２０１０年第１１期 （总第２３２期） 农业装备与车辆工程 ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ＆ＶＥＨＩＣＬＥ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｎｏ．１ｌ ２０１０ （Ｔｏｔａｌｌｙ ２３２） 【技术与交流】 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３—３１４２．２０１０．１１．０１０ 电控燃油喷射发动机动态数据分析系统的研制 舒小平 一，李骏 ，何海明 ，吴东盛 （１．华东交通大学机电学院，江西南昌３３００１３；２．江西交通职业技术学院，江西南昌３３００１３； ３．广州公用事业技师学院，广东广州５ １０１００） 摘要：电控燃油喷射发动机的教学难点在于电子控制系统，其中关键在于信号的分析与测试。本文设计了可 以直观显示电控发动机信号的“动态数据分析系统”，将其电控核心装置ＥＣＵ进行平面布置，制作成示教板， 并将所有的控制线路与ＥＣＵ相接，通过开关人为设置各种故障，通过诊断仪器来判断和排除故障，井举例说 明了如何应用。系统便于教学实践，容易让学生接受。其设计方法和思路对于研制其他教学设备有一定的参 考意义。 关键词：电控燃料喷射；动态数据；采集分析系统；研制 中图分类号：Ｕ４６７．５＊２２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７３—３１４２（２０１０）１１－００３５—０４ Ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｄａｔａ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｆｕｅｌ－ｉｎｊｅｃｔｅｄ Ｅｎｇｉｎｅ ＳＨＵ Ｘｉａｏ—ｐｉｎｇ 一，ＬＩ Ｊｕｎ ，ＨＥ Ｈａｉ—ｍｉｎｇ ，ＷＵ Ｄｏｎｇ—ｃｈｅｎｇ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００ １ ３，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｊｉａｎｇｘｉ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００１３，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｐｕｂｌｉｃ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃｉａｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０１００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｉｆｉｃｕｌｔｙ ｏｆ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｆｕｅｌ—ｉｎｊｅｃｔｅｄ ｅｎｇｉｎｅ ｌｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ ｋｅｙ ｏｆ ｔｈａｔ ｉｓ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｔｅｓｔ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｅｎｇｉｎｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｄａｔａ ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ ｔｈａｔ ｓｉｇｎａｌ ｃａｎ ｂｅ ｓｈｏｗｎ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ＥＣＵ ｃｏｒｅ ｄｅｖｉｃｅ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗａｓ ｄｉｓｐｏｓｅｄ ｉｎ ｐｌａｎｅ ａｎｄ ｍａｄｅ ｉｎｔｏ ｔｅａｃｈｉｎｇ，ａｌｌ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｉｒｃｕｉｔｓ ｗｅｒｅ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ ＥＣＵ，ａｎｄ ａｌｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｍａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｓｅｔ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｗｉｔｃｈ ｂｙ ｏｐｅｒａｔｏｒ，ｗｈｉｃｈ ｗｅｒｅ ｊｕｄｇｅｄ ａｎｄ ｃｌｅａｎｅｄ ｂｙ ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ．Ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ ｗａｓ ｇｉｖｅｎ ｔｏ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅ ｈｏｗ ｔｏ ａｐｐｌｙ．Ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｔｏ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｃａｎ ｂｅ ａｃｃｅｐｔｅｄ ｅａｓｉｌｙ ｂｙ ｓｔｕｄｅｎｔｓ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｉｄｅａｓ ｈａｖｅ ｃｅｒｔａｉｎ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｏｔｈｅｒ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｔｅｓｔ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｆｕｅｌ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ；ｄｙｎａｍｉｃ ｄａｔａ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｙｓｔｅｍ；ｄｅｖｅｌｏｐ １ 引言 Ａｕｄｉ轿车的ＡＴＸ发动机作为数据采集的对象，将 随着汽车Ｔ业的发展，汽车中电子技术特别 发动机固定在自制的台架上，配好油箱、水箱和加 是计算机技术的使用越来越多…，为了便于教学， 速踏板等装置．将仪表板、发动机ＥＣＵ和自动变 使学生能高效地学习和掌握各种发动机电控技 速器的ＥＣＵ、控制开关等装置安装在控制面板上， 术，本课题开发了发电控燃油喷射发动机数据采 整个系统结构如图１所示。由于要采集所有的控 集系统，该系统的设计要求是：直观地把电控燃油 制数据，首先从汽车整个线束中将属于电控发动 喷射发动机的各种传感器、执行器的输入和输出 数据反应ｍ来。并能对该发动机的数据进行分析 发 处理。同时还能设置各种故障。 ２动态数据采样分析系统的整体研制 油雁¨袅 本课题选用技术含量高、技术性能良好的 收稿日期：２０１０—０７—２１ 作者简介：舒小平（１９６５一），男，副教授、高级工程师，在职硕士研 究生。长期从事汽车运用工程领域的教学和科研工作。 图１ 数据采集系统的台架 一３５— ２０１０年第１１期 农业装备与车辆工程 机的各种传感器和执行器等导线筛选出来，逐个 辨别，并进行逐一测试，确保导线本身性能良好无 误。再根据各种传感器和执行器导线的颜色，选定 不同的连接导线来进行采集。 在整体研制的过程中，我们重点考虑到以下 几个方面的问题： 板、自动变速器控制电脑板、数据采集端子、故障设 置开关等装置。需要考虑的问题有仪表显示的内容 便于用户观察，电脑控制板散热要好，采集端子的 位置要使用采集者的操作，故障开关的设置既要操 作方便，又要使用户不易察觉故障的具体的对象。 综合上述因素，我们将控制面板布置在发动机的正 前方，用铝合金材料制成，将仪表板、发动机、自动 （１）发动机的固定方式。其基本原则是固定要 牢靠．运行时不能出现振动、抖动等现象。 （２）发动机的操作。因为在进行数据采集和故 障诊断时，都要运行发动机，从安全的角度来看， 一定要操作方便．安全可靠。 （３１力Ⅱ装的设备。因为发动机是安装在台架上 运行，因此需要加装一些设备，如油箱、真空表、油 压表和排气装置等。对油箱而言，要有良好的密封 性，安装要稳定，发动机运行时不能出现抖动等现 象脚，同时加油时要方便。真空表和油压表要保证 系统运行时检测的数据的正确性，排气装置同样 要考虑到使用的方便和运行时的安全性，特别是 排气管．用户不能直接接触到。 （４）仪表板的安装。仪表板是用于实时监视发 动机的运行工况的．必须安装在醒目的位置，便于 操作者实时掌握发动机的运行丁况，一旦出现特 殊情况．立即采取相应的措施进行处理。 （５）发动机和自动变速器的控制电脑的布置。 由于要进行数据采集和故障设置，因此两个控制 电脑是远离发动机安装在控制面板上的，两者之 间的连线要正确，连接要可靠，同时要考虑到运行 时的散热 （６）数据采集端子的布置。发动机的动态数据 采集是通过检测发动机控制电脑的输入、输出信 号实现的．为此控制电脑所有的输入与输出信号 都应该可以通过数字万用表或汽车专用示波器来 检测。数据采集端子安装的位置要合理，特别要考 虑到使用者的身份，要易于用户采集，在采集过程 中不会发生安全事故 （７）故障设置的方法。故障设置的方法要简单， 操作方便。且又不易使操作者直观地观察到故障 可能的部位，使用户在进行故障诊断时。能充分发 挥自己的想象空间。 ３控制面板的设计与研制 控制面板用于布置仪表板、发动机控制电脑 一３６一 变速器控制电脑和数据采集端子都安放在控制面 板的正面，而将故障设置开关盒放置在控制面板的 背面。整个控制面板的布置如图２所示。 图２控制面板布置图 ４数据采集的设计与研制 ４．１信号的实现 电控发动机在运行时，其输入、输出信号随发 动机的工况而动态改变．输入输出信号的改变，对 控制电脑来说，反映的是各控制端子的电压值的 变化，为此，我们将控制电脑与输入、输出信号相 接的接线端子进行了处理，在电控装置与发动机 的所有的输入与输出信号之间都串人一个测量端 子。通过数字万用表可以直接测量端子的电压值， 也可用汽车专用示波器测量端子的电压波形图［３１． 图３ ＥＣＵ线束连接器 图４ ＥＣＵ端子信号测试组 舒小平等：电控燃油喷射发动机动态数据分析系统的研制 ２０１０年１１月 从而实现对发动机动态数据的采集。数据采集端 对于电控发动机来说．其工作时可能产生的 子及名称如图３、和表１所示。 故障部位和元器件有：节气门传感器、进气歧管压 各端子的对应的控制模块的功能如表１所示。 力传感器、冷却水温传感器、点火放大器、转速及 表１奥迪ＡＢＣ发动机ＥＣＵ端子及说明 位置传感器、ＰＳＶ阀、怠速提升阀、进气温度传感 端子Ａ １２ｐｉｎ 器、怠速空气控制阀、燃油泵继电器、氧传感器、排 端子 说明 端子 说明 气温度传感器等。这些故障都可以通大众公司专 １功率放大器Ｔ４／４ ７燃油泵继电器控制 门的检测仪表如ＶＡＧ１５５２或ＶＡＳ５０５１来进行检 ２功率放大器Ｔ４／３ ８未接 测．也可用元征公司的电眼睛、金德８１等综合检 ３功率放大器Ｔ４／１ ９－—— 测仪器进行检测。学会使用检测仪器检测诊断发 ４ 凸轮轴位置传感器（霍尔传感器１ １／＋ １０凸轮轴位置传感器馐尔传感 ３／－ 动机的故障，是汽车专业学生最基本的能力。本课 ５ 凸轮轴位置传感器（霍尔传感器）弘 １ｌ搭铁 ６水温传感器Ｔ２／１ ｌ２水温传感器ｒＩ’２，２ 题的最终目的也是通过此试验台来培养学生本并 端子Ｂ ２０ｐｉｎ 能通过诊断设备进行诊断，最后进行排除。 端子 说明 端子 说明 对于电控发动机而言，其产生的故障主要来 １未接（至空调） １１一 自各种传感器和执行器，它们产生故障的症状无 ２变速器ＴＣＭ Ｊ２１７ Ｔ３８／２８ ｌ２未接（ＡＢＳ／ＥＢＳ电脑） 非是断路、短路或接触不良等，最常见是断路故 ３变速器ＴＣＭ Ｊ２１７ Ｔ３８／２０ １３未接（ＡＢＳ／ＥＤＳ电脑） 障。为了能模拟各传感器和执行器产生断路故障， ４怠速开关Ｆ６０ Ｔ６／６ ｌ４点火基准传感器Ｔ３／３ 我们将所有可能产生故障的传感器和执行器与发 ５诊断线Ｌ ｌ５点火基准传感器Ｔ３／Ｉ 动机控制电脑之间的连线都进行了改造［４１．在每一 ６诊断线Ｋ ｌ６转速传感器Ｔ３／３ 根导线之间都串人一个开关，随着开关的接通与 ７变速器ＴＣＭ Ｊ２１７ Ｔ３８／９ ｌ７转速传感器Ｔ３／２ 关断，可以实现相应传感器或执行器接通与断路 ８仪表Ｔ１０／５ １８转速传感器Ｔ３／１ 两种＿Ｔ况。 ９仪表Ｔ５／１。＇Ｉ＇２６１７ １９点火基准传感器Ｔ３／２ 本试验台可以模拟多种故障，故障开关控制 １Ｏ变速器ＴＣＭ Ｊ２１７ Ｔ３８／２７ ２０一 端子Ｃ １６ｐｉｎ 盒放置在控制面板的背面，其外形如图５所示。 端子 说踢 端子 说明 １进气温度传感器Ｉ＂２／１ ９进气温度传感器Ｔ２／２ ２ ｌ＃氧传感器Ｇ３９信号线 １０ ｌ＃氧传感器Ｇ３９屏蔽线 ３ ２＃氧传感器Ｇ１０８信号线 １１ ２＃氧传感器Ｇ１０８屏蔽线 ４节气门位置传感器Ｔ６１１ ｌ２节气门位置传感器Ｔ６／２ ５节气门位置传感器Ｔ６／３ １３ １＃爆震传感器屏蔽线 ６— １４ １＃爆震传感器Ｔ３／２ ７ ｌ＃爆震传感器Ｔ３／Ｉ １５ ２＃爆震传感器屏蔽线 图５故障设置开关 ８ ２＃爆震传感器Ｔ３／１ １６ ２＃爆震传感器Ｔ３／２ 端子Ｄ １６ｐｉｎ ５数据采样与分析举例——怠速控制阀 端子 说明 端子 说明 的数据采集与分析 １搭铁 ９搭铁 怠速控制阀如图６所示。 ２怠速控制阀Ａ １Ｏ怠速控制阀Ｂ ３怠速控制阀Ｄ １１怠速控制阀ｃ ４电源ｌ５ ｌ２炭罐电磁阀３＂２／２ ５电源３Ｏ １３ ４缸喷油器Ｔ２／２ ６ １缸喷油器Ｔ２／２ １４ ５缸喷油器Ｔ２／２ ７ ２缸喷油器Ｔ２／２ １５ ６缸喷油器Ｔ２／２ ８ ３缸喷油器Ｔ２／２ １６— ４．２故障设置的实现 图６怠速控制阀 一３７—
