1、单元 1汽车故障诊断基础知识引 言 汽车在使用过程中，由于某一种或几种原因的影响，其技术状况将随行驶里程的增加而变化，其动力性、经济性、可靠性、安全性等主要性能将逐渐或迅速地下降，排气污染和噪声加剧，故障率增加，这不仅对汽车的行驶安全、运行消耗、运输效率、运输成本及环境造成极大的影响，甚至还直接影响到汽车的使用寿命，因而研究汽车故障的变化规律，定期检测汽车的使用性能，快速、准确、有效地诊断出故障部位并排除故障，就成为汽车应用技术的一项重要内容。学习目标熟悉汽车故障诊断的基本概念。掌握汽车故障诊断的步骤。熟悉汽车故障树诊断的基本方法。掌握汽车故障诊断参数。1.1 1.1 汽车故障诊断概述1.1.
2、1 汽车故障诊断的基本概念1汽车故障汽车故障是指汽车部分或完全丧失工作能力的现象。汽车故障常见的分类方法如下：按丧失工作能力的程度汽车故障分为局部故障和完全故障，局部故障是指汽车部分丧失了工作能力，降低了使用性能的故障。完全故障是指汽车完全丧失工作能力，不能行驶的故障。按造成后果的严重程度汽车故障分为一般故障、严重故障和致命故障。一般故障：不影响行车安全，非主要零部件故障，可用备件的随车工具在较短时间内排除的故障。严重故障：影响行车安全，引起主要零部件、总成严重损坏，不能用易损备件和随车工具在短时间内排除的故障。致命故障：危及人身安全，引起主要总成报废，造成重大经济损失，对周围环境造成严重危害
3、的故障。（1）汽车故障产生的原因汽车的运用条件十分复杂，形成故障的原因也多种多样，总结起来主要有以下几种：零件之间的自然磨损或异常磨损；零件与腐蚀性物质接触形成化学腐蚀；零件在规则和不规则的外力作用及残余内应力作用下形成的变形；塑料、橡胶等非金属零件和电器元件老化；其他偶然原因造成的零件损伤等。汽车故障广泛地存在于汽车的制造、使用、维护和修理工作的全过程，特别是在使用中要注意汽车故障的发生，有故障要及时发现、及时排除，才能使汽车在使用过程中减少安全事故。（2）汽车故障的特征汽车的各组成部分按性能和部位可分为转动配合部分、滑动配合部分、密封部分、导电部分和啮合部分等。要准确地判断汽车故障，必须首
4、先熟悉这些部位表现出来的不同的内在和外表的特征，并根据这些症状来迅速排除。虽然故障症状错综复杂，但结合实践经验归纳起来大致可分为以下几类。故 障 部 位 故 障 特 征转动配合部位 磨损、不平衡、发热、变形、振动、异响滑动配合部位 松动、磨损、发热、熔焊泄漏、分离、漏气密封部位接触 不良、断线、脱落、电压下降、短路、发热导电部位 磨损、破损、发热、异响、位移啮合传动部位 磨耗、打滑、发热、衰损、振动、异响摩擦力配合部位 衰损、老化、打滑、磨槽、弯曲、多个弹簧间弹力不均弹簧推顶部位 衰损、老化、多个弹簧间拉力不均弹簧拉吸部位 衰损、老化、破损、冲击、变形弹簧支撑部位 泄漏、堵塞、蒸发、气阻、渗漏
5、液体流通部位 磨耗、烧蚀、熔焊、变形、硬度变软、附着异物高温部位大负荷部位 弯曲、扭曲、磨损、破损、断裂、发热、异响有许多故障现象同时具有多种特征，在诊断时应进行具体研究和区分。2汽车故障诊断汽车故障诊断是指在不解体（或仅拆下个别小零件）的情况下，确定汽车的技术状况，查明故障部位及故障原因的汽车应用技术。汽车技术状况是指定量测得的表征某一时刻汽车外观和性能参数值的总和。汽车故障诊断有两个不同的目的：其一是对显现出故障的汽车，通过检测诊断查找故障的确切部位和发生的原因，从而确定排除故障的方法；其二是对汽车的技术状况进行全面检查，确定汽车技术状况是否满足有关技术标准的要求及与标准相差的程度，以决定
6、汽车是否继续行驶或采取何种措施延长汽车的使用寿命。对汽车运行中故障的检测诊断和汽车维修前和维修过程中的检测诊断，属于前一种检测诊断；汽车维修作业后的竣工检验和定期或不定期进行的安全性能检测诊断、综合性能检测诊断，则属于后一种检测诊断。1.1.2 汽车故障诊断的步骤故障诊断的步骤阐明了逻辑程序和诊断流程，可用于任何情形。故障诊断流程通常分为六步：鉴定故障；进一步收集信息；评估证据；按照逻辑顺序进一步试验；校正故障；检查所有系统。图1-1 六步诊断流程六步诊断流程如图1-1所示。以下以发动机机油使用过多故障为例，介绍六步诊断的使用方法。询问用户，查明用了多少机油，确定机油使用过多。检查车辆是否机油
7、渗漏，发动机排气中是否有蓝烟。如果发现渗漏，发动机可能还在烧机油，但渗漏还是一个可能的原因。如果结果可以接受，发动机压缩试验将表明渗漏是最有可能的故障。清洁发动机，并短时运行发动机，渗漏问题较之前改善了。更换衬垫或油封等。运行并观察车辆系统，特别是与发动机相关的部分，仔细检查，确保故障得到解决，并没有引起其他的问题。图1-11.1.3 汽车故障诊断安全操作在进行汽车诊断时，安全操作是必不可少的。表1-2列出了常见的危险和规避危险的措施，在汽车故障诊断过程中必须遵循。表1-2 常见的危险和规避危险的措施1.21.2 汽车故障诊断方法及特点 1.2.1 汽车故障诊断常用方法汽车技术状况的诊断是由检
8、查、测试、分析、判断等一系列活动完成的。目前，汽车故障诊断可归纳为以下几种方法：（1）人工经验诊断法经验诊断法是诊断人员凭丰富的实践经验和一定的理论知识，在汽车不解体或局部解体情况下借助简单工具，根据汽车表现出来的外部异常状况，用眼睛观察、耳听、手摸等手段，边检查、边实验、边分析，进而对汽车技术状况做出判断的一种方法。这种方法具有不需要专用仪器设备，可随时随地应用和投资少、见效快等优点。但这种方法必须依赖于维修检测人员长期积累的经验和反复观察，因而诊断速度慢、准确性差、不能进行定量分析。尽管如此，经验法仍然是一种简单实用的方法，而且现代部分诊断技术是根据经验法发展起来的，比如现在的专家诊断系统
9、，它是把人脑的分析判断通过计算机来实现分析判断，从而得出结论。人工经验诊断法多适用于中、小维修企业和驾驶人员等，通常是与现代测试仪器结合使用。（2）检测诊断法检测诊断法是在不解体情况下，利用各种检测设备和仪器获取汽车、总成和机构的各种参数、曲线或波形，并根据这些信息来分析判断汽车的性能技术状况。随着电子技术的发展，汽车检测设备仪器也越来越先进，汽车检测通常用的仪器设备有底盘测功机、发动机综合检测仪、侧滑试验台、制动试验台、四轮定位仪、烟度计、气体分析仪、示波器与声级计等。这种方法的优点是检测速度快、准确性高、能定量分析，其缺点是投资大，占用厂房，操作人员需要进行培训。检测诊断法通常用于汽车检测
10、站和大型维修行业。（3）故障自诊断法故障自诊断法是利用计算机本身可以迅速监测控制系统的工作状况和储存数据这一特点，通过一定的操作程序，把汽车电脑的故障码提取出来，从而得到汽车故障信息，然后对症下药，进行故障排除。这种方法主要是针对汽车电控技术的发展而发展起来的，主要对汽车的电子控制系统进行诊断，具有快速准确的优点。随着汽车诊断技术的进一步发展，出现了一种汽车电脑故障诊断仪，它能把汽车电控单元ECU（Electronic Control Unit）储存的各种信息提取出来，然后进行整理、比较和翻译，以清晰的文字、曲线或图表方式显示出来。可以根据这些传送出来的信息，判断故障的类型和发生部位。这种方法
11、可以进行静态和动态诊断，是未来诊断技术的发展方向之一。以上三种汽车故障诊断方法，仍然在不断发展和变化，在目前各自保持着不可替代的特点。在应用中通常是几种方法的相互结合，在重视传统经验诊断法的同时，充分利用现代检测检测诊断技术，取长补短，以提高诊断效率和诊断效果。1.2.2 故障树诊断法1基本概念图1-2 故障树示意图故障树诊断法是将系统故障形成的原因由总体至部分按树枝状逐级细化的方法，它是汽车故障诊断最常用的分析方法。具体来说，就是将汽车的故障现象作为分析目标，找出导致此故障发生的全部直接原因，然后再找出导致下一级故障的全部直接原因，一直追查到那些最基本的、无须再探究细解的原因为止，形成了反映
12、汽车故障因果关系的树枝状图形故障树（见图1-2）。故障树是通过推理分析判明故障的原因和部位，是对复杂系统进行故障分析的有力工具。2故障树分析法的步骤其步骤通常因评价对象、分析目的、精确程度等不同而异，但故障树分析流程基本相同如图1-3所示。图1-2图1-3具体步骤如下：建造故障树；建立故障树的数学模型；定性分析；定量分析。3故障树的建造故障树诊断法的关键是建造故障树，故障树越完善越周全越好，完善程度直接影响定性和定量分析的准确性。（1）由故障症状、故障原因的层级关系，确定从顶端到中间、再到底端事件的全部事件列表在故障树中，首先要分析的系统故障事件称顶端事件，在汽车故障中顶端事件是指最初故障症状
13、。其次，把不能再分开的基本事件称底端事件，在汽车故障中底端是指最小故障点。最后，把其他事件称中间事件。故障树是由第一层顶端事件、多层中间事件、最后一层底端事件构成。注意：故障树中的底端事件不是最终故障原因，而仅仅是最小故障点，如图1-4所示。图1-4 故障树事件列表（2）由故障症状与故障原因之间的逻辑关系，连接事件与事件之间的逻辑图故障树是根据故障症状与故障原因间的逻辑关系建立起来的，首先将顶端事件用矩形符号表示，底端事件用圆形符号表示，然后再确定各层事件的逻辑关系，主要由“与”和“或”两种组成，并将各层事件用逻辑符号连接起来。（3）对故障树进行定性分析 对故障树定性分析的主要目的是找出导致事
14、件发生的全部可能，也就是导致故障症状发生的所有原因。弄清发生某种故障到底有多少种可能性。按逻辑关系，顶端事件为汽车发动机不能起动的故障树如图1-5所示。图1-5 发动机不能起动故障树 故障树分析法在汽车故障中上实际运用主要体现在汽车制造厂家提供的维修手册中的故障诊断指导表格和流程图，即故障诊断原因对照表和故障诊断流程图，前者是故障树的直接应用，后者是故障树的延伸应用。1.31.3 汽车故障诊断参数汽车的检测与诊断是确定汽车状况的技术，不仅要求有完善的检测、分析、判断的手段和方法，而且在检测诊断汽车技术状况时，必须选择合适的诊断参数，确定合理的诊断参数标准。诊断参数和诊断参数标准是从事汽车检测诊
15、断工作必须掌握的基础知识。1.3.1 汽车诊断参数1诊断参数的概念与分类诊断参数，是表征汽车、汽车总成及机构技术状况的量。在检测诊断汽车技术状况时，需要采用一种与结构参数有关而又能表征技术状况的间接指标，该间接指标称为诊断参数。诊断参数既与结构参数紧密相关，又能够反映汽车的技术状况，是一些可测的物理量和化学量。汽车诊断参数包括工作过程参数、伴随过程参数和几何尺寸参数。（1）工作过程参数 该参数是汽车、总成或机构工作过程中输出的一些可供测量的物理量和化学量。例如，发动机功率、汽车燃料消耗量、制动距离或制动力。汽车不工作时，工作过程参数无法测量。（2）伴随过程参数 该参数是伴随工作过程输出的一些可
16、测量，例如振动、噪声、异响、温度等。这些参数可提供诊断对象的局部信息，常用于复杂系统的深入诊断。汽车不工作时，无法测量该参数。（3）几何尺寸参数该参数可提供总成或机构中配合零件之间或独立零件的技术状况，例如配合间隙、自由行程、圆度、圆柱度、端面圆跳动、径向圆跳动等。这些参数虽提供的信息量有限，但却能表征诊断对象的具体状态。在汽车诊断中所测得的诊断参数，与结构参数一样是可变的，且具有随机性，如有的是连续的，有的是离散的。诊断参数的随机性是由结构参数的变化引起的。所采用的诊断参数可以是相对稳定的值，如间隙等，也可以是周期迅速变化的过程，如振动、脉冲等。对于相对稳定值，只要知道诊断参数的额定值及其随
17、行驶里程的变化规律，通过定期诊断结果，就可以发现其故障，并预测该诊断对象在无故障工作条件下的寿命；而对于周期性变化值，例如用点火示波器诊断点火系故障时，需要知道实际示波图像与标准示波图像，才能预测诊断对象的无故障工作寿命。2诊断参数的选择原则对于同一总成或部件，其诊断参数往往有多个。而一个结构参数的变化，可能引起多个状态参数或诊断参数的变化。对于一个总成（如发动机），不可能把它的每一个诊断参数都测量出来，而往往是选取最能反映其技术状况的一个或几个状态参数进行检测诊断。究竟哪些参数作为诊断参数比较合适呢？为了保证诊断结果的可信性和准确性，在选择诊断参数时应遵循以下的原则：（1）诊断参数应具有灵敏
18、性灵敏性又称为灵敏度，是指诊断对象的技术状况在从正常状态到进入故障状态之前的整个使用期内，诊断参数相对于技术状况参数的变化率。选用灵敏性高的诊断参数诊断汽车的技术状况时，可使诊断的可靠性提高。例如，在对发动机汽缸活塞组进行诊断时，当出现磨损时，即使在极限状态下，在输出的状态参数中，引起功率下降57，而引起压缩空气泄漏率可达4050。因此，为了诊断汽缸磨损量，选用汽缸漏气率作为诊断参数是灵敏的，可以获得较高的诊断可靠性。（2）诊断参数应具有稳定性稳定性指在相同的测试条件下，多次测得同一诊断参数的测量值，具有良好的一致性(重复性)。诊断参数的稳定性越好，其测量值的离散度越小。稳定性不好的诊断参数，
19、其灵敏性也低，可靠性差。（3）诊断参数应具有信息性信息性是指诊断参数对汽车技术状况具有的表征性。表征性好的诊断参数，能揭示汽车技术状况的特征和现象，反映汽车技术状况的全部情况。诊断参数的信息性越好，包含汽车技术状况的信息量越多，得出的诊断结论越可靠。（4）诊断参数应具有使用方便性和经济性在进行诊断参数选择时，同时应考虑所选的诊断参数要容易测量，而且所用的检测设备尽量简单，工艺简便、成本费用低。如果所选诊断参数测量费时、费力或难于进行测量，无论有多好的信息性和稳定性都是不可取的。例如，作为转矩是最能直接反映汽车功率的一个重要参数，但是无论是用应变传感器还是电磁传感器，由于传感器的安装比较困难或信
20、号转换部分与外部测量电路的连接很难实现，因此人们不得不尽量采取一些间接的方法来对功率进行测量。当然诊断参数的选取原则还有很多，这里列举了几个主要的原则，在选取时应当多方面综合权衡。3诊断参数的测量条件和测量方法不同的测量条件和不同的测量方法，可以得出不同的诊断参数值。在测量条件中，一般有温度条件、速度条件、负荷条件等。多数诊断参数的测得需要汽车走热至正常工作温度，只有少量诊断参数可在冷车下进行。除了温度条件外，速度条件和负荷条件也很重要。如发动机功率的检测，需在一定的转速和节气门开度下进行；汽车制动距离的检测，需在一定的制动初速度和载荷（空载或满载）下进行。对诊断参数的测量方法也有规定，如对在
21、用汽油车排放污染物的测量采用双怠速法，规定排气的主要组分采用不分光红外线检测仪进行检测；柴油车自由加速烟度的测量采用滤纸烟度法，规定采用滤纸式烟度计进行检测等。没有规范的测量条件和测量方法，无法统一尺度，因而测得的诊断参数值也就无法评价汽车的技术状况。所以，要把诊断参数及其测量条件、测量方法看成是一个不可分割的整体。1.3.2 诊断参数标准为了定量地评价汽车、总成及机构的技术状况，确定维修的范围和深度，预报无故障工作里程，必须建立诊断参数标准，提供一个比较尺度，这样，在检测到诊断参数值后与诊断参数标准值对照，即可确定汽车是继续运行还是要进行维修。汽车诊断参数标准与其他标准一样，分为国家标准、行
22、业标准、地方标准和企业标准四类。（1）国家标准国家标准是国家制定的标准，冠以中华人民共和国国家标准（GB）字样。国家标准一般由某行业部委提出，由国家质量监督检验检疫总局发布，具有强制性和权威性。汽车诊断中常用国家标准如下：GB 72582004/XG32008机动车运行安全技术条件国家标准第3号修改单GB 182852005点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法双怠速法及简易工况法GB 185652001营运车辆综合性能要求和检验方法GB/T 183442001汽车维护、检测、诊断技术规范GB/T 12545.12008汽车燃料消耗量试验方法 第一部分：利用车燃料消耗量试验方法GB 12
23、6761999汽车制动系统结构、性能和试验方法GB/T 182762000汽车动力性台架试验方法和评价指标GB 14952002声学 汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法GB/T 14365-1993声学 机动车辆定置噪声测量方法GB 3847-2005车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法GB 14763-2005装用点燃式发动机重型汽车 燃油蒸发污染物排放限值及测量方法（收集方）GB 11340-2005装用点燃式发动机重型汽车曲轴箱污染物排放限值GB/T 17993-2005汽车综合性能检测站能力的通用要求（2）行业标准行业标准又称为部委标准，是部级制定并发布的标准，
24、在部委系统内或行业系统内贯彻执行，一般冠以中华人民共和国某某行业标准。（3）地方标准地方标准是省级、市地级、县级制定并发布的标准，在地方范围内贯彻执行，也在一定范围内具有强制性和权威性。地方标准中的限值可能比上级标准中的限值要求更严格。（4）企业标准 企业标准包括汽车制造厂推荐的标准，汽车运输企业和汽车维修企业内部制定的标准，检测仪器设备制造厂推荐的参考性标准三种类型。汽车制造厂推荐的标准是汽车制造厂在汽车使用说明书中公布的汽车使用性能参数、结构参数、调整数据和使用极限等，可以把它们作为诊断参数标准来使用。该类标准是汽车制造厂根据设计要求、制造水平，为保证汽车的使用性能和技术状况而制定的。汽车
25、运输企业和维修企业的标准是汽车运输企业、汽车维修企业内部制定的标准，只在企业内部贯彻执行。企业标准须达到国家标准和上级标准的要求，同时允许超过国家标准和上级标准的要求。检测仪器设备制造厂推荐的参考性标准是检测仪器设备制造厂，在尚无国家标准和行业标准的情况下制定的，作为参考性标准，以判断汽车、总成及机构的技术状况。小 结 本单元主要介绍了汽车故障诊断的一些基础知识，包括汽车故障诊断的概念、目的、步骤，汽车故障诊断方法和特点，汽车故障诊断参数等。重点介绍了故障分析方法和应用，常用汽车故障诊断参数和选取原则，以及诊断参数标准，为课程后继学习打下理论基础。思考与练习一、选择题1在不解体（或仅拆下个别小
26、零件）的情况下，确定汽车的技术状况，查明故障原因的是（）。A汽车检测 B汽车诊断 C汽车维护 D汽车保养2发动机功率和汽车燃料消耗量等属于诊断参数的（）类。A工作过程参数 B伴随过程参数 C几何尺寸参数 D随机过程参数3振动、噪声、异响、温度等属于诊断参数的（）类。A工作过程参数 B随机过程参数 C伴随过程参数 D几何尺寸参数4配合间隙、自由行程等属于诊断参数的（）类。A随机过程参数 B伴随过程参数 C几何尺寸参数 D工作过程参数二、判断题1现代仪器设备诊断法比人工经验诊断法准确性差。（）2制动距离或制动力是工作过程参数。（）3振动、噪声、异响、温度等是伴随过程参数。（）4诊断参数中国家标准是所有标准中最为严格的标准，任何单位和个人必须贯彻执行，具有强制性和权威性。（）5诊断参数的获得考虑经济性的因素就不必考虑获得参数的测量条件和测量方法。（）三、简答题1什么是汽车故障？什么是汽车故障诊断？2举例说明汽车各总成有故障时会产生哪些症状？3汽车故障进行诊断时可采用哪几种方法？4汽车故障进行诊断时一般流程是什么？5什么是诊断参数，如何合理选择？6在汽车故障诊断中要注意哪些安全问题？
