1zz-fe发动机实验台设计_学士学位论文(编辑修改稿)

1zz-fe发动机实验台设计_学士学位论文(编辑修改稿)内容摘要：

机地结合起来，使理论教学更直观，实践过程更容易。 国内外研究状况 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，学士学位论文 3 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。 故障诊断 (Diagnostics)，是指确定故障的起因，即在不拆卸发动机本体或仅拆下个别零件的条件下，查找故障零件部位和查明故障原因的过程。 诊断技术，是指能用于发现和分析故障元件及故障区域的技术。 按故障诊断技术从无到有，与电控燃油喷射技术的发展水平相对应的诊断技术可分为人工经验诊断、简单仪器诊断、精密监测诊断和人工智能诊断四个阶段。 人工经验诊断： 20 世纪 50 年代以前，发动机结构较简单，电控燃油喷射 系统还没有应用于汽车发动机，通过简单的测试仪表，如转速表、气压表、真空表电压表、电流表等，或者是判定发动机是否有异响、是否过热、有异味等情况。 再依靠人工经验来完成对的发动机故障诊断工作。 目前，人工经验诊断方法对某些复杂故障的诊断仍十分有效。 简单仪器诊断： 20 世纪 50 年代初至 70 年代末，由于汽油喷射系统开始应用于汽车发动机，传感器、微处理器技术、控制工程技术也随之在汽车发动机上得到应用。 因此，在汽油喷射系统故障诊断过程中就必须借助相关传感器、微处理器及示波器等仪器设备对发动机的工况进行检测，以判定其工作性能 的好坏。 精密监测诊断： 20 世纪 80 年代初至 90 年代初，电子技术的进步，对电控燃油喷射系统的控制内容更加全面，控制程度更加精确。 随之，以计算机技术为核心的各种精密诊断设备得到了快速的发展，对电控发动机故障诊断的准确率也有了很大提高。 如各种发动机分析仪、点火正时仪、电脑检测仪以及各种电子化检测仪表等都是进行精密检测所必备的仪器。 人工智能诊断： 20 世纪 90 年代开始，由于汽车电控燃油喷射技术的不断完善，而且车型及其控制技术又不尽相同。 因此，在汽车维修中，故障诊断就成为关键性问题。 应用人工智能理论与技术以及现代的 信息技术开发出的各种故障系统将有助于电控燃油喷射系统故障诊断问题的解决。 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学士学位论文 4 应用，为汽车故障诊断技术的发展开拓了新的途径 [1]。 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。 发动机试验台架的场地 发动机试验台架一般都坐落在 实验室中，用作一体化教学使用。 第一个是电子控制实验室，此控制室配有精密的电子控制仪器，这些仪器用于控制教学的发动机。 实验台主要有两种功能：一是演示发动机电控系统工作原理的功能，二是进行故障模拟的功能。 目前用于演示发动机电控系统工作原理的方法主要有三种，第一种是利用实验台显示面板的图形表示，发动机电控系统的原理图印制在显示面板的正面，为了能够方便地对发动机各个线路进行控制和检测有关信号，控制开关和检测插口都设置在显示面板正面。 为了使实验台的显示面板更直观，控制面板上的电路原理图根据各部分性质的不同，分别用不 同的颜色加以区分。 在控制面板的背面，每一个控制开关的和检测插口都必须与发动机的实际线路相连，即每一个传感器、执行器和信号线、接地线等在进入发动机电控单元或者由发动机控制单元输出、接地之前，必须要先与显示面板上的控制开关相连，然后经过检测插孔，最后才能进入发动机电控单元、执行器或接地。 各种电源线的连接也是如此，即电源线在进入用电单元前，先与检测插孔相连，再经过控制开关，最后接入用电单元。 这样设计不仅可以方便地实现对各种信号、电源等的控制，而且由于每个控制开关和检测插孔都在显示面板上相应的电路原理图中，所以比较 直观。 这是最简单的一种表达方式。 第二种演示发动机电控系统工作原理的表达方式是利用 LED 显示，将发动机电控系统的原理图制作在实验台的显示面板上，发动机电控系统原理图中的传感器、执行器、电源和搭铁线路由 LED 显示灯表示。 通过操纵控制开关， LED 显示灯将依次点亮，表示从电源到 ECU、从传感器到 ECU、从 ECU 到执行器、从 ECU 到搭铁等电路中的电流，从而直观地表达发动机电控系统的工作原理。 第三种演示发动机电控系统工作原理的表达方式是利用安装在显示面板上的液晶显示屏显示输出的方式。 发动机电控系统实验台，各种传感器、发 动机控制单元、执行器实物都安装在实验台上，同时将发动机喷油量信号和点火提前角信号在发动机实验台的液晶显示屏上用直方图表示出来，当改变输入信号时，就可以直观地显示出输出的变化。 上述三种演示发动机电控原理的方式虽然比较学士学位论文 5 直观，但不能精确地定量反映输出与输入之间的关系，因此不能够真实地反映发动机电控系统的工作原理和工作过程。 用于教学的电控发动机实验台的第二种功能是故障模拟的功能。 作为电控发动机故障模拟的实验台又可分为开关控制式和微机控制式。 发动机电控系统故障的主要原因是一些传感器信号丢失或线路断路以及短路，或者传 感器信号的电压幅值或频率超出了正常范围。 为了模拟发动机电控系统的故障，要求发动机实验台不仅能够设置各种故障，而且要使这些故障具有重复性。 例如某大学设计的发动机故障模拟实验台为开关控制式，主要由发动机及其电控系统、故障模拟装置、显示面板及电涡流测功机、 AVL 五气体分析仪、电子秤、点火提前角仪、示波器、信号发生器及数字式万用表等相关的测试设备组成。 其中故障模拟装置主要由相关的控制开关、检测插口等组成，其主要作用是根据需要人为地为各传感器、执行器、控制单元、线路等设置故障。 故障模拟装置的控制开关及检测插口装在显示 面板上相应的电路中。 控制显示面板上的控制开关，可以设置不同的故障。 故障设置后，通过诊断座上的插孔和按钮可以直接调出故障代码，另外通过相应的检测设备可以检测出该故障对发动机的动力性、经济性以及排放性的影响。 实验台不仅可以通过控制开关的通断模拟传感器、执行器、控制单元和线路的故障，而且可以利用信号发生器向发动机控制单元发出模拟信号，替代发动机电控系统原传感器信号，当使模拟信号的大小、频率等改变时，可以检测发动机性能参数的变化并读取故障码。 如果模拟信号超出了允许的范围，就会产生故障码并引起发动机工作性能的相应改变 ，这样就可以演示发动机故障形成的过程以及对发动机工作造成的影响。 学士学位论文 6 第 2 章 1ZZFE 发动机相关资料及技术特点 1ZZFE 发动机的相关资料 丰田花冠 1ZZFE 引擎的缸径为 79mm，行程 ；压缩比在某些国家 所公布的数字高达 10： 1。 而在台湾所公布的最大马力有 136 PS/6000rpm，最大扭力则达到 ，排量为 ，汽缸最大平面卷曲度 ，气门坐宽度 ，气门锥角 45176。 气门间隙为 ，气门弹簧为 ，活塞环间隙为 ，活塞环开口间隙为。 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 升 2ZRFE 将替代目前车型的 1ZZFE。 发动机外型 如图 21。 图 21 发动机外型示意图 1ZZFE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。