浅谈电控发动机实践教学
天祝县职业教育中心 李才让
新型汽车发动机普遍采用电子控制系统。电子控制系统使汽车发动机的动力性, 燃料经济性得到显著的改善和提高, 特别是汽油发动机废气排放对环境的污染从根本上得到控制。现代汽车发动机在总体结构、工作原理、使用维修方面都发生了根本的变化。电控发动机以发动机作为研究对象, 以计算机控制管理为手段, 对发动机运行中的各种状态进行实时控制。传统的教学模式培养的学生在解决电路问题时不敢动手, 不知如何建立电子电路故障的诊断思维, 不能建立系统分析的概念。要建立一种新的教学模式: 理论与实际相结合, 从静态到动态, 从局部到系统, 从实践---理论---再实践, 以便高效率地让学生系统掌握现代汽车发动机及其电子控制系统的结构、原理以及故障诊断等方面的知识和技能, 从而提高学生素质和教学质量。本文就汽车电控发动机实践教学提出几点个人见解。
一、教学设备与教具的设置
电控发动机实践教学最好采用以实训室实训主的形式, 也就是说, 电控发动机的教学内容和教学学时大部分在实验室内完成的, 尽可能做到理论和实践一体化, 原理教学现场化。这样, 学生的学习兴趣和积极性将会最大限度地调动起来, 学习效率也就容易提高。实训室应根据学生的数量和教学内容合理设置教学设备, 基本配备为: 1.各传感器、执行器、开关、继电器元件
( 1) 进气量检测传感器( 空气流量计和进气压力传感器) ; ( 2) 节气门位置传感器; ( 3) 水温传感器; ( 4) 进气温度传感器; ( 5) 发动机转速传感器; ( 6) 曲轴位置传感器; ( 7) 氧传感器; ( 8) 爆震传感器; ( 9) 喷油器; ( 10) 燃油泵控制继电器; ( 11) 主继电器; ( 12) 怠速控制阀; ( 13) 燃油泵。
2 .电控发动机系列的示教板( 1) 燃油系统; ( 2) 各进气检测传感器( 空气流量计和进气压力传感器) ; ( 3) 怠速控制阀; ( 4)电控发动机综合测试。
3 .电控发动机实验教学台架
( 1) 四缸汽油发动机; ( 2)六缸柴油发动机 4 .整车 5.汽车专用万用表 6.解码器 7.汽车专用示波器 8.发动机性能分析仪
二、电控发动机实践教学内容与形式
1.总体的结构及工作原理采用课堂讲授结合多媒体电化教学进行。 2.传感器、执行器静态检测
这个阶段的教学目标是使学生通过对传感器、执行器各元件的静态检测使学生容易掌握传感器、执行器的安装位置、作用和工作原理。在实训室里, 使用数字式万用表对各传感器执行器及其他元件开关、继电器进行静态检测元件电阻数值。例如, 叶片式空气流量计的VC- VS 端子, 电阻值的变化随叶片开度的变化而变化。学生可根据实验指导书, 在叶片开度0～100% 之间, 把电阻值具体数据变化做记录。对于水温传感器和进气温度传感器, 用电热吹风机加热或将传感器置于烧杯内的热水中进行加热, 配合水银温度计, 学生用万用表检测传感器的电阻值, 结合观察实际温度, 在实验报告上作出传感器的电阻值变化随温度变化的数据记录。还有节气门位置传感器、喷油器、开关、继电器等元件可以进行静态检测试验，老师根据每个实验内容进行实验指导。在实验过程中, 老师先说明实验步骤及注意事项, 在确保安全的前提下学生分组完成, 记录实验过程中的检测数据。通过这些实验, 使学生的动手能力、思维能力和数据处理的能力得到提高, 初步掌握电控发动机维修技术中的元件检测操作技能。 3.传感器、执行器动态检测
在电控发动机电子控制系统的各种传感器、执行器元件中有些是不能进行静态检测实验的。因为这些元件在静态( 无工作电源进入) 中检测电压值是无意义的, 只有在动态( 有工作电源进入)，才能显示出信号电压、参考电压等。例如, 进气压力传感器、卡门涡漩式空气流量计、热线( 膜) 式空气流量计、霍尔式曲轴转速传感器、光电式转速传感器等。这些元件的工作原理又相对复杂, 为了提高教学水平和教学质量, 在教学过程中必须把复杂的工作原理简单化, 最有效的方法是使用示教板。把真实的元件固定在示教板上, 再用各种方法把元件工作条件模拟输入, 让示教板上的元件输出的信号( 电压、频率、波形) 在设定的仪表、仪器上显示出来。在示教板上进行实验、实习, 学生可以比较容易地理解元件的作用、工作原理和实测数据的意义, 使静态检测中所获得知识和信息进一步巩固和加深。 ( 1) 在示教板上进行进气压力传感器检测实验。
进气压力传感器由ECU 提供5V 的参考电压, 接VC 端子, E2 端子为传感器接地端, 信号PIM 端子输出信号电压, 学生用手提真空枪对示教板上的进气压力传感器真空管施加真空, 随着真空度的变化, PIM 电压信号也在随着变化。PIM 信号真实地反映进气歧管真空度即绝对压力。学生一边观察一边记录真空表的数据和电压表的数据, 最后制作成图表。在整个实验过程中, 指导老师只需要简单地介绍一下元件的工作原理和实验步骤, 学生都可以独立完成, 而教学效果是非常明显的。
( 2) 在示教板上进行步进电机型怠速控制阀动态检测。 ( 3) 在教学实验台架上进行的一系列实验与实习课程。
教学检测台架把电控发动机电脑板( ECU ) 上的连接端子按原来的排列顺序, 用接线柱排列安装在控制面板上。在这控制面板上的各个接线柱直接、真实地反映了电控发动机ECU 的各端子在发动机运行时的状态、电压、频率、信号波形等。学生在教师指导下, 使用汽车专用万用表、示波器等仪器采集各端子信号的实测数据与信号波形。例如, 喷油器的脉冲宽度, 各曲轴转速信号的频率、波形、节气门位置传感器的信号电压等等。一面测试, 一面把发动机的工作状态, 传感器的工作状态、数据记录下来, 整个过程就是学生对电控发动机结构、工作原理、检测方法的学习过程, 也是对电控发动机故障判断与排除技能的学习过程, 这样的学习模式效率是比较高的。 4 .故障自诊断功能教学与实验
在电控发动机电控系统中, 一般都具有故障自诊断功能, 掌握故障自诊断功能的使用, 对电控发动机电控系统的故障判断是至关重要的一个环节。
( 1) 人工读取故障码操作技能训练。
电控发动机实验教学台架上都设置有故障检测插座，丰田系列电控发动机的故障检测插座上, 用跨接线连接TE1-E1插脚, 打开点火开关, 仪表板上的故障警告灯以代码形式闪烁。显示在电子控制单元( ECU ) 内存储的故障信息, 在示教板和电控发动机实验台架上设置故障开关, 人为断开某些传感器的信号、造成故障, 让学生按照正确的操作程序, 用解码器读出故障码, 并根据有关资料查出故障内容, 再使用万用表对产生故障的元件、线路进行检测, 查出故障原因, 这样的训练与电控发动机真实检修相一致, 学生理解和掌握后, 在生产实践中得到应用。
( 2) 使用专用检测设备进行操作技能训练。
较新型的电控发动机不仅具有故障自诊断功能, 还有向外输出有关故障信息和发动机运行各实时数据( 数据流) 的功能, 但必须使用相应的电脑检测仪器才能有效读出。因此电控发动机专用检测设备使用的训练也是必不可少的。要配备与示教板和教学实验台架ECU 或整车相适应的电脑检测设备, 让学生在老师指导下自己亲手使用这些检测设备对示教板或教学实验台架的人为故障进行检测操作技能训练, 从而有效提高学生的检测能力。
综上所述, 把对抽象的原理的理解过程应尽量贯穿在电控发动机实践教学过程当中, 把庞大的, 复杂的汽车发动机电子控制系统, 分解成细小的、简单的元件和电路。让学生在动手实验实习的过程中去了解电控系统的工作原理, 让学生在整个学习过程中尽量多地接触事物,由浅入深, 尽可能做到理论和实践教学一体化, 原理教学现场化。这样可以提高学生的学习兴趣和主动性,有效提高学习效率 , 真正掌握和提高分析问题和解决问题的能力, 真正掌握电控发动机故障判断和检测的实际技能。
