【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使理論教學(xué)更直觀，實(shí)踐過(guò)程更容易。 國(guó)內(nèi)外研究狀況 在國(guó)外主要開發(fā)的是發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制故障診斷系統(tǒng)，代表產(chǎn)品有 美國(guó)通用汽車公司和福特汽車公司推出的稱之為 CAMS和 SBDS的故障診斷咨詢系統(tǒng)。日本豐田汽車公司的維修、信息及技術(shù)部門聯(lián)合開發(fā)了 “維修技術(shù)咨詢系統(tǒng) ”和豐田發(fā)動(dòng)機(jī)集中電子控制 TCCS 的診斷系統(tǒng)。 汽車電子控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)是朝著人工控制智能化的方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)故障診斷檢測(cè)、工作狀況的演示等功能。 我國(guó)仿真技術(shù)的研究與應(yīng) 用開展得比較早，發(fā)展迅速。 80 年代就建設(shè)了一批水平高 、規(guī)模大的半實(shí)物仿真系統(tǒng)，如射頻制導(dǎo)導(dǎo)彈半實(shí)物仿真系統(tǒng)、工程飛行模擬等等，主要應(yīng)用于軍事用途。目前半實(shí)物仿真在工業(yè)、交通優(yōu)化逐步開始應(yīng)用，同時(shí)，半實(shí)物仿真技術(shù)已成為國(guó)內(nèi)汽車工程師研究的熱點(diǎn)，學(xué)士學(xué)位論文 3 已滿足應(yīng)用設(shè)計(jì)周期的縮短、產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高、開發(fā)及設(shè)計(jì)費(fèi)用的減少的要求。 在國(guó)外，汽車公司的工程師感到他們需要一種替代傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的新途徑。他們?cè)?jīng)嘗試過(guò)的方法所遇到的主要問(wèn)題還是硬件原型的不完備，整個(gè)設(shè)計(jì)在工程化時(shí)需要重新設(shè)計(jì)和重新編程。因此汽車公司的工程師開始尋找一種新的方法來(lái)填補(bǔ)傳統(tǒng)與現(xiàn)代的汽車電子控制系統(tǒng)開發(fā)之間的空白，使得需求定義者控制器設(shè)計(jì)人員有一個(gè)共同的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 故障診斷 (Diagnostics)，是指確定故障的起因，即在不拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)本體或僅拆下個(gè)別零件的條件下，查找故障零件部位和查明故障原因的過(guò)程。診斷技術(shù)，是指能用于發(fā)現(xiàn)和分析故障元件及故障區(qū)域的技術(shù)。按故障診斷技術(shù)從無(wú)到有，與電控燃油噴射技術(shù)的發(fā)展水平相對(duì)應(yīng)的診斷技術(shù)可分為人工經(jīng)驗(yàn)診斷、簡(jiǎn)單儀器診斷、精密監(jiān)測(cè)診斷和人工智能診斷四個(gè)階段。 人工經(jīng)驗(yàn)診斷： 20 世紀(jì) 50 年代以前，發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，電控燃油噴射 系統(tǒng)還沒(méi)有應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)簡(jiǎn)單的測(cè)試儀表，如轉(zhuǎn)速表、氣壓表、真空表電壓表、電流表等，或者是判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否有異響、是否過(guò)熱、有異味等情況。再依靠人工經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成對(duì)的發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷工作。目前，人工經(jīng)驗(yàn)診斷方法對(duì)某些復(fù)雜故障的診斷仍十分有效。 簡(jiǎn)單儀器診斷： 20 世紀(jì) 50 年代初至 70 年代末，由于汽油噴射系統(tǒng)開始應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，傳感器、微處理器技術(shù)、控制工程技術(shù)也隨之在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上得到應(yīng)用。因此，在汽油噴射系統(tǒng)故障診斷過(guò)程中就必須借助相關(guān)傳感器、微處理器及示波器等儀器設(shè)備對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況進(jìn)行檢測(cè)，以判定其工作性能 的好壞。 精密監(jiān)測(cè)診斷： 20 世紀(jì) 80 年代初至 90 年代初，電子技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)電控燃油噴射系統(tǒng)的控制內(nèi)容更加全面，控制程度更加精確。隨之，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的各種精密診斷設(shè)備得到了快速的發(fā)展，對(duì)電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的準(zhǔn)確率也有了很大提高。如各種發(fā)動(dòng)機(jī)分析儀、點(diǎn)火正時(shí)儀、電腦檢測(cè)儀以及各種電子化檢測(cè)儀表等都是進(jìn)行精密檢測(cè)所必備的儀器。 人工智能診斷： 20 世紀(jì) 90 年代開始，由于汽車電控燃油噴射技術(shù)的不斷完善，而且車型及其控制技術(shù)又不盡相同。因此，在汽車維修中，故障診斷就成為關(guān)鍵性問(wèn)題。應(yīng)用人工智能理論與技術(shù)以及現(xiàn)代的 信息技術(shù)開發(fā)出的各種故障系統(tǒng)將有助于電控燃油噴射系統(tǒng)故障診斷問(wèn)題的解決。 故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 近年來(lái)，一些新的科學(xué)分支的出現(xiàn)和發(fā)展及其在設(shè)備故障診斷中的成功學(xué)士學(xué)位論文 4 應(yīng)用，為汽車故障診斷技術(shù)的發(fā)展開拓了新的途徑 [1]。由于汽車電子化的趨勢(shì)是從整體上來(lái)設(shè)計(jì)全車的控制系統(tǒng)，因此，現(xiàn)代故障診斷系統(tǒng)的技術(shù)正向著故障專家系統(tǒng)、人工智能故障診斷系統(tǒng)方面發(fā)展，開發(fā)要求是：具有在線更新自診斷功能、故障預(yù)測(cè)功能、自我保護(hù)功能，并且還可以實(shí)現(xiàn)在線信息資源的交流與共想。 發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架的場(chǎng)地 發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架一般都坐落在 實(shí)驗(yàn)室中，用作一體化教學(xué)使用。 第一個(gè)是電子控制實(shí)驗(yàn)室，此控制室配有精密的電子控制儀器，這些儀器用于控制教學(xué)的發(fā)動(dòng)機(jī)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要有兩種功能：一是演示發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)工作原理的功能，二是進(jìn)行故障模擬的功能。目前用于演示發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)工作原理的方法主要有三種，第一種是利用實(shí)驗(yàn)臺(tái)顯示面板的圖形表示，發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的原理圖印制在顯示面板的正面，為了能夠方便地對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)線路進(jìn)行控制和檢測(cè)有關(guān)信號(hào)，控制開關(guān)和檢測(cè)插口都設(shè)置在顯示面板正面。為了使實(shí)驗(yàn)臺(tái)的顯示面板更直觀，控制面板上的電路原理圖根據(jù)各部分性質(zhì)的不同，分別用不 同的顏色加以區(qū)分。在控制面板的背面，每一個(gè)控制開關(guān)的和檢測(cè)插口都必須與發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際線路相連，即每一個(gè)傳感器、執(zhí)行器和信號(hào)線、接地線等在進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元或者由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元輸出、接地之前，必須要先與顯示面板上的控制開關(guān)相連，然后經(jīng)過(guò)檢測(cè)插孔，最后才能進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元、執(zhí)行器或接地。各種電源線的連接也是如此，即電源線在進(jìn)入用電單元前，先與檢測(cè)插孔相連，再經(jīng)過(guò)控制開關(guān)，最后接入用電單元。這樣設(shè)計(jì)不僅可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)各種信號(hào)、電源等的控制，而且由于每個(gè)控制開關(guān)和檢測(cè)插孔都在顯示面板上相應(yīng)的電路原理圖中，所以比較 直觀。這是最簡(jiǎn)單的一種表達(dá)方式。第二種演示發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)工作原理的表達(dá)方式是利用 LED 顯示，將發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的原理圖制作在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的顯示面板上，發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)原理圖中的傳感器、執(zhí)行器、電源和搭鐵線路由 LED 顯示燈表示。通過(guò)操縱控制開關(guān)， LED 顯示燈將依次點(diǎn)亮，表示從電源到 ECU、從傳感器到 ECU、從 ECU 到執(zhí)行器、從 ECU 到搭鐵等電路中的電流，從而直觀地表達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的工作原理。第三種演示發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)工作原理的表達(dá)方式是利用安裝在顯示面板上的液晶顯示屏顯示輸出的方式。發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，各種傳感器、發(fā) 動(dòng)機(jī)控制單元、執(zhí)行器實(shí)物都安裝在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，同時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)噴油量信號(hào)和點(diǎn)火提前角信號(hào)在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的液晶顯示屏上用直方圖表示出來(lái)，當(dāng)改變輸入信號(hào)時(shí)，就可以直觀地顯示出輸出的變化。上述三種演示發(fā)動(dòng)機(jī)電控原理的方式雖然比較學(xué)士學(xué)位論文 5 直觀，但不能精確地定量反映輸出與輸入之間的關(guān)系，因此不能夠真實(shí)地反映發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的工作原理和工作過(guò)程。 用于教學(xué)的電控發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的第二種功能是故障模擬的功能。作為電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障模擬的實(shí)驗(yàn)臺(tái)又可分為開關(guān)控制式和微機(jī)控制式。發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)故障的主要原因是一些傳感器信號(hào)丟失或線路斷路以及短路，或者傳 感器信號(hào)的電壓幅值或頻率超出了正常范圍。為了模擬發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的故障，要求發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)不僅能夠設(shè)置各種故障，而且要使這些故障具有重復(fù)性。例如某大學(xué)設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)故障模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)為開關(guān)控制式，主要由發(fā)動(dòng)機(jī)及其電控系統(tǒng)、故障模擬裝置、顯示面板及電渦流測(cè)功機(jī)、 AVL 五氣體分析儀、電子秤、點(diǎn)火提前角儀、示波器、信號(hào)發(fā)生器及數(shù)字式萬(wàn)用表等相關(guān)的測(cè)試設(shè)備組成。其中故障模擬裝置主要由相關(guān)的控制開關(guān)、檢測(cè)插口等組成，其主要作用是根據(jù)需要人為地為各傳感器、執(zhí)行器、控制單元、線路等設(shè)置故障。故障模擬裝置的控制開關(guān)及檢測(cè)插口裝在顯示 面板上相應(yīng)的電路中?？刂骑@示面板上的控制開關(guān)，可以設(shè)置不同的故障。故障設(shè)置后，通過(guò)診斷座上的插孔和按鈕可以直接調(diào)出故障代碼，另外通過(guò)相應(yīng)的檢測(cè)設(shè)備可以檢測(cè)出該故障對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性以及排放性的影響。實(shí)驗(yàn)臺(tái)不僅可以通過(guò)控制開關(guān)的通斷模擬傳感器、執(zhí)行器、控制單元和線路的故障，而且可以利用信號(hào)發(fā)生器向發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元發(fā)出模擬信號(hào)，替代發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)原傳感器信號(hào)，當(dāng)使模擬信號(hào)的大小、頻率等改變時(shí)，可以檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)的變化并讀取故障碼。如果模擬信號(hào)超出了允許的范圍，就會(huì)產(chǎn)生故障碼并引起發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能的相應(yīng)改變 ，這樣就可以演示發(fā)動(dòng)機(jī)故障形成的過(guò)程以及對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作造成的影響。 學(xué)士學(xué)位論文 6 第 2 章 1ZZFE 發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)資料及技術(shù)特點(diǎn) 1ZZFE 發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)資料 豐田花冠 1ZZFE 引擎的缸徑為 79mm，行程 ；壓縮比在某些國(guó)家 所公布的數(shù)字高達(dá) 10： 1。而在臺(tái)灣所公布的最大馬力有 136 PS/6000rpm，最大扭力則達(dá)到 ，排量為 ，汽缸最大平面卷曲度 ，氣門坐寬度 ，氣門錐角 45176。氣門間隙為 ，氣門彈簧為 ，活塞環(huán)間隙為 ，活塞環(huán)開口間隙為 。該發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用在卡羅拉第六代車型中，目前該發(fā)動(dòng)機(jī)已被替代為，新發(fā)動(dòng)機(jī) 升 2ZRFE 將替代目前車型的 1ZZFE。發(fā)動(dòng)機(jī)外型 如圖 21。 圖 21 發(fā)動(dòng)機(jī)外型示意圖 1ZZFE發(fā)動(dòng)機(jī)采用四缸 20 氣門配氣機(jī)構(gòu)，閉環(huán)電子控制汽油噴射系統(tǒng)。其最大特點(diǎn)是實(shí)施了集中控制，即汽油噴射和點(diǎn)火由同一控制單元控制，噴射系統(tǒng)