一种教学用汽车电控系统交互式控制器的制作方法

本实用新型涉及汽车教具技术领域，尤其涉及一种教学用汽车电控系统交互式控制器。

背景技术：
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汽车产业中电子控制系统高速发展，并以此来提高汽车的运转性能和可靠性。目前，电子技术在汽车中有广泛的应用，它包括了电子点火、电子喷射、发动机的电子控制、巡航控制、自动化电脑控制、排放控制、ABS制动、气囊控制系统、防撞系统、主动悬架、灯光调节等方面。

最初，市场上不断涌现精密的、具有自备诊断功能的汽车，还有先进的几乎能自动完成检测和诊断的设备，现代汽车系统及汽车服务行业对掌握诊断技术理解的重要性可能会不断下降，但现在，情况恰恰朝相反方向在发展。由于电子元器件系统的可靠性不断提高，许多故障并非出在元件或系统的本身，实际是出在各个系统之间的接触不良或短路，行业中最弱的环节就是电子方面的诊断技能。在汽车售后服务中掌握了先进汽车电子诊断技能的从业人员越来越受到重视。

现在国内的汽车保有量快速增长，品牌型号和种类大幅增加，导致汽车维修量和维修站店的增速异常。各大品牌都非常注重汽车维修工的专业技术培训工作，因此就必须依靠大量的实物教具来培养的维修人员。

目前，国内的汽车教具都是以实物教具为主，实物教具跟踪不断变化的汽修市场，教具车的车型也不断的增多，各大车辆品牌的培训中心或技能鉴定机构都采用了相应的实验教具车辆。在汽车专业高职教育领域中，应用上海大众99新秀汽车进行教学的中高职院校较多，而针对该车开发的实验教具较少。

技术实现要素：
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针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种教学用汽车电控系统交互式控制器，在保持原车的基本结构和控制原理不变的基础上，不破坏原车外观与内饰，加装汽车电控系统交互式控制器，通过专用连接电缆与车内的原车线束相连，能够对汽车发动机电控系统和电气系统进行故障设置，能够对汽车发动机电控系统主要传感器工作状态进行监测，不影响汽车正常使用。

本实用新型提供一种教学用汽车电控系统交互式控制器，包括电源系统、汽车故障设置系统和信号调制与监测系统；

所述电源系统包括直流电压转换模块，所述直流电压转换模块连接汽车的12V直流电源，将12V直流电源转换成5V直流电源，为汽车故障设置系统和发动机电控系统的信号调制与监测系统供电；

所述汽车故障设置系统包括若干与汽车发动机电控系统及电气系统连接的故障设置开关，所述故障设置开关为金属防水自锁带灯按钮开关，包括指示灯L、输入触点C、输出触点Nc和故障触点No，所述指示灯L两端分别连接故障触点No和地，输入触点C连接汽车电脑和所述信号调制与监测系统，输出触点Nc连接汽车发动机电控系统及电气系统的各信号发生传感器，故障触点No同时向外连接所述信号调制与监测系统；

所述信号调制与监测系统包括若干与汽车电控系统中需进行故障显示的各信号发生器对应的调制单元和数字信号显示器，所述调制单元为滑动电阻调制器，所述滑动电阻调制器的滑动端连接所述数字信号显示器，所述滑动电阻调制器的两个固定端分别连接所述故障设置开关的故障触点No和地；所述数字信号显示器的信号输入端VIN连接所述故障设置开关的输入触点C，所述数字信号显示器的电源端Dc连接所述直流电压转换模块的输出端。

进一步地，教学用汽车电控系统交互式控制器还包括箱体，所述箱体上面板上设有电源接入区、故障设置区、信号调制区和监测区，所述电源接入区包括直流电压转换模块的输入接口，用于连接汽车电源，所述故障设置区包括与个所述故障设置开关相对应的开关按钮，并与各故障设置开关的输入触点C连接，所述信号调制区包括与所述滑动电阻调制器对应的调制旋钮，并与所述滑动电阻调制器的滑动端对应连接，所述监测区包括若干所述数字信号显示器的显示屏。

进一步地，所述汽车故障设置系统包括51个汽车发动机电控系统及电气系统故障点的故障设置开关，所述故障点包括24个电控系统故障点和27个电气系统故障点，其中电控系统故障点包括近光灯、远光灯、左前转向灯、左后转向灯、前雾灯、后雾灯、倒车灯、尾灯、雨刷高速、雨刷低速、雨刷间歇、雨刷不回位、燃油不足、制动液不足、制动手刹、前清洗泵、水温表、燃油泵继电器、冷却液不足、发动机转速表、机油高压、机油低压、鼓风机高速、鼓风机低速；所述电气系统故障点包括霍尔传感器信号线、霍尔传感器地线、霍尔传感器火线、氧传感器信号线、氧加热、点火信号、喷油器1#、喷油器2、喷油器3#、喷油器4、第一怠速控制线、第二怠速控制线、发电机、爆震信号、电脑供电、电磁离合器、进气温度传感器地线、进气温度传感器信号线、水温传感器地线、水温传感器信号线、节气门位置传感器地线、节气门位置传感器信号线、节气门位置传感器火线、进气压力传感器信号线、防盗系统火线、诊断火、诊断信号；

相应地，所述箱体上的故障设置区包括51个开关按钮，分别对应连接各所述故障设置开关的输入触点C。

进一步地，所述信号调制与监测系统包括四组调制单元和数字信号显示器，分别为节气门信号调制器及节气门显示器、水温信号调制器及水温显示器、进气温度调制器及进气温度显示器、进气压力调制器及进气压力显示器；

相应地，所述箱体上的信号调制区包括四个调制旋钮，分别为节气门信号调制旋钮、水温信号调制旋钮、进气温度调制旋钮和进气压力调制旋钮，所述监测区包括四个显示屏，分别为节气门显示屏、水温显示屏、进气温度显示屏、进气压力显示屏。

由上述技术方案可知，本实用新型的有益效果在于，本实用新型提供的一种教学用汽车电控系统交互式控制器，通过专用连接电缆与车内的原车线束相连，能把“模块教学”和实践教学真正的有机结合在一起，能够对汽车发动机电控系统和电气系统进行故障设置，能够对汽车发动机电控系统主要传感器工作状态进行监测，通过改变发动机电控系统传感器数据，模拟其对车辆工作状态的影响，可以使汽车专业教学更加直观、生动，增强教学可操作性，提高学生的专业学习积极性。同时，该装置克服了以往整车教学过程中在原车上插接测试，降低汽车零件的损坏概率，节约教学成本。加装该控制器后，在无故障设置状态下，不影响车辆正常使用，利用汽车电源系统供电，不需要外接电源，布局科学合理、面板美观大方、操作方便快捷，在故障设置时具有指示功能。

附图说明：

图1为本实用新型实施例提供的教学用汽车电控系统交互式控制器结构原理图；

图2为本实用新型实施例提供的故障设置开关的结构原理图；

图3为本实用新型实施例提供的故障点9、10、19、21、30和31的原理图；

图4为本实用新型实施例提供的故障点2和12的原理图；

图5为本实用新型实施例提供的故障点22、32和14的原理图；

图6为本实用新型实施例提供的故障点6、7、15、16和17的原理图；

图7为本实用新型实施例提供的故障点3、4和13的原理图；

图8为本实用新型实施例提供的故障点18、25、35、27、37、28、38和34的原理图；

图9为本实用新型实施例提供的故障点26、24、23、33、19、56、55、58、49和59的原理图；

图10为本实用新型实施例提供的故障点5、20和8的原理图；

图11为本实用新型实施例提供的故障点36、29、39和40的原理图；

图12为本实用新型实施例提供的故障点1和11的原理图；

图13为本实用新型实施例提供的故障点48和60的原理图。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实施例以上海大众桑塔纳99新秀汽车为原型车，在保持原车的基本结构和控制原理不变的基础上，不破坏原车外观与内饰上，加装教学用汽车电控系统交互式控制器，其结构原理如图1所示，通过专用连接电缆与车内的原车线束相连，汽车加装控制器后不影响其正常使用，并能应用于汽车维修专业的教学中。

本实施例提供的教学用汽车电控系统交互式控制器为一体箱式结构，箱体内的控制电路包括三大部分：电源系统、汽车故障设置系统和信号调制与监测系统，并且三个部分在箱体的上表面面板上分别设有对应的操作区域：电源接入区、故障设置区、信号调制区和监测区。

为了配合就车应用的教学特性，控制器的工作电压与上海大众99新秀汽车的电源电压一致，为直流12V，并且控制器上用电设备的功率与汽车电源系统功率相匹配。电源系统包括直流电压转换模块P1，直流电压转换模块P1连接汽车的12V直流电源，通过箱体上的电源接入区的接口连接到汽车电源，将12V的直流电源作为直流电压转换模块P1的输入电压，转换成5V的直流电源输出，电流和功率分别为5A和25W，为汽车故障设置系统和发动机电控系统的信号调制与监测系统供电。该直流电压转换模块P1发热量低，具有防过流、过热、短路功能，防水、防尘、防潮、抗震，适应各种恶劣环境，工作温度-40℃-80℃。

故障设置系统便于对汽车电控系统和电气系统进行故障设置，包括若干与汽车发动机电控系统及电气系统连接的故障设置开关K。故障设置开关K为16mm金属防水自锁带灯按钮开关，结构原理图如图2所示，包括指示灯L、输入触点C、输出触点Nc和故障触点No。故障设置开关K分为自锁与正常两个位置，自锁位置是按下开关输入触点C与故障触点No导通，触点锁定位置，正常位置(常闭状态)为再次按下开关，断开输入触点C与故障触点No的连接，开关复位，输入触点C与输出触点Nc导通。

在上海大众99新秀汽车电控系统交互式控制器上设置信号调制与监测系统，便于对汽车电控系统传感器故障模拟和对电控系统实时技术数据读取。根据上海大众99新秀汽车的电控系统特点，通过故障设置开关与设置调制旋钮配合，实时对发动机电控系统中的进气压力、进气温度、水温、节气门位置四个传感器的输出信号进行调制，模拟汽车电控系统的典型故障状态。

信号调制与监测系统包括四组与汽车电控系统中需进行故障显示的各信号发生器对应的调制单元和数字信号显示器。调制单元为滑动电阻调制器P2，滑动电阻调制器P2的滑动端连接数字信号显示器P3，滑动电阻调制器P2的两个固定端分别连接故障设置开关K的故障触点No和地。数字信号显示器P3的信号输入端VIN连接故障设置开关K的输入触点C，数字信号显示器P3的电源端Dc连接直流电压转换模块P1的输出端；

四组调制单元和数字信号显示器分别为节气门信号调制器及节气门显示器、水温信号调制器及水温显示器、进气温度调制器及进气温度显示器、进气压力调制器及进气压力显示器。

相应地，箱体上的信号调制区包括四个调制旋钮，分别为节气门信号调制旋钮、水温信号调制旋钮、进气温度调制旋钮和进气压力调制旋钮，监测区包括四个显示屏，分别为节气门显示屏、水温显示屏、进气温度显示屏、进气压力显示屏，用于实时(正常状态和故障状态)监测汽车发动机电控系统工作情况。。

在教学用汽车电控系统交互式控制器中，故障设置开关K与其他结构的连接关系为：指示灯L两端分别连接故障触点No和地，输入触点C连接汽车电脑ECU和信号调制与监测系统，输出触点Nc连接汽车发动机电控系统或电气系统的各信号发生传感器，故障触点No同时向外连接信号调制与监测系统。在故障设置开关K处于正常位置时，输入触点C与输出触点Nc导通，汽车电脑ECU连通汽车电控系统或电气系统的各信号发生传感器，不影响汽车电器的正常使用状态。当故障设置开关K处于自锁位置(按下开关)时，常开触点闭合，输入触点C与故障触点No导通，汽车上的各用电器与汽车电脑ECU处于断路状态(不工作)，汽车电脑ECU与滑动变阻器相连，利用滑动变阻器模拟汽车传感器工作状态，此时电流从故障设置开关K的输入触点C-故障触点No-触点+-指示灯L-搭铁，此时，故障设置成功，并且故障指示灯L点亮。

根据上海大众99新秀汽车的电控系统特点，归纳总结共设置故障点51个，其中包括24个电控系统故障点：近光灯、远光灯、左前转向灯、左后转向灯、前雾灯、后雾灯、倒车灯、尾灯、雨刷高速、雨刷低速、雨刷间歇、雨刷不回位、燃油不足、制动液不足、制动手刹、前清洗泵、水温表、燃油泵继电器、冷却液不足、发动机转速表、机油高压、机油低压、鼓风机高速、鼓风机低速，27个电气系统故障点：霍尔传感器信号线、霍尔传感器地线、霍尔传感器火线、氧传感器信号线、氧加热、点火信号、喷油器1#、喷油器2、喷油器3#、喷油器4、第一怠速控制线、第二怠速控制线、发电机、爆震信号、电脑供电、电磁离合器、进气温度传感器地线、进气温度传感器信号线、水温传感器地线、水温传感器信号线、节气门位置传感器地线、节气门位置传感器信号线、节气门位置传感器火线、进气压力传感器信号线、防盗系统火线、诊断火、诊断信号，具体故障点的设置情况如表1所示。

表1故障设置汇总表

各故障设置开关的电路连接结构原理图如图3-13所示，图3为第9故障点制动液不足K9、第10故障点水温表K10、第19故障点冷却液不足K19、第21故障点机油高压K21、第30故障点发电机K30和第31故障点机油低压K31的原理图，图4为第2故障点左前转向灯K2和第12故障点左后转向灯K12的原理图；图5为第22故障点鼓风机高速K22、第32故障点鼓风机低速K32和第14故障点制动手刹K14的原理图；图6为第6故障点雨刷高速K6、第7故障点雨刷间歇K7、第15故障点雨刷不回位K15、第16故障点雨刷低速K16和第17故障点前清洗泵K17的原理图；图7为第3故障点前雾灯K3、第4故障点倒车灯K4和第13故障点后雾灯K13的原理图；图8为第18故障点燃油泵继电器K18、第25故障点氧传感器信号线K25、第35故障点爆震信号K35、第27故障点喷油器1#K27、第37故障点喷油器2#K37、第28故障点喷油器3#K28、第38故障点喷油器4#K38和第34故障点氧加热K34的原理图；图9为第26故障点点火信号K26、第24故障点霍尔传感器地线K24、第23故障点霍尔传感器信号线K23、第33故障点霍尔传感器火线K33、第19故障点冷却液不足K19、第56故障点进气温度传感器信号线K56、第55故障点进气压力传感器信号线K55、第58故障点节气门位置传感器信号线K58、第49故障点节气门位置传感器地线K49和第59故障点节气门位置传感器火线K59的原理图；图10为第5故障点尾灯K5、第20故障点发动机转速表K20和第8故障点燃油不足K8的原理图；图11为第36故障点电脑供电K36、第29故障点怠速K29、第39故障点怠速K39和第40故障点电磁离合器K40的原理图；图12为第1故障点近光灯K1和第11故障点远光灯K11的原理图；图13为第48故障点防盗系统火线K48和第60故障点诊断信号K60的原理图。

箱体上的故障设置区包括51个开关按钮，分别对应连接表1中的各故障设置开关的输入触点C。本实施例中，为了满足可扩展性要求，在故障设置区多设置了9个预留开关按钮，当需要扩展本实施例中的故障点数量时，可以利用预留的开关按钮进行相应的故障设置。本实施例中箱体面板的各区域各开关、按钮及显示屏的排布如表2所示，包括7行11列，其中，第1至6行中的1至10列的区域为故障设置区的开关按钮，第1行的第11列为电源接入区的电源接口，第2至5行的第11列为信号调制区的四个调制旋钮，第7行为监测区的四个显示屏，这种排布设置方便使用过程中的各种操作。

表2箱体面板开关排布表

本实施例通过上海大众99新秀汽车上加装汽车电控系统交互式控制器，能够实现如下功能：不改变原车电路各系统的工作原理，在无故障设置状态下，不影响车辆正常使用；能够对汽车的发动机电控系统和电气系统进行故障设置；能够对汽车发动机电控系统主要传感器工作状态进行监测；通过改变发动机电控系统传感器数据，模拟其对车辆工作状态的影响；利用汽车电源系统供电，不需要外接电源；布局科学合理、面板美观大方、操作方便快捷，在故障设置时具有指示功能，具体为：

(1)使用者可以利用故障设置开关，对汽车发动机电控系统及电器系统可以很方便地进行故障设置，在汽车专业教学过程中模拟汽车运行的典型故障和比较难以模拟的故障，对学生进行故障现象分析、故障排除及各种检测仪器使用的训练；同时，可以利用控制器与汽车相连接，进行汽车电控与电气系统的故障排除考试或比赛；故障设备系统处于正常模式时，汽车仍保持原车的行驶功能状况，满足其它课程如汽车维护，汽车拆装的应用，这样提高了教具车的应用范围；

(2)设置发动机电控系统传感器的信号调制单元，在汽车的电控系统中通过连接节气门位置传感器、水温传感器、进气温度传感器等信号发生器，来模拟汽车实车上的相应传感器工作状态，通过改变传感器的输出信号模拟汽车发动机电控系统的典型故障现象，实现发动机工作时传感器传导信号失真状态，在课堂教学中仿真实现汽车在特种条件下出现的故障现象，并给予检测、诊断和排除；通过监测作用的信号显示器，配合该车型相关的接线图、电路图、维修资料等技术文件，学生可以实地观察汽车发动机运行过程中，电控系统各传感器参数的变动情况，及发动机电控系统各功能运行情况等，缩短学生在做电控系统实验的前期准备工作的时间，并通过动手操作，使学生掌握汽车各工况电控系统信息的采集和控制，提高学生对汽车故障的分析与排除能力，能够做到准确控制汽车运行状态，有效锻炼学生的实际动手能力，丰富汽车专业教学内容；

(3)通过该控制器的设置，能有效减少车上各元件的拆装过程，线束接头的插拔过程，可以延长各零部件的使用寿命，节约教学成本。

总之，教学用汽车电控系统交互式控制器是独立于汽车之外的控制与监测装置，该装置填补职业教育院校汽车服务类专业教学中整车故障排除教具缺失的空白，能把“模块教学”和实践教学真正有机结合在一起，通过控制器的故障设置功能可以使汽车专业教学更加直观、生动，增强教学可操作性，提高学生的专业学习积极性。同时，该装置克服了以往整车教学过程中在原车上插接测试，降低汽车零件的损坏概率，降低教学成本。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型权利要求所限定的范围。