汽車發動機機械系統故障診斷分析

艾國政 尤勇 李巖

摘要：汽車發動機的可靠性和故障率直接影響著行車體驗，適時地進行發動機機械系統故障診斷分析可以有效地提升其可靠性、降低其故障率。以事實經驗為基礎進行的診斷分析方式，往往在定位故障問題的精確度，以及對故障的維修度上有所欠缺。基于此，本文進行汽車發動機機械系統故障的診斷分析。首先概述汽車發動機機械系統故障診斷分析的基本流程以及方法，其次根據發動機機械故障的損傷類型，并提出相應的故障診斷以及故障維修的策略。

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.

關鍵詞：汽車發動機;機械系統;故障診斷

Key words： automobile engine;mechanical system;fault diagnosis

中圖分類號：U471.23? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）17-0154-02

0? 引言

汽車故障診斷技術是指在不拆解整車的情況下，根據汽車運行過程中所出現的問題，對故障原因、故障部位進行定位、分析的汽車應用型技術。汽車發動機故障診斷的目的就是確定發動機的故障點，這是一項高度邏輯性、思維分析性的工作。而大多數的技術人員在執行任務時缺乏對故障原因的分析，或者缺乏工作原理上的邏輯上證明，這很有可能導致故障排除步驟繁瑣、排查結果出現較大差錯，進而難以對故障問題開展維修工作，對汽車駕駛員的安全帶來一定程度上的威脅，因此，汽車發動機機械系統故障診斷分析與維修工作聯系十分緊密，也都十分地重要。

1? 汽車發動機機械系統故障診斷的基本流程

維修人員在發動機機械系統故障診斷中，具體需要經歷以下幾個過程：

1.1 確定待檢內容? 在發動機故障診斷中，汽車維修人員首先要確定發動機工作狀態所需檢測的內容，主要包括確定檢測方法、檢測參數等。維修人員要考慮發動機檢測對象的結構、故障形態、檢測對象的工作環境以及現有的檢測設備條件如何等因素。確定待檢測內容十分重要，這是確定故障診斷工作的目的，要保證發動機系統診斷工作的順利進行，必須對檢測內容進行適當的確定。

1.2 建立測試系統? 確定待檢內容后，要根據檢測內容的要求，選擇故障診斷要用的傳感器和各種配套設備，組成完整的檢測系統。通過測試系統收集所需要的故障診斷信息。汽車零部件檢測系統中，維修人員不僅要注重各類信息、數據的獲取，還要對系統的適應環境進行分析，做好防干擾工作，這一過程的關鍵在于采集狀態信號的工作。

1.3 數據、信息的提取與分析? 在這一環節中，維修人員需要從檢測系統的結果中提取有用的信息，對獲得的信息進行篩選、清洗，做好濾波處理，去除異常數據。數據分析采用多種分析算法進行。維修人員應掌握先進的信號處理技術，盡可能多地獲得被診斷目標的狀態信息，掌握被診斷零部件的基本特征信息，這對提高發動機故障診斷的準確性有積極的作用。

1.4 發動機狀態監測、判定以及運行狀態的預測? 這一過程中，維修人員主要要做的是建立系統數據，選取相關診斷信息，確定發動機各部件的狀態相關參數，選取閾值，通過相關數據判斷被診斷對象的運行狀態，預測被診斷對象的運行趨勢。

2? 汽車發動機機械系統故障診斷的基本方法

對汽車維修人員來說，了解發動機機械系統故障診斷的基本方法是非常必要的。通過正確的方法進行故障診斷工作，就可以有效地排查發動機故障問題。發動機故障診斷的基本方法如下：

2.1 基于專家系統的故障診斷方法? 基于專家系統的故障診斷方法是汽車故障診斷中較為常用的方法，其由數據庫、知識規則庫、人機交互界面、推理程序等部分組成，通過計算機信息系統采集被診斷對象的信息，并存入數據庫，然后綜合各種知識、規則，通過推理程序來確定一個故障點，及其發生的可能性。

2.2 模糊故障診斷方法? 導致汽車發動機故障的實際原因比較復雜，單純用專家系統和數學模型很難準確判斷異常情況與故障之間的關系，從而導致故障診斷具有模糊性。運用這種模糊診斷法，維修人員可以分析故障產生的范圍、故障可能的成因以及程度等，運用模糊邏輯方法對故障原因進行分析，從大致范圍上排查故障。

2.3 故障樹診斷方法? 故障樹診斷方法可以反映出特征矢量和故障矢量之間的邏輯關系，用此方法進行故障診斷時，根據搜索方法的不同可分為邏輯推理方法和最小割集故障診斷方法。這也是汽車發動機故障診斷的一個重要發展方向，是維修人員所必須掌握的維修方法。

2.4 神經網絡故障診斷方法? 神經網絡故障診斷方法是故障診斷領域的研究熱點，在實際應用中被廣泛采用，同樣也是汽車維修人員所必須掌握的方法。神經網絡故障診斷方法主要應用于兩個領域：一是作為分類器應用于故障診斷;二是將其與其它診斷方法相結合。神經網絡故障診斷主要包括兩個過程，即學習和診斷，維修人員需要通過不斷的學習，掌握大量的維修知識，才能進行神經網絡診斷如抽絲剝繭的推理工作。

3? 發動機系統常見的機械損傷類型

3.1 機械性損傷? 摩擦、撞擊而導致的損傷是汽車發動機經常出現的一種故障。隨著汽車發動機運行時間的延長，其內部構件會破壞金屬表面原子的穩定狀態，從而降低原子間的引力，原子將會出現較大程度的位移和剝離等現象。由于表面磨損導致其性能的改變，直接地增加了汽車發動機零部件的磨損，顯著地降低其性能。維修人員要在機械性損傷出現之后盡快加以消除。在發動機各零部件的摩擦損傷中，運動部件（如齒輪、活塞、汽缸、散熱器等）的磨損率更高。活塞和汽缸壁在燃料燃燒的高溫高壓環境下工作，更是加劇了曲柄連桿機構之間的碰撞。此外，發動機汽缸配置間隙過小也會導致發動機在運轉過程中漏氣，嚴重影響發動機的整體功率和性能。

3.2 腐蝕性損傷? 腐蝕性損傷是運行環境影響下最常見的一種發動機故障類型，涉及到汽車發動機內部的各種化學物質。化學腐蝕組要發生在發動機零部件長期暴露于腐蝕性環境下，導致其受到化學反應侵蝕而損壞。發動機的腐蝕性損傷可以根據化學反應發生的原理分為化學腐蝕和電化學腐蝕。在這些反應中，化學腐蝕主要由滿足化學反應的各種條件而導致，金屬零部件材料與空氣或液體接觸而發生化學反應，如銹蝕等。電化學腐蝕是各種金屬材料在導電溶液附近發生的一種連鎖反應，它會導致發動機金屬部件的性能異常，同時還會造成不同程度的腐蝕。

3.3 應力形變性損傷? 應力形變性損傷是導致發動機在使用過程中發生故障的物理原因，也是最常見的故障類型。發動機在使用過程中，由于受溫度、外力以及內部振動的作用，在工作中會產生過大的應力，從而導致發動機損壞。在發動機長時間的運轉過程中，強大的應力會使其主要零部件的強度下降，從而導致非正常壽命內的形變、斷裂等，使得發動機停止運轉，嚴重時還會危及行駛安全。

4? 發動機機械系統的故障診斷與維修策略

4.1 發動機無法啟動? 發動機無法啟動是最常見而又最難以解決的故障，一旦發動機啟動失敗，汽車將無法正常運行。發動機的起動由打火打壓、油噴嘴、空燃比以及缸壓等因素共同決定，由多個系統參與控制，包括點火系統、燃油系統、機械系統等。針對發動機無法啟動的診斷，就要對這些系統進行逐一的故障排查，檢查發動機啟動過程的一系列環節。

如不能正常啟動汽車發動機，應在發動機降溫后用萬用表檢查車載電瓶是否耗盡、是否為正常功率、是否損壞等，再按相應的原因對其進行處理。當電量耗盡時應及時充電，如充完電后仍無法啟動，則需檢查點火系統的進氣量進、噴油量以及發動機的火花塞，如有問題應立即更換。

4.2 發動機異響? 通常，車輛正常行駛時，發動機噪音不會太大，如果發生異常聲響，則說明發動機出現故障，應對其部件進行逐一檢查。機油不足、點火、溫度異常、曲柄連桿機構松動等都是引起發動機異響的常見原因。

發動機異響的類型往往會顯示其故障所發生的位置。當車輛發出劇烈的噪音時，表明發動機外殼或者傳動齒輪、傳動皮帶出現了問題;若發動機正常起動時出現金屬碰撞的聲音，則說明發動機燃料燃燒汽缸存在故障，需要檢查發動機汽缸里的燃料和溫度;在汽車加速過程中，如果聽到較為清脆的滴答聲音，則表示發動機使用太久而沒有記性潤滑;當發動機響聲較為厚重，呈現剮蹭的聲音時，則是發動機的真空管受到損傷，需要及時更換。實際上，根據發動機發出的異常噪聲來確定引擎的故障類型還有較多方面的應用，在這里不一一舉例。

4.3 發動機缺缸? 汽車點火系統、燃油系統、機械系統等正常工作時，通常不會發生發動機缺缸的問題。而這一系列系統的任何一個運行環節出現故障則會導致發動機缺缸，表現為燃油燃燒不完全，氣壓過低，尾氣排放量大，動力不足等。當發動機出現缺缸故障時，就要以汽缸故障的具體情況來進行修繕。如出現單缺缸，則需要立即更換零件。如四缸出現故障，可根據損壞程度進行維修，若無法維修至正常運轉，則應對四缸進行更換;二缸出現問題，則維修或更換高壓線路;三缸出現問題，則進行更換或者修理噴油器;四缸出現問題，則修理或更換火花塞。若經上述處理后故障仍存在，則應檢查發動機的曲柄連桿機構、傳動軸、傳動齒輪等機械結構。

4.4 排氣管放炮現象? 發動機排氣管放炮的現象在汽車運行中出現較少，會導致汽車耗油量的增加，更大大縮短了發動機的使用壽命，因此必須及時解決汽車排氣管放炮的問題。排氣管放炮的主要原因有啟動延遲、燃油燃燒不完全、汽缸損壞等。

若發生發動機的排氣管放炮，則需使用專業檢測儀讀出故障碼，并匹配相應的維修策略。若故障碼讀取為零，則可能與發動機點火系統故障有關，包括點火時間有誤差，火花塞電壓不夠等。若排氣管放炮時伴有黑煙，則表示發動機的噴油嘴出損壞，應及時更換。

5? 結束語

總之，在科技不斷發展的背景下，汽車的結構變得更加復雜，汽車發動機的構造也變得更加復雜，使得發動機故障診斷成為一大新挑戰。作為一名汽修人員，應當學習故障診斷的理論和方法，確保對發動機故障進行有效評估，能夠及時消除隱患，提升發動機維修的質量與效率。

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