汽車發動機機械系統故障原因及診斷分析

張麗華

摘要：伴隨時代不斷發展，汽車普及率不斷提升，而在汽車使用過程中，駕駛人員體驗則與發動機自身穩定性與故障率有著直接關聯，在傳統人工故障診斷模式當中，無法令發動機故障發生概率有效降低，并且無法令維修精度得到提高。基于此，本文主要針對汽車發動機機械系統故障相關原因展開探討，并提出具有較強針對性的診斷方法。

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.

關鍵詞：汽車發動機;機械系統故障;診斷檢測

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

中圖分類號：U463.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）23-0150-02

0? 引言

汽車故障診斷的技術性是指在整車未解體的情況下，闡明汽車的運行過程，找出故障原因和故障位置的汽車應用技術，汽車故障診斷是一項對邏輯分析思維要求較高的任務，工作的目標是找到故障點。然而，大多數專業技術人員在實現目標的過程中缺乏對失敗原因的分析。但是，缺乏對原理的分析和邏輯推理，導致故障診斷過程繁瑣、迷失方向，甚至誤判故障，給自己或他人帶來諸多不便和損害。

1? 研究背景與意義

作為最直接的能源，發動機系統軟件的組成結構復雜，各種電子產品精度高，設計、安裝、調整等領域的工藝和生產要求較高。精細、標準化的模塊化方案，以及其各部件的搭配和協調調整，可以保證柴油機的整體特性，也能保證汽車未來運行的穩定性和合理性[1]。在提高汽車安全系數的層面上，汽車發動機是能量轉換的直接消費者。在所需的極端天氣和地理環境下，存在一定概率的常見故障和安全隱患。例如，夏季氣溫較高，發動機爆震的發生率會增加，導致車輛間歇性拋錨，嚴重損害車輛客戶的駕駛體驗。為了更好、更有效地解決這個問題，同時合理控制發動機的設備故障率，有必要根據汽車發動機常見故障的具體表現，總結汽車發動機爆震的原因和規律。此外，還實現了車輛整體運行狀態和汽車發動機工業設備運行狀態的實時監控系統。這不僅對汽車發動機新產品的開發和技術水平的提高有一定的幫助，同時也將提高當今車輛的安全系數和使用體驗。

2? 汽車發動機機械系統的組成及功能

汽車發動機的機械結構系統由離合器、變速箱、傳動軸等許多部件組成，該部件的作用是將發動機的驅動力傳遞給驅動輪。其中，十字軸的主要作用機制是：它可以使傳動齒輪旋轉軸在各種不同旋轉方向的工況下，位于變速箱內的萬向球（或傳動齒輪傳遞）驅動力穩定，立即送至偉千減速機上的傳動齒輪，也可防止偉千傳動系統的滾動軸承明顯損壞零件[2]。減速機的主要作用是改變傳動齒輪驅動力的徑向轉角，使傳動加速與中心線配合運動方向，同時還可以降低徑向速比，擴大扭矩。分動箱的推動動作：當汽車轉彎或在不平的坡路上行駛時，能自動推動兩個驅動輪轉動;一些雙橋上有兩個控制器的汽車更常見。兩個分動箱內部或外部的輸出軸與驅動器的輪軸之間還有一個分動箱。其行駛效果主要取決于汽車何時通過轉彎或在不平坦的地面上。向上行駛時，確保前、后、左、右驅動輪和輪胎不會產生差速器。傳動軸的主要作用是將分動箱的車輪傳遞的最高扭矩再通過它傳遞給四輪，然后作為傳動軸帶動四輪高速運轉推動四輪車再次行駛。

3? 汽車發動機機械系統故障分類及原因

一般發動機機械系統的常見故障可分為以下幾類（如圖1所示）：①常見故障特征：自然、常見故障是外力無法抵抗或在整個過程中無法抵抗的自然性質使用因素造成的故障;人為因素引起的常見故障一般存在于車輛制造、生產加工或維修的各個過程中，由于人為實際操作、技術難度等原因[3]。②設備故障率：絕大多數突發的、常見的車輛故障發生在車輛的所有正常運行過程中，其發生不受任何時間因素的影響。它屬于不可預知和不知不覺間斷。車輛特性常見故障，如突然爆胎、汽車發動機內部油路突然堵塞、電源插頭突然松動等，此類故障很容易立即排除，不大影響車輛的正常使用壽命;漸進性故障一般是指汽車內部的汽車發動機由于一些非故意因素的不斷生產，導致汽車發動機在汽車發動機所有正常運行過程中逐漸劣化。此類故障也歸因于緩慢且連續發生，因此可以通過在常見故障的初步檢查中充分利用此類常見故障來預防。一般在這種情況下，借助機動車檢測設備或車輛診斷檢測機設備的手機app，可以識別出此類常見故障可能導致的延時。③常見故障的可靠性水平：常見故障一旦持續發生，會呈現一定的周期性，常見故障癥狀穩定，易于檢查和排除;間歇性常見故障屬于突發性常見故障，常見故障不顯著由于汽車的特性和周期性，可以發現此類常見故障多出現在汽車電子產品的自動控制系統中。④缺乏專業技能：一些常見的故障很可能導致車輛失去一些專業技能;如果車輛完全是常見故障，車輛將無法工作，專業技能將完全喪失。⑤常見故障的破壞程度：常見故障一般是指一些可以立即消除或對車輛運行危害較小的常見故障;比較明顯的常見故障一般是指不能立即處理的常見故障;致命的常見故障是指對車輛較為明顯的損壞。

4? 發動機機械故障的典型表現

汽車發動機各種異常的主要表現形式，不僅可以反映發動機的異常情況，還可以向用戶傳達故障信息的特征和類型。根據專業技術人員的區分，可以從發動機故障的主要表現中獲得判斷故障類型的依據，通過一系列故障標志可以獲得更詳細的、實際的故障位置信息[4]。為指導后續故障排除和發動機維修提供方向，汽車發動機機械設備故障主要表現形式的詳細信息見表1。

5? 結合不同表現的發動機機械故障診斷方法

5.1 振動信息? 為了更好、更強、更有效地進行區分，將異常振動整理為常見故障條件，大致分為三個方向。①汽車發動機氣缸內汽車機油著火形成的有機廢氣夾住鋼壁后，破壞內部主題活動部件產生的空隙，對其他工業設備造成沖擊和振動。②汽車發動機運轉時曲柄連桿的運轉會產生慣性力矩振動。③汽車發動機旁通閥和排氣管閥在運行時會對工業設備產生沖擊和振動。這三種振動因素必須由專業技術人員一一排除，最后還要找出汽車發動機異常振動的原因。以上整個過程都需要借助機械振動信號的采集和分析來進行。所有匹配數字信號處理的全過程都必須經過頻譜分析、時鐘頻率數字模型建立等全過程，重點關注其中可能出現的相應常見故障，這一點也必須充分考慮。這種常見故障情況的整個診斷過程非常簡單高效，但如果不排除，就會有機會受到其他環境因素的干擾。比如設備的使用、自然環境的溫濕度等，都將常見故障檢查的綜合成本提高到了一定的水平。

5.2 噪聲信息? 汽車在運行時產生噪音的關鍵來自發動機。有三種特定類型的噪音可以判斷為發動機故障，點火噪聲是氣缸壓力對氣缸壁的沖擊引起的;機械設備的噪音是由于工作壓力和慣性使發動機內部的活動部件相互相互作用而產生的，是由碰撞和振動引起的;氣動噪聲是由發動機在進氣和放氣全過程中的摩擦引起的，在傳播方向和傳播方式上幾乎呈放射狀。汽車在運行時，駕駛員預期遇到的噪聲來自于發動機中的機械設備噪聲和氣體摩擦噪聲，而低速行駛時的主要發動機噪聲是點火噪聲。在發動機運行過程中，可以根據信號的特殊指標值和波形圖進行分析和準確判斷，從而對指定的零部件進行更換和維修。

5.3 溫度信息? 制冷和冷卻水的氣缸壓力、排氣管溫度、傳動比和溫度等將提高汽車發動機的溫度，常見故障檢測技術專業人員可以通過深入分析溫度趨勢分析，對汽車發動機整體工作環境進行分析，并根據其運行狀況識別常見故障點。汽車發動機點火不完全可能導致汽車發動機溫度過高。技術人員可以在汽車發動機故障檢測全過程中重點關注汽車發動機的關鍵加熱參數和處理的效率，進而判斷是否存在共性故障。

5.4 油液檢測? 基本故障支持向量機算法優化算法是基于波浪檢測基本理論的設計方案，在發動機運行過程中，材料的液壓油表面波會因鐵質油管軟管表面的電磁場而產生標準的環狀結構，這是周圍波浪的原始形狀，這種獨特的周圍波的規律性和色散特性可以用以下公式計算和表示：

在數據信號i的關系式中，u1m表示在自然環境中高梯度方向電磁場下測得的檢測器上的液壓機讀數值。 u2m 表示與車輛發動機活塞間隙匹配的震級，？棕是考慮輸出功率檢測的譜密度函數的整體偏差。？漬指標值是發動機活塞表面鐵材料譜分析線的總寬度。掌握了多個關鍵標量的作用和準確的測量方法后，就可以間接得到周圍波的理化特性。當發動機發現異常問題時，隨著時間t的過渡，檢測數據信號中會出現不同程度減弱的周圍波形。

6? 發動機故障診斷整體思路

在進行汽車發動機故障檢測時，首先要做的就是處理常見的故障信號檢查。技術人員應根據實驗設備可以使用的整體檢測目標，選擇振動傳感器或噪聲傳感器，準確測量汽車發動機的溫度、振動和噪聲。并與初始狀態的信號值進行比較。接下來一定要先用電腦對采集到的特征信號進行預處理和求解，按照較大、較小的分辨率進行解析還原真實的發動機爆震信號，去噪，并根據發動機爆震信息進行頻率對比分析，評估發動機爆震的可能因素和常見故障點。情況識別也是診斷發動機爆震的常見方法之一。根據常見故障波形與任何正常信號的差異，汽車發動機可以識別發生了哪些常見故障，并鎖定常見故障位置。

7? 結語

隨著我國經濟和科技的發展，推動了汽車快速發展的趨勢，隨后的汽車售后服務和汽修制造業也獲得了快速發展的趨勢。由于發動機機械系統的組成比較復雜，在我國，發動機工業設備網絡監控方式可分為人工檢測和儀器檢測兩種。在日常生活中，不僅要提高技術人員的專業素質，更要注重維修技術的應用和營銷推廣，開拓創新，與時俱進，不拘泥于傳統通用故障定期檢查保養方法，把握智能和新技術的核心價值，有利于保障行車安全的安全性能，同時也為自身的安全帶來保障。

參考文獻：

[1]柯秀成，吳初長.對汽車發動機機械故障非接觸式檢測技術的幾點探討[J].科學與財富，2019（012）：37.

[2]馬長喜.汽車發動機自動熄火的故障診斷分析[J].湖北農機化，2019（03）：45.

[3]劉瑩瑩，杜秀波，夏繼偉，等.奧迪發動機機械故障診斷與排除[J].南方農機，2019，050（016）：54.

[4]趙慧敏.基于智能診斷技術的發動機故障診斷[J].汽車世界，2019（013）：100-102.