一、故障诊断基础知识

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1、汽车工程系汽车发动机故障诊断、检 测与维修技术课件主讲教师：余元强汽车工程系 绪论 汽车故障诊断与检测技术是指在整车不解体情况下 ，确定汽车的技术状况，查明故障原因和故障部位 的汽车应用技术，它包括汽车故障诊断技术和检测 技术，也可统称为汽车诊断技术。 汽车工程系 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 车的运行安全、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

2、能，及时而准确地诊断出故障部位并 排除故障，就成为汽车使用技术的一项重要内容。 因此，汽车故障诊断与检测是恢复汽车使用寿命的 关键，是汽车使用技术的中心环节。 汽车工程系汽车故障诊断基础知识汽车工程系 1.1.1汽车故障 1. 定义汽车故障:是指汽车部分或完全丧失工作能力的 现象，其实质是汽车零件本身或零件之间的配合状 态发生了异常变化。汽车工作能力是动力性、经济性、工作可靠性 及安全环保等性能的总称。汽车工程系 2. 汽车故障的分类（ 1 ）按丧失工作能力的程度分为局部故障和 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

3、行驶的 故障。 汽车工程系 （ 2 ）按发生的后果分为轻微故障、一般故障、严重故障 和致命故障。 轻微故障：一般不会导致汽车停驶或性能下降，不需要更换 零件，对故障部位稍加调整即可排险，如紧固件松动等 （5 分钟内修复）。 一般故障：让汽车停驶或性能下降，不会导致主要部件和总 成的严重损坏，可更换易损备件并能在短时间内排除。 严重故障：可能导致主要零部件和总成的严重损坏，必须停 车，故障不可能在短时间内排除，如拉缸、烧瓦等。 致命故障：一般指危及汽车行驶安全，导致人身伤亡，引起 主要总成报废，造成重大损失，如连杆螺栓短裂等。汽车工程系 （ 3）按故障发生性质分为自然故障和人为故障。 1自然故障

4、 是指在正常使用和维护条件下，由于不可抗拒 的原因而形成的故障。如：使用过程中零件之间的 自然磨损、零件在长期交变载荷下产生疲劳、在外 载荷及温度残余内应力下产生变形、非金属零件及 电器元件老化等原因造成的故障。汽车工程系 2人为故障 是指由于人的行为不慎而造成的故障。这类故 障起因于汽车设计、制造、维护过程中的人为因素 。 （1）汽车设计制造上的因素。尽管各种车辆的设计 者们考虑得很周全，也难免存在薄弱环节和不足之 处。如发动机水套内冷却水流向欠合理而影响散热 ，导致个别气缸磨损剧烈；因空气压缩机结构不合 理而严重上机油；因总体布置不合理或其它原因导 致制动侧滑；有的进口汽车不符合我国国情造

5、成大 客车车身强度不足等。汽车工程系 （2）维修配件质量的因素。随着我国汽车保有量的 急剧增长，维修配件需求量也大大增加，由于使用 单位把关不严，伪劣产品鱼目混珠，引发了各种各 样的故障。如同一发动机气缸盖各燃烧室容积不等 ，导致发动机无力或爆震；凸轮轴正时齿轮键槽位 置超差，破坏了正常的配气相位，降低了发动机的 动力性；空气滤清器滤清效果差，引起气缸早期磨 损；前轮左右钢板弹簧的刚度、挠度不一致、不标 准，影响了前轮定位参数，破坏了操纵稳定性等。汽车工程系 （3）燃料、润滑油选用因素。根据车型选用燃料和 润滑油，是保证汽车正确使用的必要条件。如要求 使用93号汽油的车辆，选用了90号的汽油，

6、发动机 就会产生爆震，冲坏气缸垫，或烧毁活塞顶，并使 动力性下降；高压缩比、热负荷大的汽油发动机， 使用与之不配套的机油，会产生气缸活塞配合副的 早期磨损；柴油车在严寒地区使用高凝固点的柴油 ，就会起动困难等。汽车工程系 （4）管理方面的问题。由于使用单位和个人不了解 或不严格执行车辆技术管理规定，导致车辆使用不 合理、维护不定期、修理不及时，而使人为故障丛 生。使用中不重视日常维护，新车或大修车不走合 ，不执行出车前、行驶中、收车后的“三检”工作 ，不定期进行“三清”工作等，均会使随机故障频 发，不但影响了汽车使用寿命，而且危及行车安全 。 汽车工程系 （4）按故障发生的速度分突发性故障和渐

7、进性故障 突发性故障：无征兆、偶然性、突发性、无法监控 但容易排除。（爆胎、遇到意外障碍物超载造成的 零件损坏等） 渐进性故障：故障发生概率与时间有关，它的发生 标志着产品寿命的终结。汽车工程系 （5）按故障稳定程度分持续性故障和间歇性 故障 （6）按故障是否显现可分为可见故障和潜在 故障汽车工程系1.1.2故障产生原因 汽车因设计、材料、生产工艺、使用方式、检修保 养等差异，在使用过程不可避免地要发生故障。当 汽车发生故障时，能够用经验和科学知识准确地快 速地诊断出故障原因，找出损坏的零部件和部位， 并尽快地排除故障，对汽车的使用和维修有利。因 此，分析故障的原因、列举常见主要故障、归纳故

8、障方法，有利于对汽车故障做出准确判断。汽车工程系 1.本身存在着易损零件：汽车设计时，因各种因素 各种功能要求不同，各零件有不同寿命，如汽车上 运动的在恶劣环境下工作的零部件就为易损件，如 发动机轴承、火花塞等。2.零件本身质量差异：汽车和汽车零件是大批量和 由不同厂家生产的，不可避免地存在质量差异。原 厂配件使用中会出现问题，协作厂和不合格的配件 装到汽车上更会出现问题。 汽车工程系 3.汽车消耗品质量差异：主要有燃油和润滑油等，这些品质量差的会造成燃烧室积炭、运动接触面超 常磨损等，严重影响汽车的使用性能而发生故障。 4.汽车使用环境影晌：汽车是在野外露天等不断变 化的环境里工作。如高速公

9、路路面宽阔平坦，汽车 速度高，易出故障和事故；道路不平，汽车振动颠 簸严重，易受损伤。山区动力消耗大，在城市用车 时间长等，不适当的条件都会使汽车使用工况发生 变化，容易发生故障。 汽车工程系 5.驾驶技术和日常保养的影响：驾驶技术对汽车故 障产生有影响。汽车使用管理日常保养不善，不能 按规定进行走合和定期维护，野蛮起动和野蛮驾驶 等都会使汽车早期损坏和出现故障。 6.汽车故障诊断技术和维修技术的影晌：汽车使用 中有故障要即时维修，出了故障要做出准确地诊断 ，才可能修好。在汽车使用、维护、故障诊断和维 修作业中，特别是现代汽车，高新技术应用较多， 这就要求汽车使用、维修工作人员要了解和掌握汽

10、车技术和高深的新技术。不会修不能乱修，不懂不 能乱动，以免旧病未除，新毛病又会出现。汽车工程系 1.1.2故障产生原因 汽车故障的产生根本原因要是由于零件之间的自然 磨损或异常磨损、零件与有害物质接触造成的腐蚀 、零件在长期交变载荷下的疲劳、在外载荷及温度 残余内应力下的变形、非金属零件及电器元件的老 化、偶然的损伤等原因造成的。汽车工程系第一节 汽车零件的摩擦一、摩擦的概念一、摩擦的概念两物体相对运动时，其接触表面之间产生运动阻力的现象称为摩擦。 该阻力称为摩擦力。二、摩擦的种类二、摩擦的种类按零件表面润滑状态的不同，摩擦可分为干摩擦、液体摩擦、边界摩 擦和混合摩擦四类。1 1干摩擦干摩擦

11、摩擦表面间无任何润滑介质隔开时的 摩擦称为干摩擦。在干摩擦状态下，两零件相互接触时， 其接触面间将产生分子的相互吸引及凹凸 点的相互嵌合，如图4-1所示。汽车工程系2 2液体摩擦液体摩擦若两摩擦表面间有充足的润滑油，而且能满足一定的条件，则在 两摩擦面间可形成厚度为几十微米的压力油膜。它能将相对运动着的 两金属表面分隔开。两摩擦表面被润滑油完全隔开时的摩擦称为液体 摩擦。3 3边界摩擦边界摩擦两摩擦表面被一层极薄的润滑油边界膜隔开时的摩擦称为边界摩 擦。边界摩擦时，零件表面的边界膜。是润滑油中的极性分子靠物理 吸附和电子交换在零件表面上形成 的一层定向排列的分子栅，如图4-2 所示。它既不是液

12、体，也不是固体， 通常只有几个分子厚。4 4混合摩擦混合摩擦两摩擦表面间干摩擦、液体摩擦 和边界摩擦混合存在时的摩擦称为混 合摩擦。汽车工程系第二节 汽车零件的磨损一、磨损的概念一、磨损的概念零件摩擦表面的金属在相对运动过程中不断损失的现象称为磨 损。二、磨损的分类二、磨损的分类磨损是一个相当复杂的过程，根据零件磨损原理的不同，磨损 可分为：磨料磨损、粘着磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损四类。汽车工程系 1 1磨料磨损磨料磨损 摩擦表面间存在硬质颗粒所引起的磨损，称为磨料磨损。 主要特点： A)磨损率与摩擦速度和摩擦副的载荷成正比 B)磨料硬度越高，磨损越大，材料硬度越高越耐磨； C)磨损率与磨料的尺

13、寸有关，磨料尺寸与摩擦副间隙相近时，磨损率最高。汽车工程系 2 2粘着磨损粘着磨损 粘着磨损又称咬合磨损，它是指滑动摩擦时摩擦副接触面 局部发生金属粘着，在随后相对滑动中粘着处被破坏，有金 属屑粒从零件表面被拉拽下来或零件表面被擦伤的一种磨损 形式。 按照粘着结点的强度和破坏位置不同，粘着磨损有不同的形 式 （1）轻微粘着磨损：当粘结点的强度低于摩擦副两材 料的强度时，剪切发生在界面上，此时虽然摩擦系数增大， 但磨损却很小，材料转移也不显著。通常在金属表面有氧化 膜、硫化膜或其它涂层时发生这种粘着磨损。汽车工程系 （2）一般粘着磨损：当粘结点的强度高于摩擦副中较 软材料的剪切强度时，破坏将发生

14、在离结合面不远的软材料 表层内，因而软材料转移到硬材料表面上。这种磨损的摩擦 系数与轻微粘着磨损的差不多，但磨损程度加重（3)擦伤磨损：当粘结点的强度高于两对磨材料的强度 时，剪切破坏主要发生在软材料的表层内，有时也发生在硬 材料表层内。转移硬材料上的粘着物又使软材料表面出现划 痕，所以擦伤主要发生在软材料表面(4）胶合磨损：如果粘结点的强度比两对磨材料的剪切 强度得多，而且粘结点面积较大时，剪切破坏发生在对磨材 料的基体内。此时，两表面出现严重磨损，甚至使摩擦副之 间咬死而不能相对滑动。汽车工程系 为了减少粘着磨损，在汽车维修中应注意： A）保证配合副合理的装配间隙； B）不轻易使用不同材质

15、的汽车配件； C）旧件修理后应该达到规定的表面粗糙度； D）发生粘着磨损的旧件修理后不能留有粘着残余； E）认真做好发动机润滑系与冷却系的维护工作，按 规定的润滑油品种进行适时的润滑，并在使用中注 意添加或更新。汽车工程系3 3疲劳磨损疲劳磨损在交变接触应力的作用下，零件表 层产生疲劳剥落的现象称为疲劳磨损。纯滚动及滚动与滑动并存的摩擦表 面，是在周期性变化的接触压应力的作 用下工作的。交变接触载荷的反复作用 。将使零件表层因反复的弹性及塑性变 形而疲劳，导致零件表层的薄弱部位首 先产生微裂纹。随后，微裂纹沿着与零 件表面呈锐角（最大切应力方向）的方 向扩展。同时，当润滑油浸入裂纹内部 时，若

16、零件的滚动方向与裂纹的方向一 致，当滚动体封闭裂纹口时，堵在裂纹 里的润滑油。在滚动挤压力的作用下， 对裂纹有劈开的作用，使裂纹的扩展速 度加快，如图4-4所示。当裂纹扩展到 一定程度后，便从零件表层剥落下来， 在零件表面上形成点状或片状凹坑，成 为疲劳磨损（点蚀）。汽车工程系4 4腐蚀磨损腐蚀磨损 零件摩擦表面由于外部介质的化学及电化学作用而引起的磨损， 称为腐蚀磨损。腐蚀磨损可分为化学腐蚀磨损、电化学腐蚀磨损、微 动磨损和穴蚀四种状态。 1）化学腐蚀磨损由于金属直接与外部介质发生化学反应而引起磨损称为化学腐蚀 磨损。2）电化学腐蚀磨损由于金属在外部介质中发生电化学反应而引起的磨损称为电化学 腐蚀磨损。3）微动磨损零件的过盈配合部位在交变载荷或振动的作用下所发生的磨损称 为微动磨损。4）穴蚀与液体相对运动的固体表面，因气泡破裂产生的局部高温及冲击 高压所引起的疲劳剥落现象称为穴蚀。汽车工程系 第三节 汽车零件的变形和疲