汽車發(fā)動機(jī)的故障特征與檢測技術(shù)探究

摘要：為切實保證汽車發(fā)動機(jī)安全平穩(wěn)運行，最大限度地滿足人們基本的出行安全要求，促進(jìn)我國汽車故障檢測領(lǐng)域的全面健康發(fā)展，對汽車發(fā)動機(jī)的故障特征與檢測技術(shù)進(jìn)行了分析與研究。首先對汽車發(fā)動機(jī)進(jìn)行綜述，其次對汽車發(fā)動機(jī)檢測技術(shù)進(jìn)行分析，并對汽車發(fā)動機(jī)故障特征進(jìn)行解析，最后對汽車發(fā)動機(jī)故障檢測技術(shù)的類型進(jìn)行分析，并通過案例進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動機(jī)；故障特征；檢測技術(shù)

中圖分類號：U472 收稿日期：2023-07-31

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.10.032

1 前言

汽車發(fā)動機(jī)作為汽車的核心組織構(gòu)件，其運行質(zhì)量直接影響汽車的駕駛安全。發(fā)動機(jī)在運行的過程中，不可避免地會出現(xiàn)一些故障問題，這會對發(fā)動機(jī)的運行質(zhì)量造成極大的影響。因此，相關(guān)檢修人員需要對其故障特征進(jìn)行分析，并借助多元化的檢測技術(shù)對其故障進(jìn)行深入研究，以便于后續(xù)故障維護(hù)工作的有序開展。

2 汽車發(fā)動機(jī)檢測技術(shù)綜述

為切實提高汽車故障檢測的精準(zhǔn)性以及故障維修質(zhì)量，技術(shù)人員借助汽車故障發(fā)生規(guī)律，對當(dāng)前的汽車發(fā)動機(jī)故障檢測技術(shù)進(jìn)行全面的優(yōu)化。有關(guān)專家借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論以及小波包分析法，對汽車發(fā)動機(jī)的振動信號特點進(jìn)行了詳實的分析，并對發(fā)動機(jī)的振動信號客觀規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，同時對已經(jīng)收集完成的振動信息規(guī)律進(jìn)行頻域以及時域的雙重分析，同時借助BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來對其進(jìn)行測試，以此來有效地對汽車發(fā)動機(jī)故障自動化檢測提供詳實的數(shù)據(jù)信息支持[1]。

3 汽車發(fā)動機(jī)故障特征分析

3.1 發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)特征

汽車發(fā)動機(jī)是汽車精密構(gòu)件，在運行的過程中具有一定的規(guī)律性特征。這種規(guī)律特征主要體現(xiàn)在發(fā)動機(jī)內(nèi)部各個構(gòu)件之間的配合和運轉(zhuǎn)流程上。當(dāng)發(fā)動機(jī)出現(xiàn)故障時，發(fā)動機(jī)的初始運行規(guī)律將被破壞，從而使其振幅、頻率以及溫度等諸多方面出現(xiàn)異常。在以往的故障檢測工作中，維修人員會借助發(fā)動機(jī)的振動異常等問題來對可能存在的故障問題進(jìn)行檢修。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，在人工故障檢測工作經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，研發(fā)了發(fā)動機(jī)故障檢測技術(shù)。該技術(shù)可以對汽車發(fā)動機(jī)故障進(jìn)行精準(zhǔn)的分析以及評估[2]，從而行之有效地指導(dǎo)故障檢修人員進(jìn)行維修。例如，在其振動檢測方面，根據(jù)以往的檢測經(jīng)驗，振動異常會影響發(fā)動機(jī)的振動規(guī)律。發(fā)動機(jī)出現(xiàn)高溫以及排放故障，一般都是由其傳動故障所導(dǎo)致的，其會在發(fā)動機(jī)的振動規(guī)律上展現(xiàn)出明顯的異常特征。因此，在當(dāng)前的故障檢測工作中，檢修人員一般都會將振動檢測技術(shù)與溫度檢測以及電路檢測技術(shù)綜合使用[3]。

3.2 傳動部件故障

汽車發(fā)動機(jī)在長久的使用過程中，內(nèi)部構(gòu)件不可避免地會出現(xiàn)一定的老化與磨損，使發(fā)動機(jī)的運行性能逐漸降低。例如曲柄連桿機(jī)構(gòu)與活塞之間會出現(xiàn)一定的磨損，從而使運動過程中的沖擊力增加，加大活塞對氣缸的沖擊力度，進(jìn)而導(dǎo)致氣缸的振動異常，所產(chǎn)生的振幅會由振動中心向四周進(jìn)行擴(kuò)散。除此之外，鏈輪與鏈條之間的配合質(zhì)量、輪系與皮帶之間的配合質(zhì)量以及曲軸的實際工作狀態(tài)都可以借助發(fā)動機(jī)的振動狀態(tài)進(jìn)行有效的表現(xiàn)。當(dāng)某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常時，對振動進(jìn)行檢測的傳感器將會對其異常振動情況進(jìn)行收集，并將所收集的信息傳導(dǎo)給檢測分析系統(tǒng)。

3.3 進(jìn)氣系統(tǒng)故障

汽車發(fā)動機(jī)中的進(jìn)氣系統(tǒng)本身具有一定的振動特點，例如進(jìn)氣口振動以及殼體振動。汽車發(fā)動機(jī)動力異常也將導(dǎo)致進(jìn)氣系統(tǒng)的運行異常，同時對氣缸的廢氣排放質(zhì)量造成影響。當(dāng)前，相對較為常見的進(jìn)氣系統(tǒng)故障為外部塵土以及水等雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)，從而導(dǎo)致進(jìn)氣系統(tǒng)的堵塞，進(jìn)而使進(jìn)氣管位置出現(xiàn)異常振動現(xiàn)象。同時，進(jìn)氣門之間的縫隙出現(xiàn)變化，也會使氣門參數(shù)出現(xiàn)相對較為明顯的變化。倘若進(jìn)氣門的密封性出現(xiàn)問題，其密封問題所在部位產(chǎn)生漏氣噪音，也將導(dǎo)致進(jìn)氣體系產(chǎn)生高頻率振動。除此之外，進(jìn)氣系統(tǒng)的消音器問題以及柔性管老化問題都將使進(jìn)氣系統(tǒng)出現(xiàn)振動異常，從而使發(fā)動機(jī)振動現(xiàn)象變得更為復(fù)雜。

3.4 排氣系統(tǒng)故障

排氣系統(tǒng)的故障原因與進(jìn)氣系統(tǒng)的故障原因有點類似，例如排氣門密封問題所導(dǎo)致的高頻率振動等。若是汽車發(fā)動機(jī)的機(jī)油燃燒不完全，也會導(dǎo)致排氣系統(tǒng)的內(nèi)部管道的光滑性下降，使內(nèi)部管壁存在污垢，極大地降低了排氣性能。發(fā)動機(jī)所產(chǎn)生的廢氣也會對排氣管道造成一定的沖擊，倘若出現(xiàn)振幅相對較大的沖擊，也會使發(fā)動機(jī)的運行狀態(tài)受到嚴(yán)重的影響。除此之外，發(fā)動機(jī)在運行的過程中會將噪聲、高溫以及振動等異?，F(xiàn)象直觀表現(xiàn)，一些故障問題也會對發(fā)動機(jī)的正常使用機(jī)能造成影響，例如，發(fā)動機(jī)無法啟動的原因可能是蓄電池電壓異?；蚴菄娪推鞒霈F(xiàn)堵塞等，抑或是發(fā)動機(jī)的潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)異常，使得發(fā)動機(jī)的散熱功能出現(xiàn)異常，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)出現(xiàn)故障，同時使發(fā)動機(jī)出現(xiàn)磨損，降低發(fā)動機(jī)的使用時間。

4 汽車發(fā)動機(jī)故障檢測技術(shù)類型分析

4.1 故障碼分析技術(shù)

檢修人員借助汽車所提供的故障碼來對汽車發(fā)動機(jī)故障進(jìn)行檢修與評估，故障碼是汽車生產(chǎn)廠商根據(jù)自身多年的生產(chǎn)制造以及市場營銷經(jīng)驗，所總結(jié)歸納出的汽車發(fā)動機(jī)常見故障。故障碼會與汽車傳感器等一系列檢測裝置進(jìn)行結(jié)合，以此來實時監(jiān)測汽車發(fā)動機(jī)的運行狀態(tài)。隨著電控發(fā)動機(jī)的普及與應(yīng)用，檢修人員借助現(xiàn)代化的故障檢測設(shè)備，可以對汽車的ECU存儲信息進(jìn)行全面的提取，同時配合汽車配套的故障檢測系統(tǒng)來檢測發(fā)動機(jī)故障。檢修技術(shù)人員借助傳感器對發(fā)動機(jī)的重要部位進(jìn)行檢測，以此來檢測發(fā)動機(jī)的實際運行特征，并將其與常見的發(fā)動機(jī)故障進(jìn)行對比，同時生成與之相對應(yīng)的故障碼，檢修人員便可以借助故障碼讀取設(shè)備來提取故障碼信息，并針對故障成因有計劃性的維修，保證發(fā)動機(jī)的正常運行[4]。

4.2 振動檢測技術(shù)

汽車發(fā)動機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造相對較為復(fù)雜，倘若單純地依靠人工檢測方式對其故障進(jìn)行判斷，不僅耗費人力資源成本，還會增加汽車發(fā)動機(jī)維修的時間成本。所以，為切實提升汽車發(fā)動機(jī)故障檢修效率，降低故障檢修成本，檢修人員可以借助振動檢測技術(shù)以及數(shù)據(jù)分析技術(shù)來對其故障進(jìn)行檢測。首先，需要將振動傳感器在汽車發(fā)動機(jī)的各個位置進(jìn)行安放，并借助計算機(jī)設(shè)備來對振動信號進(jìn)行獲取，以此來對故障位置定位。相對常見的振動數(shù)據(jù)分析技術(shù)主要包括頻域分析、時域分析以及小波包分析等。倘若汽車的氣缸出現(xiàn)質(zhì)量問題，以往的人工檢測技術(shù)是難以對其故障進(jìn)行有效檢測的，而借助振動檢測技術(shù)可以借助傳感器裝置對其振幅變化進(jìn)行詳實的分析，以此來最大限度地提升氣缸故障位置的定位精準(zhǔn)性。

4.3 故障檢修系統(tǒng)技術(shù)

檢修人員還可以借助故障檢修系統(tǒng)來對故障進(jìn)行檢測，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析技術(shù)的實現(xiàn)是基于故障碼以及振動檢測技術(shù)來進(jìn)行。作為一種現(xiàn)代化新技術(shù)，故障檢修系統(tǒng)技術(shù)可以借助聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫來對汽車發(fā)動機(jī)的故障進(jìn)行判斷。故障檢修系統(tǒng)分析技術(shù)與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)相似，借助數(shù)據(jù)分析的方式來對故障進(jìn)行檢修。當(dāng)以往的檢修技術(shù)無法對故障問題進(jìn)行檢修時，便可以將故障數(shù)據(jù)信息傳輸至數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的大數(shù)據(jù)信息來對其故障成因以及出現(xiàn)的位置進(jìn)行分析。

5 案例分析

5.1 故障成因分析

本文以大眾邁騰B7L發(fā)動機(jī)為例，對汽車發(fā)動機(jī)故障檢測技術(shù)進(jìn)行分析。檢修人員對出現(xiàn)故障的邁騰B7L發(fā)動機(jī)的電路圖進(jìn)行分析與研究，電路圖如圖1所示。根據(jù)控制原理，對該發(fā)動機(jī)故障的成因進(jìn)行分析，主要原因如下幾點：a.啟動系統(tǒng)的電力供應(yīng)或是控制電路出現(xiàn)問題；b.啟動器自身存在故障；c.燃油系統(tǒng)存在故障；d.防盜系統(tǒng)無法正常啟動。

5.2 起動機(jī)不轉(zhuǎn)

2012款邁騰B7L裝備EA888引擎以及7速干雙離合器變速箱，行駛里程176 263 km，車輛的引擎發(fā)動機(jī)經(jīng)常性的發(fā)光，對引擎控制器進(jìn)行替換后，起動機(jī)在啟動的過程中無響應(yīng)，啟動引擎失敗。

檢修人員對其進(jìn)行故障判斷，診斷如下：

a.汽車發(fā)動機(jī)無法正常啟動時，檢修人員需要對其停止運轉(zhuǎn)的誘因進(jìn)行詳實的檢測。汽車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動緩慢或不轉(zhuǎn)時，檢修人員需要對汽車蓄電池的電壓進(jìn)行檢測，對蓄電池的電極柱以及電極導(dǎo)向的連接質(zhì)量進(jìn)行檢測。之后檢修人員需要對汽車點火開關(guān)、空擋開關(guān)以及啟動開關(guān)進(jìn)行摸排，并對其實際運行狀況進(jìn)行了解與掌握。倘若汽車發(fā)動機(jī)在正常運行的狀態(tài)下存在不能啟動的問題，檢修人員需要對故障碼以及油箱的通暢性進(jìn)行檢查。汽車燃油泵是否正常運行，也是檢修人員需要觀察的。之后，檢修人員需要對ECU進(jìn)行檢查，倘若發(fā)動機(jī)的運行公里數(shù)高于150 000 km，汽車ECU出現(xiàn)故障的概率將會提升。同時檢修人員需要對汽車傳感器以及真空軟管等部件進(jìn)行檢查，以此來明晰發(fā)動機(jī)啟動故障。同時，檢修人員需要對J329的工作狀況進(jìn)行檢測，并接通點火，對J3292以及5號終端進(jìn)行接地測試，測試結(jié)果如表1所示。

對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)J329繼電器存在失效問題，因此J329失效的成因與其相關(guān)的電路有關(guān)聯(lián)。為進(jìn)一步驗證J329的電源狀態(tài)，檢修人員借助跳線箱以及萬用表對3號終端以及1號終端的接線端進(jìn)行接地電壓測試，其結(jié)果如表2所示。

由表2可知，J329仍可以進(jìn)行供電，但是不能正常工作，則充分地說明該處存在故障，在更換電源后，對其進(jìn)行重新啟動，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)仍未啟動，則說明該發(fā)動機(jī)仍存在其他的故障。

b.針對汽車發(fā)動機(jī)的過熱故障問題而言，檢修人員可以借助測溫計來對冷卻系統(tǒng)的實際溫度進(jìn)行測量，并將測量溫度與常規(guī)溫度進(jìn)行對比。倘若溫度差相對較大，這表示水溫計出現(xiàn)異常；倘若溫度相對較小，表示汽車發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障，使發(fā)動機(jī)的散熱性能出現(xiàn)問題。倘若發(fā)動機(jī)出現(xiàn)漏水，檢修人員需要對漏水部位進(jìn)行詳實的檢測；倘若油底殼出現(xiàn)漏水，借助故障檢修系統(tǒng)技術(shù)，檢修人員可以明晰該故障出現(xiàn)的誘因為氣缸襯墊損壞或是缸蓋松動。除此之外，倘若節(jié)溫器出現(xiàn)故障，其勢必會對發(fā)動機(jī)的運行質(zhì)量造成影響，倘若節(jié)溫器的閥門開啟得過早，將會使發(fā)動機(jī)處于異常溫度的環(huán)境下，導(dǎo)致汽車油耗增加，減少發(fā)動機(jī)的運行壽命。

針對過熱故障，檢修人員借助故障碼分析技術(shù)對其分析。檢修人員在第一時間對散熱器以及風(fēng)扇進(jìn)行檢測，并對冷卻液的數(shù)量進(jìn)行檢測。針對漏水故障，檢修人員需要對散熱器以及水泵的水量進(jìn)行檢測，并借助熒光檢測儀器對漏水情況進(jìn)行檢測，若是漏水嚴(yán)重，可以使用加壓檢測技術(shù)進(jìn)行檢測。針對節(jié)溫器故障，在條件允許的情況下可以對節(jié)溫器進(jìn)行分解，對閥門的啟動情況進(jìn)行分析，以此來保證發(fā)動機(jī)的正常運行[5]。

6 結(jié)語

借助多元化的檢測技術(shù)，對汽車發(fā)動機(jī)故障特征以及出現(xiàn)的位置進(jìn)行檢測，不僅可以切實提升檢測效率以及精準(zhǔn)性，還可以保證發(fā)動機(jī)的運行質(zhì)量，提升汽車行駛安全性。因此，技術(shù)人員需要對故障檢測技術(shù)進(jìn)行全面的應(yīng)用，并為故障維護(hù)工作提供強有力的支持。

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作者簡介：

夏運東，男，1987年生，工程師，研究方向為機(jī)械工程。