工科汽车类专业实验设备改造的探索与实践

摘 要：该文阐述了汽车类专业实验设备改造的目的和意义，分析了实验设备改造要解决的问题。介绍了汽车电子点火与燃油喷射实验系统的改造方案。对专业实验设备进行合理的改造，改善实验性能，增强实验功能，可以提高专业实验设备的利用率。

关键词：实验设备 汽车 专业实验 设备改造

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）05（b）-0181-01

目前，各高校使用的电喷发动机等汽车电子控制类实验设备中，有相当数量的设备是属于示教系统（示教板），主要用于学生对汽车电喷发动机电子控制装置结构组成的感性认识、电子控制工作原理的理解，以及故障诊断与排除训练，性能上很难满足本科生实验教学要求，直接影响教学效果，导致设备利用率低下[1]。对这类专业实验设备进行合理的改造，改善实验性能，增强实验功能，以提高专业实验设备利用率，做到物尽其用。

1 汽车专业实验设备改造的目的和意义

汽车专业实验设备，单台价格一般在几万元到十几万元，也有更贵的，同时结构尺寸较大，需要较大的实验室空间，因此，提高设备的利用率，最大程度地发挥已有设备的使用效益，具有现实意义。

1.1 增强设备实验功能，提高设备利用率

汽车专业实验设备基本上是非标准的，各生产厂家根据自己的理解进行设计制造，在使用性能上与现实实验教学的要求有一定差距。单台设备的使用功能单一，由于工科院校的专业实验课时一般较少，专业实验课结束后，仪器设备就处于闲置状态，要等到下一年才再次使用，造成设备使用率低[2]。

根据实验教学的实际情况，对现有实验设备的结构、性能和功能进行研究分析，进行合理的改造，改善性能，增加实验功能，开发不同层次的实验内容，实现一机多用，从而提高专业实验设备的利用率。

1.2 改善设备实验性能，提高设备使用效益

随着汽车技术的快速发展，原有汽车专业实验设备的某些性能会显得落后，不能满足当前实验教学要求，影响设备利用率，甚至导致设备的闲置。适时地对这些专业实验设备进行改造，恢复或增强其性能，从而延长这此设备的使用寿命，提高使用效益。

1.3 锻炼师资队伍，提高教学水平

参加设备改造的教师和实验技术人员，必然要对设备的结构性能和功能充分了解，通过实验设备改造实践过程，学习掌握汽车新技术，熟悉实验设备的结构与功能，便于开发新的实验项目，提高实验教学水平。

2 汽车专业实验设备改造应注意的问题

2.1 设备改造原则

在专业实验教学过程中，要注意对设备的使用情况进行观察记录，结合当前汽车技术的发展，总结设备使用中存在的问题与不足，提出切实可行的设备改造方案。改造方案要尊重原实验设备，注意小改、少改，以最小投入获得最大收益为原则。选择改造的设备在技术性能方面要具有一定先进性和代表性，保证设备改造后具有较高的使用价值。

2.2 设备改造资金

对专业实验设备进行改造，需要更换或新增一些电气元件各零部件，必须要有资金保障，通过学校实验室管理部门的设备改造立项或学校实验室开放基金立项，获得资金支持。

2.3 设备改造时间

在普通高校里，汽车专业实验设备的台套数一般较少，对设备改造必然影响设备在一定时间段内的正常使用，为了不影响专业实验教学使用实验设备，设备改造宜安排在实验设备使用间隔期内或安排在假期没有实验教学的时间内。

2.4 设备改造人员

实验设备改造要组建一个课题组，人员包括专业教师、实验技术人员和高年级本科学生或研究生，这样，既锻炼了师生的能力，又便于实验设备的管理，便于针对实验设备开发新的实验项目。

3 汽车电子点火与燃油喷射实验系统的改造

3.1 实验系统改造的必要性

汽车电子点火与燃油喷射实验系统选用时代超人电控发动机的电子控制系统，广泛应用于现在的汽车上，技术性能比较先进，具有代表性。实验系统采用桌子加直立面板的结构形式，可视性好，便于示教。

但是，该实验系统在模拟发动机的工作过程中，节气门开度和空气流量与发动机转速之间的关系没有反映出来，与发动机工作的实际控制过程不符。一是发动机的模拟转速不是通过调节节气门的开度来改变，而是由调速电动机的调节旋钮来实现；二是节气门不能控制进气量的变化，没有反映出发动机转速与进气量和喷油量之间的控制关系。

因此，有必要对该实验系统进行改进，提高其仿真度，扩展其实验功能，提升实验水平。

3.2 实验系统的改造方案

该实验系统改造项目得到了学校实验室开放基金的支持，组成了有教师、实验技术人员和汽车专业学生参加的课题组，对实验系统实施改造。

第一，加装节气门操纵机构。节气门操纵机构包括节气门开度与转速调节联动机构和节气门开度控制机构。前者实现节气门开度调节，同时通过转速调节联动机构实现调速器调节电机转速与节气门开度相一致，实现发动机模拟转速的调节。后者主要由节气门开度指示板和节气门开度锁定器组成，指示节气门开度大小的百分值，并能锁定节气门开度保持在所设定的百分值。发动机曲轴转速由电动机模拟，电动机的转速快慢可通过汽车加速踏板调频控制调节[3]。

第二，实现空气流量检测。为了使空气流量计能检测到进气量随着节气门开度的变化，要把节气门体与空气流量计连接在一起。原来实验台上节气门体和空气流量计的安装位置基本不变，用一根进气管将节气门体与空气流量计连接起来，同时在节气门体一端加装一台可调转速的微型风机，模拟发动机气缸进气。

4 结语

汽车电子点火与燃油喷射实验系统改造后，提高了技术性能，充分发挥实验系统良好的示教特点，同时，增强了实验系统的实验功能，可针对不同层次的学生开展结构和工作原理的演示性实验、工作原理分析和故障诊断与排除方面的综合性实验、结合汽车电子技术实验系统平台进行喷油量及点火提前角控制方面的设计性创新性实验，实现一机多用。因此，在实践教学中，针对某些专业实验设备进行合理改造，改善技术性能，增强实验功能，达到提高设备的利用率和使用效益是可行的。

参考文献

[1]魏俞涌，陈开考.桑塔纳3000电控发动机实训教学系统开发[J].实验室研究与探索，2011，30（4）：195-198.

[2]姜丽伟.教学实验设备使用与管理优化[J].实验技术与管理，2011，28（10）：206-208.

[3]刘建江，刘占峰，吉平.汽车电器设备试验台架研制与探索[J].实验室科学，2010（5）：76-78.