摘 要：針對(duì)車(chē)輛裝備維修人員技能培訓(xùn)，尤其是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)維修技能培訓(xùn)，闡述集虛擬拆裝、實(shí)車(chē)實(shí)物訓(xùn)練、電路演示、故障設(shè)置與排除為一體的新型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)維修模擬教學(xué)實(shí)訓(xùn)臺(tái)研制，為創(chuàng)新培訓(xùn)手段、提高培訓(xùn)質(zhì)量、提升車(chē)輛裝備維修人員崗位技能提供參考。

　　關(guān)鍵詞：柴油車(chē);維修;實(shí)訓(xùn)臺(tái);研制

　　《農(nóng)機(jī)導(dǎo)購(gòu)》創(chuàng)刊于2009年，雙月刊，是一份面向農(nóng)機(jī)用戶，為用戶提供購(gòu)機(jī)方案，指導(dǎo)用戶科學(xué)用機(jī)的雜志。

　　0 引言

　　在進(jìn)行柴油車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)維修科目教學(xué)與訓(xùn)練時(shí)，由于結(jié)構(gòu)及電路日益復(fù)雜，部分學(xué)生電路基礎(chǔ)差，識(shí)圖能力弱，教與學(xué)的雙方都遇到了一些困難，教學(xué)訓(xùn)練難以達(dá)到理想的效果。實(shí)車(chē)實(shí)習(xí)時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電控系統(tǒng)各總成通過(guò)電線連接比較分散，學(xué)員很難對(duì)柴油車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、特別是電控部分形成總體認(rèn)識(shí)，因而造成學(xué)生難以快速掌握柴油車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，給分析電路、檢測(cè)和排除設(shè)備故障帶來(lái)一定的難度。由于價(jià)格昂貴，受氣候、場(chǎng)地、視聽(tīng)效果的制約，每臺(tái)車(chē)輛的受訓(xùn)人數(shù)也受到限制，很難在短時(shí)間內(nèi)提高教學(xué)效果。因此研制一種集虛擬拆裝、實(shí)車(chē)實(shí)物訓(xùn)練、電路演示、故障設(shè)置與排除為一體的新型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)維修模擬教學(xué)實(shí)訓(xùn)臺(tái)可以較好地解決這一問(wèn)題。

　　1 系統(tǒng)的構(gòu)成與功能

　　1.1 系統(tǒng)的功能

　　用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)維修理實(shí)一體化教學(xué)，演示柴油車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作情況;控制系統(tǒng)能夠與實(shí)物交互，動(dòng)態(tài)仿真各種故障現(xiàn)象及排除步驟方法，方便快捷地進(jìn)行油路故障分析及檢測(cè)，達(dá)到理論培訓(xùn)與實(shí)踐培訓(xùn)相結(jié)合，學(xué)習(xí)過(guò)程直觀、明確、重點(diǎn)突出的效果。

　　1.2 系統(tǒng)的構(gòu)成

　　該系統(tǒng)主要由兩部分組成：硬件和軟件。硬件包括：柴油發(fā)動(dòng)機(jī)本體、控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)等;軟件部分包括：理論知識(shí)模塊、虛擬拆卸模塊、故障檢測(cè)模塊、管理評(píng)估模塊等。

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)硬件如圖1所示。系統(tǒng)硬件大致可以分為兩大部分，分別為某柴油車(chē)燃油系統(tǒng)實(shí)物和信息采集與控制顯示系統(tǒng)(如圖1所示)。燃油系統(tǒng)實(shí)物主要包括按照實(shí)車(chē)布局的發(fā)動(dòng)機(jī)零部件;信息采集與控制顯示系統(tǒng)主要包括控制器、信號(hào)采集模塊、信息存儲(chǔ)模塊、通信模塊、工控機(jī)和控制開(kāi)關(guān)(控制電流通斷)等部分組成。

　　(1)柴油機(jī)。包括完整的按照實(shí)車(chē)布局的電控單元、燃油箱、燃油濾清器、油管、電控燃油泵、噴油器、油路和傳感器等，利用帶滾輪的支架固定，便于移動(dòng)。

　　(2)控制模塊。控制模塊主要依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各項(xiàng)功能單元，完成諸如設(shè)置與恢復(fù)故障、改變系統(tǒng)各項(xiàng)性能參數(shù)等任務(wù)，主要包括附加油路電磁閥、附加電路開(kāi)關(guān)、油門(mén)控制器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，還包括智能微處理器和計(jì)算機(jī)等。其中智能微處理芯片和計(jì)算機(jī)(工控機(jī))是整個(gè)系統(tǒng)的核心，通過(guò)硬件和軟件配合控制整個(gè)系統(tǒng)功能和協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)輸入輸出的微處理芯片采用小尺寸，低功耗，功能全面，速度快，價(jià)格低的芯片。

　　(3)信息采集模塊。信息采集模塊主要依托發(fā)動(dòng)機(jī)診斷接口采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、燃油壓力、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣量、供油正時(shí)等信號(hào)，同時(shí)對(duì)附加油路電磁閥、附加電路開(kāi)關(guān)、油門(mén)控制器等自行安裝的執(zhí)行機(jī)構(gòu)開(kāi)關(guān)或模擬信號(hào)加裝采集器進(jìn)行采集(主要采集電壓信號(hào))。控制器元件(含繼電器)由繼電器驅(qū)動(dòng)，接收由計(jì)算機(jī)傳給控制系統(tǒng)的相關(guān)信號(hào)，從而控制斷油、斷電電磁閥電流通斷實(shí)現(xiàn)關(guān)機(jī)和設(shè)置故障。

　　(4)通訊模塊。通訊模塊主要解決計(jì)算機(jī)與微處理器之間的通訊。本實(shí)訓(xùn)臺(tái)主要采用RS 232接口與電腦進(jìn)行通訊，利用MAX232芯片作為轉(zhuǎn)換器元件。

　　(5)顯示與演示模塊。主要依靠系統(tǒng)配備的計(jì)算機(jī)來(lái)執(zhí)行系統(tǒng)的各項(xiàng)指令，以便完成系統(tǒng)的功能和圖形數(shù)據(jù)顯示，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。

　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　軟件系統(tǒng)主要包括教師板塊和學(xué)生板塊(如圖2所示)。

　　(1)教師板塊。由教學(xué)系統(tǒng)和管理系統(tǒng)組成，教學(xué)系統(tǒng)包括理論教學(xué)模塊，含PPT、電子版維修手冊(cè)、動(dòng)畫(huà)、視頻等資源;虛擬拆裝實(shí)訓(xùn)模塊，利用三維虛擬演示軟件演示工作原理、拆裝過(guò)程等;故障設(shè)置與檢測(cè)模塊，直接在基于Unity3D的電路圖和虛擬實(shí)訓(xùn)軟件上進(jìn)行故障設(shè)置與排除，同時(shí)通過(guò)控制系統(tǒng)使對(duì)應(yīng)硬件同步產(chǎn)生相應(yīng)故障和恢復(fù)故障，同時(shí)具有檢測(cè)故障功能等，如故障設(shè)置與檢測(cè)模塊具體組成(如圖3所示)。

　　管理系統(tǒng)包括系統(tǒng)管理，如系統(tǒng)的還原與備份、數(shù)據(jù)庫(kù)管理等;理論教學(xué)管理，含教學(xué)資源的使用、添加、編輯，題庫(kù)管理考試與作業(yè)管理、成績(jī)管理等;實(shí)訓(xùn)教學(xué)管理，含實(shí)訓(xùn)題庫(kù)管理、實(shí)訓(xùn)考核與練習(xí)管理、成績(jī)管理等;用戶管理含部門(mén)基本情況、教師信息等。