汽車維修技術(shù)中發(fā)動機(jī)故障檢測和維修技術(shù)研究

摘要：發(fā)動機(jī)是燃油汽車的核心部件，發(fā)展至今已有上百年歷史，其性能隨著科技的發(fā)展而越來越優(yōu)良，這就要求人們對其故障檢測與維修技術(shù)也相應(yīng)的提升。發(fā)動機(jī)故障檢測維修是保證汽車正常運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要相關(guān)技術(shù)人員在充分理解汽車發(fā)動機(jī)原理的基礎(chǔ)上，分析其常見故障出現(xiàn)的機(jī)理，進(jìn)而能夠高效地檢測和排障。基于此，闡述了汽車發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理，分析了常見的故障形式與主要檢修技術(shù)，并給出了保養(yǎng)措施。

關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動機(jī)；故障檢測；維修技術(shù)

中圖分類號：U472.9? 收稿日期：2023-10-22

DOI：1019999/jcnki1004-0226202406029

1 前言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車成為人們出行的主要交通工具。發(fā)動機(jī)是汽車啟停及動力系統(tǒng)的核心部件，其運(yùn)行的穩(wěn)定性直接影響整車的性能表現(xiàn)。發(fā)動機(jī)由于長時間使用而不斷磨損，如果不及時維護(hù)容易出現(xiàn)故障。另外，質(zhì)量環(huán)境與人為操作等因素的影響，也會導(dǎo)致汽車故障問題頻發(fā)，如果發(fā)動機(jī)得不到及時檢測維修會引發(fā)安全事故。發(fā)動機(jī)隨著其技術(shù)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)也變得日益復(fù)雜，導(dǎo)致出現(xiàn)機(jī)械與電路計(jì)算機(jī)程序等系列故障，集成系統(tǒng)的應(yīng)用加大汽車故障解決的難度，發(fā)動機(jī)檢修需要了解常見故障類型找出部位及原因，選擇適合的故障檢測方法提高維修效率。目前有關(guān)汽車發(fā)動機(jī)故障檢修技術(shù)研究不夠完善，深入系統(tǒng)研究發(fā)動機(jī)故障檢修技術(shù)具有重要意義。

2 汽車發(fā)動機(jī)原理與故障檢修技術(shù)的發(fā)展

21 汽車發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)與原理

汽車是復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)是將能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的機(jī)器，發(fā)動機(jī)動力裝置決定汽車經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定性。外燃機(jī)是燃料在機(jī)器外部鍋爐內(nèi)燃燒加熱水產(chǎn)生高溫水蒸氣送往機(jī)器內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能［1］。汽油機(jī)是通過將汽油噴入進(jìn)氣管道與空氣混合后吸入發(fā)動機(jī)氣缸。汽車發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)包括曲柄連桿與配氣機(jī)構(gòu)。曲柄連桿機(jī)構(gòu)主要由機(jī)體組，活塞連桿組部分，如圖1所示。配氣機(jī)構(gòu)主要由氣門組與傳動組組成，應(yīng)保證氣門對氣缸的密封性［2］；配氣機(jī)構(gòu)功能是按發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)工作循環(huán)定期啟閉進(jìn)排氣門，點(diǎn)火系統(tǒng)是在火花塞兩電極間產(chǎn)生電火花的設(shè)備。

22 現(xiàn)代發(fā)動機(jī)故障檢修技術(shù)的發(fā)展

汽車的基本技術(shù)性能與發(fā)動機(jī)性能聯(lián)系，發(fā)展汽車故障診斷技術(shù)是提高維修效率的迫切需要。汽車的基本技術(shù)性能包括動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、制動性、操縱穩(wěn)定性、行駛平順性以及通過性等。這些性能都與發(fā)動機(jī)有著直接或間接的關(guān)聯(lián)。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車檢測技術(shù)大量應(yīng)用聲光電理化結(jié)合的檢測診斷技術(shù)。單純憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行維修不適合現(xiàn)代汽車技術(shù)要求，目前廣泛采用狀態(tài)維修制度減少不必要的拆卸。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，汽車發(fā)動機(jī)故障維修廣泛應(yīng)用系統(tǒng)診斷技術(shù)等。

國內(nèi)汽車發(fā)動機(jī)故障診斷技術(shù)起步較晚，近年來一些科研院所研究汽車故障診斷取得一定成果。發(fā)動機(jī)診斷系統(tǒng)向在線實(shí)時方向發(fā)展［3］。目前汽車故障診斷方法包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等，模糊集理論與混沌理論結(jié)合為故障分析開辟新的途徑。電控系統(tǒng)診斷技術(shù)發(fā)展趨勢是應(yīng)用汽車局部網(wǎng)加強(qiáng)診斷技術(shù)研究。目前我國汽車維修通常應(yīng)用SRS安全自動空調(diào)系統(tǒng)，加速滑動調(diào)節(jié)缸與自動診斷系統(tǒng)等，汽車故障診斷通過電子控制元件完成，通過代碼格式記錄汽車故障信息為維修人員檢測提供重要參考依據(jù)。汽車電控系統(tǒng)中ECU發(fā)揮自診斷功能，維修人員確保汽車處于通電狀態(tài)ECU可將存在持續(xù)故障信息存儲于系統(tǒng)中，關(guān)閉汽車發(fā)動機(jī)后通過貸年限短接故障檢測插座，觀察記錄儀表燈閃爍獲取錯誤代碼頻率。

3 汽車發(fā)動機(jī)常見故障檢修技術(shù)

發(fā)動機(jī)是為汽車提供動力的重要驅(qū)動部件，汽車基本技術(shù)性能與發(fā)動機(jī)相關(guān)性能密切聯(lián)系，汽車發(fā)動機(jī)出現(xiàn)故障會影響車輛正常使用［4］。隨著汽車發(fā)動機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展其結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜化，集成系統(tǒng)應(yīng)用加大汽車故障解決的難度，需要研究總結(jié)汽車發(fā)動機(jī)常見故障與檢測維修技術(shù)，保證汽車發(fā)動機(jī)的正常運(yùn)行。

31 汽車發(fā)動機(jī)故障檢修方法

汽車性能包括動力性經(jīng)濟(jì)性與可靠性方面，動力性主要指汽車的動力輸出能力，如加速性能、爬坡能力等；經(jīng)濟(jì)性主要指汽車在行駛過程中的燃油消耗、維修成本等；可靠性主要指汽車各部件的耐用程度和故障率。發(fā)動機(jī)故障類型分為電控機(jī)械與電氣系統(tǒng)，零件要具有很高的耐磨性與機(jī)械強(qiáng)度，零件磨損是汽車技術(shù)性能變差的主要原因，汽車運(yùn)行中配合零件摩擦副工作表面相互接觸使工作層磨耗出現(xiàn)異常時導(dǎo)致磨損［5］。汽車發(fā)動機(jī)零件配合摩擦類型包括干摩擦與液體摩擦，汽車零件摩擦件相互運(yùn)動會導(dǎo)致磨料與粘附磨損。

發(fā)動機(jī)工作中通過外力轉(zhuǎn)動曲軸推動活塞運(yùn)動，汽油發(fā)動機(jī)故障有多種類型，包括機(jī)體組故障、潤滑系統(tǒng)故障等。電控系統(tǒng)故障人工檢測需要結(jié)合經(jīng)驗(yàn)選擇合適的故障檢測技術(shù)，蓄電池問題出現(xiàn)儀表燈不顯示等情況需采用電子診斷技術(shù)及時了解電子點(diǎn)火器運(yùn)行情況［6］。如圖2所示，發(fā)動機(jī)電氣故障現(xiàn)象為啟動困難等可能是分電器蓋漏電等造成缺火；發(fā)動機(jī)起動出現(xiàn)曲軸反轉(zhuǎn)加速伴有金屬敲擊聲表明點(diǎn)火時間早。冷卻系統(tǒng)故障包括發(fā)動機(jī)過熱漏水等，出現(xiàn)冷卻液溫度偏大需要測量機(jī)油油量。故障診斷儀具有讀取清除故障碼等功能。發(fā)動機(jī)故障診斷檢修注意接頭是否松動脫落，逐個檢查元件工作性能排除。

32 發(fā)動機(jī)常見故障形式

汽車是復(fù)雜的機(jī)電液綜合系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)是汽車構(gòu)造的重要部分，由于發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件多，運(yùn)行中故障多難以排除，發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生聲音信號反映出狀況性能，要充分利用信息技術(shù)提高發(fā)動機(jī)狀態(tài)監(jiān)測能力。汽車發(fā)動機(jī)運(yùn)行中部分常發(fā)故障發(fā)生頻率高，需要重點(diǎn)加強(qiáng)常見故障的維修。汽車發(fā)動機(jī)故障根據(jù)專家知識系統(tǒng)分為確定性與不確定性故障，確定性故障包括啟動困難、喘振與怠速不穩(wěn)等，不確定性故障主要是異響類故障。發(fā)動機(jī)常見故障包括啟停故障、線路系統(tǒng)故障、變速箱失效等。

a.啟停功能是發(fā)動機(jī)裝置運(yùn)行的基礎(chǔ)，行駛中發(fā)動機(jī)發(fā)生啟停故障會造成嚴(yán)重的交通事故。啟停裝置故障原因包含電路故障導(dǎo)致供電量不足等，發(fā)動機(jī)內(nèi)部打火中以蓄電池為驅(qū)動源，蓄電池電量不足導(dǎo)致電源處供電量無法補(bǔ)充產(chǎn)生故障。

b.7DCT雙離合變速箱采用德國斯圖加特某廠生產(chǎn)濕式離合器，7DCT雙離合變速箱設(shè)置經(jīng)濟(jì)運(yùn)動與手動模式。變速箱體異常振動表現(xiàn)為車輛怠速時駕駛員感覺車底部振動，由于外力沖擊油底殼變形影響車輛正常使用。

c.我國現(xiàn)有燃油發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)以水冷機(jī)構(gòu)為主機(jī)位，溫度超過極限導(dǎo)致發(fā)動機(jī)內(nèi)部金屬產(chǎn)生熱形變現(xiàn)象。水冷卻系統(tǒng)故障是高溫下冷卻水產(chǎn)生大量水蒸氣，發(fā)動機(jī)降溫使得水泵循環(huán)出現(xiàn)故障導(dǎo)致發(fā)動機(jī)無法運(yùn)轉(zhuǎn)。

33 發(fā)動機(jī)主要故障檢測維修

發(fā)動機(jī)是由許多機(jī)電液等子系統(tǒng)組成的復(fù)雜機(jī)電設(shè)備，各子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能無嚴(yán)格的邏輯關(guān)系。發(fā)動機(jī)系統(tǒng)工作中由于各種因素引起系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劣化失效，造成原始故障表現(xiàn)為多個子系統(tǒng)故障［7］。汽車發(fā)動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)易引發(fā)嚴(yán)重交通安全事故，主要原因包括電源電路與點(diǎn)火開關(guān)故障。汽車發(fā)動機(jī)故障診斷難點(diǎn)是故障與原因不存在簡單對應(yīng)關(guān)系，難以采用人工經(jīng)驗(yàn)方法判斷故障原因，必須通過綜合多個傳感器信息才能確定準(zhǔn)確的故障原因。發(fā)動機(jī)常見故障包括啟動溫度異常與噪聲等，發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)故障包括驅(qū)逐位置傳感器等，故障檢測需根據(jù)工況確定工作異常原因。

發(fā)動機(jī)常見故障表現(xiàn)為冷卻系統(tǒng)狀況不良有以下幾點(diǎn)：

a.發(fā)動機(jī)啟停系統(tǒng)故障概率較高，蓄電池電量不足導(dǎo)致電源故障。發(fā)動氣缸內(nèi)未充分燃燒氣體進(jìn)入曲軸箱內(nèi)導(dǎo)致零部件潤滑困難，應(yīng)定期更換機(jī)油避免引發(fā)故障。

b.發(fā)動機(jī)處于啟動狀態(tài)溫度升高，要借助智能儀器排除溫度異常故障，發(fā)生溫度異常故障表明發(fā)動機(jī)狀態(tài)異常。發(fā)動機(jī)溫度過高主要原因包括水泵故障、排風(fēng)扇運(yùn)行故障等，溫度檢查時應(yīng)避免高溫直射，發(fā)動機(jī)降溫后檢查節(jié)溫器等。

c.檢測發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)出現(xiàn)異常聲音，可能由于發(fā)動機(jī)供油不足與周圍零部件碰撞產(chǎn)生異常振動，駕駛?cè)藛T發(fā)現(xiàn)噪音故障后要及時檢修。

d.發(fā)動機(jī)異味主要原因有汽車部件老化等，需要及時檢查相關(guān)零部件的損壞情況。加速無力需檢查進(jìn)氣與供油情況，需要每年定期更換空氣濾芯，可以根據(jù)油品標(biāo)高適當(dāng)縮短更換周期。

4 汽車發(fā)動機(jī)故障處理與維護(hù)保養(yǎng)

我國汽車故障診斷技術(shù)研究水平相比英美法國家水平存在很大差距。發(fā)動機(jī)是汽車的核心部件，由于汽車維護(hù)保養(yǎng)不及時等問題導(dǎo)致發(fā)動機(jī)系統(tǒng)故障頻發(fā)。維修人員要熟練掌握發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加強(qiáng)發(fā)動機(jī)日常維護(hù)保養(yǎng)，有效提高發(fā)動機(jī)故障維修水平。

a.汽車機(jī)械系統(tǒng)故障特點(diǎn)是運(yùn)行為動態(tài)過程，汽車機(jī)械系統(tǒng)故障具有離散型連續(xù)性、隨機(jī)性等特性。故障診斷是模式分類與識別問題，汽車發(fā)動機(jī)內(nèi)部存在多個激振源，分析振動信號包含內(nèi)部零件狀態(tài)信息可以判定性能。當(dāng)前機(jī)械設(shè)備振動診斷法成為廣泛采用的故障診斷方法，故障診斷特征提取方法成為信號分析法結(jié)合的故障特征提取方法、信號處理方法向小泡包分析法等方法轉(zhuǎn)變。

b.發(fā)動機(jī)通常采用往復(fù)式活塞式內(nèi)燃機(jī)，發(fā)動機(jī)技術(shù)狀況參數(shù)以不同規(guī)律發(fā)生變化。發(fā)動機(jī)故障檢測要遵循先外后內(nèi)的原則，診斷程序?yàn)檎页鰴C(jī)械電氣電控故障原因，注意空氣濾清器是否及時清理等問題。發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時高壓未燃燒氣體進(jìn)入曲軸箱形成油泥，針對啟停故障檢測要找到故障原因，充電后裝回原位解決故障?？梢詰{經(jīng)驗(yàn)判斷發(fā)動機(jī)噪音故障原因，根據(jù)智能檢修設(shè)備判斷故障原因，利用ECU檢測法對發(fā)動機(jī)詳細(xì)檢查。

5 結(jié)語

隨著我國汽車制造業(yè)的快速發(fā)展，對行業(yè)技術(shù)水平提出更高的要求，發(fā)動機(jī)是汽車構(gòu)造的重要部分，是將旋轉(zhuǎn)性和往復(fù)性運(yùn)動結(jié)合的機(jī)械設(shè)備。由于汽車發(fā)動機(jī)種類較多結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同故障產(chǎn)生原因不同，很多發(fā)動機(jī)故障問題造成不同異常聲響。日常使用中要注意定期保養(yǎng)維護(hù)，要了解故障類型原因采取相應(yīng)的維修技術(shù)。汽車發(fā)動機(jī)故障檢修技術(shù)研究隨著汽車技術(shù)不斷進(jìn)步完善，建立科學(xué)完善的汽車故障檢修體系成為發(fā)動機(jī)故障診斷的必然要求。

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作者簡介：

司坤，男，1981年生，講師，研究方向?yàn)槠藜夹g(shù)、汽修工具以及應(yīng)用。