汽車發(fā)動機故障診斷技巧與維修方法分析

摘要：現(xiàn)階段，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展快速，人們的生活質(zhì)量不斷提升，私家車的數(shù)量持續(xù)增長。發(fā)動機是汽車中的重要組成部件，也是故障高發(fā)的部位之一，提升汽車發(fā)動機故障診斷和維修技術(shù)很有必要。據(jù)此，對汽車發(fā)動機常見的故障進行分析，并探索了汽車發(fā)動機故障診斷技術(shù)，研究了汽車發(fā)動機故障維修方法。

關(guān)鍵詞：汽車；發(fā)動機；故障診斷；維修

中圖分類號：U469 ?收稿日期：2023-10-29

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.02.024

1 前言

當前計算機技術(shù)持續(xù)發(fā)展更新，同時也推動了各行各業(yè)的變革。就汽車發(fā)動機故障診斷而言，智能化的診斷方式開始出現(xiàn)。我國對汽車發(fā)動機的診斷和維修技術(shù)相對于發(fā)達國家還有一定差距，但是相關(guān)技術(shù)的研發(fā)工作在積極推進，如汽車發(fā)動機故障診斷和維修技術(shù)的研究。本文就汽車發(fā)動機故障診斷和維修進行分析，旨在為汽車發(fā)動機維修管理提供思路和方法指導，提升駕駛員和維修人員專業(yè)技術(shù)水平。

2 汽車發(fā)動機常見的幾種故障

2.1 燃油系統(tǒng)故障

發(fā)動機燃燒的燃料主要是汽油，汽油作為液體，處于比較粘稠的狀態(tài)，發(fā)動機使用時，燃油系統(tǒng)很容易堵塞，導致汽車無法正常啟動。正常行駛時，除了汽油本身外，灰塵等雜質(zhì)也會進入發(fā)動機[1]。至于發(fā)動機本身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，發(fā)動機并不能及時清除異物，而是通過機油來沖洗。諸如孔之類的有吸引力的結(jié)構(gòu)會將污染物吸入發(fā)動機內(nèi)部，隨著時間的推移，就會堵塞管道。當然，汽油無法順利進入發(fā)動機，因此發(fā)動機無法正常燃燒汽油，造成行駛問題，嚴重時發(fā)動機中的自然現(xiàn)象會造成很大的損壞。

2.2 潤滑系統(tǒng)故障

發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，通常使用機油作為潤滑劑，以保證發(fā)動機能夠正常運轉(zhuǎn)。很多司機對機油種類的選擇并不嚴格，基本上只是在發(fā)動機上隨便添加機油。事實上，市場上有很多機油，但質(zhì)量都很差。有車主認為，機油也是石油類物質(zhì)的一種，主要起潤滑作用，機油只要潤滑就不需要更換，甚至認為過期的機油不會影響正常使用，這是一個非常錯誤的認識。當機油在發(fā)動機內(nèi)部運行時，首先要經(jīng)過過濾系統(tǒng)，因為有些雜質(zhì)并不影響工作，它們會與機油一起進入過濾器[2]。

2.3 冷卻系統(tǒng)故障

由于汽車是大功率的電器設(shè)備，在使用過程中會產(chǎn)生大量的熱量，必須及時排除這些熱量，使溫度不影響汽車的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這個過程是基于汽車的冷卻系統(tǒng)。汽車冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障會導致發(fā)動機溫度急劇升高，但不必等到發(fā)動機溫度升高才意識到冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障，否則問題可能進一步演化。其實，當發(fā)動機出現(xiàn)故障時，可以通過聲音來識別，正常情況下，發(fā)動機噪音很大，無法高速運轉(zhuǎn)[3]。

3 汽車發(fā)動機故障診斷技巧和故障維修技術(shù)

3.1 發(fā)動機故障診斷技巧

3.1.1 根據(jù)信號處理發(fā)動機故障診斷法

做好汽車發(fā)動機故障診斷，一是要進行模式辨識，二是要做好分類。對此，診斷關(guān)鍵是要特征提取、模式識別和對發(fā)動機數(shù)據(jù)的訪問。利用信號處理診斷汽車發(fā)動機故障的關(guān)鍵是信號模型診斷的使用。特殊的診斷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對數(shù)據(jù)進行壓縮，提取主數(shù)據(jù)，根據(jù)提取的數(shù)據(jù)進行錯誤診斷，利用提取的歷史數(shù)據(jù)進行研究分析，建立主成分模型，然后進行分析。測量的是發(fā)動機的實際運行信號。如果汽車發(fā)動機的實際運行信號與主要部件型號的信號互斥，則說明發(fā)動機存在故障，對其他類型故障排除，由此可以確定缺陷問題的根本原因。根據(jù)分析獲得的信息，對發(fā)動機故障進行隔離并進行相應(yīng)的修復。主成分分析方法更擅長將大量冗余數(shù)據(jù)處理成單獨的數(shù)據(jù)，具有強大的數(shù)據(jù)處理能力，是一種相對有效的錯誤監(jiān)控和管理方法。

b.波形分析方法主要分析電機運行過程中記錄的時頻數(shù)據(jù)，通過分析參數(shù)變化來定位電機故障。這種分析方法依賴于收集多個參數(shù)的變化來確定是否發(fā)生了錯誤。在具體應(yīng)用中，電機與波形分析相結(jié)合，運行效果與波形采集系統(tǒng)相結(jié)合，監(jiān)測電機運行波動，記錄電機運行過程中的參數(shù)變化，并根據(jù)波形分析進行比較參數(shù)。然后，通過比較波形測試數(shù)據(jù)，可以得出發(fā)動機停止后噴射脈沖寬度增加的結(jié)論。當燃油消耗量和點火角一定時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速也一定。所以燃料、功率和速度的變化是不同的，這些變化可以引起發(fā)動機故障，需要具體分析并解決問題。

3.1.2 模糊誤差診斷方法

該診斷方法通過模糊分析和數(shù)據(jù)評估來識別發(fā)動機故障問題，可用于初步評估發(fā)動機故障，快速確定故障程度，然后重點進行適當?shù)幕A(chǔ)技術(shù)分析。范圍不斷的縮小對提高故障診斷效率具有積極的影響。事實證明，汽車發(fā)動機不發(fā)出聲音也不轉(zhuǎn)動，初步分析很難確定具體原因。此種情況下，可以采用模糊故障診斷方法來縮小故障范圍，初步認為問題或多或少集中在電機軸、旋轉(zhuǎn)齒輪等處，通過注意相關(guān)部位的屏蔽，確定故障范圍，防止故障的發(fā)生，提高發(fā)動機故障診斷的效率。

3.1.3 基于知識的錯誤診斷方法

人工智能和計算機技術(shù)的發(fā)展為汽車發(fā)動機故障診斷提供了新的思路和技術(shù)支撐。許多新的診斷方法應(yīng)運而生，例如汽車發(fā)動機故障的分析與診斷，即使用計算機診斷汽車發(fā)動機問題。計算機分析數(shù)據(jù)模式需要收集和診斷有故障的發(fā)動機信息和參數(shù)，用戶還可以在程序運行時調(diào)用相應(yīng)的應(yīng)用程序來收集有關(guān)用戶的信息，并快速診斷錯誤的位置。

3.1.4 診斷系統(tǒng)故障的專家方法

從原理上講，專家系統(tǒng)可以診斷發(fā)動機故障，因為系統(tǒng)可以從被診斷的發(fā)動機中收集數(shù)據(jù)，利用計算機的邏輯分析功能進行處理，根據(jù)專家知識進行推理分析，分析出故障的可能原因，對發(fā)動機易出現(xiàn)故障的部位進行檢查，這一診斷方法對于提升故障診斷效率具有很好的效果。

3.2 汽車發(fā)動機常見故障維修案例分析

3.2.1 案例一

2019款北汽EC3純電動汽車搭載TZ180XS01驅(qū)動電機，總行駛里程約3.8萬km，車輛壽命為3年。

錯誤現(xiàn)象：打開車門，儀表顯示正常，踩下制動踏板，啟動汽車。設(shè)備顯示錯誤，READY消息熄滅，電池故障燈亮起，并且車輛無法啟動。

故障分析：接管車輛檢查后，確認故障為車輛無法啟動。使用故障檢測器確定車輛控制系統(tǒng)（VCU）、電機控制系統(tǒng)（MCU）和電池管理系統(tǒng)（BMS）是否存在通信故障。按照由簡單到復雜的診斷原則，首先檢查蓄電池電壓和線束。關(guān)于高壓線束的連接，未發(fā)現(xiàn)相應(yīng)線束有損壞。

初步評估缺陷程度：CAN總線故障。

故障排除：

a.測量CAN-H線束接頭T16j/14的診斷（OBD）連接器處的接地電壓。實際測量值為2.52 V，正常值為2.7 V左右。使用示波器觀察并測量端子T16j/14和端子T16j/6之間的波形。實測波形如圖1所示，可以看出P-CAN網(wǎng)絡(luò)之間的連接不正確。

b.測量連接器 T16j/14和端子T16j/6之間的電阻，測得的實際值為3 Ω，而標準值應(yīng)該是60 Ω。由此可以判斷，P-CAN存在短路。

c.將S147和S148斷開，借助萬用表對T35/8端子與T35/7端子之間的電阻進行檢測，其測得值為0.3 Ω。這表示P-CAN網(wǎng)絡(luò)之間有明顯的短路問題。

診斷結(jié)果：由于P-CAN之間短路，導致功率門系統(tǒng)癱瘓，高壓無法開啟。

故障處理：由于P-CAN之間短路，導致功率門系統(tǒng)癱瘓，高壓無法開啟。找出線路上的短路點，并復位故障。此時故障已清除，車輛可以正常供電。

3.2.2 案例二

車輛信息：車型為大眾寶來；發(fā)動機為1.6 L；行駛里程為170 000 km。

故障現(xiàn)象：發(fā)動機有啟動跡象，但最終無法啟動著機。

診斷與排除：

a.收到車輛后，使用VAS5052進行檢測。發(fā)動機管理系統(tǒng)和其他電子控制系統(tǒng)中不存儲任何錯誤代碼。檢查發(fā)動機氣門正時是否正確。

b.檢查點火裝置和火花塞。除火花塞4個電極濕外，其他一切正常。

c.測量燃油壓力并滿足車輛技術(shù)要求。斷開燃油泵保險絲并搖晃數(shù)次后，將燃油泵裝回，啟動發(fā)動機，發(fā)動機能啟動，但怠速時振動較大。誤打開油箱蓋后，發(fā)動機得以啟動，同時油箱蓋下方冒出大量白煙，怠速時發(fā)動機劇烈振動。從上述測試結(jié)果分析，該車應(yīng)該是發(fā)動機本身出現(xiàn)了機械故障。

d.測量氣缸內(nèi)的壓力，發(fā)現(xiàn)第二個氣缸內(nèi)的壓力只有0.6 kPa，明顯偏低。其余氣缸中的所有氣缸壓力均在車輛規(guī)格范圍內(nèi)，因此問題由第二個氣缸確定。

e.拆檢第二個氣缸，發(fā)現(xiàn)該缸活塞的第2道氣環(huán)斷裂成3段（圖2）。

故障處理：更換第二個氣缸活塞氣環(huán)，重新組裝并測試。發(fā)動機啟動運轉(zhuǎn)正常，故障已排除。發(fā)動機第二個氣缸活塞氣環(huán)爆裂后，由于活塞氣環(huán)破裂，大量可燃混合氣進入曲軸箱。“流過”的空氣通過曲軸箱通風系統(tǒng)進入油門后面，使傳感器判斷進氣量較大。發(fā)動機控制單元根據(jù)進氣量來調(diào)節(jié)噴油量，導致噴油量過多，火花塞“沉陷”，導致發(fā)動機無法啟動。當加油口蓋打開時，曲軸箱內(nèi)的“吹氣”氣體從加油孔排出，曲軸箱內(nèi)的氣體壓力下降，“吹氣”氣體無法打開油泵膜片。氣體分離器不能穿過曲軸箱，通風系統(tǒng)允許空氣通過節(jié)氣門“排出”，以便啟動發(fā)動機。斷開燃油泵并啟動發(fā)動機數(shù)次后，燃油管路中的汽油壓力逐漸降低，從而減少噴油器噴射的燃油量，同時將部分可燃混合氣噴入燃燒室，即可以啟動發(fā)動機。

4 汽車發(fā)動機故障維護保養(yǎng)方法

4.1 及時保養(yǎng)，清理雜質(zhì)

對汽車發(fā)動機的故障情況分析，發(fā)現(xiàn)大部分雜質(zhì)造成了發(fā)動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)的堵塞，影響了發(fā)動機的正常工作。但只要雜質(zhì)沒有充分積累，發(fā)動機的正常運轉(zhuǎn)就不會有問題。因此，只要及時清理發(fā)動機內(nèi)部的雜質(zhì)，就不會對發(fā)動機造成太大的影響。發(fā)動機污染主要是灰塵、碎屑等漂浮物進入發(fā)動機并在行駛過程中被不斷壓實造成的。雜質(zhì)對發(fā)動機燃油系統(tǒng)的影響最大，它們會導致燃油系統(tǒng)堵塞或發(fā)動機自燃。清洗發(fā)動機燃油系統(tǒng)時，要科學清洗，使用專業(yè)的清洗劑，并遵循正確的操作程序。應(yīng)及時對發(fā)動機進行修理和檢查，保證發(fā)動機日常正常運轉(zhuǎn)。

4.2 及時更換優(yōu)質(zhì)機油

機油對于發(fā)動機的作用是難以形容的。它主要對發(fā)動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)的磨損起到緩速器的作用。汽車每天行駛數(shù)千公里，發(fā)動機長時間使用后，內(nèi)部結(jié)構(gòu)磨損嚴重，只能通過機油潤滑來緩解。如果機油質(zhì)量不合格，將會對發(fā)動機造成嚴重磨損，并可能導致發(fā)動機長期報廢。由此可見機油質(zhì)量對于發(fā)動機的重要性。

優(yōu)質(zhì)機油雜質(zhì)含量低，潤滑效果好，保證發(fā)動機的正常運轉(zhuǎn)。劣質(zhì)發(fā)動機油通常含有較高濃度的雜質(zhì)，雜質(zhì)不能及時通過過濾器排出，直接堆積在過濾器內(nèi)，導致機油無法正常到達發(fā)動機，潤滑效果明顯降低。因此，在發(fā)動機保養(yǎng)方面，有必要選擇合格的機油，以減少發(fā)動機障礙。

另外，汽車在使用過程中機油的消耗量是比較少的，但是及時更換機油非常必要，因為機油本身在內(nèi)部使用過程中也會吸收外界的雜質(zhì)，會儲存在機油中。氣缸長時間運行后，質(zhì)量肯定會低于原來，所以及時更換機油可以有效避免因機油問題導致發(fā)動機故障。車主在購買機油時應(yīng)注意選擇優(yōu)質(zhì)機油，不要貪圖便宜而購買劣質(zhì)機油。

同時，在購買機油時，應(yīng)注意其與自己車型的兼容性。不同的車型需要不同類型的機油，只有高度兼容的機油才能正常工作。正常情況下，發(fā)動機機油消耗量較低，但仍進入燃燒室燃燒。燃燒劣質(zhì)機油會產(chǎn)生大量氣體，這些氣體滯留在氣缸內(nèi)，不斷壓縮活塞和氣缸，造成氣室壓力過大，損壞發(fā)動機。

4.3 注意冷卻系統(tǒng)維護和清理

在汽車發(fā)動機系統(tǒng)中，當冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，發(fā)動機溫度急劇升高，對發(fā)動機造成嚴重的內(nèi)部損壞。冷卻系統(tǒng)需要冷卻劑，也就是水箱里的水。冷卻系統(tǒng)的故障是由于水箱內(nèi)水垢物質(zhì)過多造成的，而水垢物質(zhì)的形成是由于水中雜質(zhì)的積累和沉淀造成的。因此，在選擇冷卻液時，盡量選擇雜質(zhì)較少的蒸餾水。

另外，更換冷卻液時要注意合理的用量，同時冷卻液的更換時間要定期、合理。使用高質(zhì)量的冷卻液可最大程度地減少污染，并確保水箱中有足夠的水以使冷卻液正常工作。冷卻系統(tǒng)的正常工作增強了散熱效果，保證了發(fā)動機的安全，并提供充足的動力支持汽車的行駛。

除了保證冷卻液的質(zhì)量外，水箱內(nèi)的污垢也必須及時清理。水箱內(nèi)的污垢可以通過物理和化學方法清洗。采用規(guī)范的方法清除污垢，可以減少內(nèi)部腐蝕，保證冷卻效果，確保發(fā)動機的正常運轉(zhuǎn)。

5 結(jié)語

就汽車發(fā)動機而言，其關(guān)聯(lián)的功能線路比較多，如果發(fā)動機部位出現(xiàn)故障，會導致汽車的運行直接癱瘓，還可能導致其他功能問題。因此，對于汽車發(fā)動機故障類型的診斷和維修處理至關(guān)重要，需要把握有效的故障診斷技術(shù)應(yīng)用，并能夠快速提升維修診斷效率，這對于提升駕駛安全性和舒適性都至關(guān)重要。

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作者簡介：

邵立敬，男，1996年生，初級（二級實習指導教師），研究方向為新能源汽車。