汽车发动机故障诊断技巧与维修方法分析

摘要：现阶段，随着社会经济的发展快速，人们的生活质量不断提升，私家车的数量持续增长。发动机是汽车中的重要组成部件，也是故障高发的部位之一，提升汽车发动机故障诊断和维修技术很有必要。据此，对汽车发动机常见的故障进行分析，并探索了汽车发动机故障诊断技术，研究了汽车发动机故障维修方法。

关键词：汽车；发动机；故障诊断；维修

中图分类号：U469  收稿日期：2023-10-29

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.02.024

1 前言

当前计算机技术持续发展更新，同时也推动了各行各业的变革。就汽车发动机故障诊断而言，智能化的诊断方式开始出现。我国对汽车发动机的诊断和维修技术相对于发达国家还有一定差距，但是相关技术的研发工作在积极推进，如汽车发动机故障诊断和维修技术的研究。本文就汽车发动机故障诊断和维修进行分析，旨在为汽车发动机维修管理提供思路和方法指导，提升驾驶员和维修人员专业技术水平。

2 汽车发动机常见的几种故障

2.1 燃油系统故障

发动机燃烧的燃料主要是汽油，汽油作为液体，处于比较粘稠的状态，发动机使用时，燃油系统很容易堵塞，导致汽车无法正常启动。正常行驶时，除了汽油本身外，灰尘等杂质也会进入发动机[1]。至于发动机本身的内部结构，发动机并不能及时清除异物，而是通过机油来冲洗。诸如孔之类的有吸引力的结构会将污染物吸入发动机内部，随着时间的推移，就会堵塞管道。当然，汽油无法顺利进入发动机，因此发动机无法正常燃烧汽油，造成行驶问题，严重时发动机中的自然现象会造成很大的损坏。

2.2 润滑系统故障

发动机运转时，通常使用机油作为润滑剂，以保证发动机能够正常运转。很多司机对机油种类的选择并不严格，基本上只是在发动机上随便添加机油。事实上，市场上有很多机油，但质量都很差。有车主认为，机油也是石油类物质的一种，主要起润滑作用，机油只要润滑就不需要更换，甚至认为过期的机油不会影响正常使用，这是一个非常错误的认识。当机油在发动机内部运行时，首先要经过过滤系统，因为有些杂质并不影响工作，它们会与机油一起进入过滤器[2]。

2.3 冷却系统故障

由于汽车是大功率的电器设备，在使用过程中会产生大量的热量，必须及时排除这些热量，使温度不影响汽车的内部结构，这个过程是基于汽车的冷却系统。汽车冷却系统出现故障会导致发动机温度急剧升高，但不必等到发动机温度升高才意识到冷却系统出现故障，否则问题可能进一步演化。其实，当发动机出现故障时，可以通过声音来识别，正常情况下，发动机噪音很大，无法高速运转[3]。

3 汽车发动机故障诊断技巧和故障维修技术

3.1 发动机故障诊断技巧

3.1.1 根据信号处理发动机故障诊断法

做好汽车发动机故障诊断，一是要进行模式辨识，二是要做好分类。对此，诊断关键是要特征提取、模式识别和对发动机数据的访问。利用信号处理诊断汽车发动机故障的关键是信号模型诊断的使用。特殊的诊断方法包括主成分分析和小波分析[4]。

a.主成分分析方法主要对数据进行压缩，提取主数据，根据提取的数据进行错误诊断，利用提取的历史数据进行研究分析，建立主成分模型，然后进行分析。测量的是发动机的实际运行信号。如果汽车发动机的实际运行信号与主要部件型号的信号互斥，则说明发动机存在故障，对其他类型故障排除，由此可以确定缺陷问题的根本原因。根据分析获得的信息，对发动机故障进行隔离并进行相应的修复。主成分分析方法更擅长将大量冗余数据处理成单独的数据，具有强大的数据处理能力，是一种相对有效的错误监控和管理方法。

b.波形分析方法主要分析电机运行过程中记录的时频数据，通过分析参数变化来定位电机故障。这种分析方法依赖于收集多个参数的变化来确定是否发生了错误。在具体应用中，电机与波形分析相结合，运行效果与波形采集系统相结合，监测电机运行波动，记录电机运行过程中的参数变化，并根据波形分析进行比较参数。然后，通过比较波形测试数据，可以得出发动机停止后喷射脉冲宽度增加的结论。当燃油消耗量和点火角一定时，发动机转速也一定。所以燃料、功率和速度的变化是不同的，这些变化可以引起发动机故障，需要具体分析并解决问题。

3.1.2 模糊误差诊断方法

该诊断方法通过模糊分析和数据评估来识别发动机故障问题，可用于初步评估发动机故障，快速确定故障程度，然后重点进行适当的基础技术分析。范围不断的缩小对提高故障诊断效率具有积极的影响。事实证明，汽车发动机不发出声音也不转动，初步分析很难确定具体原因。此种情况下，可以采用模糊故障诊断方法来缩小故障范围，初步认为问题或多或少集中在电机轴、旋转齿轮等处，通过注意相关部位的屏蔽，确定故障范围，防止故障的发生，提高发动机故障诊断的效率。

3.1.3 基于知识的错误诊断方法

人工智能和计算机技术的发展为汽车发动机故障诊断提供了新的思路和技术支撑。许多新的诊断方法应运而生，例如汽车发动机故障的分析与诊断，即使用计算机诊断汽车发动机问题。计算机分析数据模式需要收集和诊断有故障的发动机信息和参数，用户还可以在程序运行时调用相应的应用程序来收集有关用户的信息，并快速诊断错误的位置。

3.1.4 诊断系统故障的专家方法

从原理上讲，专家系统可以诊断发动机故障，因为系统可以从被诊断的发动机中收集数据，利用计算机的逻辑分析功能进行处理，根据专家知识进行推理分析，分析出故障的可能原因，对发动机易出现故障的部位进行检查，这一诊断方法对于提升故障诊断效率具有很好的效果。

3.2 汽车发動机常见故障维修案例分析

3.2.1 案例一

2019款北汽EC3纯电动汽车搭载TZ180XS01驱动电机，总行驶里程约3.8万km，车辆寿命为3年。

错误现象：打开车门，仪表显示正常，踩下制动踏板，启动汽车。设备显示错误，READY消息熄灭，电池故障灯亮起，并且车辆无法启动。

故障分析：接管车辆检查后，确认故障为车辆无法启动。使用故障检测器确定车辆控制系统（VCU）、电机控制系统（MCU）和电池管理系统（BMS）是否存在通信故障。按照由简单到复杂的诊断原则，首先检查蓄电池电压和线束。关于高压线束的连接，未发现相应线束有损坏。

初步评估缺陷程度：CAN总线故障。

故障排除：

a.测量CAN-H线束接头T16j/14的诊断（OBD）连接器处的接地电压。实际测量值为2.52 V，正常值为2.7 V左右。使用示波器观察并测量端子T16j/14和端子T16j/6之间的波形。实测波形如图1所示，可以看出P-CAN网络之间的连接不正确。

b.测量连接器 T16j/14和端子T16j/6之间的电阻，测得的实际值为3 Ω，而标准值应该是60 Ω。由此可以判断，P-CAN存在短路。

c.将S147和S148断开，借助万用表对T35/8端子与T35/7端子之间的电阻进行检测，其测得值为0.3 Ω。这表示P-CAN网络之间有明显的短路问题。

诊断结果：由于P-CAN之间短路，导致功率门系统瘫痪，高压无法开启。

故障处理：由于P-CAN之间短路，导致功率门系统瘫痪，高压无法开启。找出线路上的短路点，并复位故障。此时故障已清除，车辆可以正常供电。

3.2.2 案例二

车辆信息：车型为大众宝来；发动机为1.6 L；行驶里程为170 000 km。

故障现象：发动机有启动迹象，但最终无法启动着机。

诊断与排除：

a.收到车辆后，使用VAS5052进行检测。发动机管理系统和其他电子控制系统中不存储任何错误代码。检查发动机气门正时是否正确。

b.检查点火装置和火花塞。除火花塞4个电极湿外，其他一切正常。

c.测量燃油压力并满足车辆技术要求。断开燃油泵保险丝并摇晃数次后，将燃油泵装回，启动发动机，发动机能启动，但怠速时振动较大。误打开油箱盖后，发动机得以启动，同时油箱盖下方冒出大量白烟，怠速时发动机剧烈振动。从上述测试结果分析，该车应该是发动机本身出现了机械故障。

d.测量气缸内的压力，发现第二个气缸内的压力只有0.6 kPa，明显偏低。其余气缸中的所有气缸压力均在车辆规格范围内，因此问题由第二个气缸确定。

e.拆检第二个气缸，发现该缸活塞的第2道气环断裂成3段（图2）。

故障处理：更换第二个气缸活塞气环，重新组装并测试。发动机启动运转正常，故障已排除。发动机第二个气缸活塞气环爆裂后，由于活塞气环破裂，大量可燃混合气进入曲轴箱。“流过”的空气通过曲轴箱通风系统进入油门后面，使传感器判断进气量较大。发动机控制单元根据进气量来调节喷油量，导致喷油量过多，火花塞“沉陷”，导致发动机无法启动。当加油口盖打开时，曲轴箱内的“吹气”气体从加油孔排出，曲轴箱内的气体压力下降，“吹气”气体无法打开油泵膜片。气体分离器不能穿过曲轴箱，通风系统允许空气通过节气门“排出”，以便启动发动机。断开燃油泵并启动发动机数次后，燃油管路中的汽油压力逐渐降低，从而减少喷油器喷射的燃油量，同时将部分可燃混合气喷入燃烧室，即可以启动发动机。

4 汽车发动机故障维护保养方法

4.1 及时保养，清理杂质

对汽车发动机的故障情况分析，发现大部分杂质造成了发动机内部结构的堵塞，影响了发动机的正常工作。但只要杂质没有充分积累，发动机的正常运转就不会有问题。因此，只要及时清理发动机内部的杂质，就不会对发动机造成太大的影响。发动机污染主要是灰尘、碎屑等漂浮物进入发动机并在行驶过程中被不断压实造成的。杂质对发动机燃油系统的影响最大，它们会导致燃油系统堵塞或发动机自燃。清洗发动机燃油系统时，要科学清洗，使用专业的清洗剂，并遵循正确的操作程序。应及时对发动机进行修理和检查，保证发动机日常正常运转。

4.2 及时更换优质机油

机油对于发动机的作用是难以形容的。它主要对发动机内部结构的磨损起到缓速器的作用。汽车每天行驶数千公里，发动机长时间使用后，内部结构磨损严重，只能通过机油润滑来缓解。如果机油质量不合格，将会对发动机造成严重磨损，并可能导致发动机长期报废。由此可见机油质量对于发动机的重要性。

优质机油杂质含量低，润滑效果好，保证发动机的正常运转。劣质发动机油通常含有较高浓度的杂质，杂质不能及时通过过滤器排出，直接堆积在过滤器内，导致机油无法正常到达发动机，润滑效果明显降低。因此，在发动机保养方面，有必要选择合格的机油，以减少发动机障碍。

另外，汽车在使用过程中机油的消耗量是比较少的，但是及时更换机油非常必要，因为机油本身在内部使用过程中也会吸收外界的杂质，会储存在机油中。气缸长时间运行后，质量肯定会低于原来，所以及时更换机油可以有效避免因机油问题导致发动机故障。车主在购买机油时应注意选择优质机油，不要贪图便宜而购买劣质机油。

同时，在购买机油时，应注意其与自己车型的兼容性。不同的车型需要不同类型的机油，只有高度兼容的机油才能正常工作。正常情况下，发动机机油消耗量较低，但仍进入燃烧室燃烧。燃烧劣质机油会产生大量气体，这些气体滞留在气缸内，不断压缩活塞和气缸，造成气室压力过大，损坏发动机。

4.3 注意冷却系统维护和清理

在汽车发动机系统中，当冷却系统出现故障时，发动机温度急剧升高，对发动机造成严重的内部损坏。冷却系统需要冷却剂，也就是水箱里的水。冷却系统的故障是由于水箱内水垢物质过多造成的，而水垢物质的形成是由于水中杂质的积累和沉淀造成的。因此，在选择冷却液时，尽量选择杂质较少的蒸馏水。

另外，更换冷却液时要注意合理的用量，同时冷却液的更换时间要定期、合理。使用高质量的冷却液可最大程度地减少污染，并确保水箱中有足够的水以使冷却液正常工作。冷却系统的正常工作增强了散热效果，保证了发动机的安全，并提供充足的动力支持汽车的行驶。

除了保证冷却液的质量外，水箱内的污垢也必须及时清理。水箱内的污垢可以通过物理和化学方法清洗。采用规范的方法清除污垢，可以减少内部腐蚀，保证冷却效果，确保发动机的正常运转。

5 结语

就汽车发动机而言，其关联的功能线路比较多，如果发动机部位出现故障，会导致汽车的运行直接瘫痪，还可能导致其他功能问题。因此，对于汽车发动机故障类型的诊断和维修处理至关重要，需要把握有效的故障诊断技术应用，并能够快速提升维修诊断效率，这对于提升驾驶安全性和舒适性都至关重要。

参考文献：

[1]谢树斌.汽车发动机冷却系统故障诊断及维修关键技术研究[J].内燃机与配件，2020（3）：165-166.

[2]孟雅琦，古远，庄新颖，等.神经网络及小波分析法在汽车发动机故障诊断中的应用研究[J].农机使用与维修，2021（1）：93-94.

[3]张伟旗.汽车发动机冷却系统故障诊断及维修关键技术研究[J].汽车零部件，2017（3）：74-77.

[4]孔民.汽车发动机冷却系统故障诊断及维修关键技术研究[J].内燃机与配件，2018（1）：134-135.

作者简介：

邵立敬，男，1996年生，初級（二级实习指导教师），研究方向为新能源汽车。