CN111028604A - 一种汽车发动机电控系统模拟实训平台及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车发动机电控系统模拟实训平台，包括主机模拟系统、显示屏和从机实训平台；主机模拟系统与显示屏连接，从机实训平台包括ARM处理器，均与ARM处理器连接的触摸屏、诊断仪端口、D/A模块，与D/A模块连接的运放模块，与运放模块连接的测试端口，以及ECU端口、发动机电控系统器件端口；ARM处理器通过继电器控制ECU端口与发动机电控系统各器件端口相连接。本发明设计合理、操作便捷，既能让实验者充分了解发动机电控系统的构造及正确的接线方式，又能在此基础上，让实验者对各种故障码与发动机各类参数之间的关联性有更加深刻的理解。

Description

一种汽车发动机电控系统模拟实训平台及其实现方法

技术领域

本发明涉及汽车电控系统教学领域，具体涉及的是一种汽车发动机电控系统模拟实训平台及其实现方法。

背景技术

在汽车车载电脑性能检测的教学中，一般都采用真实的汽车电控系统实验台来检测车载电脑的性能，价格昂贵，教学成本较高，在进行试验的过程中还需要燃油，容易造成安全隐患。在教学成本有限的情况下，不能给实验者提供足够的资源进行车载电脑的性能检测实验和学习。

基于此，中国公开号CN203503212U公开了一种汽车发动机模拟电控系统（以下简称对比技术1），其主要通过设置车载电脑控制单元、传感检测单元、执行器模拟单元、防盗控制模拟单元等设备，利用各类传感检测单元获取车载电脑的各种数据信息，然后传输至车载电脑控制单元（ECU处理器）进行处理，最后再由ECU处理器发出相应的控制信号至执行器模拟单元或者其他单元，从而让实验者了解整个汽车发动机电控系统的构造和工作原理，并让实验者在此基础上可以依据电路图利用导线自行连接汽车发动机模拟电控系统。如此一来，对比技术1利用模拟电控系统代替真实的电控系统进行教学，解决了传统教学方式存在的资源紧缺问题。

然而，对比技术1虽能在一定程度上提供学习车载电脑性能的资源，但是其教学效果并不是特别明显，原因在于，对比技术1更多的是展示汽车发动机电控系统模拟运行的过程，而在提升实验者的动手能力和学习效率方面则有些脱节。因此，有必要针对此种现状进行改进。

发明内容

本发明提供了一种汽车发动机电控系统模拟实训平台及其实现方法，解决现有技术存在不能有效提升实验者在汽车发动机电控系统方面的动手能力和学习效率的问题，特别是可以模拟汽车发动机极值工况，解决了获取汽车发动机极值工况相关参数信息困难的难题，便于实验者掌握发动机电控系统的构造和工作原理，获取相关参数和对应的故障码信息，加深对各种故障码与各类参数之间关联性的理解。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种汽车发动机电控系统模拟实训平台，包括用于模拟产生汽车发动机故障码信息、汽车发动机极值工况和实车状态参数的主机模拟系统，以及显示屏和从机实训平台；所述主机模拟系统与显示屏连接，所述从机实训平台包括用于接收主机模拟系统信号并进行处理的ARM处理器，均与ARM处理器连接的触摸屏、诊断仪端口、D/A模块，与D/A模块连接的运放模块，与运放模块连接的测试端口，以及若干ECU端口、发动机电控系统器件端口；ARM处理器通过继电器控制ECU断口与发动机电控系统器件端口连接。

进一步地，所述从机平台ARM处理器通过无线模块与主机系统实现无线通讯，所述主机模拟系统采用VGA连接线与显示屏连接。

作为优选，所述无线模块为Zigbee模块或NB-IoT模块。

进一步地，通过触摸屏操作，在触摸屏上实现发动机电控系统电路图浏览，同时上传至主机模拟系统，在显示屏上显示相关发动机电控系统电路图。

基于上述系统设计，本发明还提供了该汽车发动机电控模拟系统的实现方法，包括汽车发动机参数信号检测模式和发动机电控系统连线模式；通过操作触摸屏，可在汽车发动机参数信号检测模式和发动机电控系统连线模式之间切换，其中：

汽车发动机参数信号检测模式包括以下步骤：

（1）控制从机实训平台中的继电器闭合，主机模拟系统模拟产生汽车发动机实时状态参数数据、汽车发动机极值工况数据和各种故障码信息，并传输至从机实训平台的ARM处理器中；

（2）模拟的数据信号分别传输至诊断仪端口、各个发动机电控系统器件端口以及经D/A转换和运算放大后传输至测试端口；

（3）利用汽车解码器在从机实训平台上的诊断仪端口读取信息，判断发动机故障；同时，在测试端口上接入相应的检测仪器，测试相应的信息，判别发动机状态；同时，在发动机电控系统器件端口上用相应的检测仪器进行发动机状态参数信号检测；

发动机电控系统连线模式包括以下步骤：

（1）控制从机实训平台中的继电器断开，实验者通过导线进行电路连接，将ECU端口、发动机电控系统端口以及相应的ECU处理器和发动机电控系统器件连接起来，构成具体的发动机电控系统；

（2）ARM处理器向发动机电控系统发送检测连接信号，并检测是否有信号，若有，则确认发动机电控系统连线正确；否则确认发动机电控系统连接有误；

（3）ARM处理器向主机模拟系统发送检测结果，并在主机模拟系统处理后于显示屏上显示各从机实训平台连线正确与否信息，便于考核评价。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）当实验者需要进行发动机参数信号检测实训时，通过对从机实训平台上触摸屏控制菜单的操作，系统切换到发动机参数信号检测模式。本发明不采用检测信号+处理检测信号的方式让实验者了解汽车发动机电控系统的构造和工作原理，而是通过模拟产生发动机各种参数信号，由实验者根据相关知识自行检测这些信号，从而获取相关参数和对应的故障码信息，加深对各种故障码与各类参数之间关联性的理解和印象。

（2）本发明不仅可以接入相关的设备仪器检测相关发动机参数信号，理解各种故障码与各类参数之间的关联性，而且在从机实训平台上还设计了ECU端口、发动机电控系统器件端口，ARM处理器通过继电器控制ECU端口与发动机电控系统各器件端口相连接，可以为实验者提供学习汽车发动机电控系统构造的环境。当实验者需要了解发动机电控系统的构造时，通过对从机实训平台上触摸屏控制菜单的操作，可以在触摸屏上实现发动机电控系统电路图浏览，同时上传至主机模拟系统，在显示屏上显示相关发动机电控系统电路图。当实验者需要进行发动机电控系统电路连接实训时，通过对从机实训平台上触摸屏控制菜单的操作，系统切换到发动机电控系统连线模式，系统将继电器相应开关断开，然后实验者根据电路图可以进行ECU与传感器、执行器等发动机电控系统器件的连接操作，构成具体的发动机电控系统电路，最后再由ARM处理器发送检测信号并确认线路是否连接正确，然后将结果进行显示。如此一来，本发明不但可以提高实验者的动手能力，而且能让其更加清楚发动机电控系统的构造及正确的接线方式。

（3）本发明采用的参数信号检测方式与发动机电控系统连线方式相辅相成，既能让实验者充分了解发动机电控系统的构造及正确的接线方式，又能在此基础上，让实验者对故障码与发动机各类参数之间的关联性有更加深刻的理解，其教学效果非常显著。

（4）本发明可设置一个主控模拟系统+多个从机实训平台的发射性构架模式，并采用无线通讯的模式，实现多位实验者或实验者在同一地方和不同地方的同时教学，在使用上非常方便。

附图说明

图1为本发明的系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例

本发明提供了一种汽车发动机电控系统模拟实训平台及其实现方法，用于实现汽车发动机电控系统的教学。如图1所示，本发明的系统主要包括主机模拟系统、显示屏和从机实训平台。

所述主机模拟系统用于模拟产生汽车发动机故障码信息、汽车发动机极值工况和实车状态参数，其与显示屏相互连接（VGA接口）。所述的从机实训平台包括通过无线模块与主机模拟系统连接、用于接收主机模拟系统信号并进行处理的ARM处理器，均与ARM处理器连接的触摸屏、诊断仪端口、D/A模块，与D/A模块连接的运放模块，与运放模块连接的测试端口（设有多个），以及ECU端口、发动机电控系统器件端口（设有多个端口，例如相关传感器、执行器、电源、搭铁等端口）。ARM处理器通过继电器控制ECU端口与发动机电控系统各器件端口相连接。

本发明可以实现两种操作模式，一种为汽车发动机参数信号检测模式，另一种为发动机电控系统连线模式，两种模式相辅相成，可为实验者或者实验者充分理解汽车发动机电控系统的构造、正确接线方式、故障与参数之间的关联性打好坚实的基础。

下面对这两种操作模式一一进行介绍。

汽车发动机参数信号检测模式

首先，控制继电器开关闭合，主机模拟系统模拟产生汽车发动机故障码信息、汽车发动机极值工况和实车状态参数，然后经由无线模块（本实施例优选采用Zigbee模块或NB-IoT模块）传输至ARM处理器中。模拟的数据信号分别传输至诊断仪端口、各个发动机电控系统器件端口以及经D/A转换和运算放大后传输至测试端口。

而后，分别在诊断仪端口、测试端口上接入相应的检测仪器（例如故障诊断仪、万用表、示波器等），测试相应的发动机参数信号，并判断发动机状态和发动机故障；同时，在发动机电控系统器件端口上用相应的检测仪器进行发动机状态参数信号（例如发动机转速、冷却液温度传感器、曲轴位置传感器、爆震传感器等参数信号）检测。

发动机电控系统连线模式

首先，控制继电器开关断开，实验者通过导线进行电路连接，将ECU端口、发动机电控系统端口以及相应的ECU处理器和发动机电控系统器件（例如发动机节气门体、温度传感器、点火线圈、曲轴位置传感器、爆震传感器等）连接起来，构成具体的发动机电控系统。

接着，ARM处理器向发动机电控系统发送检测连接信号，并在发动机电控系统电路中检测是否有信号，若有，则确认发动机电控系统连线正确；否则确认发动机电控系统连接有误。

上述确认信号由ARM处理器向主机模拟系统发送检测结果，并经主机模拟系统处理后于显示屏上显示，展现从机实训平台的连线操作实训完成情况。

本发明设计巧妙、操作便捷，其通过合理的系统结构设计，将参数信号检测与发动机电控系统连线方式相互结合，既能让实验者充分了解发动机电控系统的工作原理及正确的接线方式，又能在此基础上，让实验者对各种故障码与发动机各类参数之间的关联性有更加深刻的理解和印象。因此，本发明与现有技术相比，不仅成本低廉，而且教学效果俱佳。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种汽车发动机电控系统模拟实训平台，其特征在于，包括用于模拟产生汽车发动机故障码信息、汽车发动机极值工况和实车状态参数的主机模拟系统，以及显示屏和从机实训平台；所述主机模拟系统与显示屏连接，所述从机实训平台包括用于接收主机模拟系统信号并进行处理的ARM处理器，均与ARM处理器连接的触摸屏、诊断仪端口、D/A模块，与D/A模块连接的运放模块，与运放模块连接的测试端口，以及若干的ECU端口、发动机电控系统器件端口；ARM处理器通过继电器控制ECU断口与发动机电控系统器件端口连接。

2.根据权利要求1所述的一种汽车发动机电控系统模拟实训平台，其特征在于，所述从机实训平台ARM处理器通过无线模块与主机系统实现无线通讯，所述主机模拟系统采用VGA连接线与显示屏连接。

3.根据权利要求2所述的一种汽车发动机电控系统模拟实训平台，其特征在于，所述无线模块为Zigbee模块或NB-IoT模块。

4.根据权利要求1～3任一项所述的一种汽车发动机电控系统模拟实训平台，其特征在于，通过触摸屏操作，在触摸屏上实现发动机电控系统电路图浏览，同时上传至主机模拟系统，在显示屏上显示相关发动机电控系统电路图。

5.一种汽车发动机电控系统模拟实训平台的实现方法，其特征在于，包括汽车发动机参数信号检测模式和发动机电控系统连线模式；通过操作触摸屏，可在汽车发动机参数信号检测模式和发动机电控系统连线模式之间切换，其中：

汽车发动机参数信号检测模式包括以下步骤：

（1）控制从机实训平台中的继电器闭合，主机模拟系统模拟产生汽车发动机实时状态参数数据、汽车发动机极值工况数据和各种故障码信息，并传输至从机实训平台的ARM处理器中；

（2）模拟的数据信号分别传输至诊断仪端口、各个发动机电控系统器件端口以及经D/A转换和运算放大后传输至测试端口；

（3）利用汽车解码器在从机平台上的诊断仪端口读取信息，判断发动机故障；同时，在测试端口上接入相应的检测仪器，测试相应的信息，判别发动机状态；同时，在发动机电控系统器件端口上用相应的检测仪器进行发动机状态参数信号检测；

发动机电控系统连线模式包括以下步骤：

（1）控制从机实训平台中的继电器断开，实验者通过导线进行电路连接，将ECU端口、发动机电控系统端口以及相应的ECU处理器和发动机电控系统器件连接起来，构成具体的发动机电控系统；

（2）ARM处理器向发动机电控系统发送检测连接信号，并检测是否有信号，若有，则确认发动机电控系统连线正确；否则确认发动机电控系统连接有误；

（3）ARM处理器向主机模拟系统发送检测结果，并在主机模拟系统处理后于显示屏上显示各从机实训平台连线正确与否信息，便于考核评价。

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