5A-FE电控发动机实验台的开发

摘要电控发动机技术应用了大量的电子元器件、集成电路，使维修难度越来越大。为了使学生能够充分的理解电控系统的工作原理，掌握故障诊断的基本思路，达到排除故障的目的。经过我单位专业教师的共同努力，在丰田5A-FE发动机的基础上，开发了能够真实反映发动机运行工况，并能设置模拟故障的实验台。本文介绍了5A-FE电控发动机实验台的设计方案，对实验台机架的结构设计做了说明，同时详细的阐述了实验台控制电路的设计制作。

关键词实验台；5A-FE；控制电路

0 引言

目前，电子技术已在汽车上广泛的应用，特别是发动机电子控制燃油喷射系统已是日新月异，不但提高了发动机的动力性、经济性，而且排放污染也是尽可能的减少。但是，由于电控系统采用了大量的高科技，使维修难度越来越高，给汽车维修从业人员和在校学生对于发动机电控系统维修技术的掌握带来了许多困难。因此，为了满足教学的需要，笔者在从事多年的实践教学和维修工作的基础上，开发了“5A-FE电控发动机故障模拟实验台”，为开展汽车维修职业培训和实习教学提供了一套理想的实习设备。

1 实验台设计方案

5A-FE发动机电控燃油喷射系统属于多点顺序喷射系统，该系统主要由传感器、执行器和发动机ECU组成。

根据该电控发动机的结构特点，设计方案如下：

1）发动机在正常工作过程中所检测的数据应是准确的。这样便于教学过程中，检测并熟悉工作性能完好的各种数据和波形；

2）设置检测端口，实现实时采集各传感器和执行器工作过程中的动态信号。

在ECU各端子线路上并联三通接口，分别连接ECU端子、传感器或执行器、检测端子。这样既不影响该实验台的正常运行，又可以用万用表检测动态数据；

3）故障模拟设置。在连接各传感器和执行器的控制线路中串联开关和电位器。通过开关的通断设置断路故障，通过电位器改变各元件的工作条件，使ECU接收不良信号；

4）实验台各组成部分应布置合理，直观清晰，操作方便且接近于实车。

2 实验台机架的结构设计

实验台机架是用于支撑发动机本体、附件（水箱、油箱、蓄电池等）以及仪表盘。所用材料为方刚焊接而成，同时在机架底部应安装四个可移动的轮子。机架设计时，应先确定发动机摆放位置、大小尺寸和固定形式。机架在宽度上的尺寸以能放下发动机和水箱为主，同时要考虑发动机出现机械故障时方便维修和拆装；在长度上的尺寸应考虑发动机和控制台的尺寸以及附件（变速箱、制动器、空调等）扩展的空间；在机架高度上的尺寸应考虑使用者的安全、操作方便和观察清晰。在机架上安装发动机附件时，应注意：进排气管走向、蓄电池位置、总体布线等。为了安全起见，做到以下3个原则：1）排气管远离燃油箱；2）蓄电池远离燃油系统；3）主、副水箱放置高度要适合。

3 控制电路制作

3.1 发动机电控系统电路制作

电控系统电路是保证发动机正常工作的必要条件，因此获得一张准确的电控发动机电路图是一项极为重要的工作。假如没有原厂电路图，就只能根据发动机型号，ECU型号（丰田车系ECU内部标有各端子的名称），以及参考现有的电路图（不太准备），人为的绘出一张准确、完整的电路图。在绘制过程中，应参考现有的电路图，且一一核实每一个传感器和执行器的连线端子是否准确。这是一项至关重要的工作，严重影响研制的成功与否。

在线路制作过程中，应该注意的是，我们得到的线束只是原车的一部分，在这个线束中，它包含了其他电器的线路，但同时也缺少发动机的线路。那么从几百条密密麻麻的线路中找出与发动机有关的线路，并补上缺少的线路，这不但需要细心、耐心而且技术性也是极强的工作。在完成这项工作的过程中，我们应对照电路图剔除与电控发动机工作无关的电路，同时应保留扩展其他设备的线路。然后将整理好的线路应用与实验台。

3.2 故障检测电路设计

如图1所示，为了便于模拟电控发动机实际故障，在系统电路的每一条均设置了故障开关、LED灯和检测插孔。因此，每当模拟一个故障时，不仅会有相应的故障码，而且面板上立刻会有对应的一盏LED灯熄灭。这样就显得直观、明了。而且可以进一步通过对检测插孔的测试，获得不同工况下电路信号变化数据和曲线，以验证故障的存在。

对于训练更高级的维修技能，在系统电路的电压信号线路中均设置了电位计，通过电位计来实现故障现象，设置故障时，改变电位计的电阻值使信号发生变化，并向发动机ECU发出错误的信号。这种故障只能采集波形或读取数据流的方法来判断故障部位。

1.检测插孔；2并列开关；3显示板正面LED位置

4 结论

此次开发的5A-FE电控发动机实验台，是我校专业教师经过1年的不断研究探讨下完成，同时经过2年的教学实践验证，不但能反映电控发动机工作的实际工况，而且设备故障率低，使用效果良好。该实验台的批量投入使用，极大的丰富了专业教学内容，提高了学生对汽车电控技术的故障诊断逻辑思维能力。

参考文献

[1]王银山，杨旭，胡建明.电控发动机故障诊断实验台的设计与研究[J].天津工程师范学院学报，2005(1)：33-36.

[2]孟淑琴.电控燃油喷射系统的故障码[J].汽车技术，2002(10)：38-40.

[3]舒华，姚国平.汽车电子控制技术[M].北京：人民交通出版社，2002.

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