一、前言
汽车工业的发展和汽车科技进步对汽车维修从业人员提出了新的要求，具体体现在：汽车维修时的故障诊断，从问、看、听、摸、闻的诊断模式向借助仪器检测诊断、数据流分析的方向发展；汽车维修技术，从凭经验的手工操作向专用仪器、设备的综合应用发展；汽车修理工艺由零件修复为主向零部件更换为主方向发展。
汽车维修制度的改革和发展，汽车维修技术的变革，促使汽车维修人员培训的教学内容、教学手段、教学设备都应作出相应的改革。因为在现代汽车维修中，查找故障所占的时间达总维修时间的70%以上，因此开发设计能进行故障模拟和故障分析诊断试验台架，用于汽车维修从业人员培训，提高汽车维修人员素质，从而达到提高维修质量和效率的目的。
本文是笔者多年来从事汽车维修培训开发的用于电控汽油喷射发动机故障诊断教学和考核的电控燃油喷射发动机试验台架研究结果。
二、电控燃油喷射发动机试验台架开发要求
用于教学和考核用电控燃油喷射发动机试验台架，应满足以下要求：
1）台架上元器件的安装位置与原车上安装位置应基本相同，这样有利于授课讲解，同时制造时电气线路改造也方便。
2）必须设有故障模拟发生器，以简单的操作，模拟出教学和考核所需的各种故障。
3）必须配有与机型相应的电路，并设置测量点，以利于教学和学员诊断。
4）在检查、检测、诊断过程中，最好成绩不需拆卸零件和电路插接件，以免造成损坏。
5）在原车显示仪表基础上，加装监测发动机运行状况参数的仪表（如燃油压力表、进气歧管真空度表等），以利于了解发动机运行情况。
三、开发设计思路
在设计电控燃油喷射发动机试验台前，应系统了解电控燃油喷射系统组成，各元件的功用、分类、工作原理、控制原理、故障代码产生条件，以及各元件之间的线路连接。
1．发动机选型
发动机选型时应注意尽量选择具有代表性的，市面上拥有量较大的发动机。本试验台架选择控制系统较为先进，且能读取数据流的日本丰田发动机。
2．发动机故障模拟发生器的设计
在发动机故障模拟发生器设计前必须系统了解发动机自诊断系统的组成与功能、监测控制系统、控制程序、数学计算和逻辑判断，以及系统故障判断的发生条件。有目的地创造满足ECU判断故障生成条件的运行环境。如：控制传感器信号电压值低（高于）正常信号电压值，以满足ECU判断接收到传感器信号异常的条件，作出传感器损坏的判断，点亮故障指示灯、存储故障代码，启用失效保护功能。也可以采用传感器信号线的断、短路的方法（要慎重）设置模拟传感器线路的断、短路工况，使ECU作出相应的故障判断。所有模拟的故障在检测过程中的检测结论应与实际相同，以达到模拟效果。
常见的ECU认定故障的条件如下：
（1） 冷却液温度设定在-30℃～120 ℃，其输出电压在0.3 V～4.7 V范围内变化，当ECU接收到的电压超出正常范围时，认定为冷却液温度传感器故障，同时启用失效保护功能。
（2） 当进气温度传感器电路断路或短路0.5S以上时，认定为进气温度传感器故障，同时启用失效保护功能。
（3） ECU在发动机怠速运转0.5S以上未接收到空气流量传感器或进气歧管压力传感器信号时，认定传感器电路故障，并按节气门位置传感器信号以三种固定的喷油量喷油。
（4） ECU在0.5S以上未收到节气门位置传感器的VTA信号或怠速时信号电压低于0.4 V或高于3.5 V时，认定节气门位置传感器电路故障，启用失效保护功能。
（5） 大气压力传感器 信号不正常时，认定传感器电路故障，ECU以1个标准大气压控制喷油。
（6） 氧传感器电路断路、短路、输出电压保持不变或变化频率每10 S变化低于8次时，ECU认定氧传感器电路故障，并以开环控制方式控制喷油。
（7） 曲轴位置传感器电路断路或短路时，ECU接收不到曲轴转速与转角信号，ECU认定故障，但无法采用失效保护，发动机将无法运转。
（8） 执行器（如喷油器、点火控制器、怠速控制阀等）故障监测，由于车型的控制软件不同，有的能被ECU检测出来，有的则不能。
因此，故障模拟发生器可有下述方法模拟：
1）模拟传感器、电路和执行器断、短路故障可在相应传感器及线路上串联或并联开关直接模拟。特别要注意的是：在模拟短路工况时，应确定所模拟段短路不会因电流过大而烧坏电脑板、线路或元器件。
2）模拟传感器、电路和执行器参数（信号）异常，常规的做法是串联一个可变电阻，同时要考虑所需的功率应满足使用要求。
在采用串联电阻模拟传感器参数（信号）异常时，要了解传感器的类型，对于有些传感器，这种方法是无效的。如曲轴（凸轮轴）位置传感器、车速传感器、触点开关式节气门位置传感器和氧传感器等。一般来说，输出数字信号的传感器和各种控制开关信号都不能采用此法模拟。
3．设计过程应考虑的其他问题
1）5V信号电源线绝对不能设置短路，否则会导致电脑ECU烧毁。
2）原发动机的有码故障都应尽量做到能通过故障模拟发生器模拟产生；无码故障（如一些执行器）也应尽量通过故障模拟发生器来模拟，以充实教学考核内容。
3）为避免在故障诊断过程中频繁插拔线路插接件和拆卸元器件，应在传感器、执行器的进、出线端和接地处线路电线的两端各引出导线，并在电路图上的相应位置装置测量点，与相应的引出线相连，以方便检测。
4）为方便读出故障代码，可在诊断插座相应的跨接线连接点间并接一只诊断开关，替代跨接线，避免频繁插拔跨接线造成诊断插座接触不良。
5）应按所选发动机的故障代码消除方法（如拔下EFI熔断器或拆下蓄电池搭铁线10S以上时间），在相应EFI熔断器或蓄电池搭铁线间串联一只开关，供消除故障代码用。这样既方便操作，又可避免不必要的损坏。
四、电路原理及故障代码一览表
依据上述开发设计思路开发设计的丰田电控燃油喷射发动机试验台架的电路原理如图1所示，试验台架故障代码一览表见表1。
五、电控燃油喷射发动机试验台架的功用
1）应用试验台架可依据实物及电路图讲解发动机及电喷系统的元件组成、构造、控制原理等；
2）可进行故障现象、故障特征，以及失效保护功能演示（只许拨一只开关）；
3）可进行故障代码读取、故障诊断、故障代码清除的教学和演示；
4）配备故障诊断仪、示波器、万用表等可读取数据流或测量各传感器、执行器及ECU参数；
5）配备废气分析仪、气缸压力表等可进行故障分析；
6）电喷发动机故障诊断与排除实际操作
六、结束语
用电控燃油喷射发动机试验台进行教学和考核，具有教学直观、故障设置操作方便、不会损坏原车元器件、检测可在电路图上直接进行等诸多优点，该试验台架已应用于本校举办的汽车维修从业人员培训的教学与考核，使用极为方便。
