花冠轿车发动机电子控制系统实验台设计.doc

第1章 绪论1.1 电器实验台设计的目的和意义1.1.1 目的随着轿车产量和保有量日益增大，相关的使用与维修问题也接踵而来，而现代轿车是以广泛采用电子技术为标志的,其结构比较复杂,且汽车运行中电器故障所占的比重远远高于其他故障,约占40% 60% ,这对从事汽车工程相关专业的人员提出了更高的要求1。先进的汽车实验台可以培养学生实践动手能力，分析处理问题能力，工程实践能力和创新能力及商品意识，很好的满足专业技术人才培养的要求。因此，设计出的汽车电器系统实验台作为实验设备，在教学的过程中可以为学生及汽车专业技术人才营造良好的学习氛围，起到理论联系实际的一个纽带，为实验教学提供了有利的条件，在满足教学实验的基础上提高了学生及汽车故障诊断、维修能力。学生掌握汽车电器的故障诊断这项技能，对学生未来的发展是有很大帮助的。如何设计一个使学生容易理解、操作简单、经济、方便维修的实验台是这次设计的主要目的。1.1.2 实验台设计的意义、先进的汽车实验、实训台设计与制作可以培养学生实践动手能力、分析处理问题的能力、工程实践能力和创新能力及商品意识,满足专业技术人才培养的要求。可以提高汽车的使用寿命和经济效益,推动汽车工业及国民经济的发展。、与实践相结合,提高学生的实际操作能力。、伴随汽车电器技术的进步,实验台还可以进行更新换代,节约研制经费。、对实验台的开发和设计,可以建立一种科研环境,给学生营造良好的学习氛围。在设计过程中,需要对以往学过的知识进行复习,还有很多的理论需要深入的研究,以便同实际操作结合。汽车新技术发展十分迅速，在汽车工程上的应用越来越普遍而相关高校及社会技术培训机构在汽车新技术教学中大多以理论为主，相应新技术、新结构为主的实践教学手段严重滞后，不仅不能与汽车领域广泛推出的汽车新技术同步，更跟不上汽车新技术的快速发展为此，研制了丰田1ZZFE型电控发动机仿真实验台，希望能够为相关教学机构提供有益的帮助结合我校丰田技术人才培养的要求，本设计以丰田花冠1ZZ-FE发动机为蓝本，设计制造出具有故障诊断以及教学功能演示的综合实验台，可以结合实验台可以进行故障设置，诊断并且进行信号测试，数据流分析等。目的是通过理论与实践相结合的方式，培养和加强学生的汽车故障诊断分析能力。1.2 研究和发展现状随着汽车工业的发展，汽车作为一种代步工具，已经进入普及时代。目前，平均每辆汽车上的电子装备已经占到整车成本的20%30%，一些高档轿车上电器产品所占比重更高，电器产品的费用已经占到整车成本的50%以上。据美国汽车工业界的预测，2003年全球汽车电器产品的总销售额将达800亿美元。汽车电器是汽车的重要组成部分，其自身的性能对汽车的动力性、 经济性、可靠性、安全性、操纵性、舒适性、娱乐性等各种性能 都会产生直接而重要的影响。现代汽车已不再是传统的机电产品， 其中汽车机械部分的发展已经达到了极致，汽车电器还有广泛的发展空间，汽车上70%的革新来自汽车电子技术及产品。汽车电子属于典型的高技术、高附加值、高增长的新兴产业，具有巨大的市场容量和很强的技术渗透性与产业带动性，是我国占领产业技术制高点、大力推进高新技术产业化的良好机遇。在发达国家，汽车已经进入电子时代，汽车电器技术已经成为当代汽车技术领域关注和研究的重点问题。近20多年来，随着计算机和电子技术的发展，汽车工业和汽车技术取得了长足进步。采用电子技术已经成为解决汽车质量与性能诸多问题中的最佳方案。应用微机控制发动机的喷油与点火就是为了适应社会对汽车排放法规与节能的要求。目前，多数轿车都已装用发动机管理系统，对发动机各个系统进行综合控制发动机的控制已由早期的模拟装置发展成为微机控制的数字控制系统。在发动机管理系统中，微机不仅控制点火定时与喷油系统的空然比，还控制怠速转速，爆燃，增压压力，近期和废弃再循环以及变速器传动诸多方面，还增加了自诊断系统，后备系统与保护装置，提高了整个控制系统的可靠性。现代汽车工业已经进入成熟的发展阶段，世界各大汽车制造商为进一步地争夺汽车销售市场，不断加强开发投资力度，试图以提高汽车安全性、降低能耗、改善舒适性和增加功能等来推动汽车工业向高附加值方向发展。汽车电子技术是汽车技术与电子技术相结合的产物，汽车电子化被认为是汽车技术发展进程中的一次革命。在现代汽车上，电子技术的应用越来越广泛，汽车已经由单纯的机械产品发展为高级的机电一体化产品，成为所谓的“电子汽车”。汽车电子化是现代汽车发展的重要标志。随着电子信息技术的飞速发展, 现代汽车技术与电子技术、信息技术融合在一起, 汽车已成为现代科技的载体和结晶。据核计，目前平均每辆车上的电子装备已经占到整车成本的20%-30%，在一些豪华轿车上，使用单片微型计算机的数量已经达到50个，电子产品费用占到整车成本的50%以上。可以说,目前电子技术的应用已经深入到汽车所有的系统并在提高汽车的操纵性能、燃油经济性、可靠性和自动化程度等方面发挥着越来越重要的作用。在发达国家，汽车已经进入电子时代，汽车电子控制技术已经成为当代汽车技术领域关注和研究的重点问题。由此可以看出，现代汽车已不再是传统的机电产品，其中汽车的机械部分的发展已经达到了极致，汽车继续改进的空间将集中在传统汽车技术和电子技术的的结合上，汽车上70%的革新来自汽车电子技术及产品。然而，由于汽车运行的环境多变，特别是发动机所处的环境恶劣，因此，由发动机电子控制系统引起的故障也相应增多。据相关从事汽车维修多年的人员表示，现代汽车由于电控系统引起的故障大约占全车故障的70%，特别是新车。发动机电子燃油喷射是一项涉及面很广的技术，它包括了传感器技术、微处理技术、控制工程等多方面知识。并且，在汽车修理过程中，由于车系、车型的差别，维修人员判定传感器元件信号及电子控制单元导致的故障很困难。这就给汽车维修和汽车教学带来了很大的障碍。而现有的教学试验台架绝大部分仍然基于传统的发动机，这是制约学生理论学习和提高实践能力的一个重要原因。本设计通过对发动机电子控制部分实施改制，使之形成可以脱离发动机本体试验的系统设计，应用相应传感器来模拟实际运行工况，实现故障诊断，通过故障代码的分析，查找并排除故障。研制出一套对汽车电子控制系统诊断准确、操作方便、快速经济的故障诊断系统，从而把理论教学与实践过程有机地结合起来，使理论教学更直观，实践过程更容易。在国外主要开发的是发动机电子控制故障诊断系统，代表产品有美国通用汽车公司和福特汽车公司推出的称之为CAMS和SBDS的故障诊断咨询系统。日本丰田汽车公司的维修、信息及技术部门联合开发了“维修技术咨询系统”和丰田发动机集中电子控制TCCS的诊断系统。汽车电子控制实验台的发展趋势是朝着人工控制智能化的方向发展，实现故障诊断检测、工作状况的演示等功能。我国仿真技术的研究与应用开展得比较早，发展迅速。80年代就建设了一批水平高、规模大的半实物仿真系统，如射频制导导弹半实物仿真系统、工程飞行模拟等等，主要应用于军事用途。目前半实物仿真在工业、交通优化逐步开始应用，同时，半实物仿真技术已成为国内汽车工程师研究的热点，已满足应用设计周期的缩短、产品质量要求的提高、开发及设计费用的减少的要求。在国外，汽车公司的工程师感到他们需要一种替代传统设计的新途径。他们曾经尝试过的方法所遇到的主要问题还是硬件原型的不完备，整个设计在工程化时需要重新设计和重新编程。因此汽车公司的工程师开始寻找一种新的方法来填补传统与现代的汽车电子控制系统开发之间的空白，使得需求定义者控制器设计人员有一个共同的坚实基础。1.3 设计的要主内容由以上论述可知，花冠电控实验台主要由台架和台面组成。主要内容如下：1、完成实验台布局设计（台架、展板）、演示装置设计、2、实现车用传感器的信号输入、尽可能解决信号之间匹配（转速与负荷）。3、面板设计及选择原件定位。4、演示装置及检测装置设计。5、实现故障设置，故障演示。6、研究方法: 实验室调研，借鉴参考台架。1.4 故障诊断技术的发展趋势近年来，一些新的科学分支的出现和发展及其在设备故障诊断中的成功应用，为汽车故障诊断技术的发展开拓了新的途径。由于汽车电子化的趋势是从整体上来设计全车的控制系统，因此，现代故障诊断系统的技术正向着故障专家系统、人工智能故障诊断系统方面发展，开发要求是：具有在线更新自诊断功能、故障预测功能、自我保护功能，并且还可以实现在线信息资源的交流与共想。第2章 花冠1ZZ-FE发动机结构特点2.1发动机相关资料2.1.1发动机的作用和组成1、发动机的作用：是使输进气缸内的燃料燃烧而发出动力。2、发动机的组成：机体、曲柄连杆机构、配气机构、燃油供给系统、冷却系统、润滑系统、点火系统(汽油发动机采用)、起动系统等部分组成。（如图2.1）发动机总体构造曲柄连杆机构：曲轴箱组；活塞连杆组；曲轴飞轮组。 配气机构：气门组；气门传动组。燃料供给系：汽油机；柴油机。点火系冷却系润滑系图2.1 发动机组成示意图2.1.2 汽油发动机的工作原理发动机工作须经过进气，把可燃混合气(或新鲜空气)引入气缸；然后将进入气缸的可燃混合气压缩，压缩接近终点时点燃可燃混合气；可燃混合气着火燃烧，膨胀推动活塞下行实现对外作功；最后排出燃烧后的废气。进气、压缩、作功、排气四个过程。把这四个过程叫做发动机的一个工作循环，工作循环不断地重复，就实现了能量转换，使发动机能够连续运转。1、进气行程活塞在曲轴带动下从上止点向下止点运动，这时排气门关闭，进气门打开。随着活塞下移，气缸内容积增大，压力减小，在气缸内形成一定的真空度，空气和汽油混合物通过进气门被吸入气缸，并在气缸内进一步形成可燃混合气2、压缩行程：进气结束终了，曲轴继续旋转，带动活塞从下止点向上止点运动，这时进、排气门均关闭，气缸内成为封闭容积，随着活塞移动，气缸容积不断减小，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束。3、做功行程;做功行程包括燃烧过程和膨胀过程，在这一行程中，进气门和排气门仍然保持关闭。当活塞位于压缩行程接近上止点(即点火提前角)位置时，安装在气缸盖上的火花塞产生电火花，点燃可燃混合气，火焰迅速传遍整个燃烧室，同时放出大量的热能。燃烧气体的体积急剧膨胀，温度和压力急剧升高，最高压力可达3.06.5MPa，最高温度可达22002800K，高温高压气体膨胀，推动活塞从上止点向下止点移动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械能，除了用于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外做功。随着活塞向下运动，气缸内容积增加，气体压力和温度逐渐降低，当活塞运动到下止点时，做功行程结束，气体压力降低到0.350.5MPa，气体温度降低到12001500K。4、排气行程：可燃混合气在气缸内燃烧后生成的废气必须从气缸中排出去以便进行下一个进气行程。排气行程开始时，排气门开启，进气门仍然关闭，曲轴通过连杆带动活塞由下止点向上止点运动时，此时废气在自身生剩余压力和在活塞的推动下，经排气门排出气缸之外。活塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束。受排气阻力的影响，排气终止时，气体压力仍高于大气压力，约为0.1050.12MPa，温度约为9001100K。曲轴继续旋转，活塞从上止点向下止点运动，又开始了下一个新的循环过程。可见四行程汽油机经过进气、压缩、作功、排气四个行程完成一个工作循环，这期间活塞在上、下止点往复运动了四个行程，相应地曲轴旋转了两圈。实际汽油机的进气过程中，进气门打开。在排气行程中，是排气门早于下止点开启，迟于上止点关闭。进气门早开晚关的目的是为了增加进入气缸的混合气量，排气门早开晚关的目的是为了减少气缸内的残余废气量。减少残余废气量，会相应增加进气量。二行程汽油机的工作循环也是由进气、压缩、燃烧膨胀、排气过程组成，但它是在曲轴旋转一圈(360)，活塞上下往复运动的两个行程内完成的。因此，二行程发动机与四行程发动机工作原理不同，结构也不一样。 （如图2.2） 图2.2 汽油机工作原理示意图例如曲轴箱换气式二行程汽油机，气缸上有三排孔，利用这三排孔分别在一定时刻被活塞打开或关闭进行进气、换气和排气的。工作原理如下：活塞向上运动，将三排孔都关闭，活塞上部开始压缩，当活塞继续上行时，活塞下方打开了进气孔，可燃混合气进入曲轴箱，活塞接近上止点时，火花塞点燃混合气，气体燃烧膨胀，推动活塞向下运动，进气孔关闭，曲轴箱内的混合气受到压缩，当活塞接近下止点时，排气孔打开，排出废气，活塞再向下运动，换气孔打开，受到压缩的混合气便从曲轴箱经进气孔流入气缸内，并扫除废气。第一行程：活塞从下止点向上止点运动，事先已充满活塞上方气缸内的混合气被压缩，新的可燃混合气又从化油器被吸入活塞下方的曲轴箱内。 第二行程：活塞从上止点向下止点运动，活塞上方进行作功过程和换气过程，而活塞下方则进行可燃混合气的预压缩。二行程柴油机的工作原理 二行程柴油机和二行程汽油机工作类似，所不同的是，柴油机进入气缸的不是可燃混合气，而是纯空气。例如带有扫气泵的二行程柴油机工作过程如下：第一行程：活塞从下止点向上止点运动，行程开始前不久，进气孔和排气门均以开启，利用从扫气泵流出的空气使气缸换气。当活塞继续向上运动进气孔被关闭，排气门也关闭，空气受到压缩，当活塞接近上止点时，喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室，燃油和空气混合后燃烧，使气缸内压力增大。 第二行程：活塞从上止点向下止点运动，开始时气体膨胀，推动活塞向下运动，对外作功，当活塞下行到大约2/3行程时，排气门开启，排出废气，气缸内压力降低，进气孔开启，进行换气，换气一直延续到活塞向上运动1/3行程进气孔关闭结束。2.2 1ZZ-FE发机动的相关材料丰田花冠1ZZ-FE引擎的缸径为79mm，行程91.5mm；压缩比在某些国家中所公布的数字高达10：1。而在台湾所公布的最大马力有136PS/6000rpm，最大扭力则达到17.4kgm/4200rpm，排量为1.8L，汽缸最大平面卷曲度0.05，气门坐宽度1.0-1.4，气门锥角45。气门间隙为0.75，气门弹簧为38.74，活塞环间隙为0.045，活塞环开口间隙为0.25-0.45。该发动机应用在卡罗拉第六代车型中，目前该发动机已被替代为，新发动机1.8升2ZR-FE将替代目前车型的1ZZ-FE。发动机外型（如图2.3）图2.3 发动机外型示意图1ZZ-FE发动机采用四缸20气门配气机构，闭环电子控制汽油喷射系统。其最大特点是实施了集中控制，即汽油喷射和点火由同一控制单元控制，喷射系统为多点顺序喷射，点火系统采用高能无分电器点火系统。电控汽油喷射系统根据其作用不同可分为四个系统，即空气供给系统、燃油供给系统、点火系统和控制系统。 1.空气供给系统空气供给系统的作用是测量、控制汽油燃烧所需的空气量。主要由空气滤清器、空气流量计、节气门控制单元、稳压箱及进气管下体等组成。2.燃油供给系统燃油供给系统的作用是将燃油从油箱中吸出，加压滤清后经喷嘴供给发动机。它由汽油箱、汽油滤清器、电动汽油泵、压力调节器、喷嘴等组成。电动汽油泵从油箱中将汽油泵出。经汽油滤清器过滤及压力调节器调节后使油压始终高于进气管压力约0.3Mpa,并经汽油分配管送给各缸喷嘴，喷嘴根据发动机控制单元的指令将汽油适时地喷入进气管中。3.点火系统花冠轿车采用无分电器点火系统。它主要由点火能量终端输出极、点火线圈、高压导线、火花塞以及各种传感器组成，由发动机控制单元实施集中控制。点火时两缸同时串联点火，点火顺序为1-3-4-2。一个气缸在排气行程末期，另一个气缸在压缩行程末期。在排气行程的气缸内压力较低，火花塞击穿电压较低，点火能量消耗较少，对处于压缩行程中的另一个气缸的点火影响不大。这种无分电器点火系统的优点是：无旋转件，无机械磨损，高压导线数少，对无线电干扰小。该点火系中主要部件是点火线圈及终端能量输出极（末级功率）。点火线圈及终端能量输出极装在一个壳体里，固定在气缸体上，火线圈的壳体上有各缸排序标识A、B、C、D，分别对应的缸号为1、2、3、4。1、4缸共用一个点火线圈，2、3缸共用一个点火线圈。终端能量输出极根据控制单元指令控制点火线圈初级绕组的通电断电。从而在点火线圈次级产生点火高压。2.3 1ZZ-FE发动机的技术特点首先，这具引擎搭载了TOYOTA的可变阀门正时技术VVT-i。这项技术相当为人所熟知，并常被拿来与HONDAFerio所使用的VTEC作比较。如果纯粹就性能面或燃油的节省来看，VTEC对引擎的效果是要胜过于VVT-i的；然而VTEC是分段切换，VVT-i则为无段变化，想要在各种运转状况之下都能调整出理想的阀门正时，VVT-i则较居上风。多年前的NISSANSentra便已经使用类似VVT-i这种改变凸轮相位角的机构，但是仅为两段变化，控制策略也相当简单，不像TOYOTA的VVT-i能作精确的调整与控制。比较不为人所注意的，TOYATA特意将Altis引擎的行程设计得很长，是一具长行程引擎。长行程引擎的中低速扭力充沛，驾驶性良好，燃烧也完全，能降低HC的污染，也能节省燃油。对定位在主流产品的乘用车来说是相当有利的。但是长行程引擎的高转速性能较差，为了能提升这具长行程引擎在高转速时的性能，TOYOTA破天荒的在这个级距的引擎里摒弃了使用传统气门座的制造方法，而以雷射在汽缸头镀上一层较薄的耐磨耗合金来取代气门座的功能。 这是因为燃烧室的空间很有限，使用传统气门座的引擎，因为必须在燃烧室里挤出空间来让给又厚又大的气门座，很难搭配较大的气门，高速时的性能会受到相当的局限。如果采用这样的新技术，这层薄薄的耐磨耗金属可以把珍贵的空间给让出来，而能使用较大的气门，让进排气量更大，高速性能得以充分提升。从厂方公布的马力数字可以明显看出来这项技术的效果，这具长行程引擎的高转速性能比起同级车来毫不逊色。而事实上，不只是在这个等级，即便在更高等级的豪华房车或是跑车上，也很少有使用这项技术的。另外，这具引擎的进气道比一般的引擎要稍高，进排气阀的夹角小，能有效的增加进气的滚流，加上紧致的燃烧室与燃烧室混合气挤压区的设置，不管这些东西到底是怎么运作的，结果呢？是使得这具引擎有较好的燃烧效率，并且有优良的抗爆震性。所以，尽管这具引擎的压缩比高达十，却只需要使用辛烷值91（RON）的汽油即可。也就是说可以用低辛烷值的汽油来享受高压缩比所带来的各项利益。在其它的机械构造上，也相当的有意思。尽管许多同级车还在使用铸铁汽缸体，这具引擎却采用了铝合金来制作汽缸体。也就是俗称的全铝合金引擎。但是用铝合金作汽缸体不算什么，值得注意的是，TOYOTA舍弃了一般传统引擎惯用的铸铁引擎盖，或是铝铸造的衍架式引擎盖，而采用了上下曲轴箱的强固结构。以一个整体式的下曲轴箱来固定波司与曲轴，刚性是十分的优异。这样的结构特别适合于高转速运转，惯用在大排气量的机车上，而有一款并非主流乘用车定位的名车-HONDAS2000，也采用了相同的结构来达到跑车引擎高转速运转的刚性要求。目前各车厂均纷纷开始要在平价的乘用车上使用这样的设计，而TOYOTA硬是比人家抢先了好几年甚至是十年以上的时间。而引擎的辅机，像发电机，冷气压缩机等等都舍弃了以往常用的支架，而直接锁附在引擎上，提高了这些零件与引擎之间结合的刚性，能抑制振动噪音的发生。有人抱怨Altis的隔音材料似乎太过单薄，如果真的是这样，其实一点也不令人意外；因为这具引擎本身的刚性还及与变速箱结合的刚性都好，在NVH，也就是在振动噪音方面的特性天生就比同级车优异许多，所以省下些隔音材料似乎也不是件不合理的事。气门机构当然也有可观之处。这具引擎采用正时链条来驱动气门。正时链条的寿命长，在正常的使用状况下，一具引擎用到报废都不需要调整与更换，信赖度跟正时皮带比起来是要高得多了。但是整个系统较为复杂，成本也高，车厂在过去并不太喜欢。然而最近因应引擎寿命的增长，正时链条又逐渐受到车厂的重视。Altis的引擎在这方面又抢先了同级车一步。不过使用正时链条也不算什么了不起，虽然是新流行，但毕竟也不是新技术。比较新的技术是在这具引擎的气门挺杆上（valvelifter）， TOYOTA在这里不使用俗称西姆的气门调隙片，而以直接选配的方法来控制气门间隙。这有什么好处呢？那就是低成本与轻量化。轻量化的结果就是使得这具引擎能使用弹簧系数较低的气门弹簧，进而降低摩擦损失，行驶起来就更加的省油了。根据台湾能源会的公布资料，Altis的省油是同级车中的第一名，测试结果跟March相差无几，当然，很多车厂都准备跟进，在这方面又是TOYOTA领先了别人一步。 这具引擎还经过了日本式的轻量化，包括了使用塑料制的进气岐管，不锈钢制的排气岐管等等各式各样的轻量化零件，东省西扣的结果，TOYOTA得意的宣布这是世界上同排气量引擎中最轻的一具，而且轻得很惊人，减重了百分之二十以上。一般认为这具引擎比别人轻得很多是无可置疑的，但这么惊人的数字也许有点取样不公的嫌疑。 这具引擎向后方排气，主要的原因是希望能缩短引擎与触媒转换器的距离，尽快提升在冷车激活时的触媒温度，使得触媒转换器能早点开始处理有害的废气。根据国外的报导，Corolla的消音器里还有个有趣的小玩意儿，是一个小小的以弹簧控制的阀，当转速低时，背压较低，这个阀会关闭让排气走比较远的路以取得较好的消音效果。但是一旦转速提高，这个阀会打开让排气抄个快捷方式以降低背压。 2.4 本章小结本章主要介绍了发动机的工作原理以及1ZZ-FE发动机的技术资料，根基该设计的要求对1ZZ-FE发动机的功能、结构及工作原理有了进一步的了解，对设计的展开提供基本的保障。 第3章 花冠汽车电控系统工作原理及电路特点 3.1 花冠汽车电控系统结构原理3.1.1 电控系统结构、电源包括蓄电池、发电机及其调节器，二者并联，提供汽车用电设备所需的电能。2、启动系主要由起动机及其控制电路组成。3、点火系是指在喷油器和点火器，是在点火器喷出高压电火花，以点燃混合气，来实现点火。4、仪表和报警系统包括各种仪表和报警装置，用来检测汽车、发动机的工作情况。6、电子控制系统 包括发动机电子控制系统、电子控制系统等，主要由相应的传感器、电子控制单元、执行器组成，完成相应对象或过程的控制。3.1.2工作原理1、 导线汽车电气系统的导线采用低压导线，采用铜质多心软线2。（）低压导线导线的截面积主要根据其工作电流选择，但是对于一些工作电流较小的电器，为保证具有一定的力学强度，汽车电器中导线截面积一般不小于0.5mm2。各种低压导线标称截面积所允许的负载电流见表2.1。表3.1 低压导线截面积允许负载电流值导线标称截面积/mm21.01.52.53.04.06.01013允许电流/A1114202225355060所谓标称截面积是经过换算而统一规定的线心截面积，不是实际线心的几何面积，也不是各股线心几何面积之和。电气系统主要线路导线标称截面积。导线颜色：汽车线路所用的低电压导线用颜色加以标识。在使用单色线的基础上，为了区分多种低电压导线，采用双色线的颜色由两种颜色配合组成，双色线的主色所占比例大些，辅助色所占比例小些。辅助色条纹占主色条纹沿周围表面的比例为1：3至1：5，双色线的标注第一色为主色，第二色为辅助色。导线颜色用字母代号表示，字母代号的含义见表2.3。表3.3 导线颜色B-黑L-蓝R-红BR-棕LG-浅绿V-紫G-绿O-橙W-白GR-灰P-粉红Y-黄 例如，线路图中导线颜色编号为R，则说明在实际电路中，导线颜色为红色。如果导线为双色，则第一个字母表示配线基本颜色，第二个字母表示配线的条纹颜色。例如导线颜色编号为L-Y，则在实际电路中，导线的基本颜色为蓝色，条纹颜色为黄色。线束-汽车用低电压导线除蓄电池导线外，都用绝缘材料如薄聚氯乙烯带缠绕包扎成束，避免水、油的侵蚀及磨损。（）高压导线汽车点火线圈至火花塞之间的电路使用高压点火线，简称高压线。高压导线的耐压一般应在1.5kV以上，因电流较小，其截面积很小，但绝缘层很厚，多采用橡胶绝缘。高压导线分为普通铜芯高压线及高压阻尼点火线。带阻尼的高压线可抑制和衰减点火系产生的高频电磁波，降低对无线电设备及电控装置的干扰，、熔断器熔断器俗称保险管，在电路中起保护作用。当电路中流过超过规定的过大电流时，熔断器的熔丝自身发热而熔断，切断电路，以防止烧坏电路连接导线和用电设备，并把故障限制在最小范围内。通常情况下，将很多熔断器组合在一起安装字熔断器盒内，并在熔断器盒盖上注明熔断器的名称、额定容量和位置。一般情况下，环境温度在180320C时，当流过熔断器的电流为额定电流的1.1倍时，熔断器不熔断；达到1.35倍时，熔丝在60s内熔断；达到1.5倍时，20A以内的熔丝在15s内熔断，30A以内的熔丝在30s内熔断。熔断器在使用中应注意一下几点：（）熔断器熔断后，必须真正找到故障原因，彻底排除故障。（）更换熔断器时，一定要与原规格相同。（）熔断器支架与熔断器接触不良会产生电压降和发热现象，安装时要保证良好接触。、连接器连接器就是通常所说的连接插头和插座，用于线束或导线与导线间的相互连接。为了防止连接器在汽车行驶中脱开，所有的连接器均采用了闭锁装置。要拆开连接器时，不允许在未解除闭锁的情况下用力拉导线，这样会损坏闭锁或连接导线。正确的拆卸方法是先压下闭锁，再把连接器拉开。本次设计用到的连接器如图3.13. C9、组合开关 J1、J2、J22、J28、J29、J34、J35、J37、J38、J39、中继接线器图 3.1连接器图、继电器一般用于操纵开关的触点电容量较小，不能直接控制工作电流较大的用电设备，常采用继电器来控制它的接通和断开4。汽车上的继电器有很多，常见的有三类：常开继电器、常闭继电器和常开、常闭混合型继电器。常开继电器平时触点是断开的，继电器动作后触点才接通；常闭继电器平时触点是闭合的，继电器动作后触点断开；混合型继电器平时常闭触点接通，常开触点断开，如果继电器线圈通电，则变成相反状态。、电源及起动系统电路电源及起动系统由蓄电池电路、发电机工作电路、仪表板中的发电机警报灯电路及起动机工作电路组成。发电机是汽车上的主要供电设备，它与蓄电池并联。其作用是：在汽车正常行使时，向各用电设备供电，并及时对蓄电池进行补充充电。、仪表花冠轿车采用的组合仪表主要包括：车速里程表、水温表、燃油表、转速表等，在实验台上有一些仪表不能工作，如车速里程表，但为了保持系统的完整性，在这里也未做删减。（）车速里程表5车速里程表由三部分组成，即车速表、里程表和单程里程计。车速表用来指示汽车行驶的瞬时速度；里程表是一个累计计数器，可记录汽车行驶过的总里程；单程里程计是用来记录某次行车所驶过的里程，在所记录数据不需要时，可用按钮清零。（）水温表水温表指示的是发动机冷却水的温度。点火开关打至点火档，水温表便开始工作。表盘上有两个指示区域，一个是低温区，一个是正常温度区，在低温区应避免发动机高速或大负荷工作。（）时钟时钟用来表示时间。通过按动表中的按钮来对表。（）燃油表燃油表指示的是油箱中燃油量。点火开关在点火档，燃油表便开始工作。表盘上有一个备用油量区，指针指到该位置时，油箱内大约还有10L左右的燃油。（）指示灯指示灯可分为信号指示灯和警报指示灯。警报指示灯一般采用红色，信号指示灯则采用绿、黄、蓝等不同颜色。指示灯在仪表上是用符号来表示的。在行车过程中，当表中标有stop项的灯亮时，必须立即停车并让发动机熄火，检查故障所在。（）转向信号灯转向信号灯工作时，该指示灯闪亮。如果某侧有一个转向信号灯不亮时，指示灯的频率将明显加快。（）远光指示灯打开前照灯远光或使用前大灯闪光发出超车信号时，远光指示灯亮。（）发动机警报灯发动机警报灯也就是所说的电源警报灯。在发动机打开点火开关时，该灯亮，发动机起动后熄灭，属于正常。如果在行车中此灯亮起来，说明发电机不发电，应停车检查。（）机油压力警报灯等（或在允许范围内近似相等），说明器件无故障。（）测量值为无穷大，说明断路（测量值比正常值明显增大，说明接触不良)。（）测量值为0，说明短路(测量值比正常值明显小，说明局部短路)。 5.4.2 电压检测法电压检测法又称测电压法，它适用于对整体电路(全电路)断路故障部位的判断，具体操作如下：、开关闭合，让电路通电(带电)。、把万用表档位选择开关置于直流50V档。、把万用表黑表笔搭铁，红表笔从电源正极开始，按电流的流经电路的先后顺序依次移动。凡指针指示12V的部位都无故障。若表笔移动到某处时，指针指示值忽然变为0或明显减小，则此处即为故障所在，指示值为0，说明断路；指示值明显减小，说明接触不良。5.5 汽车电路检修方法5.5.1 直观诊断法汽车电路发生故障时，有时会出现冒烟、火花、异响、焦臭、发热等异常现象。这些现象可通过人的眼、耳、鼻、身感觉到，从而可以直接判断出故障所在部位。例如汽车行驶中，突然发现转向灯和转向指示灯均不亮故障，用手一摸，发现闪光器发热烫手，说明闪光器以被烧坏11。5.5.2 断路法汽车电路设备发生搭铁(短路)故障时，可以用断路法判断，即将怀疑有的搭铁故障的电路段断路后，根据电器设备中搭铁故障是否还存在，判断电路搭铁的部位和原因。如行驶时，听到电喇叭长呜，则可以将继电器“按钮”接线柱上的导线拆开，此时如果喇叭停鸣，则说明喇叭按钮至继电器这段电路中有搭铁现象。5.5.3 短路法汽车电路中出现断路故障，还可以用短路法判断，即用起子或导线将被怀疑有断踏故障的电路短接，观察仪表指针变化或电器设备工作状况，从而判断出该电路中是否存在断路故障。例如怀疑汽车电路中的各种开关有故障，可用导线短接来判断开关是好还是坏。5.5.4 试灯法试灯法就是用一只车用灯泡作为试灯，检查电路中有无电路故障。例如用试灯的一端和交流发电机的“电枢”接线柱连接，另一端搭铁。如果灯不亮，说明蓄电池至交流发电机“电枢”接线柱间有断路现象；若灯亮，说明该段线路良好。5.5.5 仪表法观察汽车仪表板上的电流表、水温表、燃油表、机油压力表等的指示情况，判断电路中有无故障。5.6 花冠电控系统实验台的前景作为有一定使用年限的教学设备，实验台的后续功能开发是很有必要的。本设计主要是从以下几方面入手。、设备本身进行升级前面我们已经对汽车电子技术的发展有了较为详细的认识，看见未来电子设备的发明创造会越来越快，随之更替的速度也会加速，这对已经完成制作的实验台无疑是难以跟上其步伐的。这时只有对其升级，在其原有设备的基础上对淘汰较快的进行更换，以达到充分利用设备潜能的目的，不断的延续实验台的使用寿命，减少不必要的资金投入。、通过预留外界端口或是对其控制线路进行可行范围内的改造这样做可以对一些原本不能在实验台实现的功能进行演示，让同一个实验台可以完成多个实验项目，就好象又为此购置了一个实验台一样，符合经济性的要求。例如，在实验台接有自诊断端口接头，一旦接上转用的诊断设备就能实现模拟的诊断过程，充分展示数据流功能。如果有相应的发动机实验台架，将其进行连接，便能真正的演示汽车的大部分使用工况，这实际上是对已有台架的功能进行的很大的扩充。、实验台的控制功能升级根据汽车电器系统中使用的传感器的工作特性,利用单片机编程模拟信号,同时实现相应的演示功能。并且在信号调试过程中了解车用电器系统信号的特征,完善实验台电器系统装备,实现电器系统,电控系统功能合一。同时在故障诊断能力提出更高的要求,能够在更大程度加强对于学生工程实践应用能力的培养。汽车行业的迅猛发展,汽车控制装备的广泛应用,势必对汽车相关专业从业人员的素质要求越来越高。为更好的适应电子技术的更新,丰田花冠轿车实验台对于提升学生的工程实践能力会将起到巨大的作用。5.7 本章小结本章主要介绍了该发动机实验台是如何实现发动机工况演示及如何设置故障。开发此功能主要针对教学演示功能的开发。在试验中对实车的故障诊断有了更进一部的了解，同时对发动机的各种故障及故障的排除也有了初步的认识。结论本文首先对发动机系统的历史、发展趋势及分类、结构和基本原理等做了一番概述，从中也着重说明了发动机系统目前在汽车安全配置方面的重要性，另一方面，这也意味着发动机在汽车专业教学的不可忽略性，而对比自动发动机性能实验的多种实验方法，室内实验台无非是最佳的选择。接着论文分析了国内外自动变速器实验台研制现状，随后提出了丰田1ZZ-FE发动机电控系统教学实验台总体方案，完成了实验台的结构设计。 丰田1ZZ-FE发动机电控实验台能形象地模拟和实时演示发动机工作过程及设置各种故障。该实验台架通过仪表盘、传感器装置，可直观反应发动机作用原理，使汽车的发动机工作过程更真实易懂。实验台操作简单，结构明了，设计时充分考虑了和实践教学相结合，可实现故障模拟及检测。随着发动机系统向复合化、集成化、低成本化发展，发动机实验台也必将在技术上有大的突破。 在认真总结前面工作的基础上，得出以下结论： 1、本实验系统能够模拟发动机工作过程。2、可以作为发动机工作教学演示平台。 3、本课题创新点如下：（1）可动态设置发动机系统故障。符合教学对发动机系统实验台的要求；（2）设置了和实验台原理图相融合的检测端子，更便于教学过程实际故障排除操作的方便性；参考文献1、黄银娣，闵永军，万茂松编.新型汽车电控系统及其检修D. 北京：中国林业出版社，2001.10.2、姚国平，舒华，姚建军主编，汽车电控系统结构原理检修J.北京：人民交通出版社，2002.06.3、邯郸北方学校编，怎样维修电控发动G.北京：机械工业出版社，2003.034、李振榕，唐运程，吴国广.丰田佳美3VZ-EFI电控发动机各传感器的检测J;广西职业技术学院学报;2008年.5、吕传章主编，汽车维修与检测诊断M。北京:人民交通出版社，2001.6、沈树盛主编，汽车电器维修经验集M.成都:四川科学技术出版社. 7、严烈主编， AutoCAI)2000机械工程绘图实例宝典M.北京:冶金工业出版社，2001.8、刘瑞新，赵淑萍，朱世同主编，Aut以二AD2000应用教程M北京:机械工业出版社，2000. 9、刘剑冰.汽车发动机电