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如何开展发动机故障诊断一体化教学 ( 张文模 2018年部一等奖)

来源: admin 日期 :2020-04-21 09:56:32 浏览量:26

如何开展发动机故障诊断一体化教学

 

摘要:汽车故障诊断是一门终极课程,是所有课程的综合运用,故障诊断中的发动机故障诊断最复杂、各系统关联性最强,如何促进发动机故障诊断课程一体化教学改革,是汽修教学改革的重中之重。中职学生理论不爱学,实操没经验,遇到故障总瞎猜,没有方向。“确定方向,六步排除”诊断思路是一种可以固定的思维模式,相当于一种公式,一套思路,让学生遇到故障不再茫然,有入手的方向。诊断思路就是教学生一步一步的先后顺序去排查故障,有顺序,有方向,系统性,不杂乱。让学生真正体验自己排除故障的乐趣,努力实现学生毕业既师傅的目标,让成为汽修工匠成为学生的理想。

关键词:诊断思路;故障诊断;一体化教学

  1. 汽车故障诊断的传统教学方法

    故障诊断传统教学方法:故障现象——故障原因——故障诊断与排除。既一种故障现象,列出所有故障原因,采用排除法进行诊断排除。该种教法弊端是,教材内故障现象都是按汽车构造某一小系统列出所有故障原因,整个诊断过程一直在该小系统内,不是系统性的诊断过程,无法真正排除故障。何况车辆故障现象如此多,知识量大,对于中职学生掌握的可能性极低。而且实际中故障现象跟教材完全一样的概率低,学生遇到故障只会茫然或瞎猜,没有思路,不懂入手。

    另外实操中还是普遍采用人工经验诊断法,人工经验诊断法是诊断人员凭借丰富的实践经验和一定的理论知识,在汽车不解体的情况下,借助简单的检查工具,主要采用眼看、耳听、手摸、鼻闻等手段,进行检查、试验、分析和确定汽车故障原因和部位的诊断方法。中职学生特点是一没经验,二理论知识不强,三没开过车,而实操教学中教师还是普遍根据自己经验诊断车辆,学生完全跟不上节奏,整个教学中都属于教师的事,学生只是旁观者,这样只会让学生失去兴趣。

  2. 目前学校教学、企业学徒情况

    众所周知,汽修企业中的技能传授和学校是完全不同的两种方式。维修企业中师傅带徒弟采用一对一的方式,师徒二人一教一学、一讲一听、一做一看、一动一跟、一演一练,几个回合就可以把技能要点教给徒弟,并且可以直接反馈出徒弟掌握的水平,便于及时调整传授的方法。这种教学过程又往往结合汽修的实践来完成的,所用教具就是实际的待修车辆,师教徒学后的结果能直接被竣工出厂的检验所验证。因此,实训过程本身就是实习过程,具有极好的实战性。

    职业学校中教师带学生则采用一对多组并联教学的方式,操作对象是教具,教师一边讲一边做示范,学生一边听一边看,但很难同时一边练;即使同时练了,教学也无法了解每个学生的动作是否正确,更无法及时纠正学生的操作错误。这种情况下,教师为了达到教学目的不得不分组单兵教练,这样又变成了一对一组的串联教学方式,极大地降低了教学效率、增加了教学成本。由于学校的实训过程并不与汽修实践相联系,因此,实训过程与实习过程分离,学生的操作是否达到实际的技能要求也无法被检验,缺乏实战性。

    表面上看,我国职校学生都会到企业实习一段时间,但这种“实习”并不是真正意义上“校企结合”。由于中国职业学习与企业长期以来处在两个完全独立运行体系中,缺乏内在有机联系,仅凭一纸“实习合同”是无法真正建立起“校企结合”有效机制,因而寻找两者间结合点,另辟“校企结合”蹊径,是一定时期内需要解决的紧要问题。

  3. 诊断思路的方法步骤

    1、“确定方向、六步排除”诊断思路

    诊断的思路源于一辆车由四大部分组成(发动机、底盘、电器设备、车身),根据故障关联性问题,电器设备,底盘中传动系、制动系、转向系和行驶系,发动机中启动系、润滑系、冷却系故障现象明显独立,这几个系统独立性很强,发生故障时根据现象基本可以快速准确的认定故障点,因而诊断思路中并不把这几个独立性比较强的系统考虑进入,从而诊断思路主要研究的是发动机方向。修车中老师傅诊断总是从经验入手,简单部位开始,常见故障部位排查,采用排除法,最终解决故障。以发动机、底盘两大系统组成作为框架,经验为方向总结出诊断思路。诊断思路步骤:

  4. 确定方向:确定故障大系统是发动机或底盘(空挡看转速分现象)。

  5. 六步排除:

  6. 第一步排除发动机附加装置是否有故障(皮带驱动的装置);

  7. 第二步排除进排气系统是否有故障(堵漏);

  8. 第三步排除点火系是否有故障(火花塞偏黑、积碳清洗、点火时间、解码器、数据流);

  9. 第四步排除燃油系是否有故障(系统清洗、压力检查,喷油量);

  10. 第五步排除配气机构是否有故障(缸压表、歧管真空表);

  11. 第六步排除曲柄连杆机构是否有故障(缸压表)。

    2、诊断思路的具体步骤

    (1)确定方向:判定故障大系统是发动机或底盘。可采用路试和断开底盘看故障现象是否存在差别,挂空挡查看发动机转速以及故障现象是否不同,如不同故障系统在底盘,底盘会导致发动机有故障现象的主要是阻碍发动机动力输出,主要是离合器打滑和刹车盘卡住等。判断离合器打滑方法:拉手刹,使车辆处于完全制动状态,踏下离合器踏板,然后在一挡发动,再放开离合器踏板。如果熄火,说明离合器无故障。对于刹车盘卡住,可将车轮悬空后旋转,看转动阻力判断。

    确定方向是很多按经验修车的师傅常会忘记的一步,如故障现象是车辆动力不足、车速上不去,车主反映排气管冒黑烟、油耗高等,师傅维修该故障一般是直接怀疑发动机故障问题,而未判定是发动机还是底盘故障,结果该车修了两周,最终发现该车一年多未使用导致刹车盘生锈卡住,从而行驶中动力无法输出,动力不足。再一个案例是一辆挖沙船,现象是排气管冒黑烟且严重,加油门动力上不去,排气管放炮。当时直接拆发动机,喷油器调了两次,气门间隙检查了又检查,故障依旧,最终却是发动机皮带带动的水泵内部轴承脱落,导致发动机动力无法输出。按经验修车通常可以很快排除故障,但没有系统性诊断,往往会走冤枉路、回头路,从而导致简单故障复杂修。

    (2)六步排除:确定故障大系统在发动机时,是最复杂的系统,一体化教学中重点都是在发动机故障分析上。而发动机系统中冷却系、润滑系、启动系发生故障现象明显独立易排除,故不需运用诊断思路。

  12. 发动机附加装置:空调压缩机、发电机、动力转向机等,查看发动机皮带是否过紧。如一辆比亚迪F5车辆,正常行驶中等一个红绿灯后,车速最高只能到60km/h。按经验认为是发动机故障,查看发动机怠速转速偏高,加油门转速上不去,排查很久未发现故障点,最终按了空调A/C开关后,故障消失。分析原因是副驾驶乱按开关,而风扇未开。理论上风扇不转空调压缩机的电磁离合器是不可能投入工作。

  13. 进排气系统:新闻报道的经典案例:英国一女车主的本田思域车车速无法超过60km/h,送去检修。老板Evans说,为了找到汽车毛病做了一整套检测。打开空滤器后,Evans惊呆了,里面塞得满满的都是花生。他说:“我干这行18年了,第一次碰到,简直不敢相信。”

  14. 点火系统:老师傅一般都是先拆检火花塞,然后把所有火花塞都更换新的,如果故障依旧继续排查,这是已经形成了一种常规的修车模式。点火系统排查先查火花塞、高压线、点火线圈、初级线路,同时根据火花塞和车辆使用年限来分析车辆是否积碳严重。再分析点火时间(传感器),点火时间包含初始角(曲轴位置传感器决定、凸轮轴位置传感器判定)、基本角(转速传感器、节气门位置传感器、空气流量计决定)、修正角(进气温度传感器、水温传感器、爆震传感器、氧传感器蓄电池电压信号等)。查找传感器故障可以先调取故障码,无码时进行数据流分析,理论分析传感器功能与故障现象关联性。

  15. 燃油系统:检查喷油器,系统是否需要清洗,检查燃油压力等,喷油量从传感器信号入手,喷油量控制两种情况:一种是启动时由曲轴位置传感器、点火开关、节气门位置传感器等判定起动状态,由冷却液温度传感器确定基本喷油量。第二种时起动后喷油量控制分三部分:基本喷油量(曲轴位置传感器、空气流量传感器)、喷油修正量(进气温度传感器、大气压力传感器、蓄电池电压)、喷油增量(水温传感器、节气门位置传感器、点火开关)。

  16. 配气机构和曲柄连杆机构的故障现象属机械系统故障,教材中有很详细的诊断流程,如果故障已经排查到该步,可按教材的流程进行排查。两大机构维修都属大修,需大动作拆装,而课程时间的局限性,故而一体化课程中重点在采用缸压表、歧管真空表的如何运用来判断分析两大机构故障点。

    四、诊断思路在发动机故障诊断一体化教学中的具体应用

  1. 教材《汽车故障诊断与检测技术》,章节为单元二课题五电子点火系统故障诊断与排除。

  2. 引入故障案例(时间定为本案例教学时前两天)

    故障现象:一辆别克世纪牌轿车(V6电控发动机)行驶时动力不足,加速不良。检查发动机,怠速时抖动严重,急加速时进气管回火。

  3. 教学对比:两位老师各带一组学生教学,并对教学结果测评

    第一组由有维修厂经验的黄老师教学,该组学生已学过理论课程,由黄老师进行实操教学,教学主要以经验法进行故障诊断实操课程,该组学生一直采用先理论后实操课程;第二组学生由本人带领,该组学生第一次上《汽车故障诊断与检测技术》课程,主要以“确定方向,六步排除”的诊断思路为主进行一体化教学。

  4. 一份任务清单:提前布置,本课题一体化教学需掌握的理论知识。(第一组学生已学过理论课程,黄老师并未布置理论学习任务。)

  5. 发动机两大机构五大系统零部件组成(任务清单为发动机分解图,要求学生写出部分零部件名称);

  6. 微机控制点火系统控制过程,点火时间分别由哪些传感器决定(任务清单为树形结构,学生填写部分内容);

  7. 空气流量传感器功用及结构原理(任务清单为热膜式传感器针脚辨别图,学生写出传感器各针脚线名称)。

  8. 电子点火系统常见故障现象(任务清单为树形结构,以教材内的常见故障原因为主,让学生填写部分内容)。

  1. 故障诊断分析并进行排除操作(时间定为120分钟)

    第一组学生并未把120分钟进行细分,直接进行故障诊断排查,诊断过程如下:

  2. 排查发动机火花塞积碳、个别火花塞损坏;

  3. 排查个别缸高压线损坏;

  4. 排查燃油系统油路是否出问题;

  5. 排查发动机个别气缸进排气门烧蚀;

  6. 排查个别气缸喷油器是否出问题等等。

    第一组学生整个诊断排查过程都是按自己怀疑部件进行。然后再由黄老师给学生进行讲解他本人的思路:首先清洗空滤器,更换火花塞和过滤器,但故障依旧。又使用燃油喷射系统清洁剂;用专用设备输送到进气歧管,起动发动机,对电喷装置进行自动清洗,仍未起作用。拆下喷油器,用专用设备清洗亦不奏效。后来拆下空气过滤器,用手堵住节气门体的进口滤网,以减少主通道的进气面积,使混合气变浓,结果怠速变稳,加速不再回火,这说明故障的直接原因是混合气过稀。于是先测试燃油压力,将燃油压力计用三通接头接在燃油压力调节器和喷油器之间的管路上,起动发动机并改变转速,所测压力值在正常范围之内 (255—290kPa)。考虑到空气流量计是影响空燃比的重要因素,便拔下插头试验。拔下插头之后,发动机能以稳定的怠速运转,加速也有所好转。随即从节气阀体上拆下空气流量计检查,热线未断,但热线上有积垢。为清除积垢,使用化油器清洗剂直接喷洗,清洗后装复试验,发动机运转正常,故障彻底排除。 

    第二组学生先进行任务清单的讲解和提问(20分钟),主要针对学生完成的任务清单作业情况进行理论复习。然后学生先诊断思考40分钟(草稿纸写出每一步操作对象),再进行排除操作60分钟。运用“确定方向、六步排除”诊断思路进行本案例故障诊断排除:

    确定方向:根据怠速抖动严重、回火等现象确定故障系统为发动机。六步排除具体过程:

  1. 先判定发动机附加装置是否影响发动机动力,开启空调,检查发动机皮带,故障仍存在继续排查。

  2. 检查发动机进排气系统,查看空气滤清器、进排气系统是否堵塞、漏气等。检查节气门后方积碳严重,进行进排气道积碳清洗。故障依旧,进行下一步。

  3. 检查点火系统,拆检火花塞,更换所有火花塞,检查点火线圈和初级线路电阻数据。根据故障现象动力不足、加速不良,怠速抖动严重,拆检火花塞时发现火花塞电极偏黑更换,并进行燃烧室积碳清洗、燃油供给系统清洗操作后,仍存在故障。从点火时间分析,使用解码器,无故障码,使用数据流分析。学生从理论角度分析急加速进气管回火,初步分析是点火时间过早导致,从容易损坏的与故障现象有关的传感器入手。先检查空气流量计信号,各数据正常,拆下空气流量计很黑,清洗安装调试故障排除。因故障在此步骤已经排除,故不再进行该诊断思路的下一步。

  4. 故障分析:在空气流量计的热线积垢之后,传给ECU的电压信号便会失准。当空气流量增大时,热线温度降低缓慢,其电阻值的变化量也相应减少,因而桥压和流过热线的电流不能相应地增加,以致传给ECU的信号电压偏低,造成混合气过稀。虽然热线式空气流量计都加装了烧净电路,在每次停机时,ECU会自动给热线高温加热,以烧掉热线上的污物和尘土,但由于使用的燃油品质低,进气管产生回火,使过多的杂质和积炭胶结在金属铂丝上,单靠加温热线的净化装置难以清除,因此须拆下空气流量计直接喷洗,方能恢复其正常功能。

  5. 学生撰写故障诊断报告(时间安排45分钟)

  6. 教学结果测评(时间安排10分钟):写好一份清单,学生评分。

  7. 学生收拾工具、整理车间,布置下一课任务清单(时间15分钟)。

  8. 总结(时间安排10分钟)

    第一组学生诊断过程没有思路,排查故障是按自己觉得可能发生故障的部位进行,整个诊断排除过程较混乱,学生是根据学过的故障诊断知识进行猜想。黄老师是按自己的经验教学,大部分学生还是听不懂,无法理解诊断过程,毕竟学生没有任何经验,这就导致了学生对这种方法掌握难度加大,而且一个故障案例就得掌握一个诊断方法,加大了学习量。经验修车需要积累,查看黄老师整个诊断过程,没有系统性的思路,比较杂乱,学生就无法通过一个案例的掌握来举一反三,在案例中的参与度较少,从而对汽修专业的学习兴趣不高。

    第二组学生运用一套固定的思路,大部分诊断操作与黄老师的经验诊断操作都有重叠处。学生都可以参与到故障诊断分析中,加上一体化教学有实车故障可以动手,学生的积极性大大提高,最终又是自己把故障排除的,学生非常有成就感,从而对汽修专业的学习兴趣会随着一体化教学中故障案例的实车模拟数量增加而逐渐提高。当然为了方便学生容易掌握,而采用固定的思路,这也是诊断思路的局限性。但随着学生经验的逐渐增加这种局限也就显得不那么重要了。

     

    参考文献

    [1]杨海泉.汽车故障诊断与检测技术.人民交通出版社.2004.

    [2]郭正.关于汽修专业一体化教学一点建议[J].职业,2010

    [3]张东.中职学校汽修专业一体化教学探讨.课程教育研究,2016