凌志LS400轎車電動(dòng)門窗實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)與研究

張希通，關(guān)志偉，王鳳忠，李建

（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)汽車與交通學(xué)院，天津 300222）

為結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)，充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)與操作訓(xùn)練有機(jī)地結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)造力，結(jié)合汽車電動(dòng)門窗常見故障，訓(xùn)練學(xué)生獨(dú)立分析診斷的能力，選用具有代表性的車型設(shè)計(jì)、開發(fā)電動(dòng)門窗實(shí)驗(yàn)臺(tái)［1］。

1 總體設(shè)計(jì)功能要求

（1）設(shè)有臺(tái)架以及設(shè)在臺(tái)架上的面板，還包括供電裝置，在臺(tái)架上設(shè)有電動(dòng)門窗，在面板上設(shè)有信號(hào)輸出裝置和輸出接線端，供電裝置、信號(hào)輸出裝置和輸出接線端均與電動(dòng)門窗電氣連接。

（2）故障診斷功能。結(jié)合控制系統(tǒng)本身的故障自診斷功能可以任意設(shè)置故障，通過臺(tái)面設(shè)計(jì)的功能區(qū)，進(jìn)行設(shè)置故障和診斷故障。

（3）檢測(cè)設(shè)備匹配功能。實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)有一個(gè)診斷端子接口，可以與故障分析儀進(jìn)行相連，直接測(cè)量輸出信號(hào)，進(jìn)行實(shí)車故障診斷與分析［2］。

（4）教學(xué)演示功能。真實(shí)反映出系統(tǒng)的組成及控制過程，并且實(shí)驗(yàn)臺(tái)具有可操控性能，可以動(dòng)態(tài)測(cè)試。

（5）在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上能夠完整地實(shí)現(xiàn)電動(dòng)門窗在實(shí)車上的全部功能。如防夾保護(hù)功能:在單觸式自動(dòng)關(guān)窗期間，如果異物卡在窗內(nèi)，此功能自動(dòng)停止電動(dòng)車窗并將車窗玻璃向下移動(dòng)大約50 mm［3］。

（6）實(shí)現(xiàn)速度感應(yīng)式車門自動(dòng)鎖止功能。即當(dāng)車速大于約20 km/h，所有車門均關(guān)閉時(shí)，此功能可使所有車門自動(dòng)鎖止。

2 電動(dòng)門窗實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)良好的操縱性能及示教效果，同時(shí)考慮整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)件的支撐及定位緊湊，臺(tái)面質(zhì)量分布均勻度、臺(tái)面的整潔度、臺(tái)面穩(wěn)定性、運(yùn)動(dòng)件與固定件是否發(fā)生干涉等因素。

2.1 面板的設(shè)計(jì)

電器實(shí)驗(yàn)臺(tái)的板面設(shè)計(jì)和制作主要依據(jù)LS400轎車電動(dòng)門窗線束進(jìn)行布置，同時(shí)也參照了LS400轎車電動(dòng)門窗各電器元件的布置情況。該設(shè)計(jì)可以合理地利用板面空間，還可以盡最大可能地再現(xiàn)各電器元件在原車上的位置。但由于在同一平面上，沒有空間位置關(guān)系，這樣在某些細(xì)節(jié)部分和原車的實(shí)際位置就有一定的差別。板面尺寸的確定主要依據(jù)各個(gè)電器元件的形位尺寸和位置尺寸。根據(jù)線束的布置及幾個(gè)主要元件的形位尺寸，然后初步估算板面的大小，把布置在板面輪廓上的元件的位置確定下來。

2.2 臺(tái)架的選材

臺(tái)架的材料選用45號(hào)方鋼，強(qiáng)度、價(jià)格均可行。臺(tái)架的各連接處均采用焊接，其強(qiáng)度不低于原材料的強(qiáng)度，可以達(dá)到支撐臺(tái)面及固定、穩(wěn)定的作用。為了移動(dòng)方便，采用橡膠輪，起到減震的作用［4］。

2.3 實(shí)驗(yàn)臺(tái)動(dòng)力源的選擇

為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)門窗相關(guān)器件的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)需要有合適的驅(qū)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)力可選12 V蓄電池或電動(dòng)機(jī)提供，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)選用12 V的蓄電池。

3 實(shí)驗(yàn)臺(tái)顯示面板設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板的設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。包括信號(hào)輸出裝置、輸出接線端、狀態(tài)顯示燈和顯示儀表等。該設(shè)計(jì)遵循原車進(jìn)行繪制，如圖1所示，但略有改動(dòng)，形象直觀地再現(xiàn)了電動(dòng)門窗的工作原理，同時(shí)根據(jù)實(shí)車中的常發(fā)故障現(xiàn)象，在電路中設(shè)置了檢測(cè)端子，可通過專用檢測(cè)儀器對(duì)各主要傳感器、執(zhí)行器的電壓進(jìn)行檢測(cè)。

3.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的故障設(shè)置

實(shí)驗(yàn)臺(tái)的故障設(shè)置可以迅速使電動(dòng)門窗切換進(jìn)入不同的故障狀態(tài)，學(xué)生可以觀察各種故障對(duì)電動(dòng)門窗工況的影響，進(jìn)一步確定故障現(xiàn)象，并可以利用解碼器、萬用表等儀器在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行檢測(cè)和故障診斷與排除?？刂齐娐分械墓收鲜悄M實(shí)車電路中出現(xiàn)斷路、搭鐵不實(shí)、接觸不良等故障現(xiàn)象來設(shè)置的［5］。因此，故障的設(shè)置是由一個(gè)隱蔽的開關(guān)對(duì)線路進(jìn)行斷開或接合的控制。隱蔽的開關(guān)被設(shè)置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板背面，進(jìn)行集中控制。將一個(gè)故障開關(guān)置于斷開的位置時(shí)，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的相應(yīng)部位就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)故障?？梢栽O(shè)置單一故障，也可以同時(shí)設(shè)置多個(gè)故障，便于現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)演示與故障診斷測(cè)試與考核。故障設(shè)置開關(guān)如圖2所示。

3.2 信號(hào)輸出裝置的設(shè)計(jì)

在教學(xué)過程中，接通電源，信號(hào)輸出裝置 （如狀態(tài)顯示燈、顯示儀表、報(bào)警器等）可以將電動(dòng)門窗的各種狀態(tài)輸出，用于向?qū)W生顯示電動(dòng)門窗的工作狀態(tài)，如用于顯示電動(dòng)門窗閉鎖器、電機(jī)或報(bào)警等狀態(tài);將檢測(cè)儀器與輸出接線端對(duì)接，可以檢測(cè)電動(dòng)門窗某處的電壓或電流信號(hào)，如門窗電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、電機(jī)的電壓等。其顯示儀表可用以ATmega16單片機(jī)為核心的控制器先進(jìn)行調(diào)試，經(jīng)試驗(yàn)證明可行［6］。

3.3 控制電路的設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板電路的設(shè)計(jì)中設(shè)置了檢測(cè)點(diǎn)，因此在控制電路中對(duì)應(yīng)地也設(shè)計(jì)故障點(diǎn)，每個(gè)故障點(diǎn)均設(shè)有開關(guān)，利用故障開關(guān)的通斷來實(shí)現(xiàn)線路的通路和斷路，進(jìn)行故障模擬。

實(shí)驗(yàn)臺(tái)的控制電路如電動(dòng)車窗系統(tǒng)電路圖3、電動(dòng)門鎖系統(tǒng)電路圖4所示。

4 結(jié)束語

LS400轎車電動(dòng)門窗實(shí)驗(yàn)臺(tái)是針對(duì)國(guó)內(nèi)職業(yè)教育行業(yè)的各類職業(yè)學(xué)校和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，它可以變被動(dòng)教學(xué)為主動(dòng)教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可有效縮短授課時(shí)間。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的開發(fā)應(yīng)用，將對(duì)電動(dòng)門窗系統(tǒng)的教學(xué)實(shí)施起到積極的推動(dòng)作用。實(shí)驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)技術(shù)相對(duì)先進(jìn)，實(shí)用價(jià)值相對(duì)較高并且價(jià)格合理，具有一定的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

【1】孟國(guó)強(qiáng)，張?jiān)掠?電控發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)研究［J］.鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，17（3）:37 －38.

【2】劉仲國(guó).豐田凌志轎車故障診斷與維修手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

【3】劉希恭.凌志LS400轎車維修手冊(cè)［M］.沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2000.

【4】蔡偉義，李貴炎.自動(dòng)變速器試驗(yàn)臺(tái)的研制［J］.客車技術(shù)與研究，2003（6）:22－24.

【5】劉漢軍.豐田汽車新技術(shù):結(jié)構(gòu)、原理與維修［M］.廣州:廣東科技出版社，2002.

【6】周興華.手把手教你學(xué)AVR單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2009.