专利名称：汽车自动变速箱故障检测实训系统及其方法
技术领域：
本发明涉及汽车电子，尤其涉及一种汽车自动变速箱故障检测实训系统及其方法。
背景技术：
汽车自动变速箱已成为乘用车的标准装备，它集机、电、液于一体，故障原因复杂难辨。随着汽车工业的迅速发展，汽车保有量的增加，汽车维修、检测人员掌握自动变速箱的故障检测及分析方法已成为必备的基本技能。但市场上并没有自动变速箱故障检测实训系统以供应用。现有的有关自动变速箱的培训手段只有两种一是软件的方式，二是硬件的方式。软件方式中只有自动变速箱的原理部分，没有故障分析部分。即使将来添加了故障分析部分，也无法锻炼检测人员的动手能力，距离实际操作太远。目前的硬件培训装备是发动机自动变速箱试验系统，这种系统只是由发动机带动自动变速箱转动，但并没专门为变速箱设置故障。一个重要的原因是在一个真实的自动变速箱中，不可能随时、按需要产生机械及油路故障。
自动变速箱故障之所以难以排除，最大的问题就在于机、电、液故障混在一起，而不仅仅是单一的电路问题。另外，即使是电路故障，也决不仅仅是断路、短路问题就能代表的，如阻值大小发生变化，波形不正确，电压偏高或偏低，线路松动等，都会影响自动变速箱的工作。另外，在进行故障判断时还要进行失速试验，手动换档试验等，根据试验结果来判定是电路问题，是机械总成问题，还是油路问题。现有的发动机自动变速箱培训手段既未产生电路故障，也不能产生机械与油路故障，因此不能满足教学培训的要求，从而难以培养学员正确的故障分析思路。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车自动变速箱故障检测实训系统及其方法。
汽车自动变速箱故障检测实训系统主机通过主、从机通信模块与多个从机模块相接，从机模块通过检测台连接端子与检测台相接。从机模块的内部连接关系为控制单元分别与主、从机通信模块、检测台操作信息读取模块、非电气参数模块、电阻模块、开关量模块、DA转换模块、故障码模块和故障现象控制模块相接，另外，检测台操作信息读取模块、非电气参数示值模块、电阻模块、开关量模块、DA转换模块、故障码模块和故障现象控制模块还与检测台连接端子相接。故障检测台的内部连接关系为检测台连接端子与试验操作模块、故障现象显示模块、故障码读取模块、非电参数示值模块和电参数测量模块相接。
所述的电阻模块内部连接关系为多路开关分别与短路电路、断路电路、变位器相接。所述的检测台操作信息读取模块内部连接关系为电源与电阻、操作手柄开关、门电路相接。
汽车自动变速箱故障检测实训方法采用模拟的方式再现自动变速箱的电气和非电气参数，从而再现自动变速箱的故障现象；采用模拟的方式完成自动变速箱故障判断所必须的试验测试；采用数据库的数据处理方式，记录故障检测数据，进行数据挖掘，为学员的故障检测、分析能力评分。
所述的采用模拟的方式再现自动变速箱的电气和非电气参数采用主机、从机和检测台三个模块模拟自动变速箱故障；或者采用主机和检测台两个模块模拟自动变速箱故障。
采用主机、从机和检测台三个模块模拟自动变速箱故障主机中贮着各种自动变速箱的故障现象及相应的故障数据；选定一种故障后，主机将与该故障相应的故障数据下传至从机；从机接受主机传来的故障数据，同时也接受检测台传来的操作信息，通过计算、判断，输出自动变速箱的电气参数及非电气参数，故障检测台上自动变速箱的ECU端子电压，各传感器的电阻，各开关量通断状态及机械、油压参数随之改变。
采用主机和检测台两个模块模拟自动变速箱故障选定一种故障，主机从本身所贮存的故障数据库中调出与该故障相应的故障值，再根据检测台传来的操作信息，进行计算、判断后，输出自动变速箱的电气参数和非电气参数值，改变检测台上电气量及非电气量。
采用模拟的方式完成自动变速箱故障判断所必须的试验测试故障检测台中的操作信息读取模块通过检测台连接端子将操作信息传回从机，从机根据操作信息及主机传来的故障值，确定与操作信息相对应的电气值或非电气值，并通过检测台连接端子将这些电气值和非电气值输出到检测台，显示试验测试结果。
采用数据库的数据处理方式，记录故障检测数据，进行数据挖掘，为学员的故障分析能力评分记录学员在故障检测过程中所花费的时间、所检测的故障类型，检测结果正确与否的信息；从数据库中提取这些信息，对这些信息进行加权、排序和百分位点分析，从而对学员的故障分析能力给出评定。
汽车自动变速箱故障检测实训方法具体如下步骤1)指定计算机中存有各种故障现象的中的一种故障，与该故障相对应故障数值即下传到故障模拟的电路板，故障检测台上自动变速箱的ECU端子电压及各传感器的电阻随之改变；在检测台上测量ECU端子电压，传感器端子的电阻，做失速试验，手动换档试验，节气门开度在0～100％间变化，冷却液温度在0～100℃之间变化，相应的电压值、电阻值会随着节气门开度和冷却液温度的变化而改变；电阻值、电压值还会随车辆是否在行驶，OD开关等是否闭合的状态而改变；空档开关的阻值也随档位而变；所表现的电压、阻值的故障多样，有通、断型的故障，也有阻值大、小不合适，线路接触不良，阻值波动，矩形脉冲不规则现象。通过试验，学员判断是机械故障、还是油路故障或是电路故障，如果是电路故障，用万用电表对ECU端子和传感器插座进行测量，从而确定具体是哪一个元件的故障；2)一旦选定一种故障，并下传到故障模拟系统，微机即开始计时，记录学员判断故障所用时间；学员判定故障后，故障值上传至微机，微机判定正常与否，并将学员排除的故障现象、判断结果及所用时间记录下来；3)系统按学号、按姓名、按故障查询所有学生的故障检测情况；系统也具有数据挖掘功能，根据学员检测故障的记录，为学员评分。
本发明不存在一个真实的变速箱，所有的自动变速箱的电气参数、机械参数和油路参数是由电路板模拟产生的。甚至可以使用真实的自动变速箱外壳，内部采用可以模拟故障的电路板，因此，既可避免纯软件培训方式不能培养动手能力的缺陷，又避免了真实变速箱无法按需要方便、及时地产生机械故障及油路故障的缺陷，以及电路故障太单调仅有通、断两种类型故障的缺陷。这样就可随时按需要产生丰富的自动变速箱的电路故障、油路故障和机械故障，同时系统的价格明显降低，便于市场推广。
图1是汽车自动变速箱故障检测实训系统电路框图；图2是电阻模块框图；图3是检测台操作信息读取模块框图；图4是本发明的的主机软件流程图；图5是本发明的从机软件主流程图；图6是本发明的从机接收主机故障数据软件流程图；图7是本发明的从机上传故障元件数据和接收主机判断结果软件流程图；
图8是本发明的故障分析信息格式示意图；图9是本发明的总成绩单示意图。
具体实施例方式
本发明作为一种自动变速箱的故障检测实训系统的实现方法，由三部分构成主机、从机和故障检测台构成。主机中存有各种故障现象的数值，使用时，老师在主机菜单中指定一种故障，与该故障相应的故障数值即下传到从机，故障检测台上自动变速箱的ECU端子电压及各传感器的电阻随之改变。学员可在检测台上测量ECU端子电压，传感器端子电阻，做失速试验，手动换档试验，节气门开度可以在0～100％间变化，冷却液温度可以在0～100℃之间变化，相应的电压值、电阻值随着节气门开度和冷却液温度的变化而改变。电阻值、电压值还会随车辆是否在行驶，OD开关等是否闭合等状态而改变。空档开关的阻值也随档位而变。所表现的电压、阻值的故障多样，有通、断型的故障，也有阻值大、小不合适，线路接触不良，阻值波动，矩形脉冲不规则等现象。通过试验，学员可以判断是机械故障、还是油路故障或是电路故障，如果是电路故障，用万用电表对ECU端子和传感器插座进行测量，从而确定具体是哪一个元件出现了故障。
老师一旦选定一种故障，并下传到故障模拟系统，微机即开始计时，记录学员判断故障所用时间。学员判定故障后，故障值上传至微机，微机判定正常与否，并将学员排除的故障现象、判断结果及所用时间记录下来。
系统设有数据查询功能。可按学号、按姓名、按故障查询所有学生的故障检测情况。
系统也具有数据挖掘功能，根据学员检测故障的记录，为学员评分。
采用这样的方法及系统，就可以全面模拟自动变速箱的机械、油路和电路故障，进行故障分析的必要试验操作，使汽车维修人员受到检测、分析自动变速箱故障的全面培养与锻炼。
如图1所示，汽车自动变速箱故障检测实训系统主机通过主、从机通信模块与多个从机模块相接，从机模块通过检测台连接端子与检测台相接。从机模块的内部连接关系为控制单元分别与主、从机通信模块、检测台操作信息读取模块、非电气参数模块、电阻模块、开关量模块、DA转换模块、故障码模块和故障现象控制模块相接，另外，检测台操作信息读取模块、非电气参数示值模块、电阻模块、开关量模块、DA转换模块、故障码模块和故障现象控制模块还与检测台连接端子相接。故障检测台的内部连接关系为检测台连接端子与试验操作模块、故障现象显示模块、故障码读取模块、非电参数示值模块和电参数测量模块相接。
如图2所示，电阻模块内部连接关系为多路开关分别与短路电路、断路电路、变位器相接。多路开关的一端与断路电路、短路电路和变位器相接，另一端与传感器的检测端子的一端相接。当多路开关与短路电路相接时，检测端子A、B间的电阻为零，表示电路已短路；当多路开关与断路电路接通时，检测端子A、B间的电阻为无穷大，表示电路已断路；当多路开关与变位器接通时，检测端子的电阻值随变位器的阻值而变。变位器和多路开关均为可编程控制元件。这样就可以模拟传感器电阻的任意故障现象。
如图3所示，检测台操作信息读取模块内部连接关系为电源与电阻、操作手柄开关、门电路相接。电阻的一端与电源相接，另一端与操作手柄开关相接，操作手柄还分别与控制单元及门电路相接，门电路也与控制单元相接。每当检测人员做一个试验测试操作时，操作手柄开关就会产生一个低电压，通过门电路，产生一个中断信号，控制单元接到中断信号，按照中断矩阵算法，变换操作手柄开关的高、低电平，从而确定检测人员究竟做了怎样的试验操作。
如图4所示，主机初始化，等待教员从菜单中选择某一故障。教员选定故障后，主机通过串行接口RS232的多机通信功能将故障信息下传到指定地址的从机。确认下传过程正确结束后，主机记录下故障检测开始时间，开始计时，并如图中的“故障元件号输入？”流程框所示，等待检测人员返回故障元件信息。
如图5所示，从机上电初始化后，读取检测台操作信息，调用数据库中的数据，进行相应的计算、判断，确定DA模块、开关量模块，电阻模块和非电气模块的参数，对外输出正常的自动变速箱电气和非电气值，等待主机传来故障信息。从机接到主机下传的故障信息后，如图6所示，接收故障值，置故障状态标志，然后到B标志(回到图5的“计算电压、电阻和非电气参数”流程框)，计算电压、电阻和非电气参数，根据故障值和检测台的操作信息，改变输出电压值、输出电阻值和非电气示值，然后如图7的“故障元件号输入？”流程框所示，等待检测人员输入故障元件信息。如果检测人员根据检测、试验及分析的结果，确定了故障元件，并将故障元件信息输入检测台，则从机如图7中的“接收并上传故障元件号”流程框所示，读取该信息，并将该信息上传，等待主机的判断结果。
如图4中的“故障元件号输入？”流程框所示，如果主机接到从机传来的故障元件信息，则将从机传来的故障元件信息与所贮存的故障元件信息进行比较。如两者一致则视为正确，结束检测记时，下传复位标记；两者虽不一致，但检测时间或次数大于规定值，也结束记时，下传复位信息。然后主机记录、显示故障分析信息，本身复位，等待教员选择下一个故障。如两者不一致，且检测时间或次数小于规定值，则下传保持故障的信息，等待检测人员再次输入故障元件信息。
主机所记录的故障分析的结果示例如图8所示。一条记录由学员姓名，故障序号，分析结果和检测用时等内容构成。
等待主机判断结果的从机，接到主机下传判断结果的信号，立即接收下传的数据，如图7中的“复位？”流程框所示，如果主机传来的是复位值，则到B标志处，即回到图5中的“计算电压、电阻和非电气参数”流程框处，输出复位值，使检测台的电气参数和非电气参数复位，同时自身也复位。若主机传来的是仍保持故障值的信息，则从机仍保持故障状态的电气及非电气值，检测台也仍保持故障状态，也到B标志处，即回到图5中的“计算电压、电阻和非电气参数”流程框处，仍保持故障值。
主机对所记录的故障分析的结果进行加权、排序和百分位点分析，即可评定学员成绩，图9为成绩单的一个示例。
权利要求
1.一种汽车自动变速箱故障检测实训系统，其特征在于主机通过主、从机通信模块与多个从机模块相接，从机模块通过检测台连接端子与检测台相接。从机模块的内部连接关系为控制单元分别与主、从机通信模块、检测台操作信息读取模块、非电气参数模块、电阻模块、开关量模块、DA转换模块、故障码模块和故障现象控制模块相接，另外，检测台操作信息读取模块、非电气参数示值模块、电阻模块、开关量模块、DA转换模块、故障码模块和故障现象控制模块还与检测台连接端子相接。故障检测台的内部连接关系为检测台连接端子分别与试验操作模块、故障现象显示模块、故障码读取模块、非电参数示值模块和电参数测量模块相接。
2.根据权利要求1所述的一种汽车自动变速箱故障检测实训系统，其特征在于，所述的电阻模块内部连接关系为多路开关分别与短路电路、断路电路、变位器相接。
3.根据权利要求1所述的一种汽车自动变速箱故障检测实训系统，其特征在于，所述的检测台操作信息读取模块内部连接关系为电源与电阻、操作手柄开关、门电路相接。
4.一种使用如权利要求1所述的汽车自动变速箱故障检测实训方法，其特征在于，采用模拟的方式再现自动变速箱的电气和非电气参数，从而再现自动变速箱的故障现象；采用模拟的方式完成自动变速箱故障判断所必须的试验测试；采用数据库的数据处理方式，记录故障检测数据，进行数据挖掘，为学员的故障检测、分析能力评分。
5.根据权利要求4所述的一种汽车自动变速箱故障检测实训方法，其特征在于，所述的采用模拟的方式再现自动变速箱的电气和非电气参数采用主机、从机和检测台三个模块模拟自动变速箱故障；或者采用主机和检测台两个模块模拟自动变速箱故障。
6.根据权利要求5所述的一种汽车自动变速箱故障检测实训方法，其特征在于，所述的采用主机、从机和检测台三个模块模拟自动变速箱故障主机中贮着各种自动变速箱的故障现象及相应的故障数据；选定一种故障后，主机将与该故障相应的故障数据下传至从机；从机接受主机传来的故障数据，同时也接受检测台传来的操作信息，通过计算、判断，输出自动变速箱的电气参数及非电气参数，故障检测台上自动变速箱的ECU端子电压，各传感器的电阻，各开关量通断状态及机械、油压参数随之改变。
7.根据权利要求5所述的一种汽车自动变速箱故障检测实训方法，其特征在于，所述的采用主机和检测台两个模块模拟自动变速箱故障选定一种故障，主机从本身所贮存的故障数据库中调出与该故障相应的故障值，再根据检测台传来的操作信息，进行计算、判断后，输出自动变速箱的电气参数和非电气参数值，改变检测台上电气量及非电气量。
8.根据权利要求4所述的一种汽车自动变速箱故障检测实训方法，其特征在于，所述的采用模拟的方式完成自动变速箱故障判断所必须的试验测试故障检测台中的操作信息读取模块通过检测台连接端子将操作信息传回从机，从机根据操作信息及主机传来的故障值，确定与操作信息相对应的电气值或非电气值，并通过检测台连接端子将这些电气值和非电气值输出到检测台，显示试验测试结果。
9.根据权利要求4所述的一种汽车自动变速箱故障检测实训方法，其特征在于，所述的采用数据库的数据处理方式，记录故障检测数据，进行数据挖掘，为学员的故障分析能力评分记录学员在故障检测过程中所花费的时间、所检测的故障类型，检测结果正确与否的信息；从数据库中提取这些信息，对这些信息进行加权、排序和百分位点分析，从而对学员的故障分析能力给出评定。
10.根据权利要求4所述的一种汽车自动变速箱故障检测实训方法，其特征在于，具体如下步骤1)指定计算机中存有各种故障现象的中的一种故障，与该故障相对应故障数值即下传到故障模拟的电路板，故障检测台上自动变速箱的ECU端子电压及各传感器的电阻随之改变；在检测台上测量ECU端子电压，传感器端子的电阻，做失速试验，手动换档试验，节气门开度在0～100％间变化，冷却液温度在0～100℃之间变化，相应的电压值、电阻值会随着节气门开度和冷却液温度的变化而改变；电阻值、电压值还会随车辆是否在行驶，OD开关等是否闭合的状态而改变；空档开关的阻值也随档位而变；所表现的电压、阻值的故障多样，有通、断型的故障，也有阻值大、小不合适，线路接触不良，阻值波动，矩形脉冲不规则现象。通过试验，学员判断是机械故障、还是油路故障或是电路故障，如果是电路故障，用万用电表对ECU端子和传感器插座进行测量，从而确定具体是哪一个元件的故障；2)一旦选定一种故障，并下传到故障模拟系统，微机即开始计时，记录学员判断故障所用时间；学员判定故障后，故障值上传至微机，微机判定正常与否，并将学员排除的故障现象、判断结果及所用时间记录下来；3)系统按学号、按姓名、按故障查询所有学生的故障检测情况；系统也具有数据挖掘功能，根据学员检测故障的记录，为学员评分。
全文摘要
本发明公开了一种汽车自动变速箱故障检测实训系统及方法。本发明采用模拟的方式再现自动变速箱的电气和非电气参数；采用模拟的方式完成故障判断所必须的试验测试；采用数据库的方式记录故障检测分析的整个过程。系统主机由从机模块和故障检测台模块构成；从机模块由控制单元、主、从机通信模块、检测台操作信息读取模块、非电气参数模块、电阻模块、开关量模块、DA转换模块、故障码模块和故障现象控制模块构成；故障检测台由检测台连接端子、试验操作模块、故障现象显示模块、故障码读取模块、非电参数示值模块和电参数测量模块构成。本发明可随时按需要产生丰富的自动变速箱的电路故障、油路故障和机械故障，同时系统的价格明显降低，便于市场推广。
文档编号G01M13/02GK101038236SQ20071006731
公开日2007年9月19日 申请日期2007年2月12日 优先权日2007年2月12日
发明者魏建勤 申请人:浙江大学