器到控制单元或者控制单元到执行器之间电路的通断，从而产生控制线路上的断路、短路和搭铁等故障，如图1所示。这种方法使故障设置系统结构简单，故障设置方便，但是能够设置的故障点偏少，本试验台只设置了16个故障，并且很多故障的设置与实车故障不符。为了使学生更能胜任汽车维修岗位，通过到汽车维修企业调研，发现很多实车故障并不是简单的线路损坏而引起的，更多的故障是由于传感器、控制单元和执行器信号异常而引起的，对于这些故障的设置就不能通过简单的开关控制来实现［1］。以压敏电阻式进气压力传感器为例。当发动机正常工作时，该传感器根据发动机转速和负荷的大小将进气歧管绝对压力转换成电压信号发送至ECU，ECU根据电压的大小控制喷油量。如果进行进气压力传感器故障设置，通过PLC故障模拟电路向ECU发送一个进气压力高的信号，例如3．8V电压，ECU就会认为发动机现在处于中高速而减少喷油量。这样发动机在怠速状态下，就会因为进气压力传感器的模拟信号使喷油器喷油量减少，导致混合气浓度变稀而出现发动机熄火、怠速不稳或加速无力的故障现象。
2电控发动机故障实验台故障设置系统改进方案
2．1方案设置。为了设置更多故障并且使所设置故障更接近汽车行车过程中发动机故障实际，需要对现有电控发动机故障实验台故障设置系统进行改进。改进方案如下：在故障设置系统中删除原来的控制开关，在控制开关的位置加入PLC故障模拟电路，通过电路向发动机控制单元（ECU）发送模拟信号，使ECU根据模拟信号发送控制命令从而产生发动机故障［2］，这样不仅可以实现本实验台现有的信号断路、电源短路和接地搭铁等简单的故障，还可以实现信号过弱、信号过强和信号不变等发动机常见的较复杂的故障。故障设置系统控制电路如图2所示。
2．2故障设置系统的组成。PLC故障模拟电路是本故障实验台故障设置系统的中枢。整个故障设置系统包括电源、中央处理器（CPU）、存储器和输入／输出接口几部分。其中电源可以将220V的交流电转换成直流电，然后给中央处理器（CPU）和存储器供电。输入接口采用开关形式，一个开关对应一个故障点。开关启动产生数字信号传递给中央处理器，中央处理器根据存储器中预先设定好的程序进行处理，将产生的故障模拟信号以电流或电压的方式通过输出接口传递给ECU或执行元件［3］，如图3所示。故障设置系统的操作面板采用10．1英寸的平板，学生通过操作平板上的故障设置开关以无线蓝牙的方式向故障模拟电路输入信号，电路中会相应产生一个模拟信号输出给ECU或执行器，使发动机产生相应的故障现象，供学生进行故障诊断与排除［4］。
3电控发动机故障实验台故障设置系统功能测试
为了发现故障设置系统改进过程中的漏洞，需要对改进完成的系统进行功能测试。测试的内容越全，次数越多，在以后的教学中可靠性越高。本次测试的主要内容包括发动机工作的可靠性、设置故障时的故障现象和数据变化。
3．1发动机工作可靠性测试。发动机工作可靠性是指发动机能够在各种工况下（包括起动、怠速、低中高速以及全负荷等）正常运行，不会出现电控或者机械方面的故障［5］。通过对故障实验台在不同条件下进行多次长时间测试，发现如下问题：在显示面板上测出氧传感器的信号偏弱，但是在发动机实际插头上测试信号正常，测试发动机尾气成分也正常。通过排查发现实验台改进过程中面板上氧传感器线路连接点松动，导致接触电阻阻值过大，测量端信号变弱，重新插接后恢复正常。最终测试结果显示该故障实验台工作可靠，性能稳定。
3．2故障模拟测试。本故障实验台可以对17个相关部件的35个故障点进行设置。为了保证故障现象和故障数据的准确性，对35个故障点进行逐一测试，测试过程中详细记录每个故障点的故障代码和尾气变化。查看测试结果发现故障实验台发动机故障设置后的测试数据与实车上相同故障的测试数据基本一致。但是所表现出来的故障现象与实车上相同故障点所表现出来的故障现象却有所不同。经过分析与排查发现是由于在故障设置系统改进过程中忽略了发动机负载导致的。
4结语
本次故障实验台故障设置系统的改进，可以对17个相关部件的35个故障点进行设置。不仅比原实验台架增加了19个故障点，而且故障类型更接近实车故障。采用PLC故障模拟电路控制，使实验台控制电路更简单，性能更稳定。当需要增加故障功能时，只需修改PLC内部程序即可［5］。学生使用故障实验台进行电控发动机故障诊断与排除，就像在实车上进行一样，实现了与汽车维修岗位的零距离对接。
参考文献：
［1］罗强．基于PLC的电控发动机实训台架故障控制原理的开发探讨［J］．科技与创新，2017（15）：79－80．
［2］王春华．“故障自诊断”在汽车维修中的应用［J］．轻型汽车技术，2009（Z4）．
［3］朱宏．发动机电控系统故障模拟实验台的设计研究［D］．长春：吉林大学，2014．
［4］石允国．TJ376Q型电控发动机检测台架的设计开发和应用［J］．消费导刊，2006（12）：141．
［5］刘兆义，李智．基于PLC的电控发动机实训台架故障控制原理的开发［J］．高教学刊，2016（4）：9－250．
作者:林素敏 朱亮亮 单位:杨凌职业技术学院