汽车发动机机械系统故障原因及诊断分析

张丽华

摘要：伴随时代不断发展，汽车普及率不断提升，而在汽车使用过程中，驾驶人员体验则与发动机自身稳定性与故障率有着直接关联，在传统人工故障诊断模式当中，无法令发动机故障发生概率有效降低，并且无法令维修精度得到提高。基于此，本文主要针对汽车发动机机械系统故障相关原因展开探讨，并提出具有较强针对性的诊断方法。

Abstract： With the continuous development of the times， the popularity of vehicles is increasing. In the process of vehicle use， the driver's experience is directly related to the stability and failure rate of the engine itself. In the traditional manual fault diagnosis mode， the probability of engine failure can not be effectively reduced， and the maintenance accuracy can not be improved. Based on this， this paper mainly discusses the causes of automobile engine mechanical system faults， and puts forward a strong diagnosis method.

关键词：汽车发动机;机械系统故障;诊断检测

Key words： automobile engine;mechanical system failure;diagnostic test

中图分类号：U463.6                                文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）23-0150-02

0  引言

汽车故障诊断的技术性是指在整车未解体的情况下，阐明汽车的运行过程，找出故障原因和故障位置的汽车应用技术，汽车故障诊断是一项对逻辑分析思维要求较高的任务，工作的目标是找到故障点。然而，大多数专业技术人员在实现目标的过程中缺乏对失败原因的分析。但是，缺乏对原理的分析和逻辑推理，导致故障诊断过程繁琐、迷失方向，甚至误判故障，给自己或他人带来诸多不便和损害。

1  研究背景与意义

作为最直接的能源，发动机系统软件的组成结构复杂，各种电子产品精度高，设计、安装、调整等领域的工艺和生产要求较高。精细、标准化的模块化方案，以及其各部件的搭配和协调调整，可以保证柴油机的整体特性，也能保证汽车未来运行的稳定性和合理性[1]。在提高汽车安全系数的层面上，汽车发动机是能量转换的直接消费者。在所需的极端天气和地理环境下，存在一定概率的常见故障和安全隐患。例如，夏季气温较高，发动机爆震的发生率会增加，导致车辆间歇性抛锚，严重损害车辆客户的驾驶体验。为了更好、更有效地解决这个问题，同时合理控制发动机的设备故障率，有必要根据汽车发动机常见故障的具体表现，总结汽车发动机爆震的原因和规律。此外，还实现了车辆整体运行状态和汽车发动机工业设备运行状态的实时监控系统。这不仅对汽车发动机新产品的开发和技术水平的提高有一定的帮助，同时也将提高当今车辆的安全系数和使用体验。

2  汽车发动机机械系统的组成及功能

汽车发动机的机械结构系统由离合器、变速箱、传动轴等许多部件组成，该部件的作用是将发动机的驱动力传递给驱动轮。其中，十字轴的主要作用机制是：它可以使传动齿轮旋转轴在各种不同旋转方向的工况下，位于变速箱内的万向球（或传动齿轮传递）驱动力稳定，立即送至伟千减速机上的传动齿轮，也可防止伟千传动系统的滚动轴承明显损坏零件[2]。减速机的主要作用是改变传动齿轮驱动力的径向转角，使传动加速与中心线配合运动方向，同时还可以降低径向速比，扩大扭矩。分动箱的推动动作：当汽车转弯或在不平的坡路上行驶时，能自动推动两个驱动轮转动;一些双桥上有两个控制器的汽车更常见。两个分动箱内部或外部的输出轴与驱动器的轮轴之间还有一个分动箱。其行驶效果主要取决于汽车何时通过转弯或在不平坦的地面上。向上行驶时，确保前、后、左、右驱动轮和轮胎不会产生差速器。传动轴的主要作用是将分动箱的车轮传递的最高扭矩再通过它传递给四轮，然后作为传动轴带动四轮高速运转推动四轮车再次行驶。

3  汽車发动机机械系统故障分类及原因

一般发动机机械系统的常见故障可分为以下几类（如图1所示）：①常见故障特征：自然、常见故障是外力无法抵抗或在整个过程中无法抵抗的自然性质使用因素造成的故障;人为因素引起的常见故障一般存在于车辆制造、生产加工或维修的各个过程中，由于人为实际操作、技术难度等原因[3]。②设备故障率：绝大多数突发的、常见的车辆故障发生在车辆的所有正常运行过程中，其发生不受任何时间因素的影响。它属于不可预知和不知不觉间断。车辆特性常见故障，如突然爆胎、汽车发动机内部油路突然堵塞、电源插头突然松动等，此类故障很容易立即排除，不大影响车辆的正常使用寿命;渐进性故障一般是指汽车内部的汽车发动机由于一些非故意因素的不断生产，导致汽车发动机在汽车发动机所有正常运行过程中逐渐劣化。此类故障也归因于缓慢且连续发生，因此可以通过在常见故障的初步检查中充分利用此类常见故障来预防。一般在这种情况下，借助机动车检测设备或车辆诊断检测机设备的手机app，可以识别出此类常见故障可能导致的延时。③常见故障的可靠性水平：常见故障一旦持续发生，会呈现一定的周期性，常见故障症状稳定，易于检查和排除;间歇性常见故障属于突发性常见故障，常见故障不显着由于汽车的特性和周期性，可以发现此类常见故障多出现在汽车电子产品的自动控制系统中。④缺乏专业技能：一些常见的故障很可能导致车辆失去一些专业技能;如果车辆完全是常见故障，车辆将无法工作，专业技能将完全丧失。⑤常见故障的破坏程度：常见故障一般是指一些可以立即消除或对车辆运行危害较小的常见故障;比较明显的常见故障一般是指不能立即处理的常见故障;致命的常见故障是指对车辆较为明显的损坏。

4  发动机机械故障的典型表现

汽车发动机各种异常的主要表现形式，不仅可以反映发动机的异常情况，还可以向用户传达故障信息的特征和类型。根据专业技术人员的区分，可以从发动机故障的主要表现中获得判断故障类型的依据，通过一系列故障标志可以获得更详细的、实际的故障位置信息[4]。为指导后续故障排除和发动机维修提供方向，汽车发动机机械设备故障主要表现形式的详细信息见表1。

5  结合不同表现的发动机机械故障诊断方法

5.1 振动信息  为了更好、更强、更有效地进行区分，将异常振动整理为常见故障条件，大致分为三个方向。①汽车发动机气缸内汽车机油着火形成的有机废气夹住钢壁后，破坏内部主题活动部件产生的空隙，对其他工业设备造成冲击和振动。②汽车发动机运转时曲柄连杆的运转会产生惯性力矩振动。③汽车发动机旁通阀和排气管阀在运行时会对工业设备产生冲击和振动。这三种振动因素必须由专业技术人员一一排除，最后还要找出汽车发动机异常振动的原因。以上整个过程都需要借助机械振动信号的采集和分析来进行。所有匹配数字信号处理的全过程都必须经过频谱分析、时钟频率数字模型建立等全过程，重点关注其中可能出现的相应常见故障，这一点也必须充分考虑。这种常见故障情况的整个诊断过程非常简单高效，但如果不排除，就会有机会受到其他环境因素的干扰。比如设备的使用、自然环境的温湿度等，都将常见故障检查的综合成本提高到了一定的水平。

5.2 噪声信息  汽车在运行时产生噪音的关键来自发动机。有三种特定类型的噪音可以判断为发动机故障，点火噪声是气缸压力对气缸壁的冲击引起的;机械设备的噪音是由于工作压力和惯性使发动机内部的活动部件相互相互作用而产生的，是由碰撞和振动引起的;气动噪声是由发动机在进气和放气全过程中的摩擦引起的，在传播方向和传播方式上几乎呈放射状。汽车在运行时，驾驶员预期遇到的噪声来自于发动机中的机械设备噪声和气体摩擦噪声，而低速行驶时的主要发动机噪声是点火噪声。在发动机运行过程中，可以根据信号的特殊指标值和波形图进行分析和准确判断，从而对指定的零部件进行更换和维修。

5.3 温度信息  制冷和冷却水的气缸压力、排气管温度、传动比和温度等将提高汽车发动机的温度，常见故障检测技术专业人员可以通过深入分析温度趋势分析，对汽车发动机整体工作环境进行分析，并根据其运行状况识别常见故障点。汽车发动机点火不完全可能导致汽车发动机温度过高。技术人员可以在汽车发动机故障检测全过程中重点关注汽车发动机的关键加热参数和处理的效率，进而判断是否存在共性故障。

5.4 油液检测  基本故障支持向量机算法优化算法是基于波浪检测基本理论的设计方案，在发动机运行过程中，材料的液压油表面波会因铁质油管软管表面的电磁场而产生标准的环状结构，这是周围波浪的原始形状，这种独特的周围波的规律性和色散特性可以用以下公式计算和表示：

在数据信号i的关系式中，u1m表示在自然环境中高梯度方向电磁场下测得的检测器上的液压机读数值。 u2m 表示与车辆发动机活塞間隙匹配的震级，？棕是考虑输出功率检测的谱密度函数的整体偏差。？渍指标值是发动机活塞表面铁材料谱分析线的总宽度。掌握了多个关键标量的作用和准确的测量方法后，就可以间接得到周围波的理化特性。当发动机发现异常问题时，随着时间t的过渡，检测数据信号中会出现不同程度减弱的周围波形。

6  发动机故障诊断整体思路

在进行汽车发动机故障检测时，首先要做的就是处理常见的故障信号检查。技术人员应根据实验设备可以使用的整体检测目标，选择振动传感器或噪声传感器，准确测量汽车发动机的温度、振动和噪声。并与初始状态的信号值进行比较。接下来一定要先用电脑对采集到的特征信号进行预处理和求解，按照较大、较小的分辨率进行解析还原真实的发动机爆震信号，去噪，并根据发动机爆震信息进行频率对比分析，评估发动机爆震的可能因素和常见故障点。情况识别也是诊断发动机爆震的常见方法之一。根据常见故障波形与任何正常信号的差异，汽车发动机可以识别发生了哪些常见故障，并锁定常见故障位置。

7  结语

随着我国经济和科技的发展，推动了汽车快速发展的趋势，随后的汽车售后服务和汽修制造业也获得了快速发展的趋势。由于发动机机械系统的组成比较复杂，在我国，发动机工业设备网络监控方式可分为人工检测和仪器检测两种。在日常生活中，不仅要提高技术人员的专业素质，更要注重维修技术的应用和营销推广，开拓创新，与时俱进，不拘泥于传统通用故障定期检查保养方法，把握智能和新技术的核心价值，有利于保障行车安全的安全性能，同时也为自身的安全带来保障。

参考文献：

[1]柯秀成，吴初长.对汽车发动机机械故障非接触式检测技术的几点探讨[J].科学与财富，2019（012）：37.

[2]马长喜.汽车发动机自动熄火的故障诊断分析[J].湖北农机化，2019（03）：45.

[3]刘莹莹，杜秀波，夏继伟，等.奥迪发动机机械故障诊断与排除[J].南方农机，2019，050（016）：54.

[4]赵慧敏.基于智能诊断技术的发动机故障诊断[J].汽车世界，2019（013）：100-102.