CN2879325Y

CN2879325Y - 汽车发动机技术实训教学系统

Info

Publication number: CN2879325Y
Application number: CN 200520057347
Authority: CN
Inventors: 肖兵; 李树英
Original assignee: GUANGZHOU WONDERFUL VEHICLE ELECTRIC DIGITAL DETECTING EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: GUANGZHOU WONDERFUL VEHICLE ELECTRIC DIGITAL DETECTING EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2005-04-25
Filing date: 2005-04-25
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2015-04-25

Abstract

一种汽车发动机技术实训教学系统，其特征在于：包括安装于展示架上的标准发动机电子燃油喷射与点火装置、K线与RS232通信转化器、上位PC机、发动机实时仿真器，标准发动机电子燃油喷射与点火装置中的电子控制单元ECU通过K线与RS232通信转化器与上位PC机通讯，发动机实时仿真器与标准发动机电子燃油喷射与点火装置相连，并通过通信接口与上位PC机通讯。本实用新型结构合理，可高度逼真再现发动机工作的全过程，能在PC计算机上设置各种实际车辆运行过程中碰到的复杂故障，并能系统开展发动机控制规律实验，使受训人员可直接观察发动机内部的动态过程，教学效果好。

Description

汽车发动机技术实训教学系统

技术领域

本实用新型涉及一种系统，特别是一种汽车发动机技术实训教学系统。

背景技术

现在国内汽车技术培训主要采用两种形式，第一是采用实际车辆或发动机简易台架；第二是汽车部件静物展示。第一种方式虽然能运转实际发动机，但受训人员无法直接观察发动机内部的动态过程，并且故障设置手段落后，能模拟的故障数量有限，要扩展故障模拟功能十分困难，另外实车系统无法开展各种发动机控制规律实验，也不便于人数较多的电化教学，第二种方式仅仅展示或剖析系统部件静物，无法设置故障，难以开展实验，根本不能满足现代汽车教学。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可高度逼真再现发动机工作全过程，能在PC计算机上设置各种实际车辆运行过程中碰到的复杂故障，并能系统开展发动机控制规律实验的汽车发动机技术实训教学系统。

本实用新型的目的可以通过以下措施来达到：包括安装于展示架上的标准发动机电子燃油喷射与点火装置、K线与RS232通信转化器、上位PC机、发动机实时仿真器，标准发动机电子燃油喷射与点火装置中的电子控制单元(ECU)通过K线与RS232通信转化器与上位PC机通讯，发动机实时仿真器与标准发动机电子燃油喷射与点火装置相连，并通过通信接口与上位PC机通讯。

本实用新型的目的还可以通过以下措施来达到：发动机实时仿真器包括开关量信号处理电路、模拟量信号处理电路、PWM信号滤波电路、智能功率模块及其驱动电路、单片机、光电隔离RS232接口电路，RS232接口电路、开关量信号处理电路及模拟量信号处理电路的输出送到单片机，单片机的输出送到PWM信号滤波电路及智能功率模块及其驱动电路，单片机还与光电隔离RS232接口电路及RS232接口电路相接。标准发动机电子燃油喷射与点火装置中的碳罐阀、进气歧管、节气门总成、燃油压力调节阀、喷油管、进油管与回油管、信号测量端子、燃油压力指示表、燃油滤清器、分电器、火花塞、碳罐、汽车仪表总成、发动机电子控制单元(ECU)、继电器组、曲轴信号盘、高压点火线圈、油泵、透明油箱装于展示架的正面。

本实用新型相比现有技术具有如下优点：结构合理，可高度逼真再现发动机工作的全过程，能在PC计算机上设置各种实际车辆运行过程中碰到的复杂故障，并能系统开展发动机控制规律实验，使受训人员可直接观察发动机内部的动态过程，教学效果好。

附图说明

图1为本实用新型的原理方框图；

图2为标准发动机电子燃油喷射与点火装置的结构连接示意图；

图3为展示架与上位PC机的外形结构示意图；

图4为发动机实时仿真器工作原理流程图；

图5为发动机实时仿真器内部功能模块图；

图6为发动机实时仿真器的电路原理方框图；

图7为氧传感器故障模拟的原理示意图；

图8为喷油器故障模拟的原理示意图；

图9为运行于PC机的实训教学软件模块的方框图。

具体实施方式

本实用新型下面将结合附图(实施例)作进一步详述：

参照图1、本实用新型包括安装于展示架1上的标准发动机电子燃油喷射与点火装置、K线与RS232通信转化器3、上位PC机4及实训教学软件、发动机实时仿真器5等。标准发动机电子燃油喷射与点火装置2包括燃油供给子系统，进气子系统、测量子系统、发动机电子控制单元(ECU)、发动机控制执行机构系统五部分(这些部件都安装在展示架1的展示面板上)。通过把K线标准转换为RS232标准的通信转换器3使发动机电子控制单元(ECU)能与上位PC机4通讯。本实用新型的核心是实时模拟发动机运行的实时仿真器5(安装在展示架1的展示面板后面)。实时仿真器5是根据展示架面板上个别传感器信号与开关状态命令模拟发动机的运行规律，并根据预先建立好的各种故障模型模拟各种实车故障，运行于PC机4上的实训教学软件主要是提供使用者相应的人机操作界面，并通过通信接口与发动机电子控制单元(ECU)及实时仿真器5通信。

参照图2、图3，标准发动机电子燃油喷射与点火装置2包括碳罐阀2-1、进气歧管2-2、节气门总成2-3、燃油压力调节阀2-4、喷油器2-5、进油管与回油管2-6、信号测量端子2-7、燃油压力指示表2-8、燃油滤清器2-9、分电器2-10、火花塞2-11、碳罐2-12、汽车仪表总成2-13、发动机电子控制单元ECU、继电器组2-15、曲轴信号盘2-16、高压点火线圈2-17、油泵2-18、透明油箱2-19，这些部件都装于展示架1的展示面板正面，另还包括曲轴位置传感器2-20、空调选择开关2-21、动力转向压力开关2-22、氧传感器2-23、车速传感器2-24、发动机冷却液温度传感器2-25、同步信号传感器2-26、蓄电池2-27、发动机进气温度传感器2-28、蒸汽排放器2-29、发动机转速信号表2-30、车辆故障信号指示灯2-31、汽车速度显示仪表2-32、冷却风扇2-33、空调继器2-34、风扇继电器2-35、电动燃油泵继电器2-36、燃油箱油面位置传感器2-37、串行输出标准故障诊断接头2-38、节气门位置传感器2-39等。在实际轿车中发动机电子控制单元ECU的输入信号来自图中所列的各种传感器，ECU的输出则接至图中所列的各种执行机构(如喷油嘴、点火线圈等)。而本实用新型的关键是用实时仿真器5取代了实际物理发动机，仿真器5根据数学模型计算出传感器的信号值，并输出给发动机电子控制单元ECU，即用仿真器5取代了大部分物理传感器。

参照图4，其本质是依据表征发动机各部件动态运行规律的微分方程，计算出相应的发动机信号，主要有：根据进气岐管均值充气动态模型计算岐管负压，发动机燃烧做功模型计算发动机输出功率，发动机变速箱模型计算传动轴输出转矩，整车惯性负载模型计算出发动机转速与汽车车速。

发动机故障模拟则是建立反映油路、气路、电路、机械四大部分各种故障的模型，根据上位机发出的故障设置命令改变相应信号点信号的特性，代表所发生的故障。并把图2中ECU的输出驱动信号先输入至故障模拟器中，由故障模拟器决定是否把驱动信号输出给相应的执行机构，从而模拟执行机构故障。

参照图5，其中虚线框表示实时仿真器5与故障模拟器部分，实线框

内则表示标准发动机电子控制系统的各个部件。其中5-8为节气门故障模拟模块、5-9为氧传感器仿真计算与故障模拟模块、5-10为冷却液温度传感器仿真计算与故障模拟模块、5-11为空气温度传感器仿真计算与故障模拟模块、5-12为空调开关故障模拟模块、5-13为曲轴位置信号仿真计算与故障模拟模块、5-14为爆震传感器信号分析与故障模拟模块、5-15为机械负载设定模块、5-16为喷油器控制与故障模拟模块、5-17为怠速阀控制与故障模拟模块、5-18为点火控制与故障模拟模块、5-19为油泵控制与故障模拟模块、5-20为油压控制与故障模拟模块、5-21为碳罐阀控制与故障模拟模块、5-22为继电器组故障模拟模块、5-23为电池故障模拟模块、5-24为机械故障模拟模块、5-25为进气压力传感器仿真计算与故障模拟模块、2-40为进气压力传感器、2-41为爆震传感器、2-42为怠速阀。

为了实现对发动机的仿真计算与故障模拟，实际电子控制系统传感器信号并不直接进入ECU，而是先进入仿真器，由仿真器根据命令输入正常信号还是异常信号，而ECU的输出信号也不是直接给执行机构，而是先进入仿真器，由仿真器根据命令决定输出是正常还是异常。

参照图6，发动机实时仿真器5包括开关量信号处理电路5-1、模拟量信号处理电路5-2、PWM信号滤波电路5-3、智能功率模块及其驱动电路5-4、单片机5-5、光电隔离RS232接口电路5-6、RS232接口电路5-7等。开关量信号(DI)处理分为纯触点信号、电平信号、脉冲数字量三大类。模拟量(AI)处理主要是对输入模拟量进行有源滤波与量程匹配。模拟量(AO)输出中，由于故障模拟需要较大量的模拟输出通道，本实用新型设计采用把脉宽调制信号经低通滤波方法把数字量变成模拟量。开关量(DO)输出采用带诊断回馈的智能功率模块。总计有10路DI，8路AI，10路AO，22路DO。

参照图7，由发动机实时仿真器5根据命令控制继电器打开与闭合，仿真器5根据氧传感器的变化模型计算得到一个模拟的氧传感器信号，通过控制该模拟信号的变化规律模拟各种氧传感器故障。

参照图8，由发动机实时仿真器5根据命令控制继电器开关动作。仿真器5类似ECU输出喷油器驱动信号，由继电器决定喷油器是由ECU控制还是仿真器5控制，当由仿真器5控制就能输出不同规律的驱动信号以模拟各种喷油器故障。

参照图9，(A)为汽车电子控制系统原理与维修课件，主要是用文字与实物图片，线路图形式系统介绍相关的工作原理，使用与故障检测方法。(B)发动机数据流观察模块是通过计算机通信实时把ECU内部的数据调出来，在PC机上以数据表格、图形曲线方式再现相关变量的变化过程。(C)故障设置与修复操作模块采用两种方式设置故障，一是针对故障原因，直接产生故障点；二是针对故障现象，模拟相应的故障场景。(D)发动机控制规律实验是以发动机仿真器取代真实发动机，让用户在PC机上进行修改发动机控制参数并观察实验结果的模块。(E)汽车工作原理动画演示是以彩色动画，用户能操控的形式系统展示汽车各零部件的工作原理与工作过程。(F)使用操作帮助是整个实训教学软件的在线帮助系统。(G)计算机联网电子考试模块是以教师计算机为主机，学生计算机为从机，让学生直接在计算机上操作考试并自动评分的电子考试系统。

Claims

1、一种汽车发动机技术实训教学系统，其特征在于：包括安装于展示架(1)上的标准发动机电子燃油喷射与点火装置(2)、K线与RS232通信转化器(3)、上位PC机(4)、发动机实时仿真器(5)，标准发动机电子燃油喷射与点火装置(2)中的电子控制单元(ECU)通过K线与RS232通信转化器(3)与上位PC机(4)通讯，发动机实时仿真器(5)与标准发动机电子燃油喷射与点火装置(2)相连，并通过通信接口与上位PC机(4)通讯。

2、根据权利要求1所述的汽车发动机技术实训教学系统，其特征在于：发动机实时仿真器(5)包括开关量信号处理电路(5-1)、模拟量信号处理电路(5-2)、PWM信号滤波电路(5-3)、智能功率模块及其驱动电路(5-4)、单片机(5-5)、光电隔离RS232接口电路(5-6)、RS232接口电路(5-7)，开关量信号处理电路(5-1)及模拟量信号处理电路(5-2)的输出送到单片机(5-5)，单片机(5-5)的输出送到PWM信号滤波电路(5-3)及智能功率模块及其驱动电路(5-4)，单片机(5-5)还与光电隔离RS232接口电路(5-6)及RS232接口电路(5-7)相接。

3、根据权利要求1所述的汽车发动机技术实训教学系统，其特征在于：标准发动机电子燃油喷射与点火装置(2)中的碳罐阀(2-1)、进气歧管(2-2)、节气门总成(2-3)、燃油压力调节阀(2-4)、喷油管(2-5)、进油管与回油管(2-6)、信号测量端子(2-7)、燃油压力指示表(2-8)、燃油滤清器(2-9)、分电器(2-10)、火花塞(2-11)、碳罐(2-12)、汽车仪表总成(2-13)、发动机电子控制单元(ECU)、继电器组(2-15)、曲轴信号盘(2-16)、高压点火线圈(2-17)、油泵(2-18)、透明油箱(2-19)装于展示架(1)的正面。