物理知識在世界技能大賽汽車技術(shù)賽項(xiàng)中的應(yīng)用研究

方飛

摘 要：世界技能大賽汽車技術(shù)賽項(xiàng)的比賽涉及汽車的各個方面知識，而物理作為一門基礎(chǔ)課程，對其中受力分析、能量轉(zhuǎn)換、電路分析、電磁力分析等相關(guān)內(nèi)容的充分學(xué)習(xí)，能夠幫助選手更快速地理解汽車技術(shù)知識，為選手在世界技能大賽中取得更好的成績奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：物理知識? ? 汽車技術(shù)? ? 應(yīng)用

世界技能大賽作為青年人展示技能的舞臺，是全球地位最高、規(guī)模最大、影響力最大的職業(yè)技能競賽，被譽(yù)為“世界技能奧林匹克”，其競技水平代表了各領(lǐng)域職業(yè)技能發(fā)展的世界先進(jìn)水平。舉辦世界技能大賽的目的是促進(jìn)青年技能勞動者職業(yè)技能的提升，促進(jìn)世界各國和地區(qū)在職業(yè)技能領(lǐng)域的合作與交流，促進(jìn)職業(yè)技能的推廣。2010年10月，人力資源和社會保障部代表我國政府申請并正式加入世界技能組織。之后，中國技能健兒在世界技能大賽的舞臺上奮勇拼搏，取得了優(yōu)異成績。我國上海也將于2022年10月12日至17日承辦第46屆世界技能大賽。我國舉辦世界技能大賽，一方面可以引導(dǎo)全社會逐步轉(zhuǎn)變觀念，讓更多青年走技能成才之路，促進(jìn)技能社會、技能中國建設(shè);另一方面也可以引導(dǎo)各方更加重視技能人才工作，加強(qiáng)技能人才隊(duì)伍建設(shè)，為推動中國工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，促進(jìn)大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新提供堅強(qiáng)保障。

世界技能大賽汽車技術(shù)賽項(xiàng)是模擬技師在汽修車間進(jìn)行汽車檢測、故障診斷以及維護(hù)修理的競賽項(xiàng)目。比賽對選手的技能要求主要包括：目視檢查，使用測試儀器與故障診斷儀器進(jìn)行測量、檢測，對數(shù)據(jù)（流）分析、診斷車輛各系統(tǒng)的故障并排除;具備系統(tǒng)的邏輯思維能力，能進(jìn)行電氣系統(tǒng)的構(gòu)建和測試;可完成制動穩(wěn)定性控制系統(tǒng)、懸掛及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)機(jī)械性能測試與修理，具備對傳動裝置和組件的維護(hù)能力，以及對柴油系統(tǒng)和汽油發(fā)動機(jī)的診斷能力。我國選手自第42屆世界技能大賽開始參加汽車技術(shù)賽項(xiàng)的競技，并取得了優(yōu)勝獎，在第43屆世界技能大賽上獲得了銅牌，在第44屆、第45屆世界技能大賽上連續(xù)斬獲銀牌。

自第44屆世界技能大賽開始，汽車技術(shù)賽項(xiàng)共設(shè)置8個競賽模塊，分別為發(fā)動機(jī)管理、發(fā)動機(jī)調(diào)試、車身電器、汽車電路、制動系統(tǒng)、四輪定位和轉(zhuǎn)向、發(fā)動機(jī)測試、發(fā)動機(jī)測量，主要涉及發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向、制動及懸架系統(tǒng)，車身電氣和電子系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)機(jī)械系統(tǒng)。而在第45屆世界技能大賽上，又增添了第9個競賽模塊——混合動力。

在汽車的設(shè)計和使用中幾乎涉及了物理知識體系中的方方面面，因此物理知識的運(yùn)用在汽車技術(shù)賽項(xiàng)中非常重要，學(xué)生若有較好的物理知識基礎(chǔ)，往往可以在比賽中發(fā)揮出較好的水平。因此，學(xué)生如果能夠儲備相關(guān)的物理知識，特別是對受力分析、能量轉(zhuǎn)化、電路分析、電磁力等知識有較好的理解掌握，就具有極大的優(yōu)勢。

一、力的相關(guān)知識在世界技能大賽汽車技術(shù)賽項(xiàng)中的應(yīng)用

汽車技術(shù)賽項(xiàng)涉及機(jī)械操作的賽項(xiàng)有制動系統(tǒng)、四輪定位和轉(zhuǎn)向、發(fā)動機(jī)測試與發(fā)動機(jī)測量，在這幾個賽項(xiàng)中，對力的知識理解準(zhǔn)確透徹，往往會使選手事半功倍。

制動系統(tǒng)比賽模塊要求選手在臺架上完成液壓制動系統(tǒng)、盤式制動器、鼓式制動器、駐車制動器、ABS防抱死制動裝置、制動裝置排空氣等部分的檢修及調(diào)整。而制動就是一個力的傳遞過程，即駕駛員踩踏板的制動力，經(jīng)過液壓系統(tǒng)加壓后，施加制動分泵，通過摩擦力的作用，將滾動的車輪制動，使車輛停止行駛。選手在進(jìn)行此項(xiàng)比賽時，要能夠?qū)ο鄳?yīng)的制動回路進(jìn)行檢查，找出對應(yīng)的故障并進(jìn)行檢修。如果選手對物理中力的分析知識掌握較好，那么在進(jìn)行檢查時，就可以利用受力分析的知識按路線對部件進(jìn)行分析，順利快速地查找到可能的故障點(diǎn)。同時，選手在進(jìn)行制動器的拆檢，特別是對鼓式制動器進(jìn)行分解與檢修時，如果能夠看出施加力的作用過程，然后進(jìn)行易損件的檢查，速度快、效率高，在競賽中就能夠迅速又準(zhǔn)確地完成操作。

而在四輪定位和轉(zhuǎn)向比賽模塊中，需要進(jìn)行四輪定位的調(diào)整及相關(guān)數(shù)據(jù)分析。車輪定位包含了主銷后傾、主銷內(nèi)傾、前輪外傾、前束四個主要參數(shù)，這幾個參數(shù)之間互相關(guān)聯(lián)，教練在指導(dǎo)選手時，能夠明顯地感到，如果學(xué)生對物理中力的分析步驟比較清晰，那么就能夠根據(jù)測量數(shù)據(jù)分析出是哪個定位參數(shù)出現(xiàn)了問題，需要先進(jìn)行哪一個參數(shù)的調(diào)整，哪一個參數(shù)必須放在最后調(diào)整等。選手只有具有扎實(shí)的力學(xué)知識，才能理解這些操作步驟，才不會在大賽中出現(xiàn)操作錯誤。

發(fā)動機(jī)測試和發(fā)動機(jī)測量這兩個賽項(xiàng)是將世界技能大賽最初設(shè)計的發(fā)動機(jī)機(jī)械模塊進(jìn)行分解，要求選手能根據(jù)發(fā)動機(jī)的工作原理，分析出發(fā)動機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的故障，并進(jìn)行拆檢。這對選手掌握物理力學(xué)知識的程度要求更高，如對發(fā)動機(jī)進(jìn)行漏氣測試，選手要清楚氣缸壓力建立的基礎(chǔ)是什么，明白缸壓不足的各種故障原因及其導(dǎo)致的不同漏氣量，并能從較多的故障原因中快速地找出故障，并解決問題。

二、能量轉(zhuǎn)換知識在世界技能大賽汽車技術(shù)賽項(xiàng)中的應(yīng)用

發(fā)動機(jī)管理模塊比賽內(nèi)容分為兩個部分：一部分是發(fā)動機(jī)無法轉(zhuǎn)動，另一部分是發(fā)動機(jī)無法起動。對于世界技能大賽一直采用的汽油機(jī)而言，其考核內(nèi)容包括電源系統(tǒng)、起動系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、噴油系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、正時系統(tǒng)。兩部分內(nèi)容的操作均要求選手在60分鐘內(nèi)完成，裁判根據(jù)選手完成作業(yè)的內(nèi)容多少評分。第一部分，涉及物理中的能量轉(zhuǎn)換概念，利用起動機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動，這要求電能轉(zhuǎn)化的機(jī)械能量要足夠，才能夠順利驅(qū)動發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動。因此，選手在排除故障時，理解了這一概念，就能夠從能量不足這方面思考，查找影響起動機(jī)動力的因素，從而順利地使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動。第二部分，也是能量轉(zhuǎn)化的一個過程，是將汽油燃燒產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，其中存在的問題主要是化學(xué)能量提供不足，無法使發(fā)動機(jī)正常起動，而抓住能量不足這個點(diǎn)進(jìn)行思考，就會考慮燃油供應(yīng)不足、配比不正確等因素，有了物理能量轉(zhuǎn)換的知識基礎(chǔ)，再按照相應(yīng)流程分析故障問題，就能很好地把握排除故障的方向，順利地完成此競賽模塊的操作。

三、電路分析知識在世界技能大賽汽車技術(shù)賽項(xiàng)中的應(yīng)用

車身電器模塊考核內(nèi)容包括充電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、車身輔助系統(tǒng)、儀表板各種儀表及警示器件、智能充電系統(tǒng)、信息娛樂系統(tǒng)、多路控制系統(tǒng)、氣候感知控制系統(tǒng)。在第45屆世界技能大賽上，選手需分別用30分鐘解決4輛配置和型號均不同的車的不同故障問題，這也是整個賽項(xiàng)中難度比較大的一個模塊，要求選手能夠查閱維修資料，迅速熟悉汽車電路圖，并能通過電路圖來分析排除故障。在這個模塊的比賽中，選手對電路分析知識的掌握程度將直接影響其比賽的成績。選手需要在有限的30分鐘內(nèi)，查閱維修手冊，找到相關(guān)系統(tǒng)電路圖，并迅速分析出電路電流走向，根據(jù)故障現(xiàn)象確定故障診斷方向，并進(jìn)行故障查找排除。電路圖的識讀是所有后續(xù)工作的前提，對電路分析知識掌握比較好的選手能夠很快地完成對電路的分析，制定相關(guān)診斷步驟方案，在比賽中取得好的成績;而那些在訓(xùn)練中僅僅依靠教練講授、靠死記硬背進(jìn)行操作的選手，臨場不會進(jìn)行分析，將無法完成此模塊的比賽。

汽車電路模塊比賽要求選手在模擬試驗(yàn)臺架上，通過連接相關(guān)線路，在模擬試驗(yàn)臺上完成電器的相關(guān)功能的實(shí)現(xiàn)，并能進(jìn)行故障診斷。這個模塊更多考核的是選手對基礎(chǔ)電路的理解與運(yùn)用，要求選手根據(jù)要求，連接出相關(guān)的控制電路，特別是其中有些功能涉及電子技術(shù)知識的應(yīng)用，需要選手以物理中電路分析的知識作為基礎(chǔ)。如LIN網(wǎng)絡(luò)在電動車窗電路中的連接，選手需要了解LIN網(wǎng)絡(luò)在其中的通信作用，這樣在電路的連接中，才不會出現(xiàn)遺漏，才能順利地完成此模塊的線路連接，達(dá)到比賽要求。

四、電磁力知識在世界技能大賽汽車技術(shù)賽項(xiàng)中的應(yīng)用

電磁力知識在汽車上特別是在發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。汽車上特別是發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中主要的控制執(zhí)行器都利用了這一原理，如碳罐電磁閥、噴油器等，如果選手對這一知識掌握比較好，那么在分析這些電磁閥的控制電路時，就知道此類電磁閥均需要一條供電電路、一條控制電路，而在汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)上，這些電磁閥的工作均由發(fā)動機(jī)電腦根據(jù)發(fā)動機(jī)工況進(jìn)行控制，并且以控制接地電路為主，就可以理解此類電磁閥上均有一根線連接到發(fā)動機(jī)電腦的原因，清晰地知道這是控制線路。選手理解掌握了這一電磁力應(yīng)用的知識，在發(fā)動機(jī)調(diào)試模塊的比賽中，發(fā)現(xiàn)有此類電磁閥的故障時，就能夠通過簡單的兩根線路的檢查確定出故障的原因，大大提高了故障診斷效率。

五、小結(jié)

通過以上對世界技能大賽汽車技術(shù)賽項(xiàng)各模塊中物理知識應(yīng)用的分析，可以看出，物理知識基礎(chǔ)比較好的選手能夠在教練的指導(dǎo)下，迅速地理解相關(guān)控制邏輯，并能分析出相關(guān)問題，而對物理知識精通的選手，還能夠巧妙地利用物理知識來幫助自己在比賽中節(jié)約時間，提高操作效率，發(fā)現(xiàn)問題，排除故障。因此，重視日常教學(xué)中的物理基礎(chǔ)知識的教學(xué)，讓更多的汽車專業(yè)學(xué)生掌握好物理知識，無論是對學(xué)生作為參賽選手參加比賽，還是今后從事相關(guān)汽車維修工作，都能有很大的幫助。

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[作者單位：南京交通技師學(xué)院（南京交通中等專業(yè)學(xué)校）]