一種基于計算機的電控發動機故障模擬實驗臺設計

摘要：針對現有電控發動機故障模擬實驗臺用于實訓教學中的不足，設計了基于計算機測控技術的實驗平臺方案。通過在計算機上設置故障點，模擬各種工況下的發動機電氣線路故障，并把發動機節點電壓和傳感器波形投影在熒幕上，解決了儀表測量的場地限制問題。該實驗臺故障設置方便，教學效率高，適合整班教學。
關鍵詞：電控發動機；故障模擬；實驗臺；計算機測控技術

0 引言
隨著以ECU為核心的電控發動機在汽車行業的廣泛應用，發動機的故障診斷方法發生了很大的變化。傳統發動機的故障診斷，主要依賴維修者的經驗，通過看、聞、聽、摸、換來確定故障點。而對于電控發動機的維修診斷，首先要使用儀器儀表來測量節點電壓和傳感器波形，然后再結合原理進行數據分析，才能準確完成故障定位。
發動機故障模擬實驗臺是用于電控發動機故障診斷培訓的一種教學設備。實驗臺的面板上配有發動機的電路原理圖，設置了測量用的接線柱，采用機械開關(多數是鈕子開關)切斷部分電路，設置、模擬發動機電路故障，供學員進行故障診斷訓練。
實際使用中，多名學生組成1個小組，使用萬用表和示波器測量面板接線柱上的節點電壓和傳感器波形，討論、分析和診斷發動機故障。基于測量空間的限制，1個實驗臺僅能同時容納6名左右的學員。這種分組教學模式，耗費時間長，教學效率低，不能適應以班級為單位的實訓教學需求。
針對上述不足，筆者把實驗臺內的測量和故障設置部分從原設備里分離出來，由外接的計算機完成操作臺功能，開發設計了一種基于計算機測控技術的電控發動機故障模擬實驗臺。

1 總體設計
為了拓展教學場地，擴大學生的視野，筆者采用計算機來測量發動機的節點電壓和傳感器波形，將計算機與投影儀相連，把發動機的電路原理圖、節點電壓測量結果和傳感器波形投影在實驗室的熒幕上，使用多媒體手段來實現整班教學。總體結構示意圖參見圖1。

圖1中，發動機故障診斷臺架和計算機是實驗臺的核心部分。發動機故障診斷臺架內包含了AJR電控發動機、測量端子、調理電路板和故障執行電路板。計算機內部安裝了A／D轉換電路板。核心硬件原理框圖如圖2所示。

電控發動機的節點電壓信號和傳感器波形信號經測量端子轉接后，首先送入調理電路板進行信號調理，然后再送到A／D轉換電路板轉成數字信號，經計算機識別后顯示出來。
隨著計算機在教學上的應用，通過計算機設置發動機的故障點成為技術發展的趨勢。在發動機故障診斷臺架內，配置了帶有計算機通信功能的故障執行電路板，板載繼電器的觸點替代了機械開關。教師通過鼠標操作，在計算機上能設置故障點，由故障執行電路板模擬發動機電路故障。