马6发动机及自动变速器实验台设计研究及应用

施保连

摘 要：本课题分析了国内外关于汽车发动机及自动变速器实验台的设计使用现状，系统分析和深入地研究了马自达6轿车汽车发动机及自动变速器各项指标、性能参数能达到（或接近）实车工作时的工况要求。通过研究文献技术资料，科学合理规纳了发动机及自动变速器故障生成条件和运行环境;研究确定了实验台工作时的指标要求、性能参数与实车工况要求，确定了故障模拟、元件检测和工作状况显示参数要求。

关键词：发动机及自动变速器;规划分析;故障分析;设计研究;应用

一、国内外研究的现状

发动机及自动变速器实验台应该是把整车的发动机变速器机械、电路、附件综合到台架上重新组合，方便教学研究和技能训练，避免在实车上操作的复杂及困难。结合国内外的发动机及自动变速器实验台现状，对比现实的教学需求，梳理后发现存在如下几点不足之处：

1.仅限于表达结构原理。这类教具主要以塑料模型结构，反映总成部件的部分工作原理，仅能起到结构原理教学的目的。

2.仅能操作演示。比较示教板来具有立体实物感强，具有看透汽车总成主体结构和内部原理的特征，主要有发动机透视模型，自动变速器解剖模型等。

3.可以正常运转，但技术工况参数达不到实车标准。

4.可以正常运转，技术工况参数接近实车，但不具备检测诊断、故障设置模拟等功能。

二、马6发动机及自动变速器实验台设计规划分析

1.发动机及自动变速器实验台技术参数要求。实验台选用的是2016年产马自达6实车的发动机和自动变速器总成系统。该发动机采用的是2.0L排量自然吸气发动机，最大功率108kw，最大扭矩183Nm，压缩比为10.3：1，配有可变气门正时系统和先进可变进气歧管系统，该车的自动变速器是5档位（速）手自一体变速器。

2.实验台运行技术要求。发动机能顺利起动并平稳运转，汽车ECU电脑系统无故障;正常工作时的怠速应保持在780r/min，偏差不超过30r/min;发动机运转10分钟后，冷却液温度保持在90-100℃之间，油温在60-80℃;工作时蓄电池的正常电压在13.6V以上，低于13.6V说明发电机不发电。

3.实验台控制面板技术要求。电路设计反映实车的真实规律，不能注重美观改变规则;应满足各传感器、执行器、ECU等元器件电压、电流、电阻等信号的检测、满足进气压力、油压的检测要求;应尽量减少电压、电流等信号的衰减，线路两端的电阻值应小于1欧姆;电路图用铝塑板材进行丝网印刷，线条颜色采用红、黄、蓝、黑搭配，以黑色为主。

4.实验台故障设置技术要求。应确保故障在模拟设置时的功能要求，涵盖进排气系统、点火系统、燃油系统、防盗系统、档位电磁阀、继电器、各主要传感器、执行器、电磁阀等，故障点50个。电路控制面板上传感器、执行器检测点及元件的摆布，要规划合理，本着查看方便，易于测量的原则。

5.实验台安全可靠性要求。电路设计中应包含必要的控制开关和防电流过载的保护装置。划分为传感器信号参数仪表显示区、接插器端子参数检测区、执行器性能检测区。

三、马6发动机及自动变速器实验台设计研究

实验台控制面板电路的设计应满足结构原理、工作过程、故障模拟设置、故障检测诊断等功能要求。根据实验台控制面板功能要求，在使用时不能失真实车工况因素，需在设计研究时应达到以下要求：

1.电路设计走向应以马自达6发动机及自动变速器实车维修手册和实车电路图为主，即反映实车的真实情况，不能以美观好看为主。

2.电路设计应确保故障在模拟设置时的功能要求，涵盖进排气系统、点火系统、燃油系统、防盗系统、档位电磁阀、继电器、各主要传感器、执行器、电磁阀等，故障点50个。

3.电路设计应满足各传感器、执行器、ECU等元器件电压、电流、电阻等信号的检测、满足进气压力、油压的检测要求。

4.电路设计应尽量减少电压、电流、电阻值的衰减，线路的连接应以焊接为主，以保证牢靠。

5.电路设计中应包含必要的控制开关和防电流过载的保护装置。

6.电路面板电路图的绘制考虑到美观、牢靠，电路图用铝塑板材进行丝网印刷，线条颜色采用红、黄、蓝、黑搭配，以黑色为主。

7.电路控制面板上传感器、执行器检测点及元件的摆布，要规划合理，本着查看方便，易于测量的原则，主要划分为传感器信号参数仪表显示区、接插器端子参数检测区、执行器性能检测区。

三、马6发动机及自动变速器实验台验证及应用

1.发动机及自动变速器工作可靠，并与实车转行工况相符。采用工况法进行检验，冷车起动连续10次都能顺利着火，符合起动要求;发动机预热并正常运转8-10分钟后，发动机怠速转速稳定在780r/min，冷却水水温在90℃左右，油温保持在80℃左右，符合设计要求;来回抖动发动机的油门，采用急加速的方式测试检查发动机加速性能，发动机转速从800r/min到3500r/min之间过度圆滑，没有明显急促迟钝的反应，符合设计要求。

2.实验台面板电压表与发动机同步反应喷油器等传感器的电压值，发光二极管同步反应执行器工作状态。在发动机转速800 r/min、1500 r/min、2000 r/min、2500 r/min时，用万用表测得1缸喷油器脉宽分别是0.20ms、0.25 ms、0.30ms、0.35 ms，电压值正常，与面板显示值相同，符合设计标准要求。

3.实验台面板真空压力表同步反应进气系统进气压力值，燃油压力表实时监测燃油系统汽油压力值。在进气歧管上接一块真空压力表，起动发动机暖机后分别测量在800 r/min、1800 r/min、2500 r/min时的真空度，测量值分别是0.22Mpa、0.25Mpa和0.30Mpa，符合设计要求。

4.检测配备16针OBD-Ⅱ标准诊断接口。先不打开电源开关，连接好汽车专业解码器，置点火开关于ON档位，进入汽车专用解码器诊断应用程序界面，可正常读取汽车电脑板信息、故障码信息;在查看数据流界面，依次查看发动机转速780r/min、冷却液水温度80度、车速0r/min、空气流量计和氧传感器的数据值信息0.2-0.9V，符合正常工作参数设计要求;进入元件测试界面，依次控制1-4缸喷油器、碳管电磁阀、逐缸断火测试，显示正常符合设计要求。

四、总结

研究了国内外技术发展现状。随着在国内各大高职院校、技工院校中普遍开设汽车维修及相关专业，汽车相关专业得到了巨大的推动和发展，同时大量新的汽车新技术、新工艺不断推出和应用，尤其是以新能源汽车技术为代表的汽车变革，促使我们职业学校在汽车专业的教学改革、课程改革更加急迫，对接汽车市场对汽车高技能人才的实际需求，汽车专业教学的师资隊伍建设、课程体系建设、实训条件建设和人才培养方案改革等等方面都应做出相应增加和更新，全面提方位提高职业学校汽车专业学生的各项素质、职业能力水平和汽车维修专项技能。

1.研究了国内外关于发动机与自动变速器系统实验台的技术现状。

2.分析了马6发动机及自动变速器控制系统结构、工作原理及控制策略、马6发动机及自动变速器常见故障及检测维修方法。

3.研究确定了实验台工作时的技术指标要求、性能参数和实车工况技术要求。研究确定实验台故障模拟、元件检测和工作参数显示指标要求。

4.设计了马6发动机及自动变速器实验台，通过日常教学应用，验证设计的合理性。

参考文献：

[1] 赵世奎.以就业为导向的职业教育改革研究[J].教育与职业，2010（27）：163-164.

[2] 覃国周.现代汽车教学试验台架研究[J].汽车电器，2004（11）：126-127.

[3] 唐锐.电子示教板的研制.南京工程学院学报[J]，2002年（1）：17-18.

（江苏省盐城技师学院  汽车工程学院）