第1章绪论
1.1 概述
传统的汽车技术与当今先进的计算机科学日益紧密地结合，汽车机械控制技术在建国初期就已得到发展并且推动、并加着汽车电子控制而成为近些年来汽车工业发展最快的领域。世界各工业发达国家几乎无一例外地把汽车工业作为国民经济的支柱产业。因此，汽车企业之间的竞争也越来越激烈，在高速、灵活、专用、可靠、自动、安全、省油、减少废气污染等方面对汽车的要求越来越高的情况下，原来是利用机械，而现在随着人类的进步，科技的大幅度发展，越来越多的侧重于利用电子控制技术解决汽车所面临的一系列问题成为技术进步的必然要求，发动机电子控制系统的发展更成为了我国汽车产业发展的必然趋势，其研发和应用对提高汽车产业的技术水平、增强整个汽车产业的国际竞争力有着重要的影响。同时，机械对电控系统的支持与研发有着至关重要的作用与莫大支持，对提高我国汽车工业核心设备的技术水平具有重要意义。
与此同时，汽车发动机电控化、汽车电子化和智能化也带来许多问题，使得汽车的故障也变得越来越复杂，虽然电控系统故障更为复杂，但相对简单的机械故障如果出错也会大大影响实验和测试结果。这就要求我们要有与之相适应的更为先进的故障诊断技术与用先进技术诊测与计算精密的机械故障的能力，随着科技的不断发展，人们利用电子技术对机械部件的制造与加工是更为精确，从而大大减少误差，为更为先进的测试技术作下了良好的铺垫。
跟机械发展的速度相比，电子技术的发展更为迅速，并且逐渐的更多的电子来带动机械控制，随着电子技术的发展，特别是微处理器的发展，多项控制集中在一个电子控制单元（ECU）上，产生了发动机集中控制系统，在现代汽车上得到了广泛应用。随着发动机电子控制技术的广泛应用，汽车运行中出现的故障高发区也由机械故障向电子故障转变，并且这方面的检测与维修与传统的方法有很大的不同，这就迫使维修人员必须在较短的时间内掌握与此相关的技能。对于汽车专业技术人员培养来说，如何使理论与实践相结合，提高学生的工程实践能力，是一重要的课题。这样就对汽车教学工作提出了更高的要求。本校的汽车系培养的学生以应用型为主，所以，必须重视对学生这方面的培养。先进的汽车实验实训台可以培养学生的实践动手能力，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，很好的满足专业技术人才培养的要求。
1.1.1 选题的依据
在汽车或内燃机专业教学过程中，发动机的构造、拆装、维修、电控设备故障的检测一直都是教学的重点和难点。发动机教学实验台大大提高了教学的直观性，能使学生亲自动手接触发动机，通过自己的亲身实践，学生能更详尽、更直观、更具体的了解发动机构造、发动机试验台各部分连接以及故障的诊断和排除。
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。
1.1.2 选题的目的
因此为了结合实验教学，充实实验教学设备，使实验教学与操作训练有机的结合，培养学生的实际动手能力和创造力，结合汽车发动机常见故障，训练学生独立分析诊断的能力，为此，选用具有代表性的车型设计、制作四脚支撑发动机的实验台架。研制了DA468型汽油发动机综合测试教学实验台，希望能够为相关教学机构提供有益的帮助。
1.1.3 选题的意义
1、结构清晰，能够一目了然，便于掌握。
2、理论与实际相结合。
3、能切实培养学生动手操作能力和提高对理论知识的理解能力。
发动机支撑架
4、各个实训系统可模拟汽车的实际故障并可设置各种故障让学生独立排除。
5、可靠性高，能够防止学生由于错误操作而造成的损失。
6、使用寿命长。
7、方便教学、节约资金。
近年来，汽车技术迅速发展, 汽车的结构发生了革命性变化, 但这些发展与变化大部分都是在有机械的基础上而应用电子控制技术的结果. 汽车的先进性、汽车新型的特点也主要集中表现在电子控制技术的应用程度上，电子控制系统在汽车上的广泛应用，使汽车的动力性、经济性、安全性、舒适性、可靠性都得到了显著改善和提高，并使汽车排气对环境的污染从根本上得到控制.面对电子技术，尤其是电子控制技术在汽车上广泛应用的现状和迅猛发展趋势,。随着新兴科学技术领域的不断创新，尤其是计算机、电子控制、人工智能等高新技术的迅速发展，对汽车工业的发展产生了巨大的影响。汽车产业的迅速发展也使相关的高新技术产业得到了最大的收益。
从90年代开始，汽车已经从重机械时代步入了一个全新的电子时代。采用电子技
术是解决汽车面临诸多技术难题的最佳方案，电子技术已成为未来汽车厂的产品竞争中能否掌握主动权的关键。目前，电子技术在汽车上的应用主要以微处理机对各种工作过程进行控制为主要特征。微处理机实际上是一种比较简单的单片计算机，它把中央处理器、存储器和输入输出接口集成在一块芯片上，通过各种传感器接受各种输入信号，经过分析、计算后再向执行机构发出命令，控制机械装置动作。汽车运行时，发动机和传动机构的工作过程相当复杂，因此，要对其进行适时控制，微处理器在这方面能
够大显身手。在不久的将来，随着电子技术、信息技术、新材料技术等新兴科学技术的进一步发展，将会满足未来汽车发展需求的各种高新技术，使汽车不仅成为人类的交通工具，而且会成为人类活动的重要场所。
随着汽车工业的发展，人民生活水平的不断提高，汽车正在步入普通百姓的家庭，汽车保有量逐渐加大，为了和国际汽车行业接轨，国内企业可根据政府对汽车环保、安全和节能这三方面的要求，来开发相关汽车电子控制系统。国家环保总局要求，从2004年9月1日起，我国汽油车都要达到相当于欧洲II号的排放标准，这就预示着符合欧洲III号的汽车发动机电控燃油喷射系统有广泛的市场空间。因为目前通过电控燃油喷射闭环控制加三元催化转化器尾气候处理，是降低汽油发动机排放污染的最有效措施。因此，该系统的自主开发将有巨大的市场前景。对于汽车专业技术人才培养来说，如何使理论于实践相结合，提高学生的工程实践能力，是一重要的课题。设计和制作汽车实验实训台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，很好的满足专业技术人才培养的要求。维修人员技术水平的提高可以使汽车得到更好的维护和保养，这对于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具有极其重要的现实意义和深远的历史意义。1.2 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。
实验室分二部分，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。
第二个部分是被测试对象，主要包括汽油发动机、传动轴、测功机三大主要部分组成。为实现第一部分的稳定测试，对汽油发动机、传动轴、测功机进行支撑部分和连接的选择。本文的侧重点就在第二部分。场地空间：场地面积达到20平方米，空间高度达4米，一般此实验室只放置一个实验台架。
实验台在教学活动中发挥着重要的作用，特别是汽车专业。在现代教学活动中实验台已经被大规模的使用。随着汽车产业的发展，汽车人才的紧缺，越来越多的人选择了汽车行业，因此教学实验台在学校处于正在普及发展的阶段。研究实验台设计的主要还是专业的企业。另外还有汽车企业提供给学校方便教学的实验台。因此实验台的研究已经处于一个接近成熟的阶段。
1.3 本设计的基本内容和需要解决的问题
设计的主要内容：
1.设计发动机实验台架，此台架可安装固定DA468汽油发动机，真实可运行的发动机，充分展示发动机组成结构。可在拆装台架上进行发动机拆装和修理的实操，对支撑部分设计、连接传动设计、操纵机构及测试机构设计、测功机选择、冷却水恒温系统联接、润滑油恒温系统联接等进行主要研究。
2.根据现行按照内燃机台架实验方法GB1105.3中的有关要求，对发动机实验过程中的机油温度、冷却水温进行控制并能恒定在某一要求的范围，确保发动机台架实验的正常进行。设计支撑要考虑到强度，防振，便于调整。便于对中调整。
3.对支撑脚架和部件连接进行全图绘制以及对上面螺栓进行受力分析。
解决的主要内容：
1．如何实现发动机能正常、稳定的运行。
2．如何选择测功机以及测功机的应用。
3.如何实现冷却水恒温系统联接、润滑油恒温系统联接。
4．如何解析实验台发动机与传动轴和传动轴与测功机的连接问题。
5．如何让此实验台架更方便使用、维护、保养。
1.4 本章小结
本章的目的在于了解题目本身，题目的目的、依据、意义及发展现状，为以后的设计做好准备。