專利名稱：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種系統(tǒng)，特別是一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在國(guó)內(nèi)汽車技術(shù)培訓(xùn)主要采用兩種形式，第一是采用實(shí)際車輛或發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)易臺(tái)架；第二是汽車部件靜物展示。第一種方式雖然能運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)，但受訓(xùn)人員無法直接觀察發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的動(dòng)態(tài)過程，并且故障設(shè)置手段落后，能模擬的故障數(shù)量有限，要擴(kuò)展故障模擬功能十分困難，另外實(shí)車系統(tǒng)無法開展各種發(fā)動(dòng)機(jī)控制規(guī)律實(shí)驗(yàn)，也不便于人數(shù)較多的電化教學(xué)，第二種方式僅僅展示或剖析系統(tǒng)部件靜物，無法設(shè)置故障，難以開展實(shí)驗(yàn)，根本不能滿足現(xiàn)代汽車教學(xué)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種可高度逼真再現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)工作全過程，能在PC計(jì)算機(jī)上設(shè)置各種實(shí)際車輛運(yùn)行過程中碰到的復(fù)雜故障，并能系統(tǒng)開展發(fā)動(dòng)機(jī)控制規(guī)律實(shí)驗(yàn)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的目的可以通過以下措施來達(dá)到包括安裝于展示架上的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)電子燃油噴射與點(diǎn)火裝置、K線與RS232通信轉(zhuǎn)化器、上位PC機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)仿真器，標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)電子燃油噴射與點(diǎn)火裝置中的電子控制單元(ECU)通過K線與RS232通信轉(zhuǎn)化器與上位PC機(jī)通訊，發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)仿真器與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)電子燃油噴射與點(diǎn)火裝置相連，并通過通信接口與上位PC機(jī)通訊。
本實(shí)用新型的目的還可以通過以下措施來達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)仿真器包括開關(guān)量信號(hào)處理電路、模擬量信號(hào)處理電路、PWM信號(hào)濾波電路、智能功率模塊及其驅(qū)動(dòng)電路、單片機(jī)、光電隔離RS232接口電路，RS232接口電路、開關(guān)量信號(hào)處理電路及模擬量信號(hào)處理電路的輸出送到單片機(jī)，單片機(jī)的輸出送到PWM信號(hào)濾波電路及智能功率模塊及其驅(qū)動(dòng)電路，單片機(jī)還與光電隔離RS232接口電路及RS232接口電路相接。標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)電子燃油噴射與點(diǎn)火裝置中的碳罐閥、進(jìn)氣歧管、節(jié)氣門總成、燃油壓力調(diào)節(jié)閥、噴油管、進(jìn)油管與回油管、信號(hào)測(cè)量端子、燃油壓力指示表、燃油濾清器、分電器、火花塞、碳罐、汽車儀表總成、發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元(ECU)、繼電器組、曲軸信號(hào)盤、高壓點(diǎn)火線圈、油泵、透明油箱裝于展示架的正面。
本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)合理，可高度逼真再現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的全過程，能在PC計(jì)算機(jī)上設(shè)置各種實(shí)際車輛運(yùn)行過程中碰到的復(fù)雜故障，并能系統(tǒng)開展發(fā)動(dòng)機(jī)控制規(guī)律實(shí)驗(yàn)，使受訓(xùn)人員可直接觀察發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的動(dòng)態(tài)過程，教學(xué)效果好。


圖1為本實(shí)用新型的原理方框圖；圖2為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)電子燃油噴射與點(diǎn)火裝置的結(jié)構(gòu)連接示意圖；圖3為展示架與上位PC機(jī)的外形結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)仿真器工作原理流程圖；圖5為發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)仿真器內(nèi)部功能模塊圖；圖6為發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)仿真器的電路原理方框圖；圖7為氧傳感器故障模擬的原理示意圖；
圖8為噴油器故障模擬的原理示意圖；圖9為運(yùn)行于PC機(jī)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件模塊的方框圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型下面將結(jié)合附圖(實(shí)施例)作進(jìn)一步詳述參照?qǐng)D1、本實(shí)用新型包括安裝于展示架1上的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)電子燃油噴射與點(diǎn)火裝置、K線與RS232通信轉(zhuǎn)化器3、上位PC機(jī)4及實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件、發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)仿真器5等。標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)電子燃油噴射與點(diǎn)火裝置2包括燃油供給子系統(tǒng)，進(jìn)氣子系統(tǒng)、測(cè)量子系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元(ECU)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)五部分(這些部件都安裝在展示架1的展示面板上)。通過把K線標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為RS232標(biāo)準(zhǔn)的通信轉(zhuǎn)換器3使發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元(ECU)能與上位PC機(jī)4通訊。本實(shí)用新型的核心是實(shí)時(shí)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的實(shí)時(shí)仿真器5(安裝在展示架1的展示面板后面)。實(shí)時(shí)仿真器5是根據(jù)展示架面板上個(gè)別傳感器信號(hào)與開關(guān)狀態(tài)命令模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行規(guī)律，并根據(jù)預(yù)先建立好的各種故障模型模擬各種實(shí)車故障，運(yùn)行于PC機(jī)4上的實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件主要是提供使用者相應(yīng)的人機(jī)操作界面，并通過通信接口與發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元(ECU)及實(shí)時(shí)仿真器5通信。
參照?qǐng)D2、圖3，標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)電子燃油噴射與點(diǎn)火裝置2包括碳罐閥2-1、進(jìn)氣歧管2-2、節(jié)氣門總成2-3、燃油壓力調(diào)節(jié)閥2-4、噴油器2-5、進(jìn)油管與回油管2-6、信號(hào)測(cè)量端子2-7、燃油壓力指示表2-8、燃油濾清器2-9、分電器2-10、火花塞2-11、碳罐2-12、汽車儀表總成2-13、發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元ECU、繼電器組2-15、曲軸信號(hào)盤2-16、高壓點(diǎn)火線圈2-17、油泵2-18、透明油箱2-19，這些部件都裝于展示架1的展示面板正面，另還包括曲軸位置傳感器2-20、空調(diào)選擇開關(guān)2-21、動(dòng)力轉(zhuǎn)向壓力開關(guān)2-22、氧傳感器2-23、車速傳感器2-24、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器2-25、同步信號(hào)傳感器2-26、蓄電池2-27、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度傳感器2-28、蒸汽排放器2-29、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)表2-30、車輛故障信號(hào)指示燈2-31、汽車速度顯示儀表2-32、冷卻風(fēng)扇2-33、空調(diào)繼器2-34、風(fēng)扇繼電器2-35、電動(dòng)燃油泵繼電器2-36、燃油箱油面位置傳感器2-37、串行輸出標(biāo)準(zhǔn)故障診斷接頭2-38、節(jié)氣門位置傳感器2-39等。在實(shí)際轎車中發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元ECU的輸入信號(hào)來自圖中所列的各種傳感器，ECU的輸出則接至圖中所列的各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如噴油嘴、點(diǎn)火線圈等)。而本實(shí)用新型的關(guān)鍵是用實(shí)時(shí)仿真器5取代了實(shí)際物理發(fā)動(dòng)機(jī)，仿真器5根據(jù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算出傳感器的信號(hào)值，并輸出給發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元ECU，即用仿真器5取代了大部分物理傳感器。
參照?qǐng)D4，其本質(zhì)是依據(jù)表征發(fā)動(dòng)機(jī)各部件動(dòng)態(tài)運(yùn)行規(guī)律的微分方程，計(jì)算出相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào)，主要有根據(jù)進(jìn)氣岐管均值充氣動(dòng)態(tài)模型計(jì)算岐管負(fù)壓，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒做功模型計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率，發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱模型計(jì)算傳動(dòng)軸輸出轉(zhuǎn)矩，整車慣性負(fù)載模型計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與汽車車速。
發(fā)動(dòng)機(jī)故障模擬則是建立反映油路、氣路、電路、機(jī)械四大部分各種故障的模型，根據(jù)上位機(jī)發(fā)出的故障設(shè)置命令改變相應(yīng)信號(hào)點(diǎn)信號(hào)的特性，代表所發(fā)生的故障。并把圖2中ECU的輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)先輸入至故障模擬器中，由故障模擬器決定是否把驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出給相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而模擬執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障。
參照?qǐng)D5，其中虛線框表示實(shí)時(shí)仿真器5與故障模擬器部分，實(shí)線框內(nèi)則表示標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)的各個(gè)部件。其中5-8為節(jié)氣門故障模擬模塊、5-9為氧傳感器仿真計(jì)算與故障模擬模塊、5-10為冷卻液溫度傳感器仿真計(jì)算與故障模擬模塊、5-11為空氣溫度傳感器仿真計(jì)算與故障模擬模塊、5-12為空調(diào)開關(guān)故障模擬模塊、5-13為曲軸位置信號(hào)仿真計(jì)算與故障模擬模塊、5-14為爆震傳感器信號(hào)分析與故障模擬模塊、5-15為機(jī)械負(fù)載設(shè)定模塊、5-16為噴油器控制與故障模擬模塊、5-17為怠速閥控制與故障模擬模塊、5-18為點(diǎn)火控制與故障模擬模塊、5-19為油泵控制與故障模擬模塊、5-20為油壓控制與故障模擬模塊、5-21為碳罐閥控制與故障模擬模塊、5-22為繼電器組故障模擬模塊、5-23為電池故障模擬模塊、5-24為機(jī)械故障模擬模塊、5-25為進(jìn)氣壓力傳感器仿真計(jì)算與故障模擬模塊、2-40為進(jìn)氣壓力傳感器、2-41為爆震傳感器、2-42為怠速閥。
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的仿真計(jì)算與故障模擬，實(shí)際電子控制系統(tǒng)傳感器信號(hào)并不直接進(jìn)入ECU，而是先進(jìn)入仿真器，由仿真器根據(jù)命令輸入正常信號(hào)還是異常信號(hào)，而ECU的輸出信號(hào)也不是直接給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而是先進(jìn)入仿真器，由仿真器根據(jù)命令決定輸出是正常還是異常。
參照?qǐng)D6，發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)仿真器5包括開關(guān)量信號(hào)處理電路5-1、模擬量信號(hào)處理電路5-2、PWM信號(hào)濾波電路5-3、智能功率模塊及其驅(qū)動(dòng)電路5-4、單片機(jī)5-5、光電隔離RS232接口電路5-6、RS232接口電路5-7等。開關(guān)量信號(hào)(DI)處理分為純觸點(diǎn)信號(hào)、電平信號(hào)、脈沖數(shù)字量三大類。模擬量(AI)處理主要是對(duì)輸入模擬量進(jìn)行有源濾波與量程匹配。模擬量(AO)輸出中，由于故障模擬需要較大量的模擬輸出通道，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)采用把脈寬調(diào)制信號(hào)經(jīng)低通濾波方法把數(shù)字量變成模擬量。開關(guān)量(DO)輸出采用帶診斷回饋的智能功率模塊?？傆?jì)有10路DI，8路AI，10路AO，22路DO。
參照?qǐng)D7，由發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)仿真器5根據(jù)命令控制繼電器打開與閉合，仿真器5根據(jù)氧傳感器的變化模型計(jì)算得到一個(gè)模擬的氧傳感器信號(hào)，通過控制該模擬信號(hào)的變化規(guī)律模擬各種氧傳感器故障。
參照?qǐng)D8，由發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)仿真器5根據(jù)命令控制繼電器開關(guān)動(dòng)作。仿真器5類似ECU輸出噴油器驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由繼電器決定噴油器是由ECU控制還是仿真器5控制，當(dāng)由仿真器5控制就能輸出不同規(guī)律的驅(qū)動(dòng)信號(hào)以模擬各種噴油器故障。
參照?qǐng)D9，(A)為汽車電子控制系統(tǒng)原理與維修課件，主要是用文字與實(shí)物圖片，線路圖形式系統(tǒng)介紹相關(guān)的工作原理，使用與故障檢測(cè)方法。(B)發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)流觀察模塊是通過計(jì)算機(jī)通信實(shí)時(shí)把ECU內(nèi)部的數(shù)據(jù)調(diào)出來，在PC機(jī)上以數(shù)據(jù)表格、圖形曲線方式再現(xiàn)相關(guān)變量的變化過程。(C)故障設(shè)置與修復(fù)操作模塊采用兩種方式設(shè)置故障，一是針對(duì)故障原因，直接產(chǎn)生故障點(diǎn)；二是針對(duì)故障現(xiàn)象，模擬相應(yīng)的故障場(chǎng)景。(D)發(fā)動(dòng)機(jī)控制規(guī)律實(shí)驗(yàn)是以發(fā)動(dòng)機(jī)仿真器取代真實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)，讓用戶在PC機(jī)上進(jìn)行修改發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)并觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果的模塊。(E)汽車工作原理動(dòng)畫演示是以彩色動(dòng)畫，用戶能操控的形式系統(tǒng)展示汽車各零部件的工作原理與工作過程。(F)使用操作幫助是整個(gè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件的在線幫助系統(tǒng)。(G)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)電子考試模塊是以教師計(jì)算機(jī)為主機(jī)，學(xué)生計(jì)算機(jī)為從機(jī)，讓學(xué)生直接在計(jì)算機(jī)上操作考試并自動(dòng)評(píng)分的電子考試系統(tǒng)。
權(quán)利要求1.一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于包括安裝于展示架(1)上的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)電子燃油噴射與點(diǎn)火裝置(2)、K線與RS232通信轉(zhuǎn)化器(3)、上位PC機(jī)(4)、發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)仿真器(5)，標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)電子燃油噴射與點(diǎn)火裝置(2)中的電子控制單元(ECU)通過K線與RS232通信轉(zhuǎn)化器(3)與上位PC機(jī)(4)通訊，發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)仿真器(5)與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)電子燃油噴射與點(diǎn)火裝置(2)相連，并通過通信接口與上位PC機(jī)(4)通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)仿真器(5)包括開關(guān)量信號(hào)處理電路(5-1)、模擬量信號(hào)處理電路(5-2)、PWM信號(hào)濾波電路(5-3)、智能功率模塊及其驅(qū)動(dòng)電路(5-4)、單片機(jī)(5-5)、光電隔離RS232接口電路(5-6)、RS232接口電路(5-7)，開關(guān)量信號(hào)處理電路(5-1)及模擬量信號(hào)處理電路(5-2)的輸出送到單片機(jī)(5-5)，單片機(jī)(5-5)的輸出送到PWM信號(hào)濾波電路(5-3)及智能功率模塊及其驅(qū)動(dòng)電路(5-4)，單片機(jī)(5-5)還與光電隔離RS232接口電路(5-6)及RS232接口電路(5-7)相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)電子燃油噴射與點(diǎn)火裝置(2)中的碳罐閥(2-1)、進(jìn)氣歧管(2-2)、節(jié)氣門總成(2-3)、燃油壓力調(diào)節(jié)閥(2-4)、噴油管(2-5)、進(jìn)油管與回油管(2-6)、信號(hào)測(cè)量端子(2-7)、燃油壓力指示表(2-8)、燃油濾清器(2-9)、分電器(2-10)、火花塞(2-11)、碳罐(2-12)、汽車儀表總成(2-13)、發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元(ECU)、繼電器組(2-15)、曲軸信號(hào)盤(2-16)、高壓點(diǎn)火線圈(2-17)、油泵(2-18)、透明油箱(2-19)裝于展示架(1)的正面。
專利摘要一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于包括安裝于展示架上的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)電子燃油噴射與點(diǎn)火裝置、K線與RS232通信轉(zhuǎn)化器、上位PC機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)仿真器，標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)電子燃油噴射與點(diǎn)火裝置中的電子控制單元ECU通過K線與RS232通信轉(zhuǎn)化器與上位PC機(jī)通訊，發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)仿真器與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)電子燃油噴射與點(diǎn)火裝置相連，并通過通信接口與上位PC機(jī)通訊。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理，可高度逼真再現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的全過程，能在PC計(jì)算機(jī)上設(shè)置各種實(shí)際車輛運(yùn)行過程中碰到的復(fù)雜故障，并能系統(tǒng)開展發(fā)動(dòng)機(jī)控制規(guī)律實(shí)驗(yàn)，使受訓(xùn)人員可直接觀察發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的動(dòng)態(tài)過程，教學(xué)效果好。
文檔編號(hào)G09B25/02GK2879325SQ20052005734
公開日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2005年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月25日
發(fā)明者肖兵, 李樹英 申請(qǐng)人:廣州萬得福汽車電子數(shù)碼檢測(cè)設(shè)備有限公司