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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
第1章 緒 論
1.1 電器實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的目的和意義
1.1.1 目的
隨著轎車產(chǎn)量和保有量日益增大，相關(guān)的使用與維修問題也接踵而來，而現(xiàn)代轎車是以廣泛采用電子技術(shù)為標(biāo)志的,其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,且汽車運(yùn)行中電器故障所占的比重遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他故障,約占40% ～60% ,這對(duì)從事汽車工程相關(guān)專業(yè)的人員提出了更高的要求[1]。先進(jìn)的汽車實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力，分析處理問題能力，工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力及商品意識(shí)，很好的滿足專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)的要求。因此，設(shè)計(jì)出的汽車電器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)作為實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在教學(xué)的過程中可以為學(xué)生及汽車專業(yè)技術(shù)人才營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍，起到理論聯(lián)系實(shí)際的一個(gè)紐帶，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了有利的條件，在滿足教學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提高了學(xué)生及汽車故障診斷、維修能力。學(xué)生掌握汽車電器的故障診斷這項(xiàng)技能，對(duì)學(xué)生未來的發(fā)展是有很大幫助的。如何設(shè)計(jì)一個(gè)使學(xué)生容易理解、操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、方便維修的實(shí)驗(yàn)臺(tái)是這次設(shè)計(jì)的主要目的。
1.1.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的意義
１、先進(jìn)的汽車實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)臺(tái)設(shè)計(jì)與制作可以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、分析處理問題的能力、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力及商品意識(shí),滿足專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)的要求。可以提高汽車的使用壽命和經(jīng)濟(jì)效益,推動(dòng)汽車工業(yè)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
２、與實(shí)踐相結(jié)合,提高學(xué)生的實(shí)際操作能力。
３、伴隨汽車電器技術(shù)的進(jìn)步,實(shí)驗(yàn)臺(tái)還可以進(jìn)行更新?lián)Q代,節(jié)約研制經(jīng)費(fèi)。
４、對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的開發(fā)和設(shè)計(jì),可以建立一種科研環(huán)境,給學(xué)生營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍。在設(shè)計(jì)過程中,需要對(duì)以往學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí),還有很多的理論需要深入的研究,以便同實(shí)際操作結(jié)合。
汽車新技術(shù)發(fā)展十分迅速，在汽車工程上的應(yīng)用越來越普遍．而相關(guān)高校及社會(huì)技術(shù)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)在汽車新技術(shù)教學(xué)中大多以理論為主，相應(yīng)新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)為主的實(shí)踐教學(xué)手段嚴(yán)重滯后，不僅不能與汽車領(lǐng)域廣泛推出的汽車新技術(shù)同步，更跟不上汽車新技術(shù)的快速發(fā)展．為此，研制了豐田1ZZ—FE型電控發(fā)動(dòng)機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)臺(tái)，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)教學(xué)機(jī)構(gòu)提供有益的幫助結(jié)合我校豐田技術(shù)人才培養(yǎng)的要求，本設(shè)計(jì)以豐田花冠1ZZ-FE發(fā)動(dòng)機(jī)為藍(lán)本，設(shè)計(jì)制造出具有故障診斷以及教學(xué)功能演示的綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)，可以結(jié)合實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以進(jìn)行故障設(shè)置，診斷并且進(jìn)行信號(hào)測(cè)試，數(shù)據(jù)流分析等。目的是通過理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式，培養(yǎng)和加強(qiáng)學(xué)生的汽車故障診斷分析能力。
1.2 研究和發(fā)展現(xiàn)狀
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車作為一種代步工具，已經(jīng)進(jìn)入普及時(shí)代。目前，平均每輛汽車上的電子裝備已經(jīng)占到整車成本的20%—30%，一些高檔轎車上電器產(chǎn)品所占比重更高，電器產(chǎn)品的費(fèi)用已經(jīng)占到整車成本的50%以上。據(jù)美國(guó)汽車工業(yè)界的預(yù)測(cè)，2003年全球汽車電器產(chǎn)品的總銷售額將達(dá)800億美元。
汽車電器是汽車的重要組成部分，其自身的性能對(duì)汽車的動(dòng)力性、 經(jīng)濟(jì)性、可靠性、安全性、操縱性、舒適性、娛樂性等各種性能 都會(huì)產(chǎn)生直接而重要的影響?，F(xiàn)代汽車已不再是傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品， 其中汽車機(jī)械部分的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了極致，汽車電器還有廣泛的發(fā)展空間，汽車上70%的革新來自汽車電子技術(shù)及產(chǎn)品。汽車電子屬于典型的高技術(shù)、高附加值、高增長(zhǎng)的新興產(chǎn)業(yè)，具有巨大的市場(chǎng)容量和很強(qiáng)的技術(shù)滲透性與產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)性，是我國(guó)占領(lǐng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)制高點(diǎn)、大力推進(jìn)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的良好機(jī)遇。在發(fā)達(dá)國(guó)家，汽車已經(jīng)進(jìn)入電子時(shí)代，汽車電器技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)代汽車技術(shù)領(lǐng)域關(guān)注和研究的重點(diǎn)問題。
近20多年來，隨著計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)的發(fā)展，汽車工業(yè)和汽車技術(shù)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。采用電子技術(shù)已經(jīng)成為解決汽車質(zhì)量與性能諸多問題中的最佳方案。應(yīng)用微機(jī)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油與點(diǎn)火就是為了適應(yīng)社會(huì)對(duì)汽車排放法規(guī)與節(jié)能的要求。目前，多數(shù)轎車都已裝用發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行綜合控制發(fā)動(dòng)機(jī)的控制已由早期的模擬裝置發(fā)展成為微機(jī)控制的數(shù)字控制系統(tǒng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)中，微機(jī)不僅控制點(diǎn)火定時(shí)與噴油系統(tǒng)的空然比，還控制怠速轉(zhuǎn)速，爆燃，增壓壓力，近期和廢棄再循環(huán)以及變速器傳動(dòng)諸多方面，還增加了自診斷系統(tǒng)，后備系統(tǒng)與保護(hù)裝置，提高了整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性。
現(xiàn)代汽車工業(yè)已經(jīng)進(jìn)入成熟的發(fā)展階段，世界各大汽車制造商為進(jìn)一步地爭(zhēng)奪汽車銷售市場(chǎng)，不斷加強(qiáng)開發(fā)投資力度，試圖以提高汽車安全性、降低能耗、改善舒適性和增加功能等來推動(dòng)汽車工業(yè)向高附加值方向發(fā)展。汽車電子技術(shù)是汽車技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，汽車電子化被認(rèn)為是汽車技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中的一次革命。在現(xiàn)代汽車上，電子技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，汽車已經(jīng)由單純的機(jī)械產(chǎn)品發(fā)展為高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，成為所謂的“電子汽車”。
汽車電子化是現(xiàn)代汽車發(fā)展的重要標(biāo)志。隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展, 現(xiàn)代汽車技術(shù)與電子技術(shù)、信息技術(shù)融合在一起, 汽車已成為現(xiàn)代科技的載體和結(jié)晶。據(jù)核計(jì)，目前平均每輛車上的電子裝備已經(jīng)占到整車成本的20%-30%，在一些豪華轎車上，使用單片微型計(jì)算機(jī)的數(shù)量已經(jīng)達(dá)到50個(gè)，電子產(chǎn)品費(fèi)用占到整車成本的50%以上。可以說,目前電子技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)深入到汽車所有的系統(tǒng)并在提高汽車的操縱性能、燃油經(jīng)濟(jì)性、可靠性和自動(dòng)化程度等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。在發(fā)達(dá)國(guó)家，汽車已經(jīng)進(jìn)入電子時(shí)代，汽車電子控制技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)代汽車技術(shù)領(lǐng)域關(guān)注和研究的重點(diǎn)問題。
由此可以看出，現(xiàn)代汽車已不再是傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品，其中汽車的機(jī)械部分的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了極致，汽車?yán)^續(xù)改進(jìn)的空間將集中在傳統(tǒng)汽車技術(shù)和電子技術(shù)的的結(jié)合上，汽車上70%的革新來自汽車電子技術(shù)及產(chǎn)品。然而，由于汽車運(yùn)行的環(huán)境多變，特別是發(fā)動(dòng)機(jī)所處的環(huán)境惡劣，因此，由發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)引起的故障也相應(yīng)增多。據(jù)相關(guān)從事汽車維修多年的人員表示，現(xiàn)代汽車由于電控系統(tǒng)引起的故障大約占全車故障的70%，特別是新車。發(fā)動(dòng)機(jī)電子燃油噴射是一項(xiàng)涉及面很廣的技術(shù)，它包括了傳感器技術(shù)、微處理技術(shù)、控制工程等多方面知識(shí)。并且，在汽車修理過程中，由于車系、車型的差別，維修人員判定傳感器元件信號(hào)及電子控制單元導(dǎo)致的故障很困難。這就給汽車維修和汽車教學(xué)帶來了很大的障礙。而現(xiàn)有的教學(xué)試驗(yàn)臺(tái)架絕大部分仍然基于傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，這是制約學(xué)生理論學(xué)習(xí)和提高實(shí)踐能力的一個(gè)重要原因。本設(shè)計(jì)通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制部分實(shí)施改制，使之形成可以脫離發(fā)動(dòng)機(jī)本體試驗(yàn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)用相應(yīng)傳感器來模擬實(shí)際運(yùn)行工況，實(shí)現(xiàn)故障診斷，通過故障代碼的分析，查找并排除故障。研制出一套對(duì)汽車電子控制系統(tǒng)診斷準(zhǔn)確、操作方便、快速經(jīng)濟(jì)的故障診斷系統(tǒng)，從而把理論教學(xué)與實(shí)踐過程有機(jī)地結(jié)合起來，使理論教學(xué)更直觀，實(shí)踐過程更容易。
在國(guó)外主要開發(fā)的是發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制故障診斷系統(tǒng)，代表產(chǎn)品有美國(guó)通用汽車公司和福特汽車公司推出的稱之為CAMS和SBDS的故障診斷咨詢系統(tǒng)。日本豐田汽車公司的維修、信息及技術(shù)部門聯(lián)合開發(fā)了“維修技術(shù)咨詢系統(tǒng)”和豐田發(fā)動(dòng)機(jī)集中電子控制TCCS的診斷系統(tǒng)。
汽車電子控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)是朝著人工控制智能化的方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)故障診斷檢測(cè)、工作狀況的演示等功能。
我國(guó)仿真技術(shù)的研究與應(yīng)用開展得比較早，發(fā)展迅速。80年代就建設(shè)了一批水平高、規(guī)模大的半實(shí)物仿真系統(tǒng)，如射頻制導(dǎo)導(dǎo)彈半實(shí)物仿真系統(tǒng)、工程飛行模擬等等，主要應(yīng)用于軍事用途。目前半實(shí)物仿真在工業(yè)、交通優(yōu)化逐步開始應(yīng)用，同時(shí)，半實(shí)物仿真技術(shù)已成為國(guó)內(nèi)汽車工程師研究的熱點(diǎn)，已滿足應(yīng)用設(shè)計(jì)周期的縮短、產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高、開發(fā)及設(shè)計(jì)費(fèi)用的減少的要求。
在國(guó)外，汽車公司的工程師感到他們需要一種替代傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的新途徑。他們?cè)?jīng)嘗試過的方法所遇到的主要問題還是硬件原型的不完備，整個(gè)設(shè)計(jì)在工程化時(shí)需要重新設(shè)計(jì)和重新編程。因此汽車公司的工程師開始尋找一種新的方法來填補(bǔ)傳統(tǒng)與現(xiàn)代的汽車電子控制系統(tǒng)開發(fā)之間的空白，使得需求定義者控制器設(shè)計(jì)人員有一個(gè)共同的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
1.3 設(shè)計(jì)的要主內(nèi)容
由以上論述可知，花冠電控實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要由臺(tái)架和臺(tái)面組成。主要內(nèi)容如下：
1、完成實(shí)驗(yàn)臺(tái)布局設(shè)計(jì)（臺(tái)架、展板）、演示裝置設(shè)計(jì)、
2、實(shí)現(xiàn)車用傳感器的信號(hào)輸入、盡可能解決信號(hào)之間匹配（轉(zhuǎn)速與負(fù)荷）。
3、面板設(shè)計(jì)及選擇原件定位。
4、演示裝置及檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)。
5、實(shí)現(xiàn)故障設(shè)置，故障演示。
6、研究方法: 實(shí)驗(yàn)室調(diào)研，借鑒參考臺(tái)架。
1.4 故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
近年來，一些新的科學(xué)分支的出現(xiàn)和發(fā)展及其在設(shè)備故障診斷中的成功應(yīng)用，為汽車故障診斷技術(shù)的發(fā)展開拓了新的途徑。由于汽車電子化的趨勢(shì)是從整體上來設(shè)計(jì)全車的控制系統(tǒng)，因此，現(xiàn)代故障診斷系統(tǒng)的技術(shù)正向著故障專家系統(tǒng)、人工智能故障診斷系統(tǒng)方面發(fā)展，開發(fā)要求是：具有在線更新自診斷功能、故障預(yù)測(cè)功能、自我保護(hù)功能，并且還可以實(shí)現(xiàn)在線信息資源的交流與共想。
第2章 花冠1ZZ-FE發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
2.1發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)資料
2.1.1發(fā)動(dòng)機(jī)的作用和組成
1、發(fā)動(dòng)機(jī)的作用：是使輸進(jìn)氣缸內(nèi)的燃料燃燒而發(fā)出動(dòng)力。
2、發(fā)動(dòng)機(jī)的組成：機(jī)體、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃油供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)(汽油發(fā)動(dòng)機(jī)采用)、起動(dòng)系統(tǒng)等部分組成。（如圖2.1）
發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造
曲柄連桿機(jī)構(gòu)：曲軸箱組；活塞連桿組；曲軸飛輪組。
配氣機(jī)構(gòu)：氣門組；氣門傳動(dòng)組。
燃料供給系：汽油機(jī)；柴油機(jī)。
點(diǎn)火系
冷卻系
潤(rùn)滑系
圖2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)組成示意圖
2.1.2 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理
發(fā)動(dòng)機(jī)工作須經(jīng)過進(jìn)氣，把可燃混合氣(或新鮮空氣)引入氣缸；然后將進(jìn)入氣缸的可燃混合氣壓縮，壓縮接近終點(diǎn)時(shí)點(diǎn)燃可燃混合氣；可燃混合氣著火燃燒，膨脹推動(dòng)活塞下行實(shí)現(xiàn)對(duì)外作功；最后排出燃燒后的廢氣。進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)過程。把這四個(gè)過程叫做發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)，工作循環(huán)不斷地重復(fù)，就實(shí)現(xiàn)了能量轉(zhuǎn)換，使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
1、進(jìn)氣行程
活塞在曲軸帶動(dòng)下從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)排氣門關(guān)閉，進(jìn)氣門打開。隨著活塞下移，氣缸內(nèi)容積增大，壓力減小，在氣缸內(nèi)形成一定的真空度，空氣和汽油混合物通過進(jìn)氣門被吸入氣缸，并在氣缸內(nèi)進(jìn)一步形成可燃混合氣
2、壓縮行程：
進(jìn)氣結(jié)束終了，曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)進(jìn)、排氣門均關(guān)閉，氣缸內(nèi)成為封閉容積，隨著活塞移動(dòng)，氣缸容積不斷減小，可燃混合氣受到壓縮，壓力和溫度不斷升高，當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)壓縮行程結(jié)束。
3、做功行程;
做功行程包括燃燒過程和膨脹過程，在這一行程中，進(jìn)氣門和排氣門仍然保持關(guān)閉。當(dāng)活塞位于壓縮行程接近上止點(diǎn)(即點(diǎn)火提前角)位置時(shí)，安裝在氣缸蓋上的火花塞產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃可燃混合氣，火焰迅速傳遍整個(gè)燃燒室，同時(shí)放出大量的熱能。燃燒氣體的體積急劇膨脹，溫度和壓力急劇升高，最高壓力可達(dá)3.0～6.5MPa，最高溫度可達(dá)2200～2800K，高溫高壓氣體膨脹，推動(dòng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)，通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)并輸出機(jī)械能，除了用于維持發(fā)動(dòng)機(jī)本身繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)外，其余用于對(duì)外做功。隨著活塞向下運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)容積增加，氣體壓力和溫度逐漸降低，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)，做功行程結(jié)束，氣體壓力降低到0.35～0.5MPa，氣體溫度降低到1200～1500K。
4、排氣行程：
可燃混合氣在氣缸內(nèi)燃燒后生成的廢氣必須從氣缸中排出去以便進(jìn)行下一個(gè)進(jìn)氣行程。排氣行程開始時(shí)，排氣門開啟，進(jìn)氣門仍然關(guān)閉，曲軸通過連桿帶動(dòng)活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，此時(shí)廢氣在自身生剩余壓力和在活塞的推動(dòng)下，經(jīng)排氣門排出氣缸之外?；钊竭^上止點(diǎn)后，排氣門關(guān)閉，排氣行程結(jié)束。
受排氣阻力的影響，排氣終止時(shí)，氣體壓力仍高于大氣壓力，約為0.105～0.12MPa，溫度約為900～1100K。
曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，又開始了下一個(gè)新的循環(huán)過程?？梢娝男谐唐蜋C(jī)經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)行程完成一個(gè)工作循環(huán)，這期間活塞在上、下止點(diǎn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)了四個(gè)行程，相應(yīng)地曲軸旋轉(zhuǎn)了兩圈。
實(shí)際汽油機(jī)的進(jìn)氣過程中，進(jìn)氣門打開。在排氣行程中，是排氣門早于下止點(diǎn)開啟，遲于上止點(diǎn)關(guān)閉。
進(jìn)氣門早開晚關(guān)的目的是為了增加進(jìn)入氣缸的混合氣量，排氣門早開晚關(guān)的目的是為了減少氣缸內(nèi)的殘余廢氣量。減少殘余廢氣量，會(huì)相應(yīng)增加進(jìn)氣量。
二行程汽油機(jī)的工作循環(huán)也是由進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣過程組成，但它是在曲軸旋轉(zhuǎn)一圈(360°)，活塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)行程內(nèi)完成的。因此，二行程發(fā)動(dòng)機(jī)與四行程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理不同，結(jié)構(gòu)也不一樣。 （如圖2.2）
圖2.2 汽油機(jī)工作原理示意圖
例如曲軸箱換氣式二行程汽油機(jī)，氣缸上有三排孔，利用這三排孔分別在一定時(shí)刻被活塞打開或關(guān)閉進(jìn)行進(jìn)氣、換氣和排氣的。工作原理如下：活塞向上運(yùn)動(dòng)，將三排孔都關(guān)閉，活塞上部開始?jí)嚎s，當(dāng)活塞繼續(xù)上行時(shí)，活塞下方打開了進(jìn)氣孔，可燃混合氣進(jìn)入曲軸箱，活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，火花塞點(diǎn)燃混合氣，氣體燃燒膨脹，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣孔關(guān)閉，曲軸箱內(nèi)的混合氣受到壓縮，當(dāng)活塞接近下止點(diǎn)時(shí)，排氣孔打開，排出廢氣，活塞再向下運(yùn)動(dòng)，換氣孔打開，受到壓縮的混合氣便從曲軸箱經(jīng)進(jìn)氣孔流入氣缸內(nèi)，并掃除廢氣。
第一行程：活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，事先已充滿活塞上方氣缸內(nèi)的混合氣被壓縮，新的可燃混合氣又從化油器被吸入活塞下方的曲軸箱內(nèi)。??????????????????????????
第二行程：活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，活塞上方進(jìn)行作功過程和換氣過程，而活塞下方則進(jìn)行可燃混合氣的預(yù)壓縮。
二行程柴油機(jī)的工作原理
二行程柴油機(jī)和二行程汽油機(jī)工作類似，所不同的是，柴油機(jī)進(jìn)入氣缸的不是可燃混合氣，而是純空氣。例如帶有掃氣泵的二行程柴油機(jī)工作過程如下：
第一行程：活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，行程開始前不久，進(jìn)氣孔和排氣門均以開啟，利用從掃氣泵流出的空氣使氣缸換氣。當(dāng)活塞繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)氣孔被關(guān)閉，排氣門也關(guān)閉，空氣受到壓縮，當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室，燃油和空氣混合后燃燒，使氣缸內(nèi)壓力增大。
第二行程：活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，開始時(shí)氣體膨脹，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)外作功，當(dāng)活塞下行到大約2/3行程時(shí)，排氣門開啟，排出廢氣，氣缸內(nèi)壓力降低，進(jìn)氣孔開啟，進(jìn)行換氣，換氣一直延續(xù)到活塞向上運(yùn)動(dòng)1/3行程進(jìn)氣孔關(guān)閉結(jié)束。
2.2 1ZZ-FE發(fā)機(jī)動(dòng)的相關(guān)材料
豐田花冠1ZZ-FE引擎的缸徑為79mm，行程91.5mm；壓縮比在某些國(guó)家中所公布的數(shù)字高達(dá)10：1。而在臺(tái)灣所公布的最大馬力有136?PS/6000rpm，最大扭力則達(dá)到17.4kgm/4200rpm，排量為1.8L，汽缸最大平面卷曲度0.05，氣門坐寬度1.0-1.4，氣門錐角45°。氣門間隙為0.75，氣門彈簧為38.74，活塞環(huán)間隙為0.045，活塞環(huán)開口間隙為0.25-0.45。該發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用在卡羅拉第六代車型中，目前該發(fā)動(dòng)機(jī)已被替代為，新發(fā)動(dòng)機(jī)1.8升2ZR-FE將替代目前車型的1ZZ-FE。發(fā)動(dòng)機(jī)外型（如圖2.3）
圖2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)外型示意圖
1ZZ-FE發(fā)動(dòng)機(jī)采用四缸20氣門配氣機(jī)構(gòu)，閉環(huán)電子控制汽油噴射系統(tǒng)。其最大特點(diǎn)是實(shí)施了集中控制，即汽油噴射和點(diǎn)火由同一控制單元控制，噴射系統(tǒng)為多點(diǎn)順序噴射，點(diǎn)火系統(tǒng)采用高能無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)。
電控汽油噴射系統(tǒng)根據(jù)其作用不同可分為四個(gè)系統(tǒng)，即空氣供給系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。
1.空氣供給系統(tǒng)
空氣供給系統(tǒng)的作用是測(cè)量、控制汽油燃燒所需的空氣量。主要由空氣濾清器、空氣流量計(jì)、節(jié)氣門控制單元、穩(wěn)壓箱及進(jìn)氣管下體等組成。
2.燃油供給系統(tǒng)
燃油供給系統(tǒng)的作用是將燃油從油箱中吸出，加壓濾清后經(jīng)噴嘴供給發(fā)動(dòng)機(jī)。它由汽油箱、汽油濾清器、電動(dòng)汽油泵、壓力調(diào)節(jié)器、噴嘴等組成。
電動(dòng)汽油泵從油箱中將汽油泵出。經(jīng)汽油濾清器過濾及壓力調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)后使油壓始終高于進(jìn)氣管壓力約0.3Mpa,并經(jīng)汽油分配管送給各缸噴嘴，噴嘴根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的指令將汽油適時(shí)地噴入進(jìn)氣管中。
3.點(diǎn)火系統(tǒng)
花冠轎車采用無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)。它主要由點(diǎn)火能量終端輸出極、點(diǎn)火線圈、高壓導(dǎo)線、火花塞以及各種傳感器組成，由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元實(shí)施集中控制。點(diǎn)火時(shí)兩缸同時(shí)串聯(lián)點(diǎn)火，點(diǎn)火順序?yàn)?-3-4-2。一個(gè)氣缸在排氣行程末期，另一個(gè)氣缸在壓縮行程末期。在排氣行程的氣缸內(nèi)壓力較低，火花塞擊穿電壓較低，點(diǎn)火能量消耗較少，對(duì)處于壓縮行程中的另一個(gè)氣缸的點(diǎn)火影響不大。這種無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：無旋轉(zhuǎn)件，無機(jī)械磨損，高壓導(dǎo)線數(shù)少，對(duì)無線電干擾小。
該點(diǎn)火系中主要部件是點(diǎn)火線圈及終端能量輸出極（末級(jí)功率）。點(diǎn)火線圈及終端能量輸出極裝在一個(gè)殼體里，固定在氣缸體上，火線圈的殼體上有各缸排序標(biāo)識(shí)A、B、C、D，分別對(duì)應(yīng)的缸號(hào)為1、2、3、4。1、4缸共用一個(gè)點(diǎn)火線圈，2、3缸共用一個(gè)點(diǎn)火線圈。終端能量輸出極根據(jù)控制單元指令控制點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組的通電斷電。從而在點(diǎn)火線圈次級(jí)產(chǎn)生點(diǎn)火高壓。
2.3 1ZZ-FE發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)
首先，這具引擎搭載了TOYOTA的可變閥門正時(shí)技術(shù)VVT-i。這項(xiàng)技術(shù)相當(dāng)為人所熟知，并常被拿來與HONDA?Ferio所使用的VTEC作比較。如果純粹就性能面或燃油的節(jié)省來看，VTEC對(duì)引擎的效果是要?jiǎng)龠^于VVT-i的；然而VTEC是分段切換，VVT-i則為無段變化，想要在各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀況之下都能調(diào)整出理想的閥門正時(shí)，VVT-i則較居上風(fēng)。多年前的NISSAN?Sentra便已經(jīng)使用類似VVT-i這種改變凸輪相位角的機(jī)構(gòu)，但是僅為兩段變化，控制策略也相當(dāng)簡(jiǎn)單，不像TOYOTA的VVT-i能作精確的調(diào)整與控制。
比較不為人所注意的，TOYATA特意將Altis引擎的行程設(shè)計(jì)得很長(zhǎng)，是一具長(zhǎng)行程引擎。長(zhǎng)行程引擎的中低速扭力充沛，駕駛性良好，燃燒也完全，能降低HC的污染，也能節(jié)省燃油。對(duì)定位在主流產(chǎn)品的乘用車來說是相當(dāng)有利的。但是長(zhǎng)行程引擎的高轉(zhuǎn)速性能較差，為了能提升這具長(zhǎng)行程引擎在高轉(zhuǎn)速時(shí)的性能，TOYOTA破天荒的在這個(gè)級(jí)距的引擎里摒棄了使用傳統(tǒng)氣門座的制造方法，而以雷射在汽缸頭鍍上一層較薄的耐磨耗合金來取代氣門座的功能。
這是因?yàn)槿紵业目臻g很有限，使用傳統(tǒng)氣門座的引擎，因?yàn)楸仨氃谌紵依飻D出空間來讓給又厚又大的氣門座，很難搭配較大的氣門，高速時(shí)的性能會(huì)受到相當(dāng)?shù)木窒?。如果采用這樣的新技術(shù)，這層薄薄的耐磨耗金屬可以把珍貴的空間給讓出來，而能使用較大的氣門，讓進(jìn)排氣量更大，高速性能得以充分提升。從廠方公布的馬力數(shù)字可以明顯看出來這項(xiàng)技術(shù)的效果，這具長(zhǎng)行程引擎的高轉(zhuǎn)速性能比起同級(jí)車來毫不遜色。而事實(shí)上，不只是在這個(gè)等級(jí)，即便在更高等級(jí)的豪華房車或是跑車上，也很少有使用這項(xiàng)技術(shù)的。另外，這具引擎的進(jìn)氣道比一般的引擎要稍高，進(jìn)排氣閥的夾角小，能有效的增加進(jìn)氣的滾流，加上緊致的燃燒室與燃燒室混合氣擠壓區(qū)的設(shè)置，不管這些東西到底是怎么運(yùn)作的，結(jié)果呢？是使得這具引擎有較好的燃燒效率，并且有優(yōu)良的抗爆震性。所以，盡管這具引擎的壓縮比高達(dá)十，卻只需要使用辛烷值91（RON）的汽油即可。也就是說可以用低辛烷值的汽油來享受高壓縮比所帶來的各項(xiàng)利益。
在其它的機(jī)械構(gòu)造上，也相當(dāng)?shù)挠幸馑?。盡管許多同級(jí)車還在使用鑄鐵汽缸體，這具引擎卻采用了鋁合金來制作汽缸體。也就是俗稱的全鋁合金引擎。但是用鋁合金作汽缸體不算什么，值得注意的是，TOYOTA舍棄了一般傳統(tǒng)引擎慣用的鑄鐵引擎蓋，或是鋁鑄造的衍架式引擎蓋，而采用了上下曲軸箱的強(qiáng)固結(jié)構(gòu)。以一個(gè)整體式的下曲軸箱來固定波司與曲軸，剛性是十分的優(yōu)異。這樣的結(jié)構(gòu)特別適合于高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，慣用在大排氣量的機(jī)車上，而有一款并非主流乘用車定位的名車--HONDA?S2000，也采用了相同的結(jié)構(gòu)來達(dá)到跑車引擎高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的剛性要求。目前各車廠均紛紛開始要在平價(jià)的乘用車上使用這樣的設(shè)計(jì)，而TOYOTA硬是比人家搶先了好幾年甚至是十年以上的時(shí)間。
而引擎的輔機(jī)，像發(fā)電機(jī)，冷氣壓縮機(jī)等等都舍棄了以往常用的支架，而直接鎖附在引擎上，提高了這些零件與引擎之間結(jié)合的剛性，能抑制振動(dòng)噪音的發(fā)生。有人抱怨Altis的隔音材料似乎太過單薄，如果真的是這樣，其實(shí)一點(diǎn)也不令人意外；因?yàn)檫@具引擎本身的剛性還及與變速箱結(jié)合的剛性都好，在NVH，也就是在振動(dòng)噪音方面的特性天生就比同級(jí)車優(yōu)異許多，所以省下些隔音材料似乎也不是件不合理的事。
氣門機(jī)構(gòu)當(dāng)然也有可觀之處。這具引擎采用正時(shí)鏈條來驅(qū)動(dòng)氣門。正時(shí)鏈條的壽命長(zhǎng)，在正常的使用狀況下，一具引擎用到報(bào)廢都不需要調(diào)整與更換，信賴度跟正時(shí)皮帶比起來是要高得多了。但是整個(gè)系統(tǒng)較為復(fù)雜，成本也高，車廠在過去并不太喜歡。然而最近因應(yīng)引擎壽命的增長(zhǎng)，正時(shí)鏈條又逐漸受到車廠的重視。Altis的引擎在這方面又搶先了同級(jí)車一步。不過使用正時(shí)鏈條也不算什么了不起，雖然是新流行，但畢竟也不是新技術(shù)。比較新的技術(shù)是在這具引擎的氣門挺桿上（valve?lifter）， TOYOTA在這里不使用俗稱西姆的氣門調(diào)隙片，而以直接選配的方法來控制氣門間隙。這有什么好處呢？那就是低成本與輕量化。輕量化的結(jié)果就是使得這具引擎能使用彈簧系數(shù)較低的氣門彈簧，進(jìn)而降低摩擦損失，行駛起來就更加的省油了。根據(jù)臺(tái)灣能源會(huì)的公布資料，Altis的省油是同級(jí)車中的第一名，測(cè)試結(jié)果跟March相差無幾，當(dāng)然，很多車廠都準(zhǔn)備跟進(jìn)，在這方面又是TOYOTA領(lǐng)先了別人一步。??
???? 這具引擎還經(jīng)過了日本式的輕量化，包括了使用塑料制的進(jìn)氣岐管，不銹鋼制的排氣岐管等等各式各樣的輕量化零件，東省西扣的結(jié)果，TOYOTA得意的宣布這是世界上同排氣量引擎中最輕的一具，而且輕得很驚人，減重了百分之二十以上。一般認(rèn)為這具引擎比別人輕得很多是無可置疑的，但這么驚人的數(shù)字也許有點(diǎn)取樣不公的嫌疑。?
這具引擎向后方排氣，主要的原因是希望能縮短引擎與觸媒轉(zhuǎn)換器的距離，盡快提升在冷車激活時(shí)的觸媒溫度，使得觸媒轉(zhuǎn)換器能早點(diǎn)開始處理有害的廢氣。根據(jù)國(guó)外的報(bào)導(dǎo)，Corolla的消音器里還有個(gè)有趣的小玩意兒，是一個(gè)小小的以彈簧控制的閥，當(dāng)轉(zhuǎn)速低時(shí)，背壓較低，這個(gè)閥會(huì)關(guān)閉讓排氣走比較遠(yuǎn)的路以取得較好的消音效果。但是一旦轉(zhuǎn)速提高，這個(gè)閥會(huì)打開讓排氣抄個(gè)快捷方式以降低背壓。?
2.4 本章小結(jié)
本章主要介紹了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理以及1ZZ-FE發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)資料，根基該設(shè)計(jì)的要求對(duì)1ZZ-FE發(fā)動(dòng)機(jī)的功能、結(jié)構(gòu)及工作原理有了進(jìn)一步的了解，對(duì)設(shè)計(jì)的展開提供基本的保障。
第3章 花冠汽車電控系統(tǒng)工作原理及電路特點(diǎn)
3.1 花冠汽車電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理
3.1.1 電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
１、電源
包括蓄電池、發(fā)電機(jī)及其調(diào)節(jié)器，二者并聯(lián)，提供汽車用電設(shè)備所需的電能。
2、啟動(dòng)系
主要由起動(dòng)機(jī)及其控制電路組成。
3、點(diǎn)火系
是指在噴油器和點(diǎn)火器，是在點(diǎn)火器噴出高壓電火花，以點(diǎn)燃混合氣，來實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火。
4、儀表和報(bào)警系統(tǒng)
包括各種儀表和報(bào)警裝置，用來檢測(cè)汽車、發(fā)動(dòng)機(jī)的工作情況。
6、電子控制系統(tǒng)
包括發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)等，主要由相應(yīng)的傳感器、電子控制單元、執(zhí)行器組成，完成相應(yīng)對(duì)象或過程的控制。
3.1.2 工作原理
1、 導(dǎo)線
汽車電氣系統(tǒng)的導(dǎo)線采用低壓導(dǎo)線，采用銅質(zhì)多心軟線[2]。
（１）低壓導(dǎo)線
導(dǎo)線的截面積主要根據(jù)其工作電流選擇，但是對(duì)于一些工作電流較小的電器，為保證具有一定的力學(xué)強(qiáng)度，汽車電器中導(dǎo)線截面積一般不小于0.5mm2。各種低壓導(dǎo)線標(biāo)稱截面積所允許的負(fù)載電流見表2.1。
表3.1 低壓導(dǎo)線截面積允許負(fù)載電流值
導(dǎo)線標(biāo)稱截面積/mm2
1.0
1.5
2.5
3.0
4.0
6.0
10
13
允許電流/A
11
14
20
22
25
35
50
60
所謂標(biāo)稱截面積是經(jīng)過換算而統(tǒng)一規(guī)定的線心截面積，不是實(shí)際線心的幾何面積，也不是各股線心幾何面積之和。電氣系統(tǒng)主要線路導(dǎo)線標(biāo)稱截面積。
導(dǎo)線顏色：汽車線路所用的低電壓導(dǎo)線用顏色加以標(biāo)識(shí)。在使用單色線的基礎(chǔ)上，為了區(qū)分多種低電壓導(dǎo)線，采用雙色線的顏色由兩種顏色配合組成，雙色線的主色所占比例大些，輔助色所占比例小些。輔助色條紋占主色條紋沿周圍表面的比例為1：3至1：5，雙色線的標(biāo)注第一色為主色，第二色為輔助色。導(dǎo)線顏色用字母代號(hào)表示，字母代號(hào)的含義見表2.3。
表3.3 導(dǎo)線顏色
B-黑
L-藍(lán)
R-紅
BR-棕
LG-淺綠
V-紫
G-綠
O-橙
W-白
GR-灰
P-粉紅
Y-黃
例如，線路圖中導(dǎo)線顏色編號(hào)為R，則說明在實(shí)際電路中，導(dǎo)線顏色為紅色。如果導(dǎo)線為雙色，則第一個(gè)字母表示配線基本顏色，第二個(gè)字母表示配線的條紋顏色。例如導(dǎo)線顏色編號(hào)為L(zhǎng)-Y，則在實(shí)際電路中，導(dǎo)線的基本顏色為藍(lán)色，條紋顏色為黃色。
線束-汽車用低電壓導(dǎo)線除蓄電池導(dǎo)線外，都用絕緣材料如薄聚氯乙烯帶纏繞包扎成束，避免水、油的侵蝕及磨損。
（２）高壓導(dǎo)線
汽車點(diǎn)火線圈至火花塞之間的電路使用高壓點(diǎn)火線，簡(jiǎn)稱高壓線。高壓導(dǎo)線的耐壓一般應(yīng)在1.5kV以上，因電流較小，其截面積很小，但絕緣層很厚，多采用橡膠絕緣。高壓導(dǎo)線分為普通銅芯高壓線及高壓阻尼點(diǎn)火線。帶阻尼的高壓線可抑制和衰減點(diǎn)火系產(chǎn)生的高頻電磁波，降低對(duì)無線電設(shè)備及電控裝置的干擾，
２、熔斷器
熔斷器俗稱保險(xiǎn)管，在電路中起保護(hù)作用。當(dāng)電路中流過超過規(guī)定的過大電流時(shí)，熔斷器的熔絲自身發(fā)熱而熔斷，切斷電路，以防止燒壞電路連接導(dǎo)線和用電設(shè)備，并把故障限制在最小范圍內(nèi)。通常情況下，將很多熔斷器組合在一起安裝字熔斷器盒內(nèi)，并在熔斷器盒蓋上注明熔斷器的名稱、額定容量和位置。
一般情況下，環(huán)境溫度在180～320C時(shí)，當(dāng)流過熔斷器的電流為額定電流的1.1倍時(shí)，熔斷器不熔斷；達(dá)到1.35倍時(shí)，熔絲在60s內(nèi)熔斷；達(dá)到1.5倍時(shí)，20A以內(nèi)的熔絲在15s內(nèi)熔斷，30A以內(nèi)的熔絲在30s內(nèi)熔斷。
熔斷器在使用中應(yīng)注意一下幾點(diǎn)：
（１）熔斷器熔斷后，必須真正找到故障原因，徹底排除故障。
（２）更換熔斷器時(shí)，一定要與原規(guī)格相同。
（３）熔斷器支架與熔斷器接觸不良會(huì)產(chǎn)生電壓降和發(fā)熱現(xiàn)象，安裝時(shí)要保證良好接觸。
３、連接器
連接器就是通常所說的連接插頭和插座，用于線束或?qū)Ь€與導(dǎo)線間的相互連接。為了防止連接器在汽車行駛中脫開，所有的連接器均采用了閉鎖裝置。
要拆開連接器時(shí)，不允許在未解除閉鎖的情況下用力拉導(dǎo)線，這樣會(huì)損壞閉鎖或連接導(dǎo)線。正確的拆卸方法是先壓下閉鎖，再把連接器拉開。
本次設(shè)計(jì)用到的連接器如圖3.1[3].
C9、組合開關(guān) J1、J2、
J22、J28、J29、J34、J35、J37、J38、J39、中繼接線器
圖 3.1連接器圖
４、繼電器
一般用于操縱開關(guān)的觸點(diǎn)電容量較小，不能直接控制工作電流較大的用電設(shè)備，常采用繼電器來控制它的接通和斷開[4]。
汽車上的繼電器有很多，常見的有三類：常開繼電器、常閉繼電器和常開、常閉混合型繼電器。
常開繼電器平時(shí)觸點(diǎn)是斷開的，繼電器動(dòng)作后觸點(diǎn)才接通；常閉繼電器平時(shí)觸點(diǎn)是閉合的，繼電器動(dòng)作后觸點(diǎn)斷開；混合型繼電器平時(shí)常閉觸點(diǎn)接通，常開觸點(diǎn)斷開，如果繼電器線圈通電，則變成相反狀態(tài)。
５、電源及起動(dòng)系統(tǒng)電路
電源及起動(dòng)系統(tǒng)由蓄電池電路、發(fā)電機(jī)工作電路、儀表板中的發(fā)電機(jī)警報(bào)燈電路及起動(dòng)機(jī)工作電路組成。
發(fā)電機(jī)是汽車上的主要供電設(shè)備，它與蓄電池并聯(lián)。其作用是：在汽車正常行使時(shí)，向各用電設(shè)備供電，并及時(shí)對(duì)蓄電池進(jìn)行補(bǔ)充充電。
８、儀表
花冠轎車采用的組合儀表主要包括：車速里程表、水溫表、燃油表、轉(zhuǎn)速表等，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上有一些儀表不能工作，如車速里程表，但為了保持系統(tǒng)的完整性，在這里也未做刪減。
（１）車速里程表[5]
車速里程表由三部分組成，即車速表、里程表和單程里程計(jì)。車速表用來指示汽車行駛的瞬時(shí)速度；里程表是一個(gè)累計(jì)計(jì)數(shù)器，可記錄汽車行駛過的總里程；單程里程計(jì)是用來記錄某次行車所駛過的里程，在所記錄數(shù)據(jù)不需要時(shí)，可用按鈕清零。
（２）水溫表
水溫表指示的是發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度。點(diǎn)火開關(guān)打至點(diǎn)火檔，水溫表便開始工作。表盤上有兩個(gè)指示區(qū)域，一個(gè)是低溫區(qū)，一個(gè)是正常溫度區(qū)，在低溫區(qū)應(yīng)避免發(fā)動(dòng)機(jī)高速或大負(fù)荷工作。
（３）時(shí)鐘
時(shí)鐘用來表示時(shí)間。通過按動(dòng)表中的按鈕來對(duì)表。
（４）燃油表
燃油表指示的是油箱中燃油量。點(diǎn)火開關(guān)在點(diǎn)火檔，燃油表便開始工作。表盤上有一個(gè)備用油量區(qū)，指針指到該位置時(shí)，油箱內(nèi)大約還有10L左右的燃油。
（５）指示燈
指示燈可分為信號(hào)指示燈和警報(bào)指示燈。警報(bào)指示燈一般采用紅色，信號(hào)指示燈則采用綠、黃、藍(lán)等不同顏色。指示燈在儀表上是用符號(hào)來表示的。在行車過程中，當(dāng)表中標(biāo)有stop項(xiàng)的燈亮?xí)r，必須立即停車并讓發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，檢查故障所在。
（６）轉(zhuǎn)向信號(hào)燈
轉(zhuǎn)向信號(hào)燈工作時(shí)，該指示燈閃亮。如果某側(cè)有一個(gè)轉(zhuǎn)向信號(hào)燈不亮?xí)r，指示燈的頻率將明顯加快。
（７）遠(yuǎn)光指示燈
打開前照燈遠(yuǎn)光或使用前大燈閃光發(fā)出超車信號(hào)時(shí)，遠(yuǎn)光指示燈亮。
（８）發(fā)動(dòng)機(jī)警報(bào)燈
發(fā)動(dòng)機(jī)警報(bào)燈也就是所說的電源警報(bào)燈。在發(fā)動(dòng)機(jī)打開點(diǎn)火開關(guān)時(shí)，該燈亮，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后熄滅，屬于正常。如果在行車中此燈亮起來，說明發(fā)電機(jī)不發(fā)電，應(yīng)停車檢查。
（９）機(jī)油壓力警報(bào)燈
機(jī)油壓力警報(bào)燈和發(fā)電機(jī)警報(bào)燈一樣，打開點(diǎn)火開關(guān)，警報(bào)燈亮，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后應(yīng)熄滅。如果發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后該燈不滅或行車中亮起，應(yīng)停車檢查發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系故障。
（10）制動(dòng)報(bào)警燈及手制動(dòng)指示燈
制動(dòng)報(bào)警燈及手制動(dòng)指示燈是在手制動(dòng)器拉起或制動(dòng)液液面過低時(shí)點(diǎn)亮。在解除手制動(dòng)后，此燈仍亮必須停車檢查制動(dòng)液量。
（11）冷卻液溫度及冷卻液液面警報(bào)燈
冷卻液溫度及冷卻液液面警報(bào)燈。發(fā)動(dòng)機(jī)未起動(dòng)，打開點(diǎn)火開關(guān)，該警報(bào)燈閃亮進(jìn)行功能自檢，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后熄滅，屬于正常。如果該指示燈在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后不熄滅或者在行駛時(shí)閃亮，說明冷卻液不足或溫度太高，應(yīng)停機(jī)檢查發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系。
3.2 電路的特點(diǎn)分析
3.2.1 汽車線路遵循的一般原則
汽車線路由于車型結(jié)構(gòu)、安裝位置和接線方法的不同而各有差異，但其線路都應(yīng)遵循一定的原則，了解這些原則對(duì)讀圖是很有幫助的。
１、汽車線路為單線制。單線連接是汽車線路的特殊性，它是指汽車上所有電氣設(shè)備的正極均采用導(dǎo)線互相連接，而所有的負(fù)極則分別與車架或車身金屬部分相連，即搭鐵。任何一個(gè)電路中的電流都是從電源的正極出發(fā)經(jīng)導(dǎo)線流入用電設(shè)備后，由電器設(shè)備自身或負(fù)極導(dǎo)線（全車有統(tǒng)一的顏色標(biāo)識(shí)）搭鐵，通過車架或車身流回電源負(fù)極而形成回路[6]。
２、各用電設(shè)備均采用并聯(lián)。汽車上的兩個(gè)電源（蓄電池與發(fā)電機(jī)）之間以及所有用電設(shè)備之間，都是正極接正極，負(fù)極接負(fù)極，并聯(lián)連接。
３、汽車線路為負(fù)極搭鐵。一般說來，汽車線路都是負(fù)極搭鐵，負(fù)極搭鐵對(duì)車架或車身的化學(xué)腐蝕較輕，對(duì)無線電干擾較小。
４、汽車線路有顏色和編號(hào)特征。為了便于區(qū)別各線路的連接，汽車所有低壓導(dǎo)線，必須選用不同顏色的單色或雙色線，并在每根導(dǎo)線上編號(hào)，編號(hào)由生產(chǎn)廠家統(tǒng)一編定。
５、將導(dǎo)線做成線束。為了不使全車電線零亂，便于安裝和絕緣保護(hù)，將導(dǎo)線做成線束。一輛車可以有多個(gè)線束。
６、將ECU的所有線路，全部引到實(shí)驗(yàn)臺(tái)板上，以連接口的形式固定在臺(tái)板上，讓學(xué)生可根據(jù)電路圖，進(jìn)行線路連接。為保證線路接口接觸良好，對(duì)接線材料要求反復(fù)使用性強(qiáng)；為了讓學(xué)生對(duì)傳感器、執(zhí)行器、電源、搭鐵線路一目了然，在選擇接線時(shí)，應(yīng)用不同線色區(qū)分，電路如圖3.2
圖3.2 電控系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)電路圖
3.3 本章小結(jié)
本章首先確定了全車線路中的基本元件，全車線路中的基本元件與實(shí)車一致，以方便學(xué)生與實(shí)車對(duì)照。實(shí)驗(yàn)臺(tái)電路連接方式與實(shí)車一致，并分析了豐田花冠汽車電路圖的讀圖方法。
第4章 電控實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及校核
4.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總體設(shè)計(jì)要求
基于教學(xué)功能設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)要滿足方便師生的學(xué)習(xí)與互動(dòng)，可以直觀的看到發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作過程，方便操作和進(jìn)行故障設(shè)置及工作分析。基于改進(jìn)要求和整體設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)為可移動(dòng)式臺(tái)架，要求如下：
１、選型。在選擇參照車型時(shí)應(yīng)充分考慮它的代表性，因此要使所選擇的電控系統(tǒng)在實(shí)際工作性能上能夠反映花冠汽車技術(shù)的先進(jìn)性，體現(xiàn)發(fā)展的趨勢(shì)和潮流，同時(shí)具有普及性，便于汽車工程相關(guān)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的展開；并且所選擇車輛具有鮮明技術(shù)特色。
２、服務(wù)教學(xué)。因?yàn)樵O(shè)計(jì)是為教學(xué)服務(wù)的，因此在設(shè)計(jì)實(shí)施的具體過程中，首要的問題就是要保證電控系統(tǒng)的工作性能以及每一個(gè)器件的工作原理均得到體現(xiàn)，表達(dá)要力爭(zhēng)簡(jiǎn)單、明了，使用起來方便快捷，設(shè)置故障診斷功能有利于提高學(xué)生的工程實(shí)踐運(yùn)用能力。
３、實(shí)驗(yàn)臺(tái)布局。在考慮布局合理、結(jié)構(gòu)緊湊的同時(shí), 還要便于教學(xué)并注意各個(gè)電器元件在工作時(shí)相互之間功率的匹配。
此外，要求實(shí)驗(yàn)臺(tái)具有直觀形象的教學(xué)演示功能以及良好的操縱控制性能。
4.2 花冠汽車電控實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)
電器實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)良好的操控性能及示教效果,要求臺(tái)架可以實(shí)現(xiàn)折疊, 并考慮到電器系統(tǒng)構(gòu)件的支撐及定位緊湊、臺(tái)面質(zhì)量分布均勻度、臺(tái)面的整潔度、臺(tái)面穩(wěn)定性、運(yùn)動(dòng)件與固定件是否發(fā)生干涉等因素。
4.2.1 臺(tái)面設(shè)計(jì)
電器實(shí)驗(yàn)臺(tái)的板面設(shè)計(jì)和制作主要依據(jù)花冠轎車的車身線束進(jìn)行布置,同時(shí)也參照了花冠車身的各電器元件的布置情況。板面尺寸的確定主要依據(jù)各個(gè)電器元件的形位尺寸和位置尺寸,根據(jù)線束的布置及幾個(gè)主要元件的形位尺寸,然后初步估算板面的大小,把布置在板面輪廊上的元件的位置確定下來，初步估算板面采用1800×1200×30（單位：mm）。
4.2.2 臺(tái)架的選材
臺(tái)架的材料選用45鋼,強(qiáng)度、價(jià)格均可行。臺(tái)架的各連接處均采用焊接,其強(qiáng)度不低于材料的強(qiáng)度,可以達(dá)到支撐臺(tái)面及固定、穩(wěn)定的作用。
4.2.3 臺(tái)架的設(shè)計(jì)
臺(tái)架要求方便可支撐臺(tái)面 對(duì)強(qiáng)度要求不大。臺(tái)架的制作方案：為了更好地達(dá)到汽車電控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)目的和完成預(yù)期的效果，為教學(xué)提供更直觀、生動(dòng)的教學(xué)模具，完成發(fā)動(dòng)機(jī)各工況的模擬，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作原理及故障演示，初步選擇臺(tái)架為如圖3-1所示，電器實(shí)驗(yàn)臺(tái)臺(tái)架的設(shè)計(jì)是根據(jù)板面的布置情況和大小,以及某些元件的傳動(dòng)需要來進(jìn)行設(shè)計(jì)的,以45鋼的角鐵和方鋼為主,各連接處采用焊接和螺栓聯(lián)接,其強(qiáng)度不低于原材料的強(qiáng)度,可以達(dá)到支撐臺(tái)面以及固定、穩(wěn)定性的作用。為了移動(dòng)方便,采用橡膠輪,這樣可以起到減震的作用。臺(tái)架的尺寸：長(zhǎng)*高*寬=1800×700×780（單位：mm）。
圖4.1 臺(tái)架圖
4.3 實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn)臺(tái)的演示板上合理的布置各類儀表盤、傳感器、接線盒、開關(guān)、ECU等元件。各區(qū)域設(shè)計(jì)力爭(zhēng)緊湊．演示板尺寸為1800 mm×800 mm，板面中部布置儀表盤，顯示系統(tǒng)的工作信息；演示板左側(cè)布置線束連接器及繼電器盒，顯示實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣線束的布置情況，指示值的波動(dòng)可輔助相關(guān)故障的判定；故障診斷區(qū)則布置在演示板的右側(cè)，具體位置如圖4 .2所示．
1．凸輪軸位置傳感器；2．空氣流量計(jì)；3．節(jié)氣門位置傳感器；4．水溫開關(guān)；5．VSV(EVAP)；6．爆震傳感器；7．EFI水溫傳感器；8．凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥；9．故障開關(guān)；10．儀表盤；11．ECU；12．點(diǎn)火開關(guān)；13．繼電器盒；14．繼電器盒；15．開關(guān)； 16.交流發(fā)電機(jī)；17.風(fēng)扇電機(jī)；18.熱氧傳感器；19.檔位鎖止控制開關(guān)；20.點(diǎn)火器；21.噴油器；22.曲軸位置傳感器；23.起動(dòng)機(jī)。
圖4.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)演示板布置圖
為了演示試驗(yàn)臺(tái)的教學(xué)功能，需要設(shè)計(jì)信號(hào)輸出裝置（如圖4 .3）和噴油器裝置（如圖4 .4）。可以對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的演示更直觀，更能表現(xiàn)模擬試驗(yàn)臺(tái)的可靠性。
1.齒輪；2.鏈條；3.軸；4.鏈條張緊裝置
圖4.3 信號(hào)輸出裝置圖
1.油路；2.噴油嘴；3.油箱；
圖4.4 噴油裝置圖
4.4 附屬件的定位與設(shè)計(jì)
4.4.1 電動(dòng)機(jī)的選擇
因花冠汽車的車用發(fā)電機(jī)的額定功率為0.6kw,額定轉(zhuǎn)速為：4000r/min，所以要求選用的電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)大于發(fā)電機(jī)的額定功率?？紤]到電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境, 選用Y系列的三項(xiàng)鼠異步電動(dòng)機(jī)。
（１）電動(dòng)機(jī)的型號(hào)：Y801-2。
（２）電動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)：額定功率為:0.75kw；滿載轉(zhuǎn)速為：2825r/min；質(zhì)量為：16kg；電動(dòng)機(jī)外型：長(zhǎng)×寬×高=285×165×170（單位：mm）；軸伸尺寸：D×E=19×40（單位：mm）；電動(dòng)機(jī)中心高H為：80（單位：mm）。
4.5 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體校核
通過上面對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總體設(shè)計(jì)，可以知道實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總重量主要由三部分組成：即顯示面板的重量約20Kg、主機(jī)重量約155Kg、臺(tái)架自重約50Kg，其他部分大約為25Kg，則臺(tái)架總重大約為250Kg。臺(tái)架由四個(gè)轉(zhuǎn)向輪支撐，將四個(gè)支撐點(diǎn)轉(zhuǎn)化為兩根簡(jiǎn)支梁上各兩個(gè)約束點(diǎn)，這兩根簡(jiǎn)支梁分別承受125Kg的均布載荷P。簡(jiǎn)化后的力學(xué)模型如(圖4.5)所y
x
P
X
L
FAy
AAA
FBy
B
示。
圖4.5 實(shí)驗(yàn)臺(tái)臺(tái)受力分析
對(duì)其進(jìn)行受力分析，所得到的剪力圖Q和彎距圖M分別如(圖4.6)、(圖4.7)所示。
圖4.6 剪力Q圖
圖4.7 彎矩M(X)圖
受力較核：
1．求支座的約束力FAy、FBy
由載荷及支座約束力的對(duì)稱性可知
FAy = FBy = P =775N （4.1）
2．求任意截面上的內(nèi)力
設(shè)所求危險(xiǎn)截面距支座A的距離為X，由平衡條件可得
∑Fiy = 0
則： FAy－PX－FQ(X) = 0 （4.2）
∑Mio＝0
則： FAyX ―PX2―M(X)＝0 （4.3）
將（4.1）代入（4.2）可得：
FQ(X)＝FAy－PX＝PL－PX （0＜X＜L） （4.4）
將（4.1）代入（4.3）可得：
M(X)＝FAyX－PX2＝PLX－PX2 （4.5）
因?yàn)?彎曲應(yīng)力的最大之發(fā)生在彎矩最大點(diǎn),求彎矩的最大值。即求M(X)的最大值。所以由（4.5）代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得：
當(dāng)時(shí)X = L =0.42m = 224.07N.m
橫截面上的最大正應(yīng)力公式為：
（4.6）
其中Wz為彎曲截面系數(shù)
由于該支撐輪處的制作材料選用的是45號(hào)鋼板制成。根據(jù)型鋼表可以查得：
則
由參考資料查得， 該鋼板的許用拉應(yīng)力為
許用壓應(yīng)力為
由受力圖可知該支撐架只承受壓應(yīng)力，因此，此時(shí)無需對(duì)拉應(yīng)力進(jìn)行校核只需對(duì)壓應(yīng)力進(jìn)行校核即可。
由于
所以該支撐架符合要求，所選材料合格。
4.6 本章小結(jié)
本章主要介紹了發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總體設(shè)計(jì)部分，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的主體臺(tái)架布
局，面板布置進(jìn)行了介紹。在設(shè)計(jì)過程中對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的布局部分有些不夠合理，但在經(jīng)過反復(fù)審定后，確定了發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的全體布局。故障診斷實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)是該設(shè)計(jì)的主體部分，詳細(xì)闡述了其總體方案的確定，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了必要的受力校核，以及相關(guān)重要電器元件的選擇，控制面板的布置。這是下一步進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，電器元件的好壞將直接影響到軟件系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行。
第5章 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的教學(xué)演示及故障設(shè)置
5.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)功能設(shè)定
5.1.1 工況測(cè)試功能
為保證直觀的教學(xué)效果和良好的開發(fā)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)置了較強(qiáng)的工況測(cè)試功能，能夠適應(yīng)汽車各工況，直接利用轉(zhuǎn)速與負(fù)荷的變化實(shí)施工況控制，測(cè)試電子控制單元的控制過程數(shù)據(jù)．并能利用驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器實(shí)現(xiàn)帶負(fù)載功能的測(cè)試，從而實(shí)現(xiàn)不同工況控制過程仿真信號(hào)的測(cè)試．若借助發(fā)動(dòng)機(jī)分析儀等專用儀器還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的輸出測(cè)試功能．
5.1.2 故障模擬設(shè)置與診斷功能
采集各傳感器、執(zhí)行器輸出／輸入信號(hào)設(shè)計(jì)一個(gè)與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU各端子連接的三向接口，該接頭能使實(shí)驗(yàn)臺(tái)與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU進(jìn)行并聯(lián)和串聯(lián)。開關(guān)信號(hào)設(shè)置：
在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置故障時(shí)，使要設(shè)置故障的傳感器或執(zhí)行器的輸出信號(hào)先進(jìn)入實(shí)驗(yàn)臺(tái)，通過實(shí)驗(yàn)臺(tái)中的開關(guān)將信號(hào)改變成故障信號(hào)再輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU會(huì)判定該傳感器或執(zhí)行器有故障，以達(dá)到通過實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)置故障的目的。為了能提高學(xué)生自主判斷能力，在設(shè)計(jì)過程中，需將故障設(shè)置控制部分放在臺(tái)板的側(cè)面，操作完畢后可鎖住，避免學(xué)生在操作過程中，根據(jù)故障設(shè)置開關(guān)的位置進(jìn)行誤判斷。模擬信號(hào)的設(shè)置：
1、對(duì)于水溫、節(jié)氣門位置、進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度這些常用信號(hào)，除了采用開關(guān)通斷的故障模擬裝置外，還需采用電位計(jì)式調(diào)節(jié)裝置來實(shí)現(xiàn)對(duì)這些信號(hào)的故障調(diào)節(jié)（圖5.1），這種故障表現(xiàn)更接近于實(shí)際故障現(xiàn)象。
圖5.1 水溫傳感器（THA）故障設(shè)置電路
2、曲軸位置及轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)的模擬
模擬裝置由曲軸轉(zhuǎn)速傳感器和衡圈(齒圈用60個(gè)齒分度，中間去掉2個(gè)齒)組成，利用電機(jī)帶動(dòng)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)，傳感器每經(jīng)過1個(gè)齒，就有一個(gè)脈沖信號(hào)產(chǎn)生，對(duì)曲軸轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)進(jìn)行模擬（見圖5.2）。當(dāng)雙擲開關(guān)處于1—2位置時(shí)，曲軸位置傳感器向ECU輸送發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置與轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)；當(dāng)雙擲開關(guān)處于1'-2’位置時(shí)，轉(zhuǎn)速傳感器向ECU輸送模擬信號(hào)。
圖5.2 曲軸位置及轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)的模擬
實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)有包含各種常見電子控制系統(tǒng)故障的預(yù)設(shè)單元，如：傳感器、執(zhí)行元件的故障代碼操作等．針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的故障，可利用發(fā)動(dòng)機(jī)故障指示燈進(jìn)行讀取，也可利用專用設(shè)備進(jìn)行讀?。旅嬉怨收现甘緹麸@示為例加以說明．
1、讀取條件
（1）蓄電池電壓不應(yīng)低于12 V；（2）關(guān)閉全車所有用電負(fù)荷；（3）將自動(dòng)變速器換檔桿置于N或P位；（4）將點(diǎn)火開關(guān)置于OFF位置；（5）用SST（專用跳線）將故障診斷插座中的E1與TE1端子跨接．
2、故障診斷碼的讀取
由“CHECK ENGINE”故障燈閃亮次數(shù)與時(shí)間顯示故障碼數(shù)值．
（1）系統(tǒng)正常信號(hào)輸出狀態(tài)（如圖5.3）所示．
圖5.3 故障診斷正常碼信號(hào)輸出狀態(tài)
（2）故障碼的顯示：如（圖5.4）所示，故障燈閃亮?xí)r間的長(zhǎng)短將遵循下述規(guī)律．
1、由接通點(diǎn)火開關(guān)到出現(xiàn)第一個(gè)故障碼之間間隔4．0 s；
1、故障碼的第l位數(shù)字和第2位數(shù)字之間間隔1．5 s；
3、故障碼和故障碼之間問隔2．5 s；
4、所有故障碼循環(huán)與下一循環(huán)之間間隔4．5 s；
5、故障診斷碼數(shù)列反復(fù)時(shí)間將與故障診斷插座端子TE。和E。被連接的時(shí)間一樣長(zhǎng)．
在完成故障診斷檢查之后，應(yīng)將SST(專用跳線)從故障診斷插座上拆下．
（3）清除故障診斷碼：
１、對(duì)故障部位進(jìn)行修理后，一般采用拆下EFI的15 A保險(xiǎn)絲至少30 s的方法清除保存在ECU存儲(chǔ)器內(nèi)的故障診斷碼．保險(xiǎn)絲拆下時(shí)間的長(zhǎng)短取決于環(huán)境溫度(溫度低，保險(xiǎn)絲拆下時(shí)間應(yīng)長(zhǎng))，拆下保險(xiǎn)絲之前應(yīng)先切斷點(diǎn)火開關(guān)．
2、在消除故障診斷碼后，應(yīng)進(jìn)行一次工況試驗(yàn)，以確認(rèn)“CHECK ENGINE”故障燈顯示“正常碼”．若同的故障診斷碼仍被顯示，表示故障部位未被徹底修理好或故障診斷碼未被有效清除．
圖5.4故障碼的顯示規(guī)律
（4）故障診斷碼的存儲(chǔ)原則：
1、包括“正常碼”在內(nèi)，均由ECU統(tǒng)一按編程原則存儲(chǔ)；
2、當(dāng)2個(gè)或2個(gè)以上的故障碼被顯示時(shí)，小的數(shù)碼將先出現(xiàn)；
3、除特殊情況外，所有被檢測(cè)到的故障診斷碼，從它被檢測(cè)到開始均由ECU保存在存儲(chǔ)器內(nèi)，直到被清除為止；
4、故障一旦被排除，位于儀表板上的“CHECK ENGINE”故障燈將熄滅，但是故障診斷碼仍被寄存在ECU的存儲(chǔ)器內(nèi)．
5.2 教學(xué)示教功能
實(shí)驗(yàn)臺(tái)仿照實(shí)車研制，結(jié)構(gòu)元件均為實(shí)車部件，能夠反映相關(guān)系統(tǒng)的實(shí)際組成結(jié)構(gòu)及控制過程?？蓪?shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)在線測(cè)試．實(shí)驗(yàn)臺(tái)還配有教學(xué)輔助儀表，可直觀顯示系統(tǒng)的工作情況，如真空表可顯示進(jìn)氣系統(tǒng)真空度的變化，油壓表可顯示噴油壓力的變化，液壓表可顯示自動(dòng)變速器換檔工作油壓，常用信號(hào)(節(jié)氣門位置、水溫、進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度)進(jìn)行處理分析，轉(zhuǎn)變成能在實(shí)驗(yàn)臺(tái)板的數(shù)碼管上顯示的信號(hào)。轉(zhuǎn)速、車速表與實(shí)車相符，運(yùn)用指針式表頭顯示。
5.3 外設(shè)匹配功能
實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)有故障診斷端子接口，可以與示波器、萬用表、發(fā)動(dòng)機(jī)分析儀等設(shè)備連接，直接測(cè)量傳輸信號(hào)，進(jìn)行實(shí)車難以實(shí)現(xiàn)的故障診斷分析的實(shí)踐教學(xué)過程．因此，該接口設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的教學(xué)特定功能，與此相應(yīng)的即為汽車修理操作中的“斷電盒”功能．為了便于發(fā)動(dòng)機(jī)各工作狀態(tài)的顯示，可以在相應(yīng)的點(diǎn)火電路、起動(dòng)電路、噴油電路、噴油器電路等電路上分別并聯(lián)一個(gè)LED顯示燈，通過LED燈的熄亮反應(yīng)相應(yīng)的電路是否正常工作。根據(jù)以上要求設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)臺(tái)顯示面板。
5.4 基本測(cè)量技術(shù)
萬用表是在檢修電路時(shí)，最長(zhǎng)使用的測(cè)量工具。下面介紹一下使用指針式萬用表對(duì)汽車電器中常用電子元件的測(cè)量方法。
5.4.1 電阻檢測(cè)法
電阻檢測(cè)法又稱測(cè)電阻法。該方法操作簡(jiǎn)單、安全，但只適用于對(duì)分離元件的故障檢測(cè)。具體操作步驟如下：
１、了解待檢測(cè)元件的正常電阻特性不同，要用電阻檢測(cè)法檢測(cè)元件故障，首先就要了解被測(cè)元件的正常電阻值。當(dāng)然對(duì)汽車器件電阻值的了解，很多時(shí)候并不需要嚴(yán)格查對(duì)廠家數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，而只需大致了解普通電器(如燈泡、線圈等)電阻變化規(guī)律(功率越大阻值越小)、阻值范圍（零點(diǎn)幾歐至百歐左右)和特殊器件(如開關(guān)、導(dǎo)線、電子器件)的電阻特性要求即可。
２、萬用表電阻檔測(cè)量待檢元件電阻值，測(cè)量前應(yīng)針對(duì)不同元件的電阻值數(shù)量級(jí)別選擇不同量程，再進(jìn)行測(cè)量。對(duì)電子元件要調(diào)換表筆分別測(cè)其正、反向電阻(注意在量程選擇后，測(cè)量前對(duì)萬用表內(nèi)電阻校零。)
３、用測(cè)量值與元件的正常電阻值比較，并判斷檢測(cè)元件的故障：（１）二者相等（或在允許范圍內(nèi)近似相等），說明器件無故障。（２）測(cè)量值為無窮大，說明斷路（測(cè)量值比正常值明顯增大，說明接觸不良)。（３）測(cè)量值為0，說明短路(測(cè)量值比正常值明顯小，說明局部短路)。
5.4.2 電壓檢測(cè)法
電壓檢測(cè)法又稱測(cè)電壓法，它適用于對(duì)整體電路(全電路)斷路故障部位的判斷，具體操作如下：
１、開關(guān)閉合，讓電路通電(帶電)。
２、把萬用表檔位選擇開關(guān)置于直流50V檔。
３、把萬用表黑表筆搭鐵，紅表筆從電源正極開始，按電流的流經(jīng)電路的先后順序依次移動(dòng)。凡指針指示12V的部位都無故障。若表筆移動(dòng)到某處時(shí)，．指針指示值忽然變?yōu)?或明顯減小，則此處即為故障所在，指示值為0，說明斷路；指示值明顯減小，說明接觸不良。
5.5 汽車電路檢修方法
5.5.1 直觀診斷法
汽車電路發(fā)生故障時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)冒煙、火花、異響、焦臭、發(fā)熱等異常現(xiàn)象。這些現(xiàn)象可通過人的眼、耳、鼻、身感覺到，從而可以直接判斷出故障所在部位。例如汽車行駛中，突然發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向燈和轉(zhuǎn)向指示燈均不亮故障，用手一摸，發(fā)現(xiàn)閃光器發(fā)熱燙手，說明閃光器以被燒壞[11]。
5.5.2 斷路法
汽車電路設(shè)備發(fā)生搭鐵(短路)故障時(shí)，可以用斷路法判斷，即將懷疑有的搭鐵故障的電路段斷路后，根據(jù)電器設(shè)備中搭鐵故障是否還存在，判斷電路搭鐵的部位和原因。如行駛時(shí)，聽到電喇叭長(zhǎng)嗚，則可以將繼電器“按鈕”接線柱上的導(dǎo)線拆開，此時(shí)如果喇叭停鳴，則說明喇叭按鈕至繼電器這段電路中有搭鐵現(xiàn)象。
5.5.3 短路法
汽車電路中出現(xiàn)斷路故障，還可以用短路法判斷，即用起子或?qū)Ь€將被懷疑有斷踏故障的電路短接，觀察儀表指針變化或電器設(shè)備工作狀況，從而判斷出該電路中是否存在斷路故障。例如懷疑汽車電路中的各種開關(guān)有故障，可用導(dǎo)線短接來判斷