汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法研究

張政

湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南省長(zhǎng)沙市 410132

1 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，汽車正迅速走進(jìn)人們的家庭，汽車維修業(yè)務(wù)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢苫蛉钡姆?wù)業(yè)務(wù)，成為汽車使用全生命周期的一部分。發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的重要組成部分，在提高汽車性能的同時(shí)，也使汽車整體控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)一步復(fù)雜化。故障使診斷和維護(hù)特別困難，可以考驗(yàn)維護(hù)人員的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)變得越來(lái)越復(fù)雜，發(fā)動(dòng)機(jī)本身的質(zhì)量、外部環(huán)境和人為操作不當(dāng)?shù)纫蛩卦黾恿税l(fā)動(dòng)機(jī)故障的發(fā)生率，發(fā)動(dòng)機(jī)故障的診斷難度不斷增加，促使人們不斷學(xué)習(xí)新的檢測(cè)方法和診斷技術(shù)。近年來(lái)，汽車生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高，科學(xué)合理的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷理論成為相關(guān)專家的研究重點(diǎn)，診斷手段進(jìn)一步完善。隨著電子信息技術(shù)應(yīng)用于汽車診斷，汽車缺陷診斷的科技含量不斷提高，對(duì)缺陷診斷方法提出了很大挑戰(zhàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)是汽車缺陷多發(fā)的地方，許多汽車缺陷調(diào)查表明，點(diǎn)火系統(tǒng)缺陷占整車缺陷的50%以上，因此本文對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火研究具有重要意義。

2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理

發(fā)動(dòng)機(jī)是提供發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和操作汽車的部件，因此其質(zhì)量取決于其質(zhì)量，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理是，發(fā)動(dòng)機(jī)將燃燒燃料（如汽油、柴油、天然氣）獲得的能量轉(zhuǎn)化為熱能，然后利用熱能在氣缸內(nèi)活塞運(yùn)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)是把能量轉(zhuǎn)換成汽車的轉(zhuǎn)換器。

3 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)典型故障

3.1 曲柄連桿機(jī)構(gòu)故障

如果曲柄連桿在大載荷下，那么很容易彎曲或彎曲連桿。連桿螺栓的損傷主要包括螺紋或離合器部分松動(dòng)、斷裂或開裂、拉伸永久變形等形式的損傷。損壞原因復(fù)雜，裝配作業(yè)中斷，荷載不均勻，螺釘軸線不平整，螺栓螺母支承垂直，導(dǎo)致后期變形。密封件表面不夠清潔，螺紋間協(xié)調(diào)性差，擰緊力過(guò)大，容易造成夾緊或松動(dòng)。

3.2 配氣機(jī)構(gòu)故障

閥桿密封性的不同，主要是閥桿接觸面和閥座在燒蝕、磨損、碳積聚、離合器、閥桿間隙調(diào)節(jié)不合理、閥桿扭動(dòng)、無(wú)閥桿彈簧或斷口的作用下減小了閥桿密封性的斷裂，閥桿過(guò)大的斷裂通常會(huì)導(dǎo)致推桿的損失，凸輪等零件的閥門或螺桿調(diào)節(jié)器間隙。其原因要么是閥桿彎曲，要么是閥桿與導(dǎo)向閥之間的間隙組合不當(dāng)，要么是管道中碳積累過(guò)多導(dǎo)致閥桿斷裂，這在閥桿環(huán)上經(jīng)常發(fā)生。有三個(gè)組成部分：凹痕、頭部和過(guò)渡區(qū)。閥門破裂通常是由于內(nèi)燃機(jī)在很高的溫度下在短時(shí)間內(nèi)冷卻，導(dǎo)致閥門兩端溫度不均勻和熱應(yīng)力，或者排氣閥安裝不當(dāng)造成的，在隨后的使用中，損壞是由于變形造成的。

3.3 氣缸故障

拔出氣缸時(shí)，氣缸工作面出現(xiàn)一系列不同深度的軸向槽，影響氣缸的密封性。汽缸故障的主要原因是磨削問(wèn)題，剩下的是發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，活塞環(huán)間隙過(guò)大，發(fā)動(dòng)機(jī)在低溫下多次起動(dòng)。一般由于使用不當(dāng)，操作時(shí)不考慮機(jī)器因操作而產(chǎn)生的高溫，直接加冷水，導(dǎo)致氣缸套淬火破裂。

4 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)典型故障的定性分析

4.1 氣缸典型故障定性分析

發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件與面部振動(dòng)密切相關(guān).在同樣的興趣下，氣缸破裂壓力和表面沖擊振蕩隨轉(zhuǎn)速的增加而增大和增強(qiáng)，延長(zhǎng)行程時(shí)的振動(dòng)強(qiáng)度，頻率范圍內(nèi)的信號(hào)強(qiáng)度與時(shí)間范圍內(nèi)的信號(hào)強(qiáng)度成正比.隨著磨損的增加，氣缸套外表面對(duì)功率譜影響的靈敏度峰值線性提高，以及對(duì)磨損的整體振動(dòng)響應(yīng)。

4.2 活塞典型故障定性分析

總的來(lái)說(shuō)，在活塞的頻率范圍內(nèi)，能量場(chǎng)中存在兩個(gè)峰值波，隨著轉(zhuǎn)速的增加向高頻方向移動(dòng)，最終共同形成一個(gè)大的能量峰值波。在這些范圍內(nèi)，可以選擇活塞銷吱吱作響的特征頻帶活塞頻率。

4.3 啟動(dòng)失敗

由于車身重量加上貨物重量，車輛的重量使車輛在行駛中承受一定的載荷，而載重大的卡車的載荷增加。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)立即對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢查，以確定問(wèn)題是什么，如果問(wèn)題小，則自行解決。其中，起動(dòng)故障是發(fā)動(dòng)機(jī)中的一種永久性故障。如果發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)不起來(lái)，油壓下降，機(jī)器就會(huì)停下來(lái)。在這種情況下，必須立即更換傳輸，否則會(huì)發(fā)生意外。

4.4 噪聲分解

發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)問(wèn)題，噪音小，運(yùn)行相對(duì)平穩(wěn)。但是，如果在操作過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出不尋常的聲音，那就意味著它是不正常的。造成異常的主要原因是發(fā)動(dòng)機(jī)塞和汽油燃燒不完全。因此，如果存在噪聲缺陷，應(yīng)立即檢查發(fā)動(dòng)機(jī)并解決問(wèn)題，以避免發(fā)生事故。

4.5 爆炸失敗

引擎爆裂及爆裂的問(wèn)題，主要是由于汽車廢氣排放的氣體濃度高，以及爆裂及爆裂工程出現(xiàn)故障，導(dǎo)致汽車耗油量增加，必須立即消除，這縮短了汽車的使用壽命.發(fā)動(dòng)機(jī)可能會(huì)出現(xiàn)意想不到的操作錯(cuò)誤.爆炸和爆震時(shí)的故障不容忽視，因?yàn)槠讍?wèn)題會(huì)增加汽車的油耗，如果嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃。

4.6 燃油系統(tǒng)故障

對(duì)于汽車來(lái)說(shuō)，汽油是主要燃料，但如果汽油燃燒時(shí)分解的污染物沒(méi)有完全清除，那么隨著時(shí)間的推移，很容易粘在發(fā)動(dòng)機(jī)部件上，堵塞發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵部件。隨著燃料的燃燒，它變得越來(lái)越困難，最終導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)因工作中斷而出現(xiàn)故障。

5 如何安裝汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障

5.1 診斷過(guò)程

發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)明顯的異常振動(dòng)，但在沒(méi)有可見(jiàn)噪聲的情況下，很難判斷現(xiàn)有的聲音診斷方法是否適用。故障排除需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，如果不及時(shí)診斷，那么維修很容易丟失。首先對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸振動(dòng)信號(hào)和車體振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行了相關(guān)分析，在多個(gè)汽缸中檢測(cè)出故障汽缸，縮短了診斷過(guò)程，節(jié)省了時(shí)間，提高了診斷效率。其次對(duì)損壞的氣缸進(jìn)行時(shí)域、頻域和短波數(shù)據(jù)包分析，具有時(shí)域、頻域和短波數(shù)據(jù)包的相關(guān)特性，最后將直接對(duì)這些特性進(jìn)行故障診斷。

5.2 發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷

正常和有缺陷圓柱體的振蕩信號(hào)和時(shí)鐘振蕩信號(hào)不會(huì)隨轉(zhuǎn)速、均方根值和局部空間的增加而變化。但是，盡管發(fā)動(dòng)機(jī)在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下的過(guò)流系數(shù)明顯低于故障狀態(tài)，但隨著轉(zhuǎn)數(shù)的增加，兩種模式下的峰值差減小，故障強(qiáng)度迅速減小，使過(guò)流系數(shù)可以確定為時(shí)間范圍，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷。因此，電機(jī)振蕩信號(hào)的時(shí)間參數(shù)可以橫向反映電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，但除此之外，過(guò)流系數(shù)在很大程度上取決于條件，因此對(duì)誤差診斷具有一定的意義。其他時(shí)區(qū)參數(shù)根據(jù)狀態(tài)變化較小。也就是說(shuō)，過(guò)流量可以作為發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的標(biāo)準(zhǔn)，其他時(shí)間參數(shù)只能作為附加診斷參數(shù)。

5.3 故障檢修方法

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)啟停系統(tǒng)發(fā)生故障后，維修技術(shù)人員可以執(zhí)行以下步驟來(lái)確定故障原因并制定相應(yīng)的維修計(jì)劃。一是了解車輛行駛里程、保養(yǎng)等基本信息。二是診斷車輛故障原因，與日常使用車輛的駕駛員溝通，明確汽車發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟停故障的內(nèi)容。包括故障發(fā)生的頻率、故障發(fā)生的路況等。最后制定故障維修計(jì)劃，進(jìn)行故障維修操作。具體包括以下幾個(gè)方面：一是上路試車，觀察汽車在行駛過(guò)程中是否有駕駛員報(bào)告的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟停錯(cuò)誤，了解發(fā)動(dòng)機(jī)溫度和儀表板顯示情況。當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)啟停功能出現(xiàn)故障時(shí)等具體信息。二是根據(jù)道路試驗(yàn)和觀察，將車輛狀況與安全標(biāo)準(zhǔn)狀況進(jìn)行比較，如果車輛調(diào)試后滿足啟停系統(tǒng)的正常啟動(dòng)要求，如關(guān)閉大功率設(shè)備、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻等，但如果滿足條件，啟停系統(tǒng)仍不能正常工作，必須進(jìn)行以下檢查。三是在診斷汽車發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟停功能故障時(shí)，可以使用首次使用電池測(cè)試儀明確電池的使用情況，如果電池正常，自動(dòng)啟停功能汽車發(fā)動(dòng)機(jī)仍然難以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須進(jìn)行以下步驟的診斷工作。四是利用汽車診斷儀讀取車輛故障碼，識(shí)別故障部位，制定相應(yīng)的維修方案。五是如上述檢查工作未發(fā)現(xiàn)異常，根據(jù)車輛維修手冊(cè)及電路布置圖檢查相關(guān)部位，并根據(jù)詳細(xì)檢查結(jié)果制定詳細(xì)的維修計(jì)劃。

5.4 發(fā)動(dòng)機(jī)故障小波包分析

電機(jī)是一種振動(dòng)源多、頻帶寬、振蕩型復(fù)雜的大型機(jī)構(gòu)，其振蕩信號(hào)具有振蕩和時(shí)間變化的特征。發(fā)生故障時(shí)，與穩(wěn)態(tài)相比，某些頻率的能量增加，某些頻率的能量減少。因此，信號(hào)的頻率組成包含了大量的信息，可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析和確定規(guī)律來(lái)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)頻率的能量變化反映特定缺陷的狀態(tài)時(shí)，利用這些特性建立每個(gè)頻帶的能量與缺陷狀態(tài)之間的關(guān)系，從而產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)，并通過(guò)頻率變化反映缺陷狀態(tài)。通過(guò)包分析，通過(guò)將信號(hào)信息分解為正交包，得到均勻分布在所有頻段的波包分裂系數(shù)，可以成功地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。然后分析小波包的分裂系數(shù).

5.5 定期清洗燃油系統(tǒng)

由于汽油是液體，粘度高，車內(nèi)油箱的工作環(huán)境密封性好，因此為防止燃油系統(tǒng)堵塞，工作人員定期保養(yǎng)、保養(yǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)，加強(qiáng)燃油系統(tǒng)的保護(hù)，有效延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命，還可以選擇清潔產(chǎn)品徹底清潔燃油系統(tǒng)中的垃圾，以避免燃油系統(tǒng)出現(xiàn)故障和問(wèn)題。

5.6 案例研究

問(wèn)題分析：駕駛員收到汽車停止工作的反饋后，系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)熄火功能。整車使用壽命3年，總里程7萬(wàn)公里。故障原因診斷分析：發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)明顯異常啟動(dòng)情況，不能及時(shí)調(diào)整啟停功能，無(wú)法在診斷助手的協(xié)助下獲取故障信息。同時(shí)，在電壓測(cè)量的情況下，電池電壓為12.5伏，而駕駛汽車時(shí)測(cè)量的電壓增加了1.3伏，因此沒(méi)有明顯變化。不僅如此，維修人員將電池取出進(jìn)行外接充電，測(cè)量相關(guān)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)健康指數(shù)超過(guò)59%，清晰電量值超過(guò)98%。最后對(duì)車輛進(jìn)行上路測(cè)試，明確系統(tǒng)功能，如果起?？刂撇豢尚?，在檢測(cè)檢測(cè)系統(tǒng)的輔助下，確定電池狀況是否滿足使用要求標(biāo)準(zhǔn)。至于具體的維修工作計(jì)劃，通過(guò)更換電池后的傳感設(shè)施監(jiān)測(cè)，確認(rèn)啟停功能已恢復(fù)。在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟停功能的診斷和維修中可以看出，電池的性能與啟停功能的執(zhí)行密切相關(guān)，達(dá)不到要求會(huì)影響正常運(yùn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)在正常條件下啟動(dòng)。

6 結(jié)語(yǔ)

機(jī)器由許多零件組成，每一個(gè)零件由幾個(gè)零件組成，發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的核心，對(duì)它的工作非常重要，所以我們必須做好生命的準(zhǔn)備。由于汽車經(jīng)常被用作日常使用，加上發(fā)動(dòng)機(jī)的高載量會(huì)產(chǎn)生影響其使用的問(wèn)題，因此有必要對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行深入的研究。綜上所述，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)啟停功能是現(xiàn)代汽車中非常重要的功能，對(duì)降低汽車油耗和空氣污染具有積極作用。因此，在對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)啟停功能進(jìn)行診斷和維護(hù)時(shí)，相關(guān)工作人員可以根據(jù)自身豐富的專業(yè)知識(shí)，根據(jù)故障類型，合理選擇合適的維修方法，使汽車的自動(dòng)啟停功能發(fā)揮作用。發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的性能水平，提供改進(jìn)的技術(shù)支持，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜，因此發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷成為新的挑戰(zhàn)。作為汽車修理工，必須學(xué)習(xí)故障診斷的理論和方法，以確保對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)故障進(jìn)行有效評(píng)估，及時(shí)消除隱患，提高發(fā)動(dòng)機(jī)維修質(zhì)量和效率。由于傳統(tǒng)的診斷和排除故障的能力很差，維修人員有必要從各個(gè)方面學(xué)習(xí)和研究故障診斷的方法，從最初的模糊診斷到依靠多媒體信息技術(shù)的電子和智能設(shè)備的診斷。對(duì)發(fā)現(xiàn)的故障問(wèn)題進(jìn)行分析和處理，可以比較全面、快速、有效地找出故障原因，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立完善、統(tǒng)一的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)診斷和維修技術(shù)方法，不僅節(jié)省了人工診斷的時(shí)間，而且使診斷更加準(zhǔn)確，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷對(duì)于保證發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。