摘要：發(fā)動機是驅(qū)動汽車的重要傳動部件，隨著汽車發(fā)動機技術(shù)的不斷發(fā)展，發(fā)動機的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，發(fā)動機的故障會影響車輛的正常運行，并在道路上引發(fā)事故。此外，集成系統(tǒng)的使用給車輛的故障排除帶來困難，并增加了電路等一系列故障的可能性，因此有必要研究汽車發(fā)動機的故障檢測和維修方法，以保證汽車發(fā)動機的正常運行。在此基礎(chǔ)上，介紹了汽車發(fā)動機的結(jié)構(gòu)和原理，總結(jié)了最常見的汽車發(fā)動機故障類型的原因，并針對邁騰B8汽車發(fā)動機故障提出檢測和維修的方法。

關(guān)鍵詞：汽車維修；發(fā)動機故障；檢測技術(shù)

中圖分類號：U472? 收稿日期：2023-05-24

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.08.033

1 前言

近年來，中國汽車工業(yè)蓬勃發(fā)展，汽車已經(jīng)成為人們不可缺少的交通工具。由于汽車發(fā)動機是汽車的動力源，是汽車的核心，汽車發(fā)動機診斷、檢測和維修技術(shù)水平低下，導(dǎo)致汽車安全運行存在一定障礙，改進汽車發(fā)動機診斷、檢測和維修技術(shù)，對提高汽車安全性、質(zhì)量、可靠性具有重要意義。我國對發(fā)動機故障檢測的研究起步較晚，在20世紀70年代逐步發(fā)展，隨著20世紀末汽車工業(yè)的快速發(fā)展，對汽車故障診斷和檢測的適當設(shè)備的研究也逐漸展開。時至今日，汽車發(fā)動機故障診斷和檢測技術(shù)已成為汽車工業(yè)中最重要的問題和挑戰(zhàn)之一。

2 汽車發(fā)動機結(jié)構(gòu)原理

在汽油發(fā)動機中，燃料被注入進氣歧管，混合物被送入發(fā)動機氣缸。柴油機使用噴射泵將柴油注入發(fā)動機氣缸，通過熱混合物的自燃和熱膨脹做功。發(fā)動機根據(jù)決定車輛經(jīng)濟性的汽缸布置，分為WV發(fā)動機和水平對置發(fā)動機，包括二沖程和四沖程內(nèi)燃機。汽車發(fā)動機的結(jié)構(gòu)包括曲軸和齒輪，主要是燃料供應(yīng)系統(tǒng)、潤滑和冷卻系統(tǒng)以及點火系統(tǒng)。曲軸機構(gòu)主要由殼體組、曲軸飛輪組和活塞桿組組成，它們?yōu)榍S提供燃燒場并將膨脹壓力轉(zhuǎn)化為扭矩[1]。氣門組包括氣門導(dǎo)管和彈簧等部件，它們要將氣門固定在氣缸密封圈上，齒輪組包括齒輪、搖臂和導(dǎo)桿等，曲軸機構(gòu)的功能是打開和關(guān)閉進氣門和出氣門以確保燃燒室的嚴密性，有規(guī)律的壓縮和膨脹循環(huán)。點火系統(tǒng)是汽油發(fā)動機的一個重要部分，通常位于火花塞的兩個電極之間，以產(chǎn)生電火花，它包括交流發(fā)電機、電池和點火線圈。燃氣-柴油內(nèi)燃活塞式發(fā)動機將燃料的化學能轉(zhuǎn)化為機械能以產(chǎn)生動力，柴油發(fā)動機的熱效率更高、更經(jīng)濟。蒸汽機和柴油機的工作原理不同，柴油機采用壓燃式。活塞在發(fā)動機汽缸中的往復(fù)運動是由活塞銷和連桿端部的連接所執(zhí)行的。

3 汽車發(fā)動機常見的故障類型

3.1 發(fā)動機啟停故障

發(fā)動機故障通常發(fā)生在啟動發(fā)動機時，發(fā)動機電路或油路的任何異常都可能導(dǎo)致發(fā)動機無法正常啟動。發(fā)動機在蓄電池電量不足時也可能無法正常啟動。駕駛員在發(fā)動機不能正常啟動的情況下，應(yīng)首先檢查汽車發(fā)動機的電源線路，并檢查汽車發(fā)動機的電池容量[2]、停機系統(tǒng)、起動機及起動機線路。

3.2 發(fā)動機噪聲故障

當發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，經(jīng)常會發(fā)出一定的噪音，如果發(fā)動機發(fā)出的噪聲是一種持續(xù)的、有規(guī)律的噪聲，表示汽車發(fā)動機運轉(zhuǎn)正常，如果汽車發(fā)動機發(fā)出刺耳的噪聲，說明汽車發(fā)動機內(nèi)部零件摩擦，這時可以通過使用聽診器，識別發(fā)動機異響部位，更換損壞部件來排除故障。

3.3 發(fā)動機油耗故障

許多車主發(fā)現(xiàn)，車輛燃油消耗越來越多。消耗量增加的主要原因是發(fā)動機運行時，系統(tǒng)各傳感器信號失真、噴油及點火系統(tǒng)性能下降，導(dǎo)致燃料沒有與空氣充分混合，燃燒不充分。潤滑油消耗量增加的主要原因是發(fā)動機內(nèi)部零件的不正常磨損。

3.4 發(fā)動機尾氣故障

由于燃料和空氣在發(fā)動機中混合不均勻而導(dǎo)致燃燒不充分，易導(dǎo)致出現(xiàn)尾氣刺鼻，冒黑煙的情況。如果發(fā)動機中的活塞環(huán)或油環(huán)在運行過程中嚴重磨損，可能會出現(xiàn)藍色尾氣，如果駕駛員使用劣質(zhì)燃料，也會出現(xiàn)白色排氣[3]。

3.5 發(fā)動機拉缸活塞故障

由于汽車發(fā)動機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如果活塞和氣缸之間的距離太小，活塞很容易被擠出來。如果駕駛員在駕駛過程中沒有注意到發(fā)動機過熱，異物很容易卡在發(fā)動機汽缸內(nèi)，導(dǎo)致發(fā)動機拉缸。

3.6 發(fā)動機抖動故障

如果車輛內(nèi)部顯示屏上的冷卻液溫度警告燈突然亮起，這說明車輛的冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)了問題，往往此時發(fā)動機也會出現(xiàn)抖動，車輛維修人員可以檢查發(fā)動機抖動情況，如果發(fā)動機抖動沒有規(guī)律，可能是車輛的點火系統(tǒng)出現(xiàn)了問題。車輛的點火系統(tǒng)就是點火器及火花塞，可以通過點火器跳火測試及互換的方法檢查點火器。檢查火花塞時的，如果點火器正常工作時，火花塞不點火，可能是火花塞內(nèi)部有大量積碳或已經(jīng)損壞。

4 汽車發(fā)動機故障的常用檢測方法

4.1 經(jīng)驗檢測法

在汽車運行過程中不可避免地出現(xiàn)各種故障，但這些故障逐漸積累起來，形成了一個完善的檢測系統(tǒng)。由于缺乏現(xiàn)代化的技術(shù)檢測設(shè)備，大多數(shù)故障必須依靠人工檢測，通過在實踐中的積累，維修人員可以進一步學習檢測專業(yè)知識，并根據(jù)發(fā)動機的外觀等，對發(fā)動機故障進行預(yù)評估、檢測。為了使檢測和維修更加有效，要對許多工具做出有效的替代，例如，如果發(fā)動機有積碳問題，檢測人員的專業(yè)知識可以準確定位發(fā)動機損壞位置[4]；當然，經(jīng)驗性檢測方法的性質(zhì)并不意味著其應(yīng)用是普遍的，它們也需要相應(yīng)的理論培訓(xùn)和實踐經(jīng)驗。通常情況下，經(jīng)驗方法對于簡單的問題可能很準確，可以減少檢測和維修發(fā)動機故障的時間。

4.2 ECU診斷檢測法

由于汽車工業(yè)的日益智能化，ECU（電子控制單元）現(xiàn)在的應(yīng)用越來越廣泛。ECU在汽車使用中扮演著“大腦”的角色，許多復(fù)雜的功能都要依靠ECU來控制和完成，大大降低了人為干預(yù)的程度。例如，自動氣候控制、空氣清潔、語音助手和自動駕駛都與ECU的支持和保護密不可分。在汽車發(fā)動機的故障檢測領(lǐng)域，ECU的功能和作用也不能被忽視。這意味著大多數(shù)汽車在出廠時都在ECU中配備了相關(guān)參數(shù)，并在關(guān)鍵部位安裝了傳感器，以便在發(fā)生故障時通過ECU向用戶發(fā)出警報。因此，通過ECU進行發(fā)動機故障檢測已經(jīng)成為更快速、更準確地獲取故障信息的最常用方法之一。

5 發(fā)動機故障檢測與維修方式

5.1 進氣管真空度檢測

發(fā)動機進氣歧管的負壓是最敏感的部件之一，許多發(fā)動機故障都是由于負壓變化造成的。汽車維修人員應(yīng)使用能確定真空度大小的專用真空表檢查發(fā)動機進氣歧管的真空度。這主要是為了確定當發(fā)動機出現(xiàn)故障時，進氣歧管中的真空度偏差的影響。將故障對負壓值的影響與邁騰B8發(fā)動機的負壓值作為參考進行了比較。正常怠速時進氣歧管真空值為61 MPa，混合氣不正常時對進氣歧管真空值的影響可以忽略不計，氣門嚴重泄漏時對進氣歧管真空值的影響最大。列出各種故障對進氣歧管真空值的影響，有利于車輛維修人員確定發(fā)動機故障的原因，有效提高車輛維修人員的工作效率，最大限度地保證車輛安全。

5.2 點火波形檢測

如果發(fā)動機不能啟動，必須檢查點火系統(tǒng)，可能存在點火故障、點火不正常。汽車修理工可以使用示波器檢查點火系統(tǒng)，示波器可以用來確定發(fā)動機各個汽缸中發(fā)生的情況。如果示波器的電壓很高，那么發(fā)動機缸體中的火花塞可能已經(jīng)斷開；如果示波器的電壓很低，那么發(fā)動機缸體中可能有很多積碳，火花塞已經(jīng)磨損或者缸體中的火花塞已經(jīng)斷開。維修人員可以用示波器檢查車輛的發(fā)動機組，甚至可以測量點火線圈、火花塞和發(fā)動機高壓線，以幫助維修人員確定是否有問題[5]。

6 具體案例分析

6.1 故障了解與確認

a.故障現(xiàn)象

邁騰B8，客戶稱該車之前發(fā)生過嚴重事故，維修后可以正常使用，近期停車后，重新啟動，車輛無法啟動。接到故障車輛車后試車，車輛無法啟動，起動機不轉(zhuǎn)，儀表顯示異常，踩下制動踏板指示燈、EPC燈不顯示（圖1）。

b.車輛驗證

經(jīng)和客戶一起試車，驗證結(jié)果客戶描述的問題屬實。

c.初始檢查

先后檢查線束插頭連接、檢查是否存在加裝件等，結(jié)果未發(fā)現(xiàn)異常。

6.2 診斷檢查

a.將診斷儀（431）與車輛連接，掃描全車系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)01發(fā)動機控制系統(tǒng)、02變速箱電子裝置系統(tǒng)缺失（圖2）。

b.查閱維修信息按照維修手冊推薦的診斷流程&步驟操作。

由于上述步驟未能找到故障原因，接下來按照手冊中相關(guān)故障的診斷流程進行系統(tǒng)測試：

a.檢查J623電源電路正常。斷開J623的T91插頭，測量J623電源系統(tǒng)電壓為12.45V正常（圖3）。

b.檢查J743變速器電源電路正常。

c.檢查動力網(wǎng)CAN系統(tǒng)，利用示波器對比CANH波形變成一條直線，正常值應(yīng)為3.5～2.5V跳動的矩形波，異常，判定為CANH-CANL互短。異常波形和正常波形分別如圖4-圖5所示。

d.斷開J623和J533插頭，測量動力網(wǎng)CAN線路，T91/79-T20e/16電阻＜1 Ω正常，T91/80-T20e/6電阻電阻＜1 Ω正常，T91/79-T91/80＞10 kΩ正常。

e.測量J623本體T91/79-T91/80間電阻＜1 Ω，異常，J623內(nèi)部短路。

6.3 驗證客戶描述的問題是否修復(fù)

更換J623，故障排除，車輛恢復(fù)正常。

6.4 故障機理分析

J623本體T91/79-T91/80之間短路，導(dǎo)致動力網(wǎng)CAN通信失敗，所以起動機不工作，P擋閃爍，儀表EPC燈不點亮。更換J623本體后，上述故障排除，起動車輛，運行正常。

7 發(fā)動機故障診斷的注意事項

a.為防止因電壓下降而損壞ECU和傳感器，不要在發(fā)動機運行時斷開蓄電池導(dǎo)線。

b.當發(fā)動機警告燈亮起時，不要斷開蓄電池。斷開電池將清除ECU中的相應(yīng)數(shù)據(jù)。

c.在排除車輛故障時，關(guān)閉點火裝置，斷開蓄電池負極，并鎖上鑰匙，以確保維修人員的人身安全。

d.在排除故障時，應(yīng)使用車輛專用的萬用表檢查控制單元和傳感器。

e.電池連接不當可能會導(dǎo)致單元燒毀，引起火災(zāi)。

f.控制單元和傳感器必須密封，不能受潮，控制單元和傳感器不能用水清洗。

g.如果控制單元出現(xiàn)故障，不要擅自拆解，如果誤診了故障，擅自拆卸控制單元，控制單元的密封將被破壞。

8 汽車發(fā)動機故障檢測與維修發(fā)展趨勢

發(fā)動機故障診斷與檢測技術(shù)是以汽車發(fā)動機的基本結(jié)構(gòu)特點、內(nèi)燃機的理論基礎(chǔ)、計算機控制技術(shù)和整車性能指標為規(guī)范，以及綜合汽車試車技術(shù)和相關(guān)測試設(shè)備為基礎(chǔ)［6］?，F(xiàn)在，汽車發(fā)動機的各種安全模塊都是由傳感器監(jiān)測的，如果在車輛運行時，任何模塊的信號超出了規(guī)定的范圍，電路就會自動檢測模塊的故障，并及時發(fā)出錯誤信息。適當?shù)挠嬎銠C設(shè)施、先進的傳感器技術(shù)、人工智能算法對汽車發(fā)動機各種故障的預(yù)測、自動分類和診斷能力越來越強。在汽車發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，持續(xù)監(jiān)測車輛和各部件的性能，哪怕只是一個螺絲松動，都有助于及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，確保車輛安全可靠地運行，但目前該系統(tǒng)仍處于實驗階段，尚未得到廣泛使用。未來，應(yīng)在此技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)車輛損傷自動診斷系統(tǒng)，這對提高車輛損傷的診斷和準確檢測能力至關(guān)重要，也是汽車工業(yè)未來發(fā)展的焦點之一。

9 結(jié)語

汽車的故障診斷是一個系統(tǒng)的過程，只有了解汽車控制機制，結(jié)合故障現(xiàn)象，使用現(xiàn)代診斷設(shè)備，并對數(shù)據(jù)進行審查和分析，才能準確確定具體的故障位置。

參考文獻：

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作者簡介：

李顯貴，男，1973年生，研究生，研究方向為汽車檢測與維修技術(shù)、新能源汽車檢測與維修技術(shù)、二手車鑒定與評估。