CN104464489A - 一种低碳式电控发动机模拟试验台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低碳式电控发动机模拟试验台，属于一种发动机教学装置。包括试验台架，其特征在于：所述试验台架上设有发动机电子控制系统，以及通过电路与之连通的故障设置与检测系统、发动机工作模拟系统和动力系统。本发明质量轻、体积小、方便教学，同时在工作时无污染，降低能源损耗，发动机工作过程以及点火与喷油过程更加的直观，提高教学的直观性和教学效果。

Description

一种低碳式电控发动机模拟试验台

技术领域

本发明属于一种发动机教学装置，尤其涉及一种电控发动机故障设置、诊断及工作过程模拟的教学工具。

背景技术

在科技飞速发展的今天，人们依然面临着能源危机和大气污染两大难题，随着世界各国排放法规日趋严格，低排放已经成为发动机产品进入市场的首要前提条件，目前，电控发动机已成为市场的主导。

由于电控发动机的优异特性，市场占有率迅猛增加，但是，由于电控发动机故障的产生、排查及处理具有一定的难度，因此需要进行大量的培训和实践操作。目前，公知的发动机教学，广泛使用实体的教学方式，一些工作过程并不能直观的看到，同时在教学过程中由于发动机的排放造成很高的环境污染，并且实体发动机结构复杂，体积质量大，成本高。

发明内容

为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明的目的在于提供一种低碳式电控发动机模拟试验台，以方便实际教学的直观性并降低废气排放，有效地提高教学效果并节约能源。

本发明采用的技术方案如下：

一种低碳式电控发动机模拟试验台，包括试验台架，其特征在于：所述试验台架上设有发动机电子控制系统，以及通过电路与之连通的故障设置与检测系统、发动机工作模拟系统和动力系统。

所述的一种低碳式电控发动机模拟试验台，其特征在于：所述故障设置与检测系统包括故障设置区、电路检测区和仪器检测端口，其通过线束与发动机电子控制系统连接。

所述的一种低碳式电控发动机模拟试验台，其特征在于：所述发动机工作模拟系统包括点火模拟和喷油模拟。

所述的一种低碳式电控发动机模拟试验台，其特征在于：所述动力系统包括小型电动机、曲轴带轮、凸轮轴带轮、正时皮带、调速装置、风扇，曲轴带轮安装在小型电动机轴上并通过小型电动机驱动，正时皮带将动力传至凸轮轴带轮。

所述的一种低碳式电控发动机模拟试验台，其特征在于：所述点火模拟包括点火线圈，点火线圈通过高压线与火花塞相连；所述火花塞固定在火花塞固定支架上。

所述的一种低碳式电控发动机模拟试验台，其特征在于：所述喷油模拟包括油箱，油箱内设有燃油，燃油通过油泵泵入油管和喷油器中；所述油箱和油管均为透明材料制作而成；所述喷油模拟还包括调压阀，用来自动感应并调节喷油压力。

所述的一种低碳式电控发动机模拟试验台，其特征在于：所述凸轮轴带轮包括凸轮轴皮带轮和凸轮轴位置信号盘，在凸轮轴位置信号盘的一侧设有凸轮轴位置传感器；所述曲轴带轮包括曲轴皮带轮和曲轴信号盘，在曲轴信号盘的一侧设有曲轴位置传感器。

所述的一种低碳式电控发动机模拟试验台，其特征在于： 所述故障设置与检测系统中的故障包括各传感器与执行器相关线路的短路与断路故障；通过设置相应故障后可在电路检测区利用万用表检测判断相应的故障，将故障诊断仪连接至仪器检测端口读取相应故障码与数据流。

所述的一种低碳式电控发动机模拟试验台，其特征在于：所述喷油模拟中的燃油为煤油或柴油。

所述的一种低碳式电控发动机模拟试验台，其特征在于：所述的点火模拟中设有4个火花塞；所述喷油模拟中设有4个喷油器。

上述的一种低碳式电控发动机模拟试验台，与实体电控发动机相比，减少了冷却系统、润滑系统、起动系统；配气机构与曲柄连杆机构中只保留了曲轴皮带轮和凸轮轴皮带轮及正时皮带；打开点火开关后，动力系统中电机的转速远低于实际发动机转速，相关信号送入ECU前通过处理放大后，相当于发动机怠速信号，所述调速装置用来调节电机转速，相当于汽车中的油门踏板，电机转速的变化最终会影响点火与喷油的模拟及相关动态数据流的数据。点火与喷油的模拟均能直观地观测到。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明质量轻、体积小、方便教学，同时在工作时无污染，降低能源损耗，发动机工作过程以及点火与喷油过程更加的直观，提高教学的直观性和教学效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的点火模拟示意图；

图3是本发明的喷油模拟示意图；

图4是本发明的动力系统结构示意图

图5是本发明的断路故障点火模拟示意图；

图6是本发明的短路故障点火模拟示意图；

图中：1-发动机电子控制系统；2-故障设置与检测系统；3-发动机工作模拟系统；4-动力系统； 5-故障设置区；6-电路检测区；7-仪器检测端口；8-点火模拟；8-1-点火线圈；8-2-高压线；8-3-火花塞；8-4-火花塞固定支架；9-喷油模拟；9-1-喷油器；9-2-油泵；9-3-油管；9-4-油箱；9-5-调压阀；10-小型电动机；11-曲轴带轮；12-凸轮轴带轮；13-正时皮带；14-调速装置；15-风扇；16-凸轮轴位置传感器；17-曲轴位置传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

本发明提供的一种低碳式电控发动机模拟试验台，包括试验台架，在试验台架上设有发动机电子控制系统1、故障设置与检测系统2、发动机工作模拟系统3及动力系统4等，试验台内设有电路，该电路与汽车发动机电路匹配。

发动机电子控制系统1可以为现有技术，在此不作赘述。当然，需要与故障设置与检测系统2、发动机工作模拟系统3及动力系统4等系统做匹配，发动机电子控制系统主要由相应的传感器、执行器及发动机ECU组成（发动机ECU为一块，相关传感器与执行器的数量、类型及型号将与所对应的发动机电子控制系统相匹配），传感器主要用于收集信号（如转速、位置、温度及进气量等），并把相应的信号通过电路输送给ECU；ECU用于接收传感器所采集的信号，并进行相应的处理、分析后将结果以电路的形式输送给相应的执行器；执行器用于接收ECU的指令完成相应的点火、泵油及喷油等。例如：发动机电子控制系统1可以包括：发动机ECU、空气流量计、进气温度传感器、氧传感器、水温传感器、爆震传感器、防盗控制器、碳罐电磁阀等。

故障设置与检测系统2通过线束与发动机电子控制系统1连接，包括故障设置区5、电路检测区6及仪器检测端口7；故障设置与检测系统2指在发动机电子控制系统中的连接线路上设置断路、短路、信号偏差等故障，同时配以相应的检测端口；该系统可供教师进行故障设置和学生检测、诊断用。设置相应故障后可在电路检测区6利用万用表检测判断相应的故障，将故障诊断仪连接至仪器检测端口7可读取到相应故障码与数据流。在故障设置时只要将故障设置开关调节到所对应的故障触点即可完成故障的设置，从而避免了车辆线路的损坏，使教学过程中车辆的损耗降到最低，同时可以及时地让学生了解汽车的实际布线，从而提高教学效率及教学效果，使学生真正掌握对电控发动机故障的检测与诊断方法。

发动机工作模拟系统3用于模拟电控发动机的点火、喷油及泵油过程；在实际车辆运行过程中是无法观看到发动机的点火、喷油及泵油的过程，通过该模拟系统可以使学生直观的看到以上过程，更有助于学生让学生了解电控发动机的工作原理。点火模拟8由点火线圈8-1、高压线8-2、火花塞8-3、火花塞固定支架8-4及点火线圈与电源和ECU相连的相关电路组成。喷油模拟9由喷油器9-1、油泵9-2、油管9-3、油箱9-4及喷油器、油泵与电源、ECU相连的相关电路等组成。在油管9-3的一侧还设有调压阀9-5，其用来调节喷油器的喷油压力。为使喷油系统正常工作电控发动机中油泵的泵油压力要高于系统设定的喷油压力，同时为了保证喷油量的大小只由喷油器开启的时间决定，因此在任何条件下喷油压力都必须保持一样，所以需要调压阀来保证系统油压的稳定，当系统的油压高于设定值时，调压阀9-5被打开，多余的油从回油管流向油箱，系统油压越高，回油量越大。为了便于观看到喷油器9-1喷油的过程、形状及油泵的泵油与回油过程，油箱9-4和油管9-3均为透明材料制作而成；油箱9-4中的燃油由一种不易挥发、无腐蚀性的液体取代，避免挥发，并循环利用，如煤油、柴油等。

动力系统4用于为发动机电子控制系统提供曲轴的转速信号及凸轮轴的位置信号。动力系统4包括小型电动机10、曲轴带轮11、凸轮轴带轮12、正时皮带13、调速装置14、风扇15，曲轴带轮安装在小型电动机轴上并通过小型电动机10驱动，正时皮带将动力传至凸轮轴带轮12。凸轮轴带轮12包括凸轮轴皮带轮和凸轮轴位置信号盘，在凸轮轴位置盘的一侧设有凸轮轴位置传感器16；曲轴带轮11包括曲轴皮带轮和曲轴信号盘，在曲轴信号盘的一侧设有曲轴位置传感器17。小型电动机可由220V家用电驱动。动力系统在打开点火开关后，电机的转速作为曲轴转速信号输入ECU，调速装置14用来调节电机转速及对准空气流量传感器的风扇，相当于汽车中的油门踏板，电机转速的变化最终会影响点火与喷油的模拟及相关动态数据流的数据。

电路检测区6的电路与发动机电路相匹配，并与发动机电子控制系统相连接。试验台无故障时接通电源动力系统4工作，传感器将相应的信号采集并输送到发动机ECU，发动机ECU接收信号并处理，送出执行命令到相应执行器，并使其工作，此时可观察到发动机正常的喷油过程与点火过程，同时通过将故障诊断仪连接至仪器检测端口7可读取到发动机正常工作的相关数据流。在故障设置区5设置不同的故障，可致使发动机电控系统相应功能工作不正常，此时可利用万用表在电路检测区6进行检测，并判断故障原因或利用故障诊断仪进行检测，故障诊断仪将能够读取到相应的故障代码和故障数据流，利用调速装置14可调节小型电动机10和风扇15的转速，在不同转速下，相应的动态数据流也发生变化，即发动机在不同工况下工作，同理点火模拟与喷油模拟也不一样。

具体操作时，如设置短路故障（见图6），即拨动开关使开关两端的触点连通，此时通过万用表测量短路故障时，“a”与“b”间的电阻为0欧；此时试验台将停止跳火，即发动机熄火，利用解码仪可以读到相应的故障码；取消故障时，即拨动钮子开关使开关两端的触点不连通，即正常状态，此时通过万用表测量 “a”与“b”间的电阻为无穷大。如设置断路故障（见图5），即拨动开关使开关两端的电路断开，此时通过万用表测量“a”与“b”间的电阻为无穷大；此时实验台将有两只火花塞停止跳火，利用解码仪可以读到相应两只缸的失火故障，数据流中也可读到相应的失火数据；取消故障时，即拨动开关使开关两端的电路连通，即正常状态，此时“a”与“b”间的电阻为0欧。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低碳式电控发动机模拟试验台，包括试验台架，其特征在于：所述试验台架上设有发动机电子控制系统（1），以及通过电路与之连通的故障设置与检测系统（2）、发动机工作模拟系统（3）和动力系统（4）。

2.根据权利要求1所述的一种低碳式电控发动机模拟试验台，其特征在于：所述故障设置与检测系统（2）包括故障设置区（5）、电路检测区（6）和仪器检测端口（7），其通过线束与发动机电子控制系统（1）连接。

3.根据权利要求1所述的一种低碳式电控发动机模拟试验台，其特征在于：所述发动机工作模拟系统（3）包括点火模拟（8）和喷油模拟（9）。

4.根据权利要求1所述的一种低碳式电控发动机模拟试验台，其特征在于：所述动力系统（4）包括小型电动机（10）、曲轴带轮（11）、凸轮轴带轮（12）、正时皮带（13）、调速装置（14）、风扇（15），曲轴带轮安装在小型电动机轴上并通过小型电动机（10）驱动，正时皮带将动力传至凸轮轴带轮（12）。

5.根据权利要求3所述的一种低碳式电控发动机模拟试验台，其特征在于：所述点火模拟（8）包括点火线圈（8-1），点火线圈（8-1）通过高压线（8-2）与火花塞（8-3）相连；所述火花塞（8-3）固定在火花塞固定支架（8-4）上。

6.根据权利要求3所述的一种低碳式电控发动机模拟试验台，其特征在于：所述喷油模拟（9）包括油箱（9-4），油箱（9-4）内设有燃油，燃油通过油泵（9-2）泵入油管（9-3）和喷油器（9-1）中；所述油箱（9-4）和油管（9-3）均为透明材料制作而成；所述喷油模拟（9）还包括调压阀（9-5），用来自动感应并调节喷油压力。

7.根据权利要求4所述的一种低碳式电控发动机模拟试验台，其特征在于：所述凸轮轴带轮（12）包括凸轮轴皮带轮和凸轮轴位置信号盘，在凸轮轴位置信号盘的一侧设有凸轮轴位置传感器（16）；所述曲轴带轮（11）包括曲轴皮带轮和曲轴信号盘，在曲轴信号盘的一侧设有曲轴位置传感器（17）。

8.根据权利要求1或2所述的一种低碳式电控发动机模拟试验台，其特征在于： 所述故障设置与检测系统（2）中的故障包括各传感器与执行器相关线路的短路与断路故障；通过设置相应故障后可在电路检测区（6）利用万用表检测判断相应的故障，将故障诊断仪连接至仪器检测端口（7）读取相应故障码与数据流。

9.根据权利要求6所述的一种低碳式电控发动机模拟试验台，其特征在于：所述喷油模拟（9）中的燃油为煤油或柴油。

10.根据权利要求3所述的一种低碳式电控发动机模拟试验台，其特征在于：所述的点火模拟（8）中设有4个火花塞；所述喷油模拟（9）中设有4个喷油器。