【正文】 h the design of experiments, deep understanding and mastering of electroniccontrolled engine ponents and work principle, mechanical CAD design and related knowledge of mechanical drawing, but also involves engine disassembling and engine fault detection, working out and set, detection of artificial of practical application, and finally a design in mechanical, electrical and integration of the product. Key words： Electronic fuel injection engine； Experimental Plat； Disassemblie；Detection； Fault detection III 目 錄 摘 要 ..............................................................................................錯誤 !未定義書簽。主要包括實驗臺架的設(shè)計、測試柜的設(shè)計、電路圖布置、發(fā)動機拆裝及故障設(shè)置及檢測等內(nèi)容。實驗臺可安裝 1ZRFE型電控發(fā)動機，測試柜中設(shè)有各種模擬通斷開關(guān)的控制板等，可模擬多種系統(tǒng)故障，適用于教學(xué)工作。 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 1ZRFE 發(fā)動機綜合測試教學(xué) 實驗臺設(shè)計 系部名稱 ： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級 ： 車輛工程 學(xué)生姓名 ： 指導(dǎo)教師 ： 職 稱 ： 實驗師 The Graduation Design for Bachelor39。s Degree The Teaching And Test Platform Design of 1ZRFE Engine Comprehensive Candidate： Specialty： Vehicle Engineering Class： BW077 Supervisor： Heilongjiang Institute of Technology I 摘 要 為適應(yīng)汽車類專業(yè)技術(shù)人員在發(fā)動機拆裝、發(fā)動機電控原理及相應(yīng)故障診斷等方面的研究和培訓(xùn) ,設(shè)計了發(fā)動機綜合測試教學(xué)實驗臺。 本文重點介紹了電控電動機綜合測試教學(xué)實驗臺的設(shè)計目的、意義、發(fā)展現(xiàn)狀、構(gòu)造與工作原理，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計電控發(fā)動機綜合測試教學(xué)實驗臺的相關(guān)內(nèi)容。 通過完成對本實驗臺的設(shè)計，可以深刻理解和掌握電控發(fā)動機的組成和工作原理、機械設(shè)計與 CAD機械制圖的相關(guān)知識，同時也涉及到了發(fā)動機拆裝、發(fā)動機工況檢測、故障人工設(shè)置、檢測及排除的實際應(yīng)用，最終設(shè)計出一款及機械、電控于一體化的產(chǎn)品。 Abstract ............................................................................................錯誤 !未定義書簽?！半S著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，對高等汽車專業(yè)技術(shù)人才的需求為汽車運用技術(shù)專業(yè)的發(fā)展提供了良好的機遇。因此發(fā)動機的日常維護和維修變的越來越重要。西方國家經(jīng)歷了從起步到發(fā)展的幾十年的漫長的發(fā)展過程。因此，無論是研制人員還是使用維修人員，都必須盡快掌握電控發(fā)動機的原理和技術(shù)，迅速縮短與世界先進(jìn)水平的差距。隨著我國發(fā)動機電控系統(tǒng)開發(fā)步伐的加快，必須培養(yǎng)大批掌握發(fā)動機電控技術(shù)的專業(yè)人才，因此， 高性能的電控發(fā)動機實驗臺的研制是必不可少的。 選題的目的 目前，我國汽車工業(yè) 全球經(jīng)濟危機 的巨大沖擊，能否在未來的世界汽車業(yè)競爭中掌握主動權(quán)，關(guān)鍵取決于能否在電子技術(shù)上占領(lǐng)制高點。而這所有的一切，都基于對理論知識的學(xué)習(xí)研究，對理論知識掌握的牢固程度，直接影響到在汽車領(lǐng)域的發(fā)展空間及在本行業(yè)中所走道路的長遠(yuǎn)。結(jié)合現(xiàn)在的教學(xué)來看，目前我們還沒有一個科學(xué)的、系統(tǒng)的教學(xué)模式，老師在課堂上所講的理論知識太抽象，學(xué)生聽起來太枯燥、太乏味，學(xué)生一時不能理解，不能接受， 2 這就給老師和學(xué)生帶來了雙層麻煩。老師只能運用掛圖、幻燈片、錄像等手段，向?qū)W生傳授理論知識，這些所達(dá)到的效果是不明顯的。這樣，不僅提高了學(xué)生的動手操作能力，而且加強了學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性，從而提高學(xué)生的積極性，達(dá)到更好的教學(xué)目的。 培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。 實用、耐用，從而達(dá)到節(jié)省開支的目的。國家環(huán)?？偩忠?，從20xx 年 9 月 1 日起，我國汽油車都要達(dá)到相當(dāng)于歐洲 II 號的排放標(biāo)準(zhǔn)，這就預(yù)示著符合歐洲 III 號的汽車發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng)有廣泛的市場空間。因此，該系統(tǒng)的自主開發(fā)將有巨大的市場前景。設(shè)計 和制作汽車實驗實訓(xùn)臺可以培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力，分析處理問題的能力，工程實踐能力和創(chuàng)新能力及商品意識，很好的滿足專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)的要求。 發(fā)動機教學(xué)實驗臺研究現(xiàn)狀 前期：汽車和發(fā)動機的誕生都已有百年的歷史，尤其是二戰(zhàn)后汽車工業(yè)獲得了前所未有的發(fā)展。發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架的功能也從過去的只具有單一 的拆卸，組裝向檢測，調(diào)試等多任務(wù)，多功能轉(zhuǎn)化。” 3 國內(nèi)外現(xiàn)狀：目前，國內(nèi)的發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架有固定式的和移動式的兩種。 且不能移動，限制了實驗室的調(diào)整。移動式汽車發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架，雖然能夠移動，但發(fā)動機只能在翻轉(zhuǎn) 架上翻轉(zhuǎn)，不能起動、運轉(zhuǎn)，無法對發(fā)動機進(jìn)行檢測、故障設(shè)置和故障診斷與排除。通過驅(qū)動電機和減速器帶動發(fā)動機的轉(zhuǎn)動和實現(xiàn)多級變速。“適用于汽車發(fā)動機的拆裝移動維修作業(yè)，運輸當(dāng)中可以把發(fā)動機翻轉(zhuǎn)支架拆解。而且還配備了具有移動定位功能的“移動臺架”。功能發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架與移動臺架配合使用，改變了就地或在工作臺上解體、組裝發(fā)動機等不理想的實訓(xùn)教學(xué)方式，解決了學(xué)生動手少、浪費師資和實訓(xùn)場地緊缺的難題。使用多功能發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架，可以方便地檢測、診斷、排除發(fā)動機的各種故障，并能在教學(xué)中設(shè)置發(fā)動機故障和各種異響?！斑@種新型發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架保留了傳統(tǒng)固定式和移動式翻轉(zhuǎn)架的優(yōu)點，克服了其弊端，增加了翻轉(zhuǎn)架的功能，能夠完成發(fā)動機的全部實訓(xùn)課題，實現(xiàn)了一機多用，并提高了汽車修理廠發(fā)動機大修作業(yè)的工作效率?？稍诓鹧b臺架上進(jìn)行發(fā)動機拆裝和修理的實 操，也可與運行臺架相連，通過接通拆裝臺架上的電路、油路、氣路等，運行發(fā)動機?？蛇M(jìn)行電控系統(tǒng)的自診斷功能或人工讀取故障碼和數(shù)據(jù)流。利用測試柜上的開關(guān)轉(zhuǎn)換，可完成設(shè)置故障功能，設(shè)置故障完成后，學(xué)生可利用專用的儀器或萬用表從面板上檢測，檢查出設(shè)置故障點的位置和內(nèi)容，可用于發(fā)動機電控系統(tǒng)的教學(xué)實驗。 解決的 主要內(nèi)容： （ 1） 如何實現(xiàn)發(fā)動機既能正常運行并檢測又能滿足拆裝要求。 （ 3） 如何設(shè)計測試柜內(nèi)電路及控制開關(guān)的布置。 （ 5） 如何讓此實驗臺架更方便使用、維護、保養(yǎng)。隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，汽車人才的緊缺，越來越多的人選擇了汽車行業(yè)，因此教學(xué)實驗臺在學(xué)校處于正在普及發(fā)展的階段。另外還有汽車企業(yè)提供給學(xué)校方便教學(xué)的實驗臺。 電控汽油噴射（ EFI）系統(tǒng) 電子控制汽油噴射（ Electronic Fuel Injection，簡稱 EFI）系統(tǒng)是在恒定的壓力下，利用噴油器將一定數(shù)量的汽油直接噴入氣缸或進(jìn)氣管道內(nèi)的汽油燃料供給裝置，以電控單元（ Electronic Control Unit，簡稱 ECU）為控制中心，根據(jù)空氣流量和轉(zhuǎn)速來決定其基本噴油量，并利用安裝在發(fā)動機上的各種傳感器測出發(fā)動機的各種運行參數(shù)，再按照電控單元中預(yù)存的控制程序進(jìn)行修正，并精確地控制噴油器的噴油量，使發(fā)動機在各種工況下都能獲得最佳空燃比的可燃混合氣，從而使汽油機的動力性、經(jīng)濟型、凈化性大幅度提高。 （ 2）排氣污染降低。 （ 4） 發(fā)動機故障率大大降低。它以發(fā)動機的進(jìn)氣量和發(fā)動機轉(zhuǎn)速作為基本控制參數(shù)，從而提高了噴油量的控制精度。如 示。燃油分配管與安裝在各缸進(jìn)氣支管上的噴油器 6相連。 發(fā)動機的進(jìn)氣量由汽 車駕駛員通過加速踏板操縱節(jié)氣門 21來控制。 噴油器的噴油量和噴油時刻由電控單元控制。電控單元還根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角傳感器發(fā)出的第一缸上止點信號，控制各缸噴油器在進(jìn)氣行程開始之前進(jìn)行噴油。以此為基礎(chǔ)，再根據(jù)發(fā)動機的運行狀況加以修成，得到的修正噴油量才能滿足發(fā)動機各種運行工況對混合氣成分的要求。 發(fā)動機在中小負(fù)荷下運轉(zhuǎn)時，電控單元根據(jù)發(fā)動機溫度傳感器 3和進(jìn)氣溫度傳感器傳輸來的發(fā)動機溫度和進(jìn)氣溫度信號，對今本噴油量進(jìn)行修正，修正后的噴油量滿足向發(fā)動機提供經(jīng)濟混合氣成分的要求。電控單元按照供給發(fā)動機功率混合氣成分的要求增加噴油量，實現(xiàn)全負(fù)荷加濃，以使發(fā)動機發(fā)出最大功率。 在暖車期間混合氣需要加濃的程度取決于發(fā)動機的溫度。 圖 L葉特朗尼克電子控制汽油噴射系統(tǒng)示意圖 [23] L 型 電控燃油噴射系統(tǒng)組成（所選發(fā)動機所屬型號） （ 1）空氣供給系統(tǒng) 空氣供給系統(tǒng)的主要作用是根據(jù)發(fā)動機的不同工況，向發(fā)動機提供相應(yīng)的空氣量，并對空氣量進(jìn)行直接計量，從而使提供的空氣與噴油器所提供的燃油形成符合一定空燃比要求的可燃混合氣。 空氣供給系統(tǒng)主要由空氣濾清器、空氣流量計、節(jié)氣門體、進(jìn)氣總管和進(jìn)氣歧管等組成（如圖 ）。 8 圖 電控發(fā)動機空氣供給系統(tǒng)的組成 空氣流量計主要是用來計量流入發(fā)動機的空氣量，并把測量的信號送給電控單元。 空氣流量計根據(jù)測量方式的不同，有不同的形式，如熱線式、卡門渦流式、葉片式。 節(jié)氣門體總成 主要是對進(jìn)入發(fā)動機的空氣量進(jìn)行控制。 （ 2）燃油供給系統(tǒng) 燃油供給系統(tǒng)的作用是向發(fā)動機提供工作時所需要的燃油，并將燃油霧化從而與空氣混合形成發(fā)動機工作所需的可燃混合氣。 電動燃油泵從油箱中吸取燃油并加壓，燃油經(jīng)過燃油濾清器過濾后，經(jīng)壓力調(diào)節(jié)器調(diào)整壓力，一般將供油壓力調(diào)整到比進(jìn)氣歧管壓力高出約 250～ 300kPa，然后經(jīng)過供油管路分配 給各個進(jìn)氣歧管上的噴油器和冷起動噴油器。燃油供給系統(tǒng)的工作流程如圖 。電子控制系統(tǒng)的主要作用是：在發(fā)動機不同工況下，根據(jù)各種傳感器傳送的信號，決定噴油量和噴油時刻等，以獲得最佳空燃比；對點火進(jìn)行控制，確定最佳點火時刻；對 怠速進(jìn)行控制；對發(fā)動機進(jìn)行排放控制；它還可以檢測電控系統(tǒng)產(chǎn)生的故障，并將檢測到的故障以代碼的形式存儲到 ECU中，供檢修時調(diào)用， 9 還具有安全保險與后備功能。電子控制系統(tǒng)主要由 3部分組成：傳感器、電子控制單元 (ECU)、執(zhí)行器。電控單元還有存儲功能，它不僅可存儲發(fā)動機工作時所 需要的控制數(shù)據(jù)資料，并且可以把發(fā)動機的故障以代碼的形式存儲起來。它們根據(jù)各自功能的不同，分布在發(fā)動機的不同部位。發(fā)動機電控系統(tǒng)主要的傳感器有：空氣流量傳感器、進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器、冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、發(fā)動機曲軸位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、氧傳感器以及爆震傳感器等。主要的執(zhí)行器有：噴油器、燃油泵、怠速控制閥、 EGR閥、燃油蒸發(fā)污染控制電磁閥以及點火器等。 圖 電控發(fā)動機電子控制系統(tǒng)工作流程 實驗臺總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 本實驗臺設(shè)計包括 :動力系統(tǒng)、電控系統(tǒng)和整體結(jié)構(gòu)設(shè)計三部分。根據(jù)這一原則 ， 選擇豐田 COROLLA (花冠 )為基本車系 ， 發(fā)動機為具有代表意義的 1ZRFE型 ， 該車系配備有先進(jìn)的計算機控 制系統(tǒng) ， 且 10 具有制造成本低等特點。因此 ,在設(shè)計中采用橫置發(fā)動機 ， 使實驗臺架結(jié)構(gòu)緊湊 ， 并能真實反映原車系的工作特點，電氣配線則利用原車系連接器單獨連接 制成線束 ， 沿臺架邊緣布線。 實驗臺動力系統(tǒng)的控制采用原車控制系統(tǒng) ， 故控制原理、控制過程具有很強的仿真性 ， 具有實車訓(xùn)練的效果。實驗臺工作系統(tǒng)由操作裝置、控制系統(tǒng)、動力與傳動系統(tǒng)、信號顯示等部分組成。在故障設(shè)置單元上還配置了與端子數(shù)目相當(dāng)?shù)墓收祥_關(guān) ， 可以通過故障開關(guān)直接設(shè)置故障 ， 使控制系統(tǒng)信號真實化 ， 故障現(xiàn)象以故障碼的形式由控制系統(tǒng)相應(yīng)顯示裝置輸出 ， 該裝置的合理性直接關(guān)系到實驗臺的工作效果。主實驗臺架用于固定發(fā)動機，并能翻轉(zhuǎn)發(fā)動機進(jìn)行拆裝實訓(xùn)。測試柜主要用于調(diào)節(jié)發(fā)動機工況、檢測發(fā)動機工作性能和設(shè)置故障、排除故障等功能。實車排氣管尺寸較大 ， 不便于安裝在實驗臺架上 ； 為縮小安裝尺寸并盡可能降低排氣噪聲 ， 在不增加排氣阻力的前提下 ， 對原車排氣管進(jìn)行了改造 ， 采用變形布置。 本章小結(jié) 由于本次設(shè)計是電控發(fā)動機綜合測試教學(xué)實驗臺，所以需要掌握電控發(fā)動機的相關(guān)知識，所以本章大半中介紹電控發(fā)動機的情況，為后續(xù)設(shè)計鋪墊，也為如何設(shè)計發(fā)動機故障檢測和排除打下基礎(chǔ)。 汽車電控發(fā)動機實驗臺設(shè)計應(yīng)具有直觀的示教效果、良好的可操控性，并能在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中充分發(fā)揮作用，為使實驗臺更具有車