汽車發(fā)動(dòng)機(jī)檢測診斷技術(shù)探析

林愛云

（柳州市交通學(xué)校，廣西 柳州 545007）

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)檢測診斷技術(shù)探析

林愛云

（柳州市交通學(xué)校，廣西 柳州 545007）

通過對(duì)現(xiàn)行汽車發(fā)動(dòng)機(jī)檢測與診斷技術(shù)的應(yīng)用狀況進(jìn)行分析研究，從保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)方面，介紹了運(yùn)用先進(jìn)的汽車診斷專用設(shè)備對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)主要狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行分析、處理的方法和步驟，以實(shí)現(xiàn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)使用的安全性和最佳經(jīng)濟(jì)性的目的。

汽車；發(fā)動(dòng)機(jī)；檢測；診斷；維修

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，促使了現(xiàn)代汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，人們對(duì)汽車性能指標(biāo)的要求越來越高。隨著智能傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，促使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)檢測與診斷技術(shù)得到了飛速發(fā)展。為了適應(yīng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)維修的需要，要求以檢測診斷技術(shù)為基礎(chǔ)，加強(qiáng)故障潛伏期的監(jiān)控，采用電控技術(shù)、信息傳感技術(shù)、故障自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)和工況自動(dòng)選擇技術(shù)等多種方法，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)控下的針對(duì)性維修，為故障診斷和決策提供了科學(xué)依據(jù)，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命周期內(nèi)使用費(fèi)用最經(jīng)濟(jì)的目的。因此，汽車技術(shù)性能的檢測與診斷工作，顯得越來越突出和重要。

1 傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)檢測方法

目前國內(nèi)汽車檢測與維修人員的技術(shù)水平普遍不高，這就對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)檢測與診斷設(shè)備的功能、性能提出了較高的要求。設(shè)備功能的強(qiáng)弱和性能的優(yōu)劣，直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的檢測和維護(hù)工作。

傳統(tǒng)的測試方法，是使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在安裝了流量傳感器的情況下，以一定負(fù)荷、車速進(jìn)行路試或在底盤測功機(jī)上測試，檢測出百公里燃油消耗量，從而確定汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。這種測試方法存在著操作繁瑣、信號(hào)滯后等缺點(diǎn)，而且電子控制燃油噴射系統(tǒng)，大多數(shù)帶有回油管且回油量較大、油壓較高。由于我國汽車工業(yè)發(fā)展較晚，到目前為止，發(fā)動(dòng)機(jī)檢測與診斷技術(shù)仍然比較落后。目前的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)檢測與診斷設(shè)備在測試精度、操作便捷性、界面友好性以及采用專家系統(tǒng)、智能化診斷等方面，與國外相比，還存在較大差距。因此，有必要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的測試方法，進(jìn)行一些有針對(duì)性的探索和研究。

2 現(xiàn)行發(fā)動(dòng)機(jī)檢測與診斷技術(shù)應(yīng)用分析

多年來，我國一直對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)檢測診斷技術(shù)進(jìn)行不斷地研究與開發(fā)，研制出了一批先進(jìn)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)檢測診斷設(shè)備。由于檢測診斷技術(shù)的開發(fā)研制與用戶之間缺乏溝通，檢測診斷技術(shù)的應(yīng)用未能得到及時(shí)地推廣和交流。許多企業(yè)盲目購進(jìn)檢測設(shè)備儀器，在維修人員對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)檢測診斷技術(shù)設(shè)備的用途、性能等缺乏深入了解的情況下，造成檢測設(shè)備儀器的閑置現(xiàn)象，造成檢測技術(shù)與實(shí)際應(yīng)用之間相互脫節(jié)。幾十年來，檢測診斷技術(shù)的推廣應(yīng)用在企業(yè)間表現(xiàn)得極不平衡，行業(yè)間經(jīng)驗(yàn)缺乏交流。因此，一些看似先進(jìn)的檢測設(shè)備儀器卻因其不能直觀地確定故障的性質(zhì)、部位和評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)狀況，根本起不到簡單適用、針對(duì)性強(qiáng)以及重復(fù)性好的作用。

3 常用的發(fā)動(dòng)機(jī)檢測診斷方法

3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷程序

衡量發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)，主要有：功率、扭矩、轉(zhuǎn)速、燃油消耗等。在發(fā)動(dòng)機(jī)常規(guī)性能試驗(yàn)中測量的參數(shù)，有發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、扭矩、轉(zhuǎn)速、燃油消耗量和燃油消耗率、燃油溫度、潤滑油壓力和溫度、進(jìn)氣壓力和溫度、排氣溫度和壓力、冷卻水的進(jìn)出口溫度等。發(fā)動(dòng)機(jī)測試需要測試的項(xiàng)目繁多，涉及的測試技術(shù)、測試設(shè)備和測試方法也多種多樣。不管采取哪種方法，通常情況下都要按相應(yīng)的故障診斷程序進(jìn)行如下操作：

（1）查清故障現(xiàn)象；

（2）對(duì)故障進(jìn)行機(jī)理分析，列舉故障原因；

（3）依據(jù)故障機(jī)理分析制定檢測程序；

（4）對(duì)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定故障部位確；

（5）提出修理方案。

3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)用檢測診斷技術(shù)的應(yīng)用

3.2.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)異響

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生異響的原因可能是：活塞敲缸、曲軸軸承（大瓦）和連桿軸承（小瓦）異響、進(jìn)排氣系統(tǒng)異響、發(fā)動(dòng)機(jī)支架損壞異響、曲軸膠帶盤異響（帶扭轉(zhuǎn)減振器）或飛輪（帶扭轉(zhuǎn)減振器）產(chǎn)生異響等。

目前有效的檢測手段，可以通過振頻可調(diào)式聽診器對(duì)其進(jìn)行測定和分析。振頻可調(diào)式聽診器，能通過檢測機(jī)器噪聲或振動(dòng)來確定有故障的部位，是一種用于檢測旋轉(zhuǎn)機(jī)械部件故障的最常用方法，是機(jī)器零件或軸承損壞的理想儀器。聽診技術(shù)已使用多年，并被證明是用于檢測軸承和機(jī)器運(yùn)行狀況變化的簡單、便捷的方法，幾乎已普及至各工業(yè)領(lǐng)域。

3.2.2 無負(fù)荷測功法測定功率

通常采用無負(fù)荷測功法，也稱動(dòng)態(tài)測功，即外界負(fù)載為零，利用曲軸飛輪等旋轉(zhuǎn)件的慣性力矩，來平衡發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。常用的測試方法有：怠速加速法和起動(dòng)加速法兩種，然后讀出無負(fù)荷測功儀上顯示的功率值。無負(fù)荷測功儀的使用方法如下：

（1）調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)、供油系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)，使之處于技術(shù)完好狀態(tài)，預(yù)熱發(fā)動(dòng)機(jī)至工作正常溫度（89～90℃），調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)怠速，使之在規(guī)定范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)；

（2）接通電源，預(yù)熱儀器并調(diào)零，把傳感器按要求聯(lián)接在規(guī)定部位；

（3）按檢測儀器的要求設(shè)置起始轉(zhuǎn)速n1和終止轉(zhuǎn)速 n2；

（4）將被測發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量置入儀器內(nèi)；

（5）操作其他必要的鍵位，如機(jī)型、缸數(shù)選擇鍵等。

用無負(fù)荷加速測功法，測定發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率，如果實(shí)測值小于額定功率的80%即視為功率不足，然后測定發(fā)動(dòng)機(jī)的密封性能，查明功率不足的原因。圖1為無負(fù)荷測功儀的組成及原理圖。

3.2.3 各缸壓縮壓力判斷

待發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)至正常工作溫度后，拆下各缸噴油器，并用氣缸壓力表在啟動(dòng)轉(zhuǎn)速下，分別測定每個(gè)缸的壓力，檢測步驟為：

圖1 無負(fù)荷測功儀的組成及原理

（1）將發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)至正常溫度；

（2）拆除去部火花塞或噴油器（柴油機(jī)）；

（3）把節(jié)氣門和阻風(fēng)門于全開位置；

（4）把氣缸壓力表的綴形橡膠接頭壓緊在被測的火花塞孔內(nèi)，或把螺紋官接頭擰在火花塞孔上；

（5）用起動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)3～5 s，指針穩(wěn)定后讀取讀數(shù)，然后按下單向閥使指針回零。每個(gè)汽缸的測量次數(shù)應(yīng)不少于2次，測完后裝復(fù)噴油器。如實(shí)測值比規(guī)定值低5%或各缸的壓力差達(dá)5%～8%時(shí)，即認(rèn)為汽缸壓力不足。

3.2.4 汽缸漏氣量的測試

測試方法是，在發(fā)動(dòng)機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)下，將被測汽缸的進(jìn)、排氣門置于壓縮行程的上止點(diǎn)位置，以0.8 MPa的壓力向該缸連續(xù)充氣，利用汽缸漏氣量測試儀，測定其壓力能否達(dá)到規(guī)定值。如果壓力值低于0.25MPa，則視為汽缸漏氣量超過標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，將會(huì)聽到進(jìn)氣管或排氣管內(nèi)及曲軸箱里有漏氣聲音。進(jìn)氣歧管口漏氣為進(jìn)氣門關(guān)閉不嚴(yán)；排氣管口有漏氣聲為排氣門不密封;散熱器加水口處冒氣泡，而且相鄰汽缸均有漏氣聲，并有氣體從相鄰汽缸火花塞孔沖出，為汽缸墊沖壞而漏氣；加機(jī)油口處有漏氣聲，為活塞與汽缸壁配合間隙過大，或活塞環(huán)密封不良。

3.2.5 曲軸箱竄氣量的測定

曲軸箱竄氣量的測定，主要是考核發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)密封，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)磨損，檢查缸內(nèi)故障，另可監(jiān)測發(fā)動(dòng)機(jī)磨合情況。利用曲軸箱竄氣量測試儀，可以有效地進(jìn)行曲軸箱竄氣量的測量，以便確定引起漏氣量超標(biāo)的具體部位。具體操作步驟為：

（1）封堵住發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱通過風(fēng)孔及油尺孔；

（2）起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，待其運(yùn)轉(zhuǎn)平衡后，將錐形橡膠導(dǎo)氣塞插在機(jī)油加注口上，并于測試時(shí)稍許用力使之密封，另一端用快速接頭與檢測儀上的輸入接口相接，輸出接口敞開，此時(shí)流量計(jì)浮于所指刻度除以2，即為發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱在該轉(zhuǎn)速下每分鐘的竄氣量。其竄氣量合格的標(biāo)準(zhǔn)，分別為不大于4 kPa或40 L。如果超過此標(biāo)準(zhǔn)，即可確定是由于活塞環(huán)、活塞與氣缸壁過度磨損而造成的漏氣降壓；否則，即是因進(jìn)、排氣門封閉不嚴(yán)而導(dǎo)致的漏氣降壓。

3.2.6 供油提前角的測定

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角的檢測，是在發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)情況下進(jìn)行的。發(fā)動(dòng)機(jī)低速或高速時(shí)供油提前角的變化量，應(yīng)滿足以下要求：有供油提前器和無供油提前器的發(fā)動(dòng)機(jī)，其供油提前角的變化量應(yīng)分別不大于12°和6°(相對(duì)曲軸轉(zhuǎn)角)，如果超過該極限值，說明燃油高壓泵的柱塞、出油閥或噴油器已嚴(yán)重磨損，將導(dǎo)致燃燒惡化、功率下降。

利用發(fā)動(dòng)機(jī)綜合性能分析儀，可以檢測柴油機(jī)的供油系。首先要將非電量的供油壓力轉(zhuǎn)變成電量，在不解體檢驗(yàn)作業(yè)中，用外卡式傳感器進(jìn)行檢測。待柴油機(jī)暖機(jī)達(dá)到正常溫度，激活分析儀的噴油提前角達(dá)到測試目的。為減小測試的隨機(jī)誤差，提高檢測精度，儀器都設(shè)計(jì)有多個(gè)循環(huán)測試結(jié)果取平均值的功能。因此試驗(yàn)前須設(shè)定平均循環(huán)數(shù)，例如選取8個(gè)循環(huán)平均值，稍等片刻，CRT即顯示所測轉(zhuǎn)速下的噴油提前角值。如圖2所示，并同時(shí)顯示平均循環(huán)數(shù)，有的儀器還同時(shí)顯示參數(shù)的模擬量以示醒目。

圖2 定轉(zhuǎn)速測噴油提前角（使用TDC傳感器）

儀器可測得噴油提前角隨轉(zhuǎn)速變化的曲線，如圖3所示。移動(dòng)曲線上的標(biāo)尺，選取不同轉(zhuǎn)速下的提前角值，并顯示于CRT上部。

圖3 噴油提前角特性曲線（使用TDC傳感器）

用頻閃燈測定噴油提前角可以測汽油機(jī)點(diǎn)火提前角，其接線如圖4所示，調(diào)節(jié)頻閃燈的電位器，改變閃光脈沖相位直至飛輪（或皮帶輪）上止點(diǎn)記號(hào)在閃光的照耀下清晰可見，這時(shí)CRT上顯示的即為該轉(zhuǎn)速下的噴油提前角。

圖4 使用頻閃燈測定噴油提前角

3.2.7 發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油的鐵譜分析

鐵譜分析技術(shù)是20世紀(jì)70年代國際摩擦學(xué)領(lǐng)域發(fā)展起來的一種磨損顆粒分析新技術(shù)，為機(jī)械故障診斷提供了一新的技術(shù)手段。它利用具有高梯度磁場作用的鐵譜儀，將機(jī)器摩擦副中產(chǎn)生的磨損顆粒，從潤滑油液中分離出來，并使其按照尺寸大小依次沉積在一顯微基片上而制成鐵譜片，然后置于鐵譜顯微鏡或掃描電子顯微鏡下觀察；或者按照尺寸大小依次沉積在一玻璃管內(nèi)，通過光學(xué)方法定量檢測，以獲得種類信息，從而分析機(jī)器的磨損機(jī)理和判斷磨損的狀態(tài)。鐵譜分析技術(shù)簡單、成本低，每份油樣分析時(shí)間不超過20min。應(yīng)用鐵譜分析可確定發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸套與活塞環(huán)、連桿軸承和主軸承等的磨損狀況。通過各項(xiàng)檢測診斷和油樣分析的結(jié)果，基本上能掌握發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)狀況及故障所在。

4 結(jié)束語

隨著測試技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，發(fā)動(dòng)機(jī)檢測與診斷技術(shù)，已趨向于用計(jì)算機(jī)控制和數(shù)據(jù)處理的智能化測試。各種檢測和故障診斷的專用設(shè)備，能夠在汽車不解體的條件下，依靠先進(jìn)的傳感器技術(shù)與檢測技術(shù)，實(shí)時(shí)采集發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)主要狀態(tài)參數(shù)，并對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行分析、處理和顯示，從而使汽車使用和維護(hù)人員能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)狀況。檢測與診斷系統(tǒng)，降低了汽車的運(yùn)行成本和維修成本，這無疑最適合現(xiàn)代汽車的使用要求。

[1]陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2]郭應(yīng)時(shí).汽車試驗(yàn)學(xué)[M].北京：人民交通出版社，2006.

[3]林家讓.汽車構(gòu)造.發(fā)動(dòng)機(jī)篇[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

[4]史文庫.現(xiàn)代汽車新技術(shù)[M].北京:國防工業(yè)出版社，2008.

Motor Car Engine Examination Diagnosis Technology Analyzes

LIN Ai-yun
（Liuzhou Traffic School，Liuzhou Guangxi545007，China）

By conducts the analysis research to the present motor car engine examination and the diagnosis technology application condition,from guaranteed the engine normal work and the efficient target aspect,introduced the utilization advanced automobile diagnosis special purpose equipmentcarries on the analysis,the processing method and the step to the engine eachma in state variable,realizes the security and the bestefficientgoal which the motor carengineuses.

automobile;engine;examination;diagnosis;maintain

U464

B

1672-545X（2011）09-0109-03

2011-06-14

林愛云（1979—），女，廣西柳州人，助理工程師，工學(xué)學(xué)士,研究方向：汽車運(yùn)用與維修。