郝宝兰 吕青 刘志刚
（山东凯文科技职业学院，山东 济南 250200）
1 应用前景
随着现代高新技术在汽车领域的不断发展和应用，汽车电子化程度越来越高，汽车电控系统、电器设备的故障成为了汽车的主要维修项目，据资料显示，占汽车维修的70%以上，并呈上升趋势。汽车传感器是最重要的电控系统的组成部分之一，虽然原件本身可靠性很强，但是如果发生故障却不易检测。因此，设计多通道传感器信号模拟器是很必要的。
2 应用范围
在汽车故障诊断过程中，经常会遇到以下现象：通过对故障现象的分析,我们怀疑可能是某一传感器有故障，但是用解码器、万用表甚至是发动机综合分析仪进行检测，却很难准确判断该传感器是好是坏。所以只有采取互换法，即用一个新的传感器代替，如果故障消失，说明该故障是传感器引起的；如果故障现象依然存在，说明该故障并不是因传感器而引起。这样不但浪费了时间，同时也因盲目地更换配件而造成经济损失，给客户带来不必要的支出。
另一方面，学校在教授学生汽车检测与维修技术时，对于电控发动机动态变化、故障机理、故障现象没有直观的展现，使学生很难学习和掌握，不利于学生能力的培养，即使有整车作示范，展现各个传感器故障也比较困难，不能调节，学生看不到动态数据的变化。
本文设计的模拟器可以再现各种传感器的真实故障，可以根据需求随机设置传感器的信号状态，使电控发动机能灵活、快速的根据信号特点展现不同的特征，使人们掌握电控发动机故障的检测、诊断与排除。能数字显示信号变化，使发动机在不同工况、负荷下输出不同的动态数据流，对汽车的工程测试简化了程序，提高了效率，降低了经济成本。并且具有很好的通用性，不仅可连接教学用实验台架，也可以接入汽车4S店待维修的汽车，模拟传感器信号、模拟故障现象并通过自身显示系统输出。
3 设计方案
本模拟器主要组成部分有：主机、10种汽车传感器信号模拟单元（可根据需要扩展）、输出模块、显示器、键盘等。具体方案如图1所示。
通过专用接口与汽车ECU建立通讯，可以根据车型不同，通过网络升级的方式更新最新、最准确的传感器信息。主机采用西门子PLC可编程控制器CPU314 ，可配置内存卡。主机连接显示器，显示器型号为西门子TP177B，能够显示各通道设定的输出值或输出曲线。该模拟器有16个输出通道，涵盖中档轿车的全部传感器，各通道分别模拟一个传感器，其输出可在常规工作范围内独立改变；所有通道皆可同时工作。在对汽车进行检修时，可用该模拟器替代全部传感器，根据需要设置模拟器的输出，通过观察汽车控制器、发动机、底盘的状态快速确定汽车的故障。配有小键盘，可对预存参数进行设定和编程。
本模拟器可以为汽车设计、维修人员、研究人员以及汽车专业学生提供研究学习的机会，对研究电控发动机故障机理提供了良好的平台。
4 国内外的发展状况
经调研，目前国内同类产品的研发还处于起步阶段，技术不是很成熟和完善，现有产品无法满足客户的使用要求，且大多是单通道，本文阐述的是多通道的信号模拟器的研制，如果能批量生产将极大推动该项技术的发展，在国内的汽车维修、制造等企业、高等院校等单位发挥重要作用，具有较大的现实意义。
美、日本等发达国家在利用模拟技术方面进行了大量研究工作，并将其应用于工业生产、科学研究乃至日常生活等诸多领域，从而使产品的质量、科技含量以及企业的生产效率均有大幅度提高。基于虚拟仪器的测试模拟系统在汽车试验领域也已得到应用。如AlfautomazioneIne的ECU的模拟和检测系统；Motorola汽车电子的ECU也是用NI的相关产品进行编程检测的；美国圣地亚哥大学开发出的用于混合动力汽车燃油消耗和排放的模拟和优化系统；Honda公司研制的道路模拟器，用于摩托车运行状况的检测。
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献
［1］王俊红.电控汽油发动机传感器信号模拟系统研究[J].汽车电器，2010（1）：51-56.
［2］孙仁云，付百学.汽车电器与电子技术[M].北京：机械工业出版社,2011，10．
［责任编辑：薛俊歌]