捷達(dá)汽車信號(hào)模擬故障診斷實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙和文檔全套】【LB3】

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畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 題 目 捷達(dá)汽車信號(hào)模擬故 障診斷實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 李世倫 專 業(yè) 交通運(yùn)輸 班 級(jí) B01-3 指導(dǎo)教師 鮑宇 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 Design of Directions The design of Jetta Automobile signal imitation and fault diagnosis experiment table Candidate：Li shi lun Specialty：Transportation Class： B01-3 Supervisor：Associate Prof. Bao Yu Heilongjiang Institute of Technology 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書 題 目 捷達(dá)汽車信號(hào) 模擬與故障診斷實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì) 系 汽車工程系 專 業(yè) 交通運(yùn)輸專業(yè) 姓 名 李世倫 學(xué) 號(hào) 11 2005 年 2 月 28 日至 2005 年 6 月 19 日共 16 周 指導(dǎo)教師簽字 鮑 宇 教研室主任簽字 2005 年 3 月 1 日 說(shuō) 明 1、 本任務(wù)書在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目落實(shí)以后，由指導(dǎo)教師親自填寫（一律用鋼筆填寫或下載打?。? 2、 各項(xiàng)內(nèi)容要認(rèn)真填寫清楚。 3、本任務(wù)書隨畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）一起裝訂。 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目的意義 1、以滿足教學(xué)實(shí)驗(yàn)、提高學(xué)生汽車故障診斷、維修能力培養(yǎng)為目標(biāo)，設(shè)計(jì)具有汽車發(fā)動(dòng) 機(jī)噴油以及點(diǎn)火系統(tǒng)數(shù)據(jù)仿真控制、故障診斷功能的故障診斷儀器。 2、培養(yǎng)學(xué)生資料收集、調(diào)研分析的能力和方案設(shè)計(jì)的能力； 3、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、工程實(shí)踐能力。 4、訓(xùn)練學(xué)生設(shè)計(jì)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目標(biāo)（技術(shù)參數(shù)、規(guī)格、性能、范圍） 1、針對(duì)大眾車系控制系統(tǒng)進(jìn)行接口類型采集、具體設(shè)計(jì)以捷達(dá)GTX轎車為主要參考車型。 2、可模擬汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的各種傳感器信號(hào)進(jìn)行系統(tǒng)控制； 3 可以進(jìn)行汽車發(fā)動(dòng)機(jī)噴油與點(diǎn)火演示功能。 4、具有故障設(shè)置、處理的功能。 三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容、要求 文字部分（包括計(jì)算與說(shuō)明）： 1、設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容摘要（有譯文）；2、目錄；3、設(shè)計(jì)研究題目意義、技術(shù)現(xiàn)狀、存在問(wèn)題 及發(fā)展趨勢(shì)；3，設(shè)計(jì)研究技術(shù)路線與方案設(shè)計(jì)；4、控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)流采集分析；5、傳感器 信號(hào)模擬設(shè)計(jì)；6、捷達(dá)轎車電子控制單元接口設(shè)計(jì)；8、主要參考文獻(xiàn)（20本以上） 9、附錄：圖目錄和主要參考文獻(xiàn)目錄（至少近五年10篇文章的全文復(fù)印件）。 繪畫部分（說(shuō)明必繪圖件）： 1、結(jié)構(gòu)總圖（計(jì)算機(jī)繪圖）；2、控制單元接口電路圖；3、診斷儀器系統(tǒng)原理圖； 調(diào)研與實(shí)驗(yàn)部分（包括項(xiàng)目、手段、設(shè)備、軟件、方法）： 1、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)使用及故障情況調(diào)研； 2、捷達(dá)轎車數(shù)據(jù)流采集分析； 3、文獻(xiàn)檢索（期刊、上網(wǎng)）；20篇文章以上。 四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的工作 1、畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書（>1萬(wàn)字）； 2、設(shè)計(jì)總圖（計(jì)算機(jī)繪圖）、電路圖、原理圖等合計(jì)零號(hào)>2張； 4、主要參考文獻(xiàn)目錄（至少近五年10篇文章的全文復(fù)印件）； 五、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)程安排 序 號(hào) 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱 日 期 1 調(diào)研、資料收集，完成開題報(bào)告 1周 2 方案設(shè)計(jì)與分析（草稿）；數(shù)據(jù)流采集 2周 3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；接口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；傳感器信號(hào)仿真設(shè)計(jì)。 2周~4周 4 相關(guān)設(shè)計(jì)方案以及設(shè)計(jì)圖紙繪制： 5周~7周 5 診斷儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8周~10周 6 診斷儀器執(zhí)行功能設(shè)計(jì)以及功能運(yùn)行演示設(shè)計(jì)： 11周~12周 7 設(shè)計(jì)圖紙繪制： 12周~13周 8 完成設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書； 14周 9 編制使用說(shuō)明； 15周 10 設(shè)計(jì)審核以及畢業(yè)答辯。 16周 六、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) 1、期刊類： 汽車運(yùn)用類，汽車維修類，交通工程類，有關(guān)大學(xué)學(xué)報(bào)等（五年內(nèi)）。 2、報(bào)紙類： 汽車類報(bào)，交通類報(bào)。 3、書： 發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造、汽車電器、汽車維修、機(jī)械設(shè)計(jì)類、制圖類、及相關(guān)專業(yè)書； 4、手冊(cè)： 汽車維修手冊(cè)等； 5、網(wǎng)絡(luò)： 關(guān)鍵詞：汽車維修，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，傳感器等。 6、其它：相關(guān)產(chǎn)品廣告，參觀有關(guān)產(chǎn)品展覽會(huì)。 黑龍江工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 前 言 隨著汽車工業(yè)與電子工業(yè)的不斷發(fā)展，在現(xiàn)代汽車上，電子技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。今天的汽車已經(jīng)逐步進(jìn)入了電腦控制的時(shí)代。國(guó)外專家預(yù)測(cè)未來(lái)3-5年內(nèi)汽車上裝用的電子裝置成本將占汽車整車成本的25%以上，汽車將由單純的機(jī)械產(chǎn)品向高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品方向發(fā)展，成為所謂的“電子汽車”。? 從90年代開始，汽車電子化程度日益提高，汽車電子控制系統(tǒng)（燃油噴射系統(tǒng)、電子點(diǎn)火系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)、安全氣囊等）不斷增多。汽車電子技術(shù)進(jìn)入了優(yōu)化人-汽車-環(huán)境的整體關(guān)系的階段，它向著超微型磁體、超高效電機(jī)以及集成電路的微型化方向發(fā)展，并為汽車上的集中控制提供了基礎(chǔ)（例如制動(dòng)、轉(zhuǎn)向和懸架的集中控制以及發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的集中控制）。汽車電子技術(shù)成就汽車工業(yè)的未來(lái)，未來(lái)汽車電子技術(shù)應(yīng)在這幾方面進(jìn)行突破。 目前，電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用主要以微處理機(jī)對(duì)各種工作過(guò)程進(jìn)行控制為主要特征。微處理機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一種比較簡(jiǎn)單、便宜的單片計(jì)算機(jī)。它把中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器和輸入輸出接口電路集成在一塊芯片上。微處理機(jī)工作時(shí)，通過(guò)各種傳感器接受各種輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)分析、計(jì)算后再向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，控制機(jī)械裝置動(dòng)作。由于汽車運(yùn)行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，因此，要對(duì)其進(jìn)行適時(shí)控制，傳統(tǒng)的機(jī)械機(jī)構(gòu)已力不從心，而微處理器在這方面卻能大顯身手。 在本實(shí)驗(yàn)臺(tái)研發(fā)中，本人主要是用單片機(jī)模擬各種傳感器信號(hào)，編寫傳感器信號(hào)發(fā)生程序。從而可以用此程序來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車微處理機(jī)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，并且可以檢測(cè)微處理機(jī)的工作是否正常。 此外，電子技術(shù)中的集成化制造技術(shù)等在未來(lái)幾年內(nèi)也將會(huì)有大的突破。? 　　縱觀近十年來(lái)汽車技術(shù)的重大成就，大都是在應(yīng)用電子技術(shù)上進(jìn)行的突破，電子技術(shù)已成為汽車工業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿υ慈?。目前，我?guó)汽車工業(yè)面臨入世的巨大沖擊，能否在未來(lái)的世界汽車業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中能否掌握主動(dòng)權(quán)，關(guān)鍵取決于能否在電子技術(shù)上占領(lǐng)制高點(diǎn)。加快汽車電子技術(shù)新領(lǐng)域的研究是我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。 摘 要 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車的控制正從機(jī)械控制向電子控制時(shí)期發(fā)展，單片機(jī)電子技術(shù)在現(xiàn)代汽車中得到廣泛應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)研發(fā)設(shè)計(jì)的目的是輔助汽車教學(xué)，方便學(xué)生了解汽車電控系統(tǒng)與單片機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合的原理，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制作以從捷達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)上所采的數(shù)據(jù)流為依據(jù), 對(duì)大眾系列車型具有針對(duì)性。 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的主要特點(diǎn)： 1.信號(hào)模擬 實(shí)驗(yàn)臺(tái)沒有使用任何傳感器，而是利用單片機(jī)模擬各傳感器信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的正常工作。 2.形象直觀 實(shí)驗(yàn)臺(tái)上有點(diǎn)火裝置、噴油裝置等主要機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，功能演示形象直觀。 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的主要功能： 1.可以檢測(cè)汽車電腦是否正常工作，并且可以用專用診斷儀器讀取有關(guān)數(shù)據(jù)流，查找汽車電腦的故障。 2.可以模擬發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射、點(diǎn)火，滿足汽車實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，操作簡(jiǎn)便。 關(guān)鍵詞：電子控制；信號(hào)模擬；電控燃油噴射 Abstract Along with the development of automobile industry, the control of automobile is developing from the mechanical-controlled to electronic-controlled period, Singlechip Electrical technology gets extensive application in modern automobile. The researching and development purpose of the experiment table is to assist teaching, it will make students convenient to know about the principle of mutual interlock between automobile electronic-controlled system and Singlechip controlled technology. It also can culture students’ ability of engineering practice. The development of the experiment table is according to the data stream that received from the Jetta engine, and it directed towards DaZhong automotive type The experiment table’s main feature: 1.Signal Imitation It hasn’t used any sensor. Instead it has imitated all sensor signals and thus makes the experiment table working normally. 2.Visualize Its structure is compact because that it has the principal organs such as ignition device and fueling injection equipment and it is visualize as it works. The experiment table’s major function: 1.It can not only check that whether the ECU is working normally or not but also read correlative data stream by special diagnosis instruments. Moreover, it can find ECU’s faults. 2.It can imitate electronic-controlled fuel oil injection and ignition as the engine and its operation is simple. So it can meet the needs of teaching. Key word: Electronic-controlled；Signal imitation；Electronic-controlled fuel oil injection 目 錄 前言 …………………………………………………………………………………………I 摘要…………………………………………………………………………………………II Abstract …………………………………………………………………………………III 第1章 現(xiàn)代汽車電子技術(shù)的應(yīng)用狀況和發(fā)展趨勢(shì)………………………………………1 1.1現(xiàn)代汽車電子技術(shù)的應(yīng)用狀況……………………………………………………1 1.2汽車電子技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)……………………………………………………1 第2章 設(shè)計(jì)汽車電子故障診斷實(shí)驗(yàn)臺(tái)的目的和意義……………………………………4 2.1 設(shè)計(jì)汽車電子故障診斷實(shí)驗(yàn)臺(tái)的目的 …………………………………………4 2.1.1 國(guó)內(nèi)外相關(guān)電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r…………………………………………4 2.1.2 設(shè)計(jì)汽車電子故障診斷實(shí)驗(yàn)臺(tái)的目的……………………………………5 2.2設(shè)計(jì)汽車故障診斷實(shí)驗(yàn)臺(tái)的意義…………………………………………………5 2.2.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)應(yīng)滿足的教學(xué)要求…………………………………………………5 2.2.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的意義…………………………………………………………6 第3章 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)原理…………………………………………………………………8 3.1實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ) …………………………………………………………8 3.1.1 捷達(dá)王電噴系統(tǒng)的組成 …………………………………………………8 3.1.2捷達(dá)王電子控制單元的組成及工作原理………………………………10 3.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作原理………………………………………………………………11 3.2.1實(shí)驗(yàn)臺(tái)的主要結(jié)構(gòu) ………………………………………………………11 3.2.2實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作過(guò)程 ………………………………………………………11 3.2.3實(shí)驗(yàn)臺(tái)的檢修……………………………………………………………………13 第4章 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)過(guò)程………………………………………………………………14 4.1 總體設(shè)計(jì)方案 …………………………………………………………………14 4.1.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)依據(jù) ………………………………………………………14 4.1.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的選型 ……………………………………………………………14 4.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì) …………………………………………………………………15 4.2.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的定型 …………………………………………………………15 4.2.2 臺(tái)架的設(shè)計(jì)………………………………………………………………15 4.3 模擬信號(hào)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………18 4.3.1 數(shù)據(jù)流的采集……………………………………………………………18 4.3.2 數(shù)據(jù)流分析………………………………………………………………19 4.3.1 轉(zhuǎn)速信號(hào)模擬……………………………………………………………22 第5章 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的調(diào)試及制作 ……………………………………………………………24 5.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的調(diào)試……………………………………………………………………24 5.1.1 程序的調(diào)試………………………………………………………………24 5.1.2外部電路的調(diào)試 …………………………………………………………25 5.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制作……………………………………………………………………25 5.2.1 臺(tái)架的焊接………………………………………………………………25 5.2.2 控制面板的制作…………………………………………………………26 5.2.3 內(nèi)部電路的焊接…………………………………………………………26 5.2.4 組件的安裝………………………………………………………………27 5.2.5 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體合理性……………………………………………………27 參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………………28 致謝 ………………………………………………………………………………………29 附錄1 ………………………………………………………………………………………30 附錄2 ………………………………………………………………………………………36 附錄3 ………………………………………………………………………………………37 附錄4 ………………………………………………………………………………………41 V 黑龍江工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第1章 現(xiàn)代汽車電子技術(shù)的應(yīng)用狀況和發(fā)展趨勢(shì) 1.1現(xiàn)代汽車電子技術(shù)的應(yīng)用狀況? 1．電子控制噴油裝置? 　　在現(xiàn)代汽車上，機(jī)械式或機(jī)電混合式燃油噴射系統(tǒng)已趨于淘汰，電控燃油噴射裝置因其性能優(yōu)越而得到了日益普及。電子噴油裝置可以自動(dòng)地保證發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作在最佳狀態(tài)，使其在輸出一定功率的條件下最大限度地節(jié)油和凈化空氣。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)并修正得到發(fā)動(dòng)機(jī)最佳工況時(shí)的供油控制規(guī)律、事先把這些客觀規(guī)律編成程序存在微機(jī)的存儲(chǔ)器中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，根據(jù)各傳感器測(cè)得的空氣流量、排氣管中含氧量、進(jìn)氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及工作溫度等參數(shù)，按預(yù)先編好的運(yùn)算程序進(jìn)行運(yùn)算、然后和內(nèi)存中的最佳工況的參數(shù)進(jìn)行比較和判斷再調(diào)整供油量。這樣就能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)一直處于最優(yōu)工作條件下運(yùn)行，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能得到提高。? 2．電子點(diǎn)火裝置（ESA）? 　　它由微機(jī)、傳感器及其接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等幾部分構(gòu)成。該裝置可根據(jù)傳感器送來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)各種參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算、判斷，然后進(jìn)行點(diǎn)火時(shí)刻的調(diào)節(jié)，這樣可以節(jié)約燃料，減少空氣污染。此外，新型發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制裝置還有自適應(yīng)控制、智能控制及自診斷操作等。一般認(rèn)為，發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制裝置的節(jié)能效果在15%以上，而效果更明顯的則是在環(huán)境保護(hù)方面。? 　　除此之外，在發(fā)動(dòng)機(jī)部分利用電子技術(shù)的內(nèi)容還有：廢氣再循環(huán)（EGR）、怠速控制（ISC）、電動(dòng)油泵、發(fā)電機(jī)輸出、冷卻風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機(jī)排量、節(jié)氣門正時(shí)、二次空氣噴射、發(fā)動(dòng)機(jī)增壓、油汽蒸發(fā)及系統(tǒng)自我診斷功能等，它們?cè)诓煌能囆蜕隙蓟蚨嗷蛏俚乇粦?yīng)用。 1.2汽車電子技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)? 當(dāng)前，汽車電子技術(shù)進(jìn)入了優(yōu)化人-汽車-環(huán)境的整體關(guān)系的階段，它向著超微型磁體、超高效電機(jī)以及集成電路的微型化方向發(fā)展，并為汽車上的集中控制提供了基礎(chǔ)（例如制動(dòng)、轉(zhuǎn)向和懸架的集中控制以及發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的集中控制）。汽車電子技術(shù)成就汽車工業(yè)的未來(lái)，未來(lái)汽車電子技術(shù)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行突破。? 　　1．傳感器技術(shù)? 　　由于汽車電子控制系統(tǒng)的多樣化，使其所需要的傳感器種類和數(shù)量不斷增加。為此，研制新型、高精度、高可靠性和低成本的傳感器是十分必要的。未來(lái)的智能化集成傳感器，不僅要能提供用于模擬和處理的信號(hào)，而且還能對(duì)信號(hào)作放大和處理。同時(shí)，它還能自動(dòng)進(jìn)行時(shí)漂、溫漂和非線性的自校正，具有較強(qiáng)的抵抗外部電磁干擾的能力，保證傳感器信號(hào)的質(zhì)量不受影響，即使在特別嚴(yán)酷的使用條件下仍能保持較高的精度。它還具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便的優(yōu)點(diǎn)，從而免受機(jī)械特性的影響。? 　　2．微處理機(jī)技術(shù)? 　　微處理機(jī)的出現(xiàn)給汽車儀表帶來(lái)了革命性的變化，世界汽車工業(yè)的微處理機(jī)用量激增，由從前單一的儀器逐步發(fā)展為多用途、智能化儀表，不但可以很精確地把汽車上所有的待測(cè)量都檢測(cè)出來(lái)，分別顯示和打印需要的結(jié)果，而且還有運(yùn)算、判斷、預(yù)測(cè)和引導(dǎo)等功能。如可監(jiān)視汽車各大部件的工作情況，還可以對(duì)蓄電池電壓、輪胎氣壓、車速等檢測(cè)量的高低限量進(jìn)行報(bào)警。微處理機(jī)將更廣泛地應(yīng)用于安全、環(huán)保、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系、速度控制和故障診斷中。? 　　3．軟件新技術(shù)應(yīng)用? 　　隨著汽車電子技術(shù)應(yīng)用的增加，對(duì)有關(guān)控制軟件的需求也將會(huì)增加，并可能要求進(jìn)一步計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。因此，要求使用多種軟件，并開發(fā)出通用的高水平語(yǔ)言，以滿足多種硬件的要求。轎車上多通道傳輸網(wǎng)絡(luò)將大大地依賴于軟件，軟件總數(shù)的增加及其功能的提高，將能夠使計(jì)算機(jī)能完成越來(lái)越復(fù)雜的任務(wù)。? 4．智能汽車及智能交通系統(tǒng)（ITS）的研究及應(yīng)用? 　　汽車智能化相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題已受到汽車制造商們的高度重視。其主要技術(shù)中“自動(dòng)駕駛儀”的構(gòu)想必將依賴于電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)。智能交通系統(tǒng)（ITS）的開發(fā)將與電子、衛(wèi)星定位等多個(gè)交*學(xué)科相結(jié)合，它能根據(jù)駕駛員提供的目標(biāo)資料，向駕駛員提供距離最短而且能繞開車輛密度相對(duì)集中處的最佳行駛路線。它裝有電子地圖，可以顯示出前方道路、并采用衛(wèi)星導(dǎo)航。從全球定位衛(wèi)星獲取沿途天氣、車流量、交通事故、交通堵塞等各種情況，自動(dòng)篩選?出最佳行車路線。未來(lái)的某天，路上行駛的都會(huì)是由計(jì)算機(jī)控制的智能汽車。? 　　5．多通道傳輸技術(shù)? 　　多通道傳輸技術(shù)由試驗(yàn)室將逐步進(jìn)入實(shí)用階段。采用這種技術(shù)后，使各個(gè)數(shù)據(jù)線成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，以便分離汽車中心計(jì)算機(jī)的信息。微處理機(jī)可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收其它單元的信號(hào)。傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間要有一個(gè)新式接口，以便與多通道傳輸系統(tǒng)相聯(lián)系。? 　 6．?dāng)?shù)據(jù)傳輸載體方面的電子新技術(shù)應(yīng)用? 　　汽車電子技術(shù)未來(lái)將實(shí)現(xiàn)整車控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)要求有一個(gè)龐大而復(fù)雜的信息交換與控制系統(tǒng)，車用計(jì)算機(jī)的容量要求更大，計(jì)算速度則要求更高。由于汽車用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)量日益增多，采用高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)日益顯得必要。光導(dǎo)纖維可為此傳輸網(wǎng)絡(luò)提供傳輸介質(zhì)，以解決電子控制系統(tǒng)防電磁干擾的問(wèn)題。? 　　7．汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)? 　　隨著電控器件在汽車上越來(lái)越多的應(yīng)用，車載電子設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信變得越來(lái)越重要。以分布式控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)造汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是很有必要的。大量數(shù)據(jù)的快速交換、高可靠性及價(jià)廉是對(duì)汽車電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求。在該系統(tǒng)中，各從處理機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，控制改善汽車某一方面的性能。同時(shí)在其它處理機(jī)需要時(shí)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。主處理機(jī)收集整理各從處理機(jī)的數(shù)據(jù)，并生成車況顯示。通信控制器保證數(shù)據(jù)的正常流動(dòng)。? 　 此外，電子技術(shù)中的集成化制造技術(shù)等在未來(lái)幾年內(nèi)也將會(huì)有大的突破。? 隨著汽車性能和結(jié)構(gòu)的不斷改進(jìn)和提高，特別是近年來(lái)電子技術(shù)在汽車上的廣泛應(yīng)用，自動(dòng)控制項(xiàng)目越來(lái)越多。汽車電子控制技術(shù)就是在傳統(tǒng)汽車控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用電子技術(shù)逐步改進(jìn)和完善，增加了一些新的功能。其功用一方面是提高原機(jī)械零件的工作性能及可靠性；另一方面是隨著人們對(duì)汽車整體性能要求的提高，而實(shí)現(xiàn)更加豪華、先進(jìn)、舒適和安全的要求。隨著人們對(duì)汽車所造成的環(huán)境污染、交通安全問(wèn)題越來(lái)越多的重視，現(xiàn)代汽車正朝著更加節(jié)能、低污染、安全系數(shù)高的方向發(fā)展，同時(shí)也使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制的開發(fā)轉(zhuǎn)向電子化、自動(dòng)化和智能化。由于汽車電子設(shè)備數(shù)量的不斷增加和更新?lián)Q代，現(xiàn)代汽車用電腦來(lái)完成各種電子控制計(jì)算、顯示等多功能。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子化、數(shù)字化、智能化、個(gè)性化是汽車的發(fā)展趨勢(shì)。 第2章 設(shè)計(jì)汽車電子故障診斷實(shí)驗(yàn)臺(tái)的目的和意義 2.1 設(shè)計(jì)汽車電子故障診斷實(shí)驗(yàn)臺(tái)的目的 2.1.1 國(guó)內(nèi)外相關(guān)電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r 自1886年第一輛汽車誕生以來(lái)，汽車已經(jīng)走過(guò)了100年的歷程。19世紀(jì)50年代以前，汽車的發(fā)展主要來(lái)自機(jī)械技術(shù)的進(jìn)展，特別是內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明所推動(dòng)，這階段汽車電子裝置的裝備幾乎為零，以后的發(fā)展主要來(lái)自于汽車電子的發(fā)展。汽車電子的發(fā)展可分為4個(gè)階段：晶體管階段；大規(guī)模集成電路階段；智能汽車階段和智能交通階段。 ??? 目前國(guó)外汽車電子技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到第4階段，為電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和機(jī)電液一體化耦合交叉技術(shù)的小系統(tǒng)已從科研階段進(jìn)入到商品生產(chǎn)階段。 我國(guó)汽車用電子的研究起步較晚，主要集中在清華大學(xué)、吉林工大、北京理工大學(xué)等高校和一汽、東風(fēng)等大型汽車企業(yè)集團(tuán)。由于眾所周知的原因，水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于美國(guó)、德國(guó)、日本等汽車強(qiáng)國(guó)。技術(shù)處于第2階段末和第3階段初的水平。我國(guó)應(yīng)用面也比較窄：目前只有電控燃油噴射系統(tǒng)（EFI）得到大量應(yīng)用，汽車防抱死系統(tǒng)將是下一個(gè)主要應(yīng)用技術(shù)。我國(guó)重視汽車電子是從“八五”規(guī)劃開始的，近年得到了較大的發(fā)展。 作為汽車產(chǎn)業(yè)和電子產(chǎn)業(yè)的結(jié)合，汽車電子業(yè)的發(fā)展也駛上了快車道。汽車電子化的程度被看作是衡量現(xiàn)代汽車水平的重要標(biāo)志，是用來(lái)開發(fā)新車型，改進(jìn)汽車性能最重要的技術(shù)措施。研究人員都已認(rèn)識(shí)到采用電子技術(shù)是解決汽車面臨的諸多問(wèn)題的最佳方案。汽車制造商認(rèn)為增加汽車電子設(shè)備的數(shù)量、促進(jìn)汽車電子化是奪取未來(lái)汽車市場(chǎng)的重要的有效手段。 因此，汽車電子技術(shù)水平，就成為未來(lái)汽車廠商們競(jìng)爭(zhēng)中能否掌握主動(dòng)權(quán)的鑰匙。 2.1.2 設(shè)計(jì)汽車電子故障診斷實(shí)驗(yàn)臺(tái)的目的 隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)飛速發(fā)展，尤其是我國(guó)正式加入WTO后，面對(duì)世界經(jīng)濟(jì)一體化大潮的沖擊。我國(guó)汽車維修業(yè)將參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，這將大大提高我國(guó)汽修行業(yè)技術(shù)水平與經(jīng)營(yíng)管理水平。毫無(wú)疑問(wèn)，汽車維修業(yè)是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿桶l(fā)展空間的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)之一。 我國(guó)汽車電子業(yè)尚處在起步發(fā)展階段，規(guī)?；笊a(chǎn)還未形成，而且由于國(guó)內(nèi)轎車廠大多是合資企業(yè)，其所生產(chǎn)的轎車多是外方設(shè)計(jì)的，外方掌握著技術(shù)決策權(quán)，使用的電子產(chǎn)品都是外方的配套廠商提供的產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)自主開發(fā)的汽車電子產(chǎn)品很難進(jìn)入其配套體系，這嚴(yán)重影響了國(guó)內(nèi)汽車電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而汽車電子是一個(gè)多領(lǐng)域，多學(xué)科相互耦合交叉的龐大的系統(tǒng)，我們要大而全的上肯定滯后國(guó)外，始終跟在人家后面，另一方面資金上不允許，即使我們研究出了新型的傳感器、新材料和控制器，這也是在為不屬于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系統(tǒng)配套，總的技術(shù)和市場(chǎng)還是卡在別人手里，所以我們要選擇一個(gè)產(chǎn)品作為突破口，作到有所為，有所不為，以此培育一個(gè)我們自己的良好的汽車電子環(huán)境（自己的配套體系），然后利用市場(chǎng)推動(dòng)其它汽車電子產(chǎn)品的大發(fā)展。 目前我國(guó)的維修企業(yè)面對(duì)的汽車是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、新材料技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品，而我們的維修人員整體文化技術(shù)水平低下，觀念比較落后，思想還停留在機(jī)械控制時(shí)代，讓他們盡快掌握電子控制技術(shù)具有相當(dāng)難度。因此，制作一個(gè)大眾化的電子控制故障診斷實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以幫助我們的維修人員很好地了解汽車電子控制系統(tǒng)，提高他們的維修技術(shù)水平。 對(duì)于汽車專業(yè)技術(shù)人員培養(yǎng)來(lái)說(shuō)，如何使理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)員的工程實(shí)踐能力，是一重要的課題。這樣就對(duì)汽車教學(xué)工作提出了更高的要求。本校的汽車系培養(yǎng)的學(xué)生以應(yīng)用型為主，所以，必須重視對(duì)學(xué)生這方面的培養(yǎng)。先進(jìn)的汽車實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，分析處理問(wèn)題的能力，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，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制作也可以滿足教學(xué)實(shí)驗(yàn)、提高學(xué)生動(dòng)手能力的需要，使學(xué)生能夠較快地接受汽車電子新技術(shù)，提高學(xué)生對(duì)汽車故障診斷、技術(shù)維修的能力。 2.2設(shè)計(jì)汽車電子故障診斷實(shí)驗(yàn)臺(tái)的意義 2.2.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的教學(xué)要求 為了實(shí)現(xiàn)方便教學(xué)以及汽車電腦檢測(cè)等目的，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求： 1.電子控制方面，利用單片機(jī)模擬各種傳感器信號(hào)取代傳感器所反饋的信號(hào)來(lái)控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作。 2.可以模擬發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射、電子點(diǎn)火，以滿足教學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求。 3.實(shí)驗(yàn)臺(tái)要設(shè)置一塊轉(zhuǎn)接板，通過(guò)轉(zhuǎn)接板可以與同一車系不同車型的電腦連接，從而檢測(cè)汽車電腦工作是否正常。 4.實(shí)驗(yàn)臺(tái)應(yīng)有一個(gè)故障診斷端子，通過(guò)與發(fā)動(dòng)機(jī)故障分析儀連接，可以測(cè)出各傳感器信號(hào)數(shù)據(jù)流，而且可以讀取ECU故障碼，從而排除故障。 2.2.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的意義 隨著中國(guó)的加入WTO，眾多國(guó)際汽車工業(yè)巨頭紛紛進(jìn)入中國(guó)，欲分割這個(gè)潛在的巨大的汽車消費(fèi)市場(chǎng)，中國(guó)人要想進(jìn)入汽車產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)領(lǐng)域，就一定要有核心技術(shù)甚至是高端技術(shù)。要達(dá)到這個(gè)目的，就必須緊跟國(guó)際汽車電子發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)和趨勢(shì)，超前研究，同步發(fā)展。 ? ??此外，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，汽車正在步入普通百姓的家庭，汽車保有量逐漸加大，為了和國(guó)際汽車行業(yè)接軌，國(guó)內(nèi)企業(yè)可根據(jù)政府對(duì)汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性和排氣凈化性能這四方面的要求，來(lái)開發(fā)相關(guān)汽車電子控制系統(tǒng)。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)可燃混合氣的空燃比和點(diǎn)火時(shí)刻是影響發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排氣凈化性能的兩個(gè)主要因素，因此精確地控制發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比和點(diǎn)火時(shí)刻是發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的主要內(nèi)容。因此，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)的自主開發(fā)將有巨大的市場(chǎng)前景。 該故障診斷實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)，可以讓我們更好地了解汽車電子控制系統(tǒng)方面的技術(shù)，掌握汽車電子控制的原理，從而能夠有理論技術(shù)基礎(chǔ)來(lái)自主開發(fā)適合我國(guó)自身情況的電子控制系統(tǒng)。使得我們能夠研制出適合中國(guó)天氣、路況等的汽車，在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保要求方面達(dá)到最好，接近世界先進(jìn)水平。這樣就使得我們?cè)陔娮赢a(chǎn)品方面不必依賴于國(guó)外進(jìn)口，減少國(guó)內(nèi)資金流失。而且可以促進(jìn)國(guó)內(nèi)相關(guān)電子產(chǎn)業(yè)在技術(shù)方面的發(fā)展和提高，逐漸地融入到世界汽車電子這個(gè)大市場(chǎng)中，真正實(shí)現(xiàn)與國(guó)際市場(chǎng)的技術(shù)接軌。甚至可以出口我們自己的電子產(chǎn)品，在世界范圍推出我們自己的品牌，賺取更多的利潤(rùn)。目前我國(guó)國(guó)內(nèi)汽車電子維修人員整體技術(shù)水平低下，從而導(dǎo)致在汽車售后服務(wù)方面不盡人意。維修人員技術(shù)水平的提高可以使汽車得到更好的維護(hù)和保養(yǎng)，這對(duì)于提高汽車的使用壽命和經(jīng)濟(jì)效益，因此，通過(guò)該故障診斷實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)開發(fā)，可以更好地學(xué)習(xí)電子控制技術(shù)，提高維修水平，更好地為車主服務(wù)，改善國(guó)內(nèi)的售后服務(wù)質(zhì)量。這樣就可以使得電子控制技術(shù)汽車在國(guó)內(nèi)有更大的市場(chǎng)，被更多的消費(fèi)者所接受，從而更快地實(shí)現(xiàn)汽車由機(jī)械控制技術(shù)到電子控制技術(shù)的過(guò)度轉(zhuǎn)變。達(dá)到節(jié)省能源、提高汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性的目的，達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 我們學(xué)校是一所以培養(yǎng)應(yīng)用性人才為主的工科性院校，對(duì)于汽車專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)來(lái)說(shuō)，如何使理論于實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，是一重要的課題。設(shè)計(jì)和制作本汽車故障診斷實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以使學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量得到很大的提高，拓展學(xué)生的知識(shí)面，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)電控方面知識(shí)時(shí)能夠更容易接受，更快掌握這方面技術(shù)知識(shí)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的模擬故障以及故障診斷和排除故障工作，也可以培養(yǎng)學(xué)生分析處理實(shí)際問(wèn)題的能力，從而進(jìn)一步查找故障，排除故障，激發(fā)學(xué)生的操作實(shí)踐能力，工程實(shí)踐能力，很好地滿足專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)的要求。因此本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)研發(fā)在推動(dòng)我國(guó)汽車工業(yè)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方面具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。 第3章 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)原理 3.1實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ) 3.1.1捷達(dá)王電噴系統(tǒng)的組成 捷達(dá)王轎車發(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(wú)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(guò)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) 捷達(dá)王轎車采用無(wú)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(wú)分電器點(diǎn)火系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：無(wú)旋轉(zhuǎn)件，無(wú)機(jī)械磨損，高壓導(dǎo)線數(shù)少，對(duì)無(wú)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。 4．控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)的主要作用是收集發(fā)動(dòng)機(jī)的工況信號(hào)并確定最佳噴油量、最佳點(diǎn)火時(shí)刻。它由傳感器、電控單元和執(zhí)行元件組成。 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器是一個(gè)磁感應(yīng)傳感器。它采集曲軸轉(zhuǎn)角位置和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)。在曲軸上有一個(gè)靶輪，靶輪上有60個(gè)齒，傳感器對(duì)它進(jìn)行掃描。當(dāng)靶輪經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)交變電壓信號(hào)，其頻率隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化而變化，控制單元根據(jù)交變電壓的頻率識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。在靶輪上有一處缺兩個(gè)齒，感應(yīng)傳感器掃描到該處，1缸活塞處于上止點(diǎn)前72o，它是作為控制單元識(shí)別曲軸轉(zhuǎn)角位置的基準(zhǔn)標(biāo)記。 進(jìn)氣溫度傳感器是一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)（NTC）電阻，即溫度升高阻值下降。它安裝在進(jìn)氣管體上，進(jìn)氣溫度傳感器將進(jìn)氣溫度轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，送給控制單元，用于各種控制功能的休正。如果該信號(hào)中斷，控制單元將啟用一個(gè)替代值，但不能準(zhǔn)確感知進(jìn)氣溫度，會(huì)導(dǎo)致熱啟動(dòng)困難，排放升高等故障。 冷卻水溫傳感器也是一個(gè)NTC電阻，它與水溫表傳感器G2裝在一個(gè)殼體內(nèi)，直接與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水接觸。該信號(hào)是一個(gè)較重要的修正信號(hào)。如果該信號(hào)中斷，控制單元將啟用一個(gè)替代值，但不能準(zhǔn)確感知冷卻水溫度，將會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)冷熱啟動(dòng)困難，油耗增加，怠速自適應(yīng)差，排放升高等故障。 發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元是一種具有36個(gè)插腳的電子綜合控制裝置?？刂茊卧?fù)責(zé)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行管理。它不僅控制燃油噴射系統(tǒng)，同時(shí)還具有點(diǎn)火控制、怠速控制、油箱通風(fēng)控制、自診斷和備用控制等多種功能。具體功能如下： (1)給傳感器提供基準(zhǔn)電壓，將所需輸出的信息轉(zhuǎn)變成控制單元所能接受的信號(hào)。 (2)接受傳感器或其他裝置輸入的各種信息。 (3)進(jìn)行存儲(chǔ)、計(jì)算、分析處理信息；存儲(chǔ)該車的特征參數(shù)；計(jì)算出輸出值；存儲(chǔ)運(yùn)算中的數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)故障信息。 (4)運(yùn)算分析。根據(jù)信息參數(shù)求出執(zhí)行命令數(shù)值，并將輸出信息與標(biāo)準(zhǔn)值比較。 (5)輸出執(zhí)行命令。把弱信號(hào)變?yōu)閺?qiáng)的執(zhí)行命令。 (6)自我修正功能（自適應(yīng)功能）。 微機(jī)利用數(shù)字控制，能在較短的時(shí)間內(nèi)處理很多信號(hào)，且具有上述功能，能夠進(jìn)行高精度的發(fā)動(dòng)機(jī)控制。 3.1.2 捷達(dá)王電子控制單元的組成及工作原理 汽車電腦的主要部分是單片機(jī)，單片機(jī)是一塊集成了微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器以及輸入和輸出接口的電路板。微處理器是單片機(jī)的核心部件，微處理器將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并根據(jù)存儲(chǔ)的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比處理，計(jì)算出輸出值，輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)功率放大后控制執(zhí)行器，例如噴油器和繼電器等。隨著單片機(jī)計(jì)算能力和內(nèi)存容量越來(lái)越大，汽車電腦的功能也越來(lái)越多。 電子控制系統(tǒng)的功能是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況和車輛運(yùn)行狀況確定汽油的最佳噴射量和噴油時(shí)刻。電子控制系統(tǒng)由傳感器、電控單元（ECU）和執(zhí)行器組成。 下圖為ECU的基本構(gòu)成如圖3.1： 圖3.1 ECU的基本組成 ECU主要由輸入回路、A/D轉(zhuǎn)換器、微型計(jì)算機(jī)和輸出回路等四部分組成。 傳感器監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工況，感知各種信號(hào)并傳輸給ECU。ECU首先根據(jù)來(lái)自進(jìn)氣歧管壓力傳感器（D型）或空氣流量傳感器（L型）的信號(hào)計(jì)算進(jìn)氣量，根據(jù)進(jìn)氣量和轉(zhuǎn)速計(jì)算出基本噴油持續(xù)時(shí)間。然后再根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的水溫、海拔高度、節(jié)氣門開度等各種工作參數(shù)信號(hào)對(duì)其進(jìn)行修正以及氧傳感器的反饋修正，得到發(fā)動(dòng)機(jī)在這工況下運(yùn)行的最佳噴油持續(xù)時(shí)間，精確地控制發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比。 此外，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求，ECU還具有控制發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳點(diǎn)火時(shí)間，怠速轉(zhuǎn)換、廢氣再循環(huán)率、故障自診斷等功能。 1．信號(hào)過(guò)濾和放大　輸入電路接收傳感器和其他裝置的輸入信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾和放大。輸入信號(hào)放大的目的是使信號(hào)增加到汽車電腦可以識(shí)別的程度，某些傳感器，例如氧傳感器，產(chǎn)生一個(gè)小于1V的低電壓信號(hào)，只能產(chǎn)生極小的電流，這樣的信號(hào)送入電腦內(nèi)的微處理器之前必須放大，這個(gè)放大作用由電腦中輸入芯片中的放大電路來(lái)完成。 2．模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換　由于很多傳感器產(chǎn)生的是模擬信號(hào)，而微處理器處理的是數(shù)字信號(hào)，所以必須把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，這項(xiàng)工作由電腦輸入芯片中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器完成。模數(shù)轉(zhuǎn)換器以固定的時(shí)間間隔不斷對(duì)傳感器的模擬輸入信號(hào)進(jìn)行掃描，并對(duì)模擬信號(hào)賦予固定的數(shù)值，然后將這個(gè)固定值轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼。在一些汽車電腦中，輸入處理芯片和微處理器制成一體。 3．微處理器將已經(jīng)預(yù)處理過(guò)的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，并將處理后的數(shù)據(jù)送至輸出電路。輸出電路將數(shù)字信號(hào)放大，有些還要還原為模擬信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件工作。 隨著汽車電子化和自動(dòng)化程度的提高，汽車電腦將越來(lái)越多，這樣必將導(dǎo)致車身線束日益復(fù)雜。為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)汽車電腦之間的信息快速傳遞、簡(jiǎn)化電路以及降低成本，汽車電腦之間要采用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)連成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。例如變速器需要與發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)調(diào)配合，根據(jù)車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及動(dòng)力負(fù)荷等因素自動(dòng)進(jìn)行換擋，因此變速器電腦需要得到節(jié)氣門位置傳感器、車速傳感器、水溫傳感器以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器等信號(hào)，這就要實(shí)現(xiàn)變速器電腦與發(fā)動(dòng)機(jī)電腦之間的信息傳遞，這個(gè)工作通常是由CAN總線來(lái)完成的。 3.2實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作原理 3.2.1實(shí)驗(yàn)臺(tái)的主要結(jié)構(gòu) 實(shí)驗(yàn)臺(tái)中主要有兩大板塊：操作板與演示板。操作板上裝有轉(zhuǎn)接板、故障診斷端子、液晶數(shù)碼管、控制開關(guān)。演示板上裝有噴油裝置和點(diǎn)火裝置兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和流量計(jì)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)中沒有各種傳感器，所需信號(hào)由單片機(jī)模擬輸出控制執(zhí)行器的工作。實(shí)驗(yàn)臺(tái)所需電源由裝在臺(tái)架下面的蓄電池提供，臺(tái)架下面還有一個(gè)油箱，供噴油器所用。 3.2.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作過(guò)程 在實(shí)驗(yàn)臺(tái)使用前，應(yīng)先把從89C51芯片輸出的傳感器模擬信號(hào)輸出端子與轉(zhuǎn)接板的輸入端接好，再把所要檢測(cè)的汽車電腦的輸入口與轉(zhuǎn)接板上相應(yīng)的輸出口相接。啟動(dòng)電源，根據(jù)需要操作不同的功能開關(guān)就可以實(shí)現(xiàn)不同的功能。達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)或檢測(cè)汽車電腦工作情況的要求。 1.模擬發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射、電子點(diǎn)火，以滿足教學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求。 當(dāng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)作為教學(xué)演示使用時(shí)，應(yīng)該把一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、控制精確的汽車電腦接入實(shí)驗(yàn)臺(tái)。它的輸入端和輸出端分別與轉(zhuǎn)接板和執(zhí)行器相連。然后接通電源，通過(guò)操作面板上的功能開關(guān)控制執(zhí)行器的各工況下的工作。 接通電源前，把操作面板上的各控制開關(guān)置于空擋位置。當(dāng)接通電源時(shí)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)電控系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位，程序進(jìn)行初始化，這時(shí)，操作面板上轉(zhuǎn)速顯示數(shù)碼管顯示轉(zhuǎn)速為800r/min，即怠速工況下的轉(zhuǎn)速，同時(shí)，演示功能板上，噴油器噴油，火花塞點(diǎn)火。當(dāng)把操作面板上轉(zhuǎn)速控制開關(guān)置于增擋位置時(shí)，數(shù)碼管顯示轉(zhuǎn)速每隔2秒鐘會(huì)自動(dòng)增加50轉(zhuǎn)，而噴油器和火花塞的工作速度會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的增加逐漸加快，當(dāng)數(shù)碼管上顯示轉(zhuǎn)速為3500r/min——本實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的最高轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)速便不再增加，相應(yīng)地，執(zhí)行器也對(duì)應(yīng)于最高轉(zhuǎn)速工作；相反，當(dāng)置轉(zhuǎn)速控制開關(guān)于減擋位置時(shí)，數(shù)碼管顯示轉(zhuǎn)速每隔2秒鐘會(huì)自動(dòng)減少50轉(zhuǎn)，噴油器和火花塞的工作速度會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的減少逐漸減緩，當(dāng)數(shù)碼管上顯示轉(zhuǎn)速為600r/min——本實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的最低轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)速便不再減少，相應(yīng)地，執(zhí)行器也對(duì)應(yīng)于最低轉(zhuǎn)速工作。在轉(zhuǎn)速增加或減少的過(guò)程中，如果把轉(zhuǎn)速控制開關(guān)置于空擋位置時(shí)，那么實(shí)驗(yàn)臺(tái)將會(huì)在當(dāng)前轉(zhuǎn)速工況下工作。如果按下操作面板上轉(zhuǎn)速?gòu)?fù)位鍵時(shí)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行器就回到怠速工況，隨后再根據(jù)開關(guān)的狀態(tài)繼續(xù)工作。同樣，在操作面板上還有進(jìn)氣溫度控制開關(guān)和水溫控制開關(guān)，也有相應(yīng)的數(shù)碼顯示管，當(dāng)它們工作時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)將會(huì)對(duì)應(yīng)于不同的進(jìn)氣溫度和水溫進(jìn)行不同工況下的工作。 執(zhí)行器在工作當(dāng)中，可以用專用儀器接在故障診斷端子上讀取各信號(hào)數(shù)據(jù)流，對(duì)汽車電腦的工作進(jìn)行分析，從而對(duì)汽車電子控制系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究。 2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的轉(zhuǎn)接板可以與同一車系不同車型的電腦連接，從而檢測(cè)汽車電腦工作是否正常。 在檢測(cè)汽車電腦時(shí)，可以把汽車電腦拆下來(lái)接在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，也可以直接把汽車電腦的輸入端與實(shí)驗(yàn)臺(tái)的轉(zhuǎn)接板相接，進(jìn)行檢測(cè)。同樣地，使用上面所講的方法讓汽車電腦控制執(zhí)行器在不同的工況下工作。當(dāng)汽車電腦工作時(shí)，用專用儀器讀取數(shù)據(jù)流，然后與先前所測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)流相比較，以此來(lái)判斷汽車電腦工作情況的好壞。簡(jiǎn)單地，通過(guò)演示面板上的噴油流量計(jì)和點(diǎn)火時(shí)刻表讀出的數(shù)據(jù)也可以與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)流相比較來(lái)判斷汽車電腦的工作情況。 確定電腦損壞的通常方法是在相關(guān)傳感器信號(hào)都能正常輸入電腦的情況下，電腦卻不能正確輸出控制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器。這句話雖然簡(jiǎn)單，但這需要很多具體細(xì)致的基礎(chǔ)檢查工作。例如噴油器或者是火花塞無(wú)法工作，確定在檢查相關(guān)電路正常而且模擬轉(zhuǎn)速信號(hào)可以正常輸入發(fā)動(dòng)機(jī)電腦，但是電腦沒有輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)給噴油器或者是火花塞，這樣就可以斷定發(fā)動(dòng)機(jī)電腦內(nèi)部故障。 3.2.3 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的檢修 汽車電腦內(nèi)部電路可以分為兩部分，即包括輸入、輸出以及轉(zhuǎn)換電路的常規(guī)電路和微處理器。常規(guī)電路大多采用通用的電子元件，如果損壞一般是可以修復(fù)的。在實(shí)際使用過(guò)程中，汽車電腦的故障大多發(fā)生在常規(guī)電路中。如果要維修汽車電腦，首先要確定是電腦故障，以免盲目修理，造成不必要的時(shí)間浪費(fèi)和引起其他電路故障。 　1.在確定是汽車電腦發(fā)生故障的前提下，按照電路尋找損壞元件　根據(jù)電路圖或?qū)嶋H線路的走向找到與噴油器連接的相應(yīng)電腦端子，然后用數(shù)字萬(wàn)用表的通斷擋從確定的電腦端子開始，沿著電腦的印刷電路查找，直至找到某個(gè)三極管。這是因?yàn)殡娔X通常采用大功率三極管放大執(zhí)行信號(hào)以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器，所以此類故障的原因大多是一個(gè)起著開關(guān)作用的三極管短路所致。 　2．測(cè)量三極管　確定三極管的3個(gè)極。與印刷線路對(duì)應(yīng)的管腳為三極管的集電極，旁邊較細(xì)的印刷線是基極。確認(rèn)方法是，將發(fā)動(dòng)機(jī)電腦多孔插頭插上，啟動(dòng)電源，使用萬(wàn)用表的電壓擋連接到要確認(rèn)的印刷線，顯示5V則為基極。用萬(wàn)用表測(cè)試三極管，如果發(fā)現(xiàn)集電極(c)與基極(b)的正反向電阻無(wú)窮大，則說(shuō)明三極管已經(jīng)斷路；如果發(fā)現(xiàn)集電極(c)與發(fā)射極(e)之間的電阻為零，則說(shuō)明三極管已經(jīng)被擊穿。另外，還需要測(cè)量三極管附近相連的其他三極管和二極管。 　3．確定替換用的三極管　確定三極管的型號(hào)大致有以下幾個(gè)方法：①型號(hào)。查看三極管上的型號(hào)，通過(guò)三極管對(duì)應(yīng)表確定與之相配的國(guó)產(chǎn)三極管。②電阻。三級(jí)管的基極一般都串有電阻，基極的電阻值要與原三極管的電阻值相近，不同顏色的電阻阻值不同。因?yàn)槿龢O管的基極是靠電流的大小控制的，電腦電壓值固定，因此就需要利用電阻來(lái)控制電流。如果電流過(guò)大會(huì)燒毀三極管，電流過(guò)小則不能將其觸發(fā)。③測(cè)量。利用萬(wàn)用表的二極管測(cè)量擋測(cè)量三極管的屬性。根據(jù)三極管的特性，應(yīng)該只有1個(gè)管腳相對(duì)于另外2個(gè)管腳單向?qū)?，具備這個(gè)屬性則可確定是三極管，只有一對(duì)管腳單向?qū)ǖ氖菆?chǎng)效應(yīng)管，相對(duì)另外兩個(gè)管腳導(dǎo)通的管腳是三極管的基極。 　4．將替換的三極管焊接到電路板上　焊接時(shí)要注意焊錫要盡可能少，避免過(guò)熱，焊接完成后要用萬(wàn)用表測(cè)量各管腳應(yīng)不相互連通。 5．測(cè)試維修效果　將電腦板在裸露的情況下連接到車體線束中，起動(dòng)電源檢查相應(yīng)功能是否正常，同時(shí)用手觸摸三極管，有些熱是正常的，如果燙手就有問(wèn)題了。 第4章 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)過(guò)程 4.1 總體設(shè)計(jì)方案 4.1.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)依據(jù) 隨著汽車智能化的發(fā)展，電控技術(shù)在汽車上的應(yīng)用，為了使學(xué)生更好的掌握汽車控制技術(shù)的工作原理及提高學(xué)生對(duì)運(yùn)行故障的快速分析、診斷能力。及時(shí)掌握汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)依據(jù)主要有以下幾方面： 1.選擇參照車型，結(jié)合其發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況選擇一個(gè)具有代表性的發(fā)動(dòng)機(jī)。 2.采集發(fā)動(dòng)機(jī)上的數(shù)據(jù)流，通過(guò)整理建立一個(gè)比較標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)動(dòng)機(jī)工況數(shù)據(jù)庫(kù)。 3.根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)流分析各傳感器信號(hào)與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系。 4.根據(jù)曲線圖用單片機(jī)匯編語(yǔ)言模擬各種傳感器信號(hào)，使模擬信號(hào)能夠正確控制噴油器、火花塞等執(zhí)行器的正常工作。 5.臺(tái)架和控制面板的設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)能夠清楚的知道電噴實(shí)驗(yàn)臺(tái)所能實(shí)現(xiàn)的功能。實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)組件的合理布置，既要符合各執(zhí)行器的實(shí)際安裝尺寸要求又要實(shí)現(xiàn)其運(yùn)行控制。并且在此基礎(chǔ)之上合理設(shè)計(jì)與之相匹配的臺(tái)架，起到支撐，固定的作用。 4.1.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的選型 在選擇設(shè)計(jì)參照車型時(shí)應(yīng)充分考慮它的代表性，在中國(guó)目前的家庭用車中,德國(guó)大眾公司的捷達(dá)車系占有很大的比例,而捷達(dá)車系的發(fā)動(dòng)機(jī)由于采用了五閥電噴這一世界領(lǐng)先技術(shù),它的采用雙頂置凸輪軸，充氣效率大大提高, 同為1.6L的排量，單缸5氣閥比單缸2氣閥發(fā)動(dòng)機(jī)的功率從53kW提高到74kW,0-100公里/小時(shí)。因?yàn)樵O(shè)計(jì)就是要體現(xiàn)理論進(jìn)步的成果，在今后的幾年甚至更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不至于過(guò)早的被淘汰。為了使同學(xué)對(duì)汽車有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，所以選擇捷達(dá)車系的捷達(dá)王為藍(lán)本，設(shè)計(jì)捷達(dá)故障診斷實(shí)驗(yàn)臺(tái)。 4.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì) 4.2.1實(shí)驗(yàn)臺(tái)的定型 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制作選用捷達(dá)GTX車型的發(fā)動(dòng)機(jī)采集所需的數(shù)據(jù)流。 為了保證實(shí)驗(yàn)臺(tái)具有鮮明的教學(xué)特色以及更好地為汽車工程相關(guān)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)服務(wù)。提高學(xué)生的工程實(shí)踐動(dòng)手能力，擬選用捷達(dá)GTX為參考車型。捷達(dá)轎車是大眾汽車有限公司采用德國(guó)大眾公司的先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的中級(jí)汽車，該車型設(shè)計(jì)先進(jìn)、選材精良、工藝一流，與同級(jí)車型比較，其動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性及舒適性均為上乘，在中國(guó)的汽車行業(yè)中，有著很大的市場(chǎng)。一汽—大眾汽車有限公司運(yùn)用當(dāng)今德國(guó)頂尖發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)，批量生產(chǎn)20閥電控多點(diǎn)噴射汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，并配以創(chuàng)新的雙頂置凸輪軸，安裝匹配于CT型、GT型捷達(dá)轎車上。多點(diǎn)燃油噴射技術(shù)的應(yīng)用，使燃油得到最充分的燃燒，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及排放性能都得到極大提高。 4.2.2 臺(tái)架的設(shè)計(jì) 一、臺(tái)架的總體結(jié)構(gòu) 在本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，考慮到教學(xué)演示操作功能的操作方便性和整體美觀性以及臺(tái)架整體的利用，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)斜面操作、立面觀看演示的臺(tái)架。臺(tái)架上安裝了轉(zhuǎn)向輪，移動(dòng)很方便，還設(shè)計(jì)了防塵檔板，形狀顯得更加美觀大方。根據(jù)人體工程學(xué)原理，我們?cè)O(shè)計(jì)了一塊大約30o的斜面操作板，還有一塊功能演示板。操作臺(tái)兩垂邊分別是150mm，500mm；操作臺(tái)下邊離地高度是900mm，操作臺(tái)上邊至上邊緣的高600mm，上立體是長(zhǎng)寬高800mm×250mm×600mm，整個(gè)臺(tái)架高1650mm，寬750mm，長(zhǎng)800mm。臺(tái)架的大體框架如下圖4.1： 圖4.1 臺(tái)架的大框架圖 二、臺(tái)架的總體布置 在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的下方有主機(jī)和顯示器、蓄電池和油箱以及一些附加件。在操作面板上裝有89C51芯片盒、轉(zhuǎn)接板、診斷端子、控制開關(guān)、電源開關(guān)、數(shù)碼顯示管，在功能演示面板上有噴油裝置、點(diǎn)火裝置以及油量流量計(jì)和點(diǎn)火時(shí)刻表。大體布置圖如下圖4.2： 圖4.2臺(tái)架的大體布置圖 三、臺(tái)架的校核 實(shí)驗(yàn)臺(tái)中，估計(jì)各器件與臺(tái)架總重為100千克，所以選擇了2mm厚的鋼板，為了便于焊接選擇45號(hào)鋼，臺(tái)架上最重的是主機(jī)和顯示器，油箱，臺(tái)架自重，所以四個(gè)轉(zhuǎn)向輪周圍是危險(xiǎn)點(diǎn)，下面進(jìn)行校核。 將四個(gè)點(diǎn)簡(jiǎn)化成四點(diǎn)支撐兩根梁，我們假設(shè)每根架承受約25kg的力，為了尋找危險(xiǎn)截面，所以支撐架所受彎曲應(yīng)力如圖4.3為： 圖4.3 支撐架受力圖 設(shè)F1=F2=5kg F=25-F1+F2=15kg L1=L2=0.1 L”=0.2 L’=0.4 將該底板近似為簡(jiǎn)支梁,由受力平衡和D點(diǎn)的彎矩平衡得： RB+RC=25Kg×10N/Kg RA=0 MA（F）=F×0.2+F2×0.7-Rc×0.6-F1×0.1=0 RA=0 Rc=100N Rb=150N 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 當(dāng)x=0時(shí) =85n.m 橫截面上的最大正應(yīng)力公式為： Wz為彎曲截面系數(shù) （式4-1） 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(wú)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。 4.3 模擬信號(hào)的設(shè)計(jì) 4.3.1 數(shù)據(jù)流的采集 為了能夠比較精確地模擬發(fā)動(dòng)機(jī)各傳感器的信號(hào)，需要從所選發(fā)動(dòng)機(jī)上大量采集所需的數(shù)據(jù)流，通過(guò)數(shù)據(jù)流分析各傳感器信號(hào)的特點(diǎn)，從而能控制信號(hào)的精度。 本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)流的采集使用了“奧迪大眾VAS—5051B”電腦診斷工具，該電腦診斷系統(tǒng)是一個(gè)用計(jì)算機(jī)對(duì)汽車進(jìn)行檢測(cè)、診斷、編碼等為一體的設(shè)備。它通過(guò)計(jì)算機(jī)、電纜、適配器和汽車連接，就可以工作。適用于大眾/奧迪/斯克達(dá)/SETA等車型，完全可以取代VAG1551/1552，有些功能已經(jīng)超過(guò)VAG1551/1552，近似于原廠VAS5051，以后還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)不斷升級(jí)。 該系統(tǒng)除了具備VAG1551/1552所有功能外還有如下特點(diǎn)： 1．通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕顯示，避免了類似像VAG1551/1552的繁瑣操作，很多控制已經(jīng)集中成按鈕放在一個(gè)頁(yè)面上，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊即可完成操作。 2．為配合使用《維修手冊(cè)》，本軟件幾乎所有控制按鈕旁都增加了操作的號(hào)，實(shí)現(xiàn)了與VAG1551/1552的通用。 3．在本系統(tǒng)的適配器上增加了指示K/L線的紅色發(fā)光二極管和指示控制模塊通信狀態(tài)的綠色發(fā)光二極管，根據(jù)發(fā)光管的閃爍，用戶能很快判斷計(jì)算機(jī)與適配器，適配器與車上控制模塊之間工作是否正常。 5．增加了車輛與計(jì)算機(jī)之間的送話系統(tǒng)，解決了因測(cè)試電纜加長(zhǎng)后講話不便的問(wèn)題。 4．獨(dú)特的K/L線電子保護(hù)系統(tǒng)，任何錯(cuò)誤接線都不會(huì)損壞適配器。 在采集數(shù)據(jù)流時(shí)，先把儀器與發(fā)動(dòng)機(jī)診斷端子接好，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，找到所要測(cè)信號(hào)的通道，在水溫達(dá)到正常即80℃時(shí)開始采集，電腦會(huì)自動(dòng)記錄，每隔1.3秒記錄一次，用手拉動(dòng)節(jié)氣門拉索，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡∷倨鹁徛黾拥?500r/min左右，這樣反復(fù)多次測(cè)試，就會(huì)得到比較準(zhǔn)確的發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)。 本實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的數(shù)據(jù)參見附錄1。 4.3.2 數(shù)據(jù)流分析 從附錄1中數(shù)據(jù)可以看出，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的轉(zhuǎn)速范圍為800r/min—920r/min。此時(shí)，各傳感器信號(hào)比較穩(wěn)定；隨著轉(zhuǎn)速的增加，各傳感器信號(hào)開始變化。 轉(zhuǎn)速越高，在同一段時(shí)間內(nèi)，曲軸相應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)的角度越大，如果混合氣的燃燒速率不變，最佳點(diǎn)火提前角則應(yīng)線性增加。但轉(zhuǎn)速升高時(shí)，由于混合氣的壓力與溫度的提高以及擾流的增加，使燃燒速度隨之加快，故最佳點(diǎn)火提前角應(yīng)隨發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速升高而增大，但不是線性關(guān)系。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，由于轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大，無(wú)論是空氣流量計(jì)還是進(jìn)氣歧管壓力傳感器，都不能精確測(cè)量進(jìn)氣量。因此，啟動(dòng)時(shí)，ECU一般不根據(jù)吸入的空氣質(zhì)量來(lái)計(jì)算噴油時(shí)間，而是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的實(shí)際溫度由ROM內(nèi)存儲(chǔ)的水溫—噴油時(shí)間圖查出基本噴油脈寬，然后再根據(jù)進(jìn)氣溫度信號(hào)和蓄電池電壓信號(hào)，進(jìn)行進(jìn)氣溫度修正和蓄電池電壓修正，以此得到啟動(dòng)時(shí)的噴油脈寬。 根據(jù)所測(cè)得的數(shù)據(jù)，可以作出點(diǎn)火提前角、空氣質(zhì)量流量、噴油時(shí)間、節(jié)氣門開度、氧傳感器電壓分別和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系圖曲線。 （1）點(diǎn)火提前角與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線如圖4.4 圖4.4 點(diǎn)火提前角與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線 （2） 空氣質(zhì)量流量與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線如圖4.5 圖4.5 空氣質(zhì)量流量與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線 （3）節(jié)氣門開度與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線如圖4.6 圖4.6 節(jié)氣門開度與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線 （4）噴油時(shí)間與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線如圖4.7 圖4.7 噴油時(shí)間與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線 （5）氧傳感器電壓與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線如圖4.8 圖4.8 氧傳感器電壓與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線 4.3.3 轉(zhuǎn)速信號(hào)模擬 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)模擬輸出為60-2脈沖波形，在發(fā)動(dòng)機(jī)不同轉(zhuǎn)速時(shí)，輸出波形的頻率不同。其波形圖4.9如下： 圖4.9 轉(zhuǎn)速信號(hào)波形圖 其中，在一個(gè)周期內(nèi)每輸出58個(gè)對(duì)稱脈沖以后，有兩個(gè)脈沖寬度的低電平。此波形用定時(shí)器控制輸出。溢出時(shí)間的計(jì)算方法如下： 曲軸每轉(zhuǎn)兩圈為一個(gè)周期，這樣對(duì)應(yīng)于N r/min的周期T為： 周期T（ms）： （式4-2） 溢出時(shí)間t（ms）：　　 （式4-3） 定時(shí)器初值TC：　　 （式4-4） 各轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的周期、溢出時(shí)間和定時(shí)器初值見附錄2。 在轉(zhuǎn)速信號(hào)模擬中，采用了AT89C51芯片，12MHZ晶振，在設(shè)計(jì)過(guò)程中加有按鍵復(fù)位電路。圖4.10為89C51芯片引腳圖。 圖4.10 AT89C51引腳圖 系統(tǒng)主要程序的設(shè)計(jì)： 1.主程序 主程序在剛上電時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后讀一次鍵開關(guān)狀態(tài)，由鍵位值決定程序的執(zhí)行方式。當(dāng)p1.0口為高電平時(shí)，執(zhí)行自增程序；當(dāng)p3.0口為高電平時(shí)，執(zhí)行自減程序。在此程序中，最低轉(zhuǎn)速為600r/min，最高轉(zhuǎn)速為3500r/min，當(dāng)p1.0和p3.0都為低電平時(shí)，p1.2口輸出當(dāng)前轉(zhuǎn)速的波形信號(hào)，從而控制執(zhí)行器的工作。 2.初始化程序 在系統(tǒng)初始化時(shí)，將所用的定時(shí)器初值從ROM表中裝入寄存器R3和R4中。 3.自增功能程序 自增程序中使用了定時(shí)器1，控制轉(zhuǎn)速的增加，每隔2秒鐘，轉(zhuǎn)速增加50r/min，當(dāng)增到上限3500r/min時(shí)，便不再增加。 4.自減功能程序 類似于自增程序，每隔2秒鐘，轉(zhuǎn)速減少50r/min，當(dāng)減到600r/min時(shí)，便不再減小。 5.子程序 子程序中使用了定時(shí)器0，以p1.2口為輸出口，控制輸出60-2脈沖信號(hào)。程序流程圖見附錄3。 根據(jù)流程圖可以編寫出程序，具體程序見附錄4。 第5章　實(shí)驗(yàn)臺(tái)的調(diào)試及制作 5.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的調(diào)試 5.1.1 程序的調(diào)試 在程序的調(diào)試當(dāng)中，使用了偉福系列E51/S仿真器和RIGOL DS 5062C型示波器。 偉福仿真器具有以下先進(jìn)特點(diǎn)： 1.主機(jī)＋POD組合，通過(guò)更換POD，可以對(duì)各種CPU進(jìn)行仿真。 2.具有WINDOWS和DOS兩種操作平臺(tái)，其中WINDOWS版本功能強(qiáng)大。有豐富的窗口顯示方式，多方位，動(dòng)態(tài)地顯示仿真的各種過(guò)程，使用極為便利。 3.雙工作模式 (1)軟件模擬仿真（不要仿真器也能模擬仿真） (2)硬件仿真 4.雙CPU結(jié)構(gòu)，100%不占用戶資源。全空間硬件斷點(diǎn)，不受任何條件限制， 支持地址、數(shù)據(jù)、外部信號(hào)、事件斷點(diǎn)、支持實(shí)時(shí)斷點(diǎn)記數(shù)、軟件運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)。 5.雙集成環(huán)境 編輯、編譯、下載、調(diào)試全部集中在一個(gè)環(huán)境下。 6.強(qiáng)大的邏輯分析儀綜合調(diào)試功能。 7.強(qiáng)大的追蹤器功能。 DS 5062C型示波器具有以下特點(diǎn)： 1.具有兩個(gè)信號(hào)輸入通道。 2.有自動(dòng)捕捉信號(hào)功能。 3.可以截取其中任意一段信號(hào)。 4.可以調(diào)置橫向和縱向的圖相位置。 5.可以讀取信號(hào)周期，發(fā)生頻率。 在程序調(diào)試前，先把仿真器與電腦主機(jī)箱連接好，接通電源，把示波器與89C51芯片的p1.2引腳連接。啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，設(shè)置仿真器，選擇E51/S型仿真頭。調(diào)入所編程序，進(jìn)行編譯，然后執(zhí)行程序。在這里，由于沒有外部扳鍵，在程序中用軟件控制p1.0或p3.0的位狀態(tài)。當(dāng)p1.0與p3.0位都為低電平時(shí)，自動(dòng)捕捉所得到的信號(hào)波形輸出的頻率保持在一定幅度內(nèi)不變；當(dāng)置p1.0位為高電平時(shí)，波形的輸出頻率每隔2秒鐘會(huì)增加一點(diǎn)，當(dāng)增到某一頻率時(shí)將不再增加；相反，當(dāng)置p3.0位為高電平時(shí)，波形的輸出頻率將會(huì)逐漸減小，當(dāng)降到某一最小頻率時(shí)將保持不變。其中，由于扳鍵的抖動(dòng)、連接電路的穩(wěn)固性和儀器本身的精度，在波形輸出時(shí)會(huì)出現(xiàn)小范圍的波動(dòng)，屬正常情況。 5.1.2外部電路的調(diào)試 將調(diào)試無(wú)誤的程序?qū)懭?9C51芯片的ROM中，接好上電復(fù)位電路和按鍵復(fù)位電路，并將扳鍵開關(guān)與p1.0和p3.0口按照電路圖接好，將信號(hào)輸出口p1.2口與汽車電腦入口端子相連，并將汽車電腦的控制端子與點(diǎn)火裝置、噴油器接好。開啟電源，芯片在上電時(shí)自動(dòng)復(fù)位，如果開關(guān)在空擋位置，則噴油、點(diǎn)火裝置在怠速工況下工作；如果開關(guān)置在p1.0處，則噴油、點(diǎn)火逐漸加快，當(dāng)?shù)侥骋粫r(shí)刻將不再增快；如果開關(guān)置在p3.0處，則噴油、點(diǎn)火速度逐漸減緩，當(dāng)?shù)侥骋粫r(shí)刻就會(huì)保持不變。在工作的任意時(shí)刻，可以通過(guò)復(fù)位開關(guān)進(jìn)行硬件復(fù)位。 5.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制作 5.2.1 臺(tái)架的焊接 根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)所用的器材部件確定出試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)架各邊尺寸，在制做過(guò)程中要將框架的各邊按照所設(shè)定的進(jìn)行選材，根據(jù)校核，我們選擇45#碳素鋼材作為實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的基礎(chǔ)材料，采用焊接技術(shù)進(jìn)行連接。我們將選好的材料按實(shí)際設(shè)計(jì)的尺寸進(jìn)行選截，由于理論的設(shè)計(jì)尺寸，和現(xiàn)實(shí)中制作的誤差，在截取后還要進(jìn)行尺寸測(cè)量，對(duì)不符合要求的要采取適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行校準(zhǔn)，以滿足制作的需要。在整個(gè)焊接過(guò)程中要遵循由簡(jiǎn)入煩、由外到內(nèi)、由下至上的原則進(jìn)行。 將鋼料截好之后，按由下到上的順序?qū)⒏鬟吅附釉谝黄?，即先將下地面的各邊焊接在一起之后，再焊接四根立柱，最后焊接上部橫梁。在實(shí)驗(yàn)臺(tái)框架各主邊焊接完了后，我們要在框架主邊上焊接或用螺栓連接一些小的部件，用來(lái)固定面板。在框架的左后方焊接一個(gè)用角鐵做的四邊形托用來(lái)支撐油箱，在左前方焊接一個(gè)托架來(lái)支撐蓄電池。 5.2.2 控制面板的制作 1．材料的選擇 實(shí)驗(yàn)臺(tái)有兩塊面板，一塊操作面板和一塊演示面板。由于面板上器件的重量很輕，我們?yōu)榱税惭b方便所以選用20mm膠合板作為控制版材料。 2．尺寸的確定 為了使實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體布局合理、美觀，所以使控制板的長(zhǎng)度以框架的長(zhǎng)度保持一致，同時(shí)又考慮到安裝在控制板上的各組件的大小及尺寸和方便操作員的實(shí)際操作，操作面板的高度要適當(dāng)。 3．控制板上安裝組件位置的確定： 考慮到控制板上的布局美觀和線束的簡(jiǎn)潔和縮短線束的距離，因此我們按照接線方式和連接形式來(lái)確定各組件的安裝位置。在操作板上左側(cè)是轉(zhuǎn)接板，中間靠下是三擋位控制開關(guān)，上面是89C51芯片盒，右下角是啟動(dòng)開關(guān)，右上角為數(shù)碼管；演示板左邊是點(diǎn)火裝置，右邊是噴油裝置。 5.2.3 內(nèi)部電路的焊接 內(nèi)部電路中包含有一個(gè)按鍵復(fù)位電路和一個(gè)扳鍵開關(guān)，采用12MHZ晶振。其中，按鍵復(fù)位電路中有1000歐和8200歐電阻各一個(gè)，一個(gè)10微法電容；兩個(gè)30皮法起振電容。電路使用+5V電源。按照下面電路圖5.1焊接好電路。 圖5.1 內(nèi)部電路圖 5.2.4 組件的安裝 1.在上面我們已經(jīng)將各組件的位置確定了，并且使各組件間保持了一定的間隙，先將各組件在控制板上的位置用鉛筆畫出他們具體的位置，之后，在畫出的組件的位置上用做出是組件固定在控制板上的螺紋孔。然后把各個(gè)器件依次用螺栓固定在面板上。 2.把面板組放在臺(tái)架上，用螺栓固定。 3.連接線路和管路。 5.2.5 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體合理性 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體合理性：在實(shí)驗(yàn)臺(tái)各部安裝完了后，由于控制板上各組件的連接造成了實(shí)驗(yàn)臺(tái)內(nèi)線路的混亂，為了避免實(shí)驗(yàn)時(shí)線路損壞和實(shí)驗(yàn)臺(tái)布線的合理性，將實(shí)驗(yàn)臺(tái)內(nèi)的線路按其分布捆成線束，以線束的方式固定，這樣就避免了實(shí)驗(yàn)臺(tái)內(nèi)線路的混亂，使實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體布局合理。同時(shí)為了使實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體看起來(lái)美觀，將實(shí)驗(yàn)臺(tái)框架刷上油漆，就使實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體看起來(lái)整齊美觀了。因?yàn)?，控制板我們選用的是膠合板因此就不可避免的存在邊緣的不整齊和毛邊，為了使控制板美觀，將控制面板半邊用裝飾條包上，這樣就使控制板看起來(lái)美觀了。 參考文獻(xiàn) [1] 丁元杰， 單片微機(jī)原理及應(yīng)用（第二版），機(jī)械工業(yè)出版社，2003 [2] 朱月秀， 單片機(jī)原理與應(yīng)用，科學(xué)出版社，2004 [3] 樓然苗等，51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例，北京航空航天大學(xué)出版社，2003 [4] 何立民， 單片機(jī)高級(jí)教程，北京航空航天大學(xué)出版社，2000 [5] 何立民， MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，北京航空航天大學(xué)出版社，1990 [6] 捷達(dá)/捷達(dá)王電氣系統(tǒng)使用與維修，北京理工大學(xué)出版社，1999 [7] 電控汽油噴射系統(tǒng)的原理與檢修，黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社 [8] 馮崇毅， 汽車電子控制技術(shù)（上），機(jī)械工業(yè)出版社，2001 [9] 孫鳳英， 捷達(dá)轎車構(gòu)造、使用與維修，人民交通出版社，2000 [10]王遂雙等，電子控制系統(tǒng)的原理與檢修，北京理工大學(xué)出版社，1995 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三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，在這三個(gè)多月里，經(jīng)過(guò)數(shù)次的嘗試和修改，在指導(dǎo)老師鮑宇的精心指導(dǎo)下，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)順利完成了，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中通過(guò)我制作的電噴系統(tǒng)模擬信號(hào)故障診斷演示臺(tái)，不僅使我對(duì)汽車電子控制系統(tǒng)有了進(jìn)一步了解，使我對(duì)單片機(jī)原理及控制技術(shù)有了進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，而且使我的理論專業(yè)知識(shí)得到了加強(qiáng)和鞏固，動(dòng)手操作實(shí)踐能力也得到了提高，相信這在以后的工作中將對(duì)我會(huì)有很大的幫助，同時(shí)，也讓我體會(huì)了理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的圓滿結(jié)束，特別要感謝我的指導(dǎo)教師鮑宇老師，還有幫助過(guò)我的所有老師，在我畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，他們都給了我很大的幫助，才使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能順利地完成。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，感覺到我真的學(xué)到了很多的東西，使我在大學(xué)中學(xué)到的知識(shí)全部的貫穿起來(lái)，對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力得到了進(jìn)一步的提高。 再次感謝我的指導(dǎo)教師鮑宇老師和各位老師的指點(diǎn)和幫助！ 附錄1 發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)流 （表4.1） 怠速 節(jié)氣門角度 點(diǎn)火提前角 噴油時(shí)間 空氣質(zhì)量流量 冷卻液溫度 進(jìn)氣溫度 800-920 轉(zhuǎn) 0-5 度 6-12 度 2.00-5.00毫秒 1.8-5 克/秒 80-105 度 -45-108.5 度 /min BTDC STAMP ms g/s ℃ ℃ 840 0 12 3.48 3.82 84 16.5 840 0 12 3.57 3.89 84 18 840 0.4 12 4.17 3.82 87 12 840 0.4 12 2.72 3.33 84 21 880 0 12 3.48 3.75 84 21 880 0.4 12 3.57 3.61 85.5 21 880 2.6 12 4.17 4.44 85.5 21 880 2.2 12 4.59 5.28 88.5 21 920 2.6 12 3.83 3.89 82.5 15 920 2.6 12 3.57 3.82 87 15 960 3 12 4.67 5.62 87 15 960 3 12 4.34 5.48 88.5 21 1000 2.6 12 4.42 5.07 85.5 18 1000 2.6 12 4.08 5.07 88.5 21 1040 3 12 4.0