汽车发动机机械系统故障诊断分析

艾国政 尤勇 李岩

摘要：汽车发动机的可靠性和故障率直接影响着行车体验，适时地进行发动机机械系统故障诊断分析可以有效地提升其可靠性、降低其故障率。以事实经验为基础进行的诊断分析方式，往往在定位故障问题的精确度，以及对故障的维修度上有所欠缺。基于此，本文进行汽车发动机机械系统故障的诊断分析。首先概述汽车发动机机械系统故障诊断分析的基本流程以及方法，其次根据发动机机械故障的损伤类型，并提出相应的故障诊断以及故障维修的策略。

Abstract： The reliability and failure rate of automobile engines directly affect the driving experience， and timely diagnosis and analysis of engine mechanical system failures can effectively improve its reliability and reduce its failure rate. Diagnosis and analysis methods based on facts and experience often lack the accuracy of locating faults and the degree of maintenance of faults. Based on this， this paper conducts the diagnosis and analysis of the automobile engine mechanical system failure. Firstly， it summarizes the basic process and methods of failure diagnosis and analysis of automobile engine mechanical system. Secondly， according to the damage type of engine mechanical failure， the corresponding failure diagnosis and failure maintenance strategies are proposed.

关键词：汽车发动机;机械系统;故障诊断

Key words： automobile engine;mechanical system;fault diagnosis

中图分类号：U471.23                     文獻标识码：A                     文章编号：1674-957X（2021）17-0154-02

0  引言

汽车故障诊断技术是指在不拆解整车的情况下，根据汽车运行过程中所出现的问题，对故障原因、故障部位进行定位、分析的汽车应用型技术。汽车发动机故障诊断的目的就是确定发动机的故障点，这是一项高度逻辑性、思维分析性的工作。而大多数的技术人员在执行任务时缺乏对故障原因的分析，或者缺乏工作原理上的逻辑上证明，这很有可能导致故障排除步骤繁琐、排查结果出现较大差错，进而难以对故障问题开展维修工作，对汽车驾驶员的安全带来一定程度上的威胁，因此，汽车发动机机械系统故障诊断分析与维修工作联系十分紧密，也都十分地重要。

1  汽车发动机机械系统故障诊断的基本流程

维修人员在发动机机械系统故障诊断中，具体需要经历以下几个过程：

1.1 确定待检内容  在发动机故障诊断中，汽车维修人员首先要确定发动机工作状态所需检测的内容，主要包括确定检测方法、检测参数等。维修人员要考虑发动机检测对象的结构、故障形态、检测对象的工作环境以及现有的检测设备条件如何等因素。确定待检测内容十分重要，这是确定故障诊断工作的目的，要保证发动机系统诊断工作的顺利进行，必须对检测内容进行适当的确定。

1.2 建立测试系统  确定待检内容后，要根据检测内容的要求，选择故障诊断要用的传感器和各种配套设备，组成完整的检测系统。通过测试系统收集所需要的故障诊断信息。汽车零部件检测系统中，维修人员不仅要注重各类信息、数据的获取，还要对系统的适应环境进行分析，做好防干扰工作，这一过程的关键在于采集状态信号的工作。

1.3 数据、信息的提取与分析  在这一环节中，维修人员需要从检测系统的结果中提取有用的信息，对获得的信息进行筛选、清洗，做好滤波处理，去除异常数据。数据分析采用多种分析算法进行。维修人员应掌握先进的信号处理技术，尽可能多地获得被诊断目标的状态信息，掌握被诊断零部件的基本特征信息，这对提高发动机故障诊断的准确性有积极的作用。

1.4 发动机状态监测、判定以及运行状态的预测  这一过程中，维修人员主要要做的是建立系统数据，选取相关诊断信息，确定发动机各部件的状态相关参数，选取阈值，通过相关数据判断被诊断对象的运行状态，预测被诊断对象的运行趋势。

2  汽车发动机机械系统故障诊断的基本方法

对汽车维修人员来说，了解发动机机械系统故障诊断的基本方法是非常必要的。通过正确的方法进行故障诊断工作，就可以有效地排查发动机故障问题。发动机故障诊断的基本方法如下：

2.1 基于专家系统的故障诊断方法  基于专家系统的故障诊断方法是汽车故障诊断中较为常用的方法，其由数据库、知识规则库、人机交互界面、推理程序等部分组成，通过计算机信息系统采集被诊断对象的信息，并存入数据库，然后综合各种知识、规则，通过推理程序来确定一个故障点，及其发生的可能性。

2.2 模糊故障诊断方法  导致汽车发动机故障的实际原因比较复杂，单纯用专家系统和数学模型很难准确判断异常情况与故障之间的关系，从而导致故障诊断具有模糊性。运用这种模糊诊断法，维修人员可以分析故障产生的范围、故障可能的成因以及程度等，运用模糊逻辑方法对故障原因进行分析，从大致范围上排查故障。

2.3 故障树诊断方法  故障树诊断方法可以反映出特征矢量和故障矢量之间的逻辑关系，用此方法进行故障诊断时，根据搜索方法的不同可分为逻辑推理方法和最小割集故障诊断方法。这也是汽车发动机故障诊断的一个重要发展方向，是维修人员所必须掌握的维修方法。

2.4 神经网络故障诊断方法  神经网络故障诊断方法是故障诊断领域的研究热点，在实际应用中被广泛采用，同样也是汽车维修人员所必须掌握的方法。神经网络故障诊断方法主要应用于两个领域：一是作为分类器应用于故障诊断;二是将其与其它诊断方法相结合。神经网络故障诊断主要包括两个过程，即学习和诊断，维修人员需要通过不断的学习，掌握大量的维修知识，才能进行神经网络诊断如抽丝剥茧的推理工作。

3  发动机系统常见的机械损伤类型

3.1 机械性损伤  摩擦、撞击而导致的损伤是汽车发动机经常出现的一种故障。随着汽车发动机运行时间的延长，其内部构件会破坏金属表面原子的稳定状态，从而降低原子间的引力，原子将会出现较大程度的位移和剥离等现象。由于表面磨损导致其性能的改变，直接地增加了汽车发动机零部件的磨损，显着地降低其性能。维修人员要在机械性损伤出现之后尽快加以消除。在发动机各零部件的摩擦损伤中，运动部件（如齿轮、活塞、汽缸、散热器等）的磨损率更高。活塞和汽缸壁在燃料燃烧的高温高压环境下工作，更是加剧了曲柄连杆机构之间的碰撞。此外，发动机汽缸配置间隙过小也会导致发动机在运转过程中漏气，严重影响发动机的整体功率和性能。

3.2 腐蚀性损伤  腐蚀性损伤是运行环境影响下最常见的一种发动机故障类型，涉及到汽车发动机内部的各种化学物质。化学腐蚀组要发生在发动机零部件长期暴露于腐蚀性环境下，导致其受到化学反应侵蚀而损坏。发动机的腐蚀性损伤可以根据化学反应发生的原理分为化学腐蚀和电化学腐蚀。在这些反应中，化学腐蚀主要由满足化学反应的各种条件而导致，金属零部件材料与空气或液体接触而发生化学反应，如锈蚀等。电化学腐蚀是各种金属材料在导电溶液附近发生的一种连锁反应，它会导致发动机金属部件的性能异常，同时还会造成不同程度的腐蚀。

3.3 应力形变性损伤  应力形变性损伤是导致发动机在使用过程中发生故障的物理原因，也是最常见的故障类型。发动机在使用过程中，由于受温度、外力以及内部振动的作用，在工作中会产生过大的应力，从而导致发动机损坏。在发动机长时间的运转过程中，强大的应力会使其主要零部件的强度下降，从而导致非正常寿命内的形变、断裂等，使得发动机停止运转，严重时还会危及行驶安全。

4  发动机机械系统的故障诊断与维修策略

4.1 发动机无法启动  发动机无法启动是最常见而又最难以解决的故障，一旦发动机启动失败，汽车将无法正常运行。发动机的起动由打火打压、油喷嘴、空燃比以及缸压等因素共同决定，由多个系统参与控制，包括点火系统、燃油系统、机械系统等。针对发动机无法启动的诊断，就要对这些系统进行逐一的故障排查，检查发动机启动过程的一系列环节。

如不能正常启动汽车发动机，应在发动机降温后用万用表检查车载电瓶是否耗尽、是否为正常功率、是否损坏等，再按相应的原因对其进行处理。当电量耗尽时应及时充电，如充完电后仍无法启动，则需检查点火系统的进气量进、喷油量以及发动机的火花塞，如有问题应立即更换。

4.2 发动机异响  通常，车辆正常行驶时，发动机噪音不会太大，如果发生异常声响，则说明发动机出现故障，应对其部件进行逐一检查。机油不足、点火、温度异常、曲柄连杆机构松动等都是引起发动机异响的常见原因。

发动机异响的类型往往会显示其故障所发生的位置。当车辆发出剧烈的噪音时，表明发动机外壳或者传动齿轮、传动皮带出现了问题;若发动机正常起动时出现金属碰撞的声音，则说明发动机燃料燃烧汽缸存在故障，需要检查发动机汽缸里的燃料和温度;在汽车加速过程中，如果听到较为清脆的滴答声音，则表示发动机使用太久而沒有记性润滑;当发动机响声较为厚重，呈现剐蹭的声音时，则是发动机的真空管受到损伤，需要及时更换。实际上，根据发动机发出的异常噪声来确定引擎的故障类型还有较多方面的应用，在这里不一一举例。

4.3 发动机缺缸  汽车点火系统、燃油系统、机械系统等正常工作时，通常不会发生发动机缺缸的问题。而这一系列系统的任何一个运行环节出现故障则会导致发动机缺缸，表现为燃油燃烧不完全，气压过低，尾气排放量大，动力不足等。当发动机出现缺缸故障时，就要以汽缸故障的具体情况来进行修缮。如出现单缺缸，则需要立即更换零件。如四缸出现故障，可根据损坏程度进行维修，若无法维修至正常运转，则应对四缸进行更换;二缸出现问题，则维修或更换高压线路;三缸出现问题，则进行更换或者修理喷油器;四缸出现问题，则修理或更换火花塞。若经上述处理后故障仍存在，则应检查发动机的曲柄连杆机构、传动轴、传动齿轮等机械结构。

4.4 排气管放炮现象  发动机排气管放炮的现象在汽车运行中出现较少，会导致汽车耗油量的增加，更大大缩短了发动机的使用寿命，因此必须及时解决汽车排气管放炮的问题。排气管放炮的主要原因有启动延迟、燃油燃烧不完全、汽缸损坏等。

若发生发动机的排气管放炮，则需使用专业检测仪读出故障码，并匹配相应的维修策略。若故障码读取为零，则可能与发动机点火系统故障有关，包括点火时间有误差，火花塞电压不够等。若排气管放炮时伴有黑烟，则表示发动机的喷油嘴出损坏，应及时更换。

5  结束语

总之，在科技不断发展的背景下，汽车的结构变得更加复杂，汽车发动机的构造也变得更加复杂，使得发动机故障诊断成为一大新挑战。作为一名汽修人员，应当学习故障诊断的理论和方法，确保对发动机故障进行有效评估，能够及时消除隐患，提升发动机维修的质量与效率。

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