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汽车服务工程毕业论文

Preparedon22November2020

汽车服务工程毕业论文

电喷发动机故障诊断技术研究

摘要

发动机是汽车的重要组成，是车辆运行的动力来源。

随着其自动化程度的不断提高，工作性能的不断完善，其结构也变得越来越复杂；外加工作环境十分恶劣，因此发动机故障发生频率很大，并且其诊断难度也在不断提高。

这样就使发动机成为汽车故障诊断与检测的重点对象。

为了迅速诊断故障情况，提高维修的效率，世界各国的汽车公司和研究机构纷纷投入大量资金和精力研究汽车发动机电控系统的故障诊断。

而我国汽车工业发展较晚，汽车电子与发达国家差距很大，所以进行汽车故障诊断技术究对于改善和提高我国汽车检测诊断技术非常重要，具有重要的现实意义。

汽车发动机自研制成功以来。

经过一个多世纪的改进和完善，从化油器式发动机发展到电子控制燃油喷射系统发动机，发动机系统已成为集电子技术、计算机技术、信息技术于一体的智能控制系统。

由于发动机结构复杂，工作条件恶劣，使得发动机故障率较高。

维修保养费用很大，如何对发动机的故障进行及时、高效的诊断和维修日益成为一个突出的问题。

本文主要是对汽车发动机故障诊断技术进行研究分类，并且对各种方法进行总结分析。

首先确定排除故障的思路，然后再参照文章中的各种诊断方法进行故障诊断，最后总结出几种方法的实用范围，这样就可以使得故障诊断变得简单明了。

关键词：

汽车电喷发动机故障诊断诊断方法

Abstract

Theengineistheimportantcomposition,carispoweredvehicleoperation.Withitsautomationdegreeunceasingenhancement,theworkingperformanceoftheconstantlyimprove,itsstructureisalsobecomingmoreandmorecomplex.Plusworkingenvironmentisveryabominable,thereforeenginefailureoccurredfrequencyisverybig,anditsdiagnosticdifficultyalsoconstantlyimproving.Thismakestheenginebecomeautofaultdiagnosisandthedetectionofmajorobject.Inordertoquicklydiagnosisfault,improvetheefficiencyofmaintenance,worldautomobilecompaniesandresearchinstituteshaveinvestedagreatdealandenergyresearchautomotiveenginecontrolsystemfaultdiagnosis.WhileChina'sautoindustrydevelopmentlater,automobileelectronicsanddevelopedcountries,becauseofthelargegapforautofaultdiagnosistechnologytoimproveandenhancelao-zhuangChina'sautomobiledetectionanddiagnosistechnologyisveryimportant,haveimportantpracticalsignificance.

Sincethesuccessfuldevelopmentofautomobileengine.Aftermorethanacenturyofimprovingandperfectingfromcarburetortypeenginedevelopmenttotheelectroniccontrolfuelinjectionsystemengine,enginesystemhasbecomethecollectionofelectronictechnology,computertechnologyandinformationtechnologyintheintegrationofintelligentcontrolsystem.Becausetheenginecomplicatedstructure,workingconditionsandmakestheenginefailurerateishigher.Maintenanceiscostly,howtoautomotiveenginefaulttimely,efficientdiagnosisandmaintenanceisincreasinglybecomingaprominentproblem.

Thispaperismainlytotheautomobileenginefaultdiagnosistechniquetostudyvariousmethods,andclassificationoftheanalysis.Firstmakesurethatremovethefaultsideas,thenrefertoarticleinfaultdiagnosisofdiagnosismethod,andfinallysummarizesthepracticallimitsseveralmethods,sothattheycanmakefaultdiagnosisbecomesimpleandclear.

Keywords:

CarEfiengineFaultdiagnosisDiagnosticmethod

前言

近些年来，微电子控制技术的进步及其在汽车上的广泛应用，有力地推动了汽车工业的发展。

汽车采用微电子控制系统等智能化部件后，其性能得到了显着的改善和提高。

然而，这些高科技装置使我们在得到方便的同时，却给汽车维修行业带来了严峻的考验。

汽车电喷发动机就是最为典型的案例。

电喷发动机因为在实现低污染、低能耗方面的优越性，已逐渐取代了传统化油器式发动机，成为汽车动力的主力。

据有关资料显示，国外90％以上的轿车和国内大部分高级轿车上均已装备了电喷发动机。

电喷发动机结构较为复杂、型式多样，给汽车维修工作带来一定的困难。

针对这一问题，本文对汽车电喷发动机常见故障进行了分析，总结了电喷发动机的主要诊断方法，通过典型故障诊断与维修实例分析，给出了方便快捷的诊断和维修方法。

第1章发动机故障诊断概况

第节现代电喷发动机概况

发动机是将某种能量转化为机械能的一种机器。

现代汽车用的发动机多为往复活塞式内燃机，简称活塞式内燃机。

它是将燃料在气缸内燃烧，使其热能直接转化成机械能的机器。

发动机是汽车的动力来源，其质量的优劣，直接影响着汽车的性能、可靠程度和寿命。

汽油机是汽车发动机的传统机型，由于其工作柔和、噪声低、运转平稳、升功率高、比质量轻，所以在轿车和轻型车是占优势。

由于电喷技术、涡轮增压等新技术的采用，在燃油经济性反面也有很大的改善。

车用柴油机是载货车的主要动力，其最大优点是经济性好，它的运行耗油率比汽油机低30~40%，所以，近年来的趋势是发展柴油汽车，甚至在轿车领域柴油机的渗透量也在逐年增加。

内燃机的循环热效率高现代高性能车用循环机的热效率高达40%以上，车用汽油机的热效率，也可达到33%左右。

功率覆盖面大，转速范围宽，应用广泛时车用发动机的主要优点，而发动机排气对大气的污染，能源消耗日趋增高，又是内燃机工作者首先要解决的问题。

80年代以来，发动机的电子控制技术已有很大的发展，其目标是保持发动机运行参数最佳值，以求得发动机动力、经济排放等性能指标的最佳化，并监视运行工况。

这是电子控制喷射技术的主要目标。

汽车电子喷射发动机理论是以提高发动机性能作为主要研究目标，深入到工作过程的各个阶段，分析影响性能指标的因素，研究提高性能指标的具体措施及努力方向。

为了使汽车发动机最佳化运行，制造厂要设计、制造出高质量的产品，汽车的使用者还必须正确使用、经常维护。

发动机使汽车的主要动力来源，对于发动机的维护，有着十分重要的作用。

发动机的维护，只就影响着汽车动力、性经济性等等各个方面的性能指标。

对于电子喷射发动机来说，日常维护和检修，更是起着决定性的作用。

下面来介绍一下现代发动机使用电控汽油喷射技术的优点:

（1）进气系统无喉管和预热的影响；无流动损失和掉头换向、抢气的影响；无雾化不良和分配不均的影响。

（2）因而充气效率好、燃烧条件好、热效率高。

（3）利用电脑ECU计量控制，均匀点喷，随机修正，能使空燃比（A/F）控制在最佳区域内。

获得了更佳的“动力性”、“经济性”、“净化性”。

图电喷发动机

第节电喷发动机故障诊断意义

发动机作为最长用的动力装置广泛的应用于工程机械、汽车等领域，在工业生产中发挥着非常重要的作用，其运行状态的好坏直接影响到整个动力系统的安全性和可靠性。

随着其工作性能的不断改善，自动化程度的不断提高，外加工作环境十分恶劣，使其故障发生的概率也越来越大，并且其诊断难度也在提高。

发动机故障诊断技术是伴随着发动机技术不断进步而完善的过程。

发动机由过去单一的以机械结构为主体的产品到目前一机电液相结合的复杂产品，使其故障的问题发生了质的变化。

产品结构的复杂化、系统功能的多样化、控制过程的自动化以及显示信息的智能化都成为发动机故障诊断过程中值得注意而且必须考虑的关键问题。

为了改变和突破发动机故障诊断以经验和技艺为主的此观点，以现代故障诊断理论和技术为基础，建立科学、系统、合理、完善的发动机故障诊断系统，已经成为目前发动机故障检测诊断行业的必然要求。

随着汽车工业的快速发展，汽车保有量的剧增，其能源危机、排气污染日趋严重，引起了世界各国的高度重视，使得汽车不断在原有基础上从结构上大改革，以生产出无污染的绿色汽车，燃油碰射电子控制汽车也以极大的速度发展起来，取代了传统的化油器式发动机汽车。

汽车电子控制系统的广泛应用，提高了汽车的安全性、动力性、经济性和排放性，使得汽车向智能控制的方向发展。

同时，汽车电控系统复杂程度日趋提高，不仅人们对系统的可靠性提出来更高要求，而且汽车电控系统结果的复杂性，使得电气线束增多、故障率增加、故障诊断难度提高，给汽车维修工作带来越来越多的困难，对汽车维修技术人员的技术要求也越来越高。

为了及时发现故障，并且采取相应的措施尽量减小其对汽车性能的影响，各国都纷纷投入大量的人力和物力资源对汽车故障诊断进行研究和开发并不断扩大诊断的范围和功能。

第节发动机故障诊断技术

发动机故障诊断分类

发动机是一种复杂的机电一体化设备，其故障诊断大体可分为电气故障诊断和机械故障诊断两大类。

（1）电气故障诊断

从部件功能上可将电器故障分为传感器故障、电控单元故障以及执行其故障。

对于传感器和执行器的短路、开路或者接触不良等故障，现在的发动机自诊断系统已能比较好的进行诊断，但对于功能部分失效等渐进性故障自诊断系统并不能很好的诊断，这也是电气故障诊断的难点。

电控单元的故障可分为硬件故障和软件故障；硬件故障主要表现为信号处理、驱动电路出现问题；软件故障出现的比较少，主要由于干扰引起程序的跑飞导致系统无法正常工作。

（2）机械故障诊断

发动机机械运动是个动态过程，机械故障除了具有连续性、离散性、间歇性、渐变性、随机性和模糊性外，由于发动机的零件成百上千，这些零件又相互关联，这使得发动机的故障呈现多层次性，故障现象和故障原因之间是多对多的对应关系，这使得机械故障诊断变得非常复杂很难通过某个检测信息做出正确的诊断。

发动机故障诊断方法

（1）直观诊断法也称经验判断或人工诊断法，就是通过人的感觉器官对汽车故障现象进行诊断，通过看、问、听、试、嗅等，了解和掌握故障现象的特点，通过人的大脑进行分析、判断得出结论的诊断方法。

直观诊断法的效率和准确性与诊断者的工作能力、工作经验有相当大的关系；它在对传统发动机故障诊断中，占有相当重要的地位。

随着电子控制技术在发动机上越来越广泛的应用，发动机结构越来越复杂，这使得直观诊断法越来越不能满足发动机故障诊断的要求。

因此，在电喷发动机诊断中，单纯的直观诊断方法运用的越来越少。

但是，由于直观诊断法不需要任何仪器设备，只要对发动机结构和常见故障现象有一定的了解，就可以随时随地进行诊断。

经验丰富的诊断专家可以利用直观诊断方法诊断出汽车可能出现的绝大多数故障。

因此，直观诊断的范围随诊断者的经验而定，没有绝对的界限，简单易行。

（2）仪器诊断法包括利用简单仪表诊断和利用专用检测仪器诊断。

利用简单仪表诊断，就是利用以万用表为主的通用仪表，对发动机故障进行诊断。

这种诊断方法的特点是：

方法简单、设备费用低，主要用以对发动机中电子控制系统和电气装置的诊断。

缺点是：

对诊断者的要求较高，在利用简单仪表进行故障诊断时，诊断者必须对系统的结构和线路连接情况有相当详细的了解，才可能取得满意的诊断效果。

利用专用检测仪器诊断，就是利用电喷发动机专用诊断仪器如发动机故障分析仪等，这些专用诊断仪器大多数为带有微处理器的计算机系统，诊断十分有效。

但由于诊断仪器成本一般都较高，一般只适用于专业化的故障诊断和修理机构。

与直观诊断方法相比，再先进的诊断仪器都会受到自身功能的限制，对于某些故障，仪器诊断远不如直观诊断方法来得容易。

比如：

对明显机械零部件的断裂或变形所引起的故障、密封件的泄露问题以及电子系统中线路连接件的动等故障，直观诊断就显出了优势。

（3）自诊断法，是利用汽车电子控制系统所提供的故障自诊断系统对发动机故障进行诊断的方法。

汽车故障自诊断系统的开发应用，给汽车使用和维修人员在汽车运行时及时发现故障和汽车修理时故障的查询提供了方便。

汽车维修人员通过解读故障代码，大多数都能判明故障可能发生的原因和部位。

然而，自诊断系统通常只能提供与本系统有关的电气装置或线路故障，一般只作出初步诊断结论。

在实际诊断时，若仅仅靠故障代码寻找故障，往往会出现判断上的失误。

实际上，故障代码仅仅是汽车电子控制单元（Ecu）认可的一个是或否的界定结论，不一定是汽车真正的故障部位。

因此，在实际诊断和维修工作中，借助自诊断系统诊断的同时，还需要通过直观诊断和简单仪器进行综合分析判断，寻找具体故障原因。

（4）智能故障诊断方法，随着现代检测技术、信号分析技术、计算机技术和人工智能技术等各种新技术的快速发展，他们在故障诊断领域的应用也越来越多，这些技术的应用将在很大程度上弥补上述方法的不足，将使发动机的故障诊断变得更加简单、快速和准确。

第节发动机故障诊断技术应用现状以及发展趋势

国外汽车诊断技术的发展情况

20世纪60和70年代汽车故障诊断收到了世界各国先进汽车生产厂家的普遍重视，为了提高产品的可维修性，美国、日本、德国和法国等国家相继研制了在线故障诊断（on-boarddiagnosis）。

这种故障诊断装置通过故障码的储存与读取借助汽车仪表台上的故障指示灯，反应系统的工作状况和故障发生部位。

进入了80年代后，车内诊断无非是在发动机ECU内部都没有简单的故障自诊断程序，可以将汽车的故障状态以故障码的方式纪录在ECU的ROM中，并用相应的故障指示灯进行提示，维修人员可按规定的程序读取故障码，并据此确定故障的部位与原因，进而进行维修。

但是自珍断系统没在ECU内部，其诊断程序仅限于与传感器有关问题，特别是只停留在与线束相关的短路、断路的故障诊断上，而且考虑成本问题及ECU中的数据输出也很难。

因此，基于串行通信口的车外故障诊断工具（解码器）得到迅速发展，它通过与ECU交互式通信，获取更多的信息，诊断功能有较大的提高H1。

如1986年美国通用汽车汽车公司推出TECH_l型汽车诊断仪，能显示车内珍断装置的珍断结果，并向ECU输入控；剐参数，还可以进行运行状态监测：

1987年，日本丰H1汽车公司和三菱汽车公司分别推出了诊断检测仪和多用途故障诊断试验仪；1989年，日本同产公司也推出了故障阅读仪。

车外诊断的主要技术是采用串行通讯方式与车内ECU进行数据交换，即应用能进行串行通讯的诊断仪器，读出ECU中的数据流和故障码。

1989年美国Venkat等首次将神经网络用于故障诊断中，并与基于知识的专家系统进行了比较，克服了传统诊断推理速度慢、不适应在线诊断的缺陷，获得理想的结果。

此后，Marko等把神经网络引入到汽车控制系统和柴油发动机的故障诊断中，利用神经网络的学习功能和强大的非线性映射特性和很强的容错性能，实现故障的快速分类。

Sharky等对柴油发动机的故障机理进一步研究的基础上，提出多神经网络的诊断策略，与单方面用专家系统诊断对比，表明多神经网络诊断系统的强大诊断功能。

1994年，美国汽车工程师协会（SAE）在第一代车载诊断标准的基础上，统一故障代码和软硬件结构，制订了第二代在线诊断标准OBD—II。

随着计算机的普及以及人工智能技术的发展，特别是专家系统、人工神经网络在故障诊断领域的进一步应用，为智能汽车故障诊断的发展奠定了基础晦1。

20世纪80年代中后期，国外对汽车故障诊断专家系统进行了大量的研究。

并且进行了试运作和评价，部分诊断专家系统已经走向成熟和实用化。

国内发动机故障诊断技术的发展情况

我国从60年代开始研究汽车检测技术，当时由交通部门主持研制了一些简单的诊断设备。

70年代末，我国下达了第一个关于汽车维修方面的国家级课题——“汽车不解体检测技术”，我国开始了汽车检测与诊断技术。

进入80年代后，随着国民经济的发展，在交通部门的统筹规划下，汽车检测诊断技术得到了迅速发展心1。

目前，我国汽车检测设备生产厂家已超过900家，产品种类达12000个，年产值40多亿，全国已建立各类汽车诊断站1500个。

我国的汽车检测水平也不断提高，反映在汽车检测诊断设备制造水平和技术含量都有了明显的提高。

汽车电子控制技术广泛应用，一批具有高新技术的诊断仪器被研制出来。

如我国自主丌发的发动机故障诊断仪、汽车底盘测功机、四轮定位仪、全自动转向角检测仪、制动检测台等均达到了较高的水平。

就发动机检测仪器而言，发动机无负载加速测功仪、点火系检测仪、数字转速表、异响诊断仪、发动机漏气量分析仪、油耗仪、润滑油分析仪等专用检测设备在技术上已相当成熟。

发动机综合检测仪，最初的功能主要对点火系和异响进行检测，在微机控制下，实现自动检测，具有显示、打印功能。

20世纪80年代末，国内部分高校和科研机构对汽车故障诊断专家系统进行研究，并相继发表了一些研究文献。

尽管如此，我国汽车诊断技术水平与国外还存在较大的差距。

主要表现在：

汽车诊断理沦的基础研究不完善、不系统、不深入；汽车检测仪器产品可靠性差；自动化水平低；品种不齐全更新慢，技术含量低，附加值低；产品性价比低；某些高性价产品也无独立知识产权，等等。

今后，我国汽车检测诊断技术应向如下三方面发展：

（1）完善与硬件配套的软件建设，制定定量化的检测标准，制定人工检测与诊断设备检测的方案；

（2）在大型检测诊断设备研制方面，向声、光、电等自动化技术方向发展，进一步提高诊断系统的智能化水平；

（3）汽车检测诊断实现网络化，提高信息资源共享、硬件共享、软件共享水平。

利用信息高速公路，将全国的汽车检测站联成一个广域网，使交通管理部门随时掌握车辆状况。

第2章故障诊断理论以及方法

第节汽车故障诊断基本概念

利用各种检查和测试方法，发现系统和设备是否存在故障的过程是故障检测；而进一步确定故障所在大致部位的过程是故障定位。

故障检测和故障定位同属网络生存性范畴。

要求把故障定位到实施修理时可更换的产品层次（可更换单位）的过程成为故障隔离。

故障诊断就是指故障检测和故障隔离的过程。

国标GB5624-85“汽车维修术语”中对汽车诊断常用术语做了如下规定：

汽车诊断——在不解体的条件下，确定汽车技术状况，查明故障部位以及原因的检查。

汽车故障——汽车部分或者完全丧失工作能力的现象。

根据上述定义有学者将汽车故障诊断定义为：

汽车故障诊断就是一个通过状态检测信息对故障进行模式识别的过程。

第节故障诊断方法

故障诊断技术发展至今，已经产生了很多不同的分类方法。

概括的讲：

故障诊断方法可以划分成基于信号分析处理的故障诊断方法、基于解析模型的故障诊断方法和基于人工智能的故障诊断方法三种。

专家系统故障诊断方法，是指计算机在采集被诊断对象的信息后，综合运用各种规则，进行一系列的推理，必要时还可以随时调用各种应用程序，运行过程中向用户索取必要的信息后，就可快速地找到最终故障或最有可能的故障，再由用户来证实。

此种方法国内外已有不少应用。

专家系统故障诊断方法可用图2．1所示的结构来说明，它由数据库、知识规则库、人机接口、推理机等组成。

其各部分的功能如图所示。

图专家系统故障诊断框图

知识规则库：

存放的知识可以是系统的工作环境，系统知识；规则库则存放一组组规则，反映系统的因果关系，用于故障推理。

知识库是专家领域知识的集

合。

数据库：

对于在线监视或诊断系统，数据库的内容是实时检测到的工作状态数据；对于离线诊断，数据库内容可以是故障时检测数据的保存，也可以是人为

检测的一些特征数据，即存在推理过程中所需要和所产生的各种信息。

推理机：

根据获取的信息综合运用各种规则，进行故障诊断，输出诊断结果。

是专家系统的控制机构。

人机接口：

人与专家系统打交道的桥梁和窗口，是人机信息的交接点。

专家系统故障诊断其根本目的在于利用专家的知识、经验为故障诊断服务。

目前在机械系统、电子设备等方面已有成功的应用。

但专家系统的应用依赖于专家的领域知识获取。

知识获取被公认为专家系统研究开发中的“瓶颈"问题，另外，在自适应能力、学习能力及实时性方面也都存在不同程度的局限。

模糊故障诊断方法

模糊故障诊断是通过研究故障与征兆之间的关系来判断设备状态。

由于实

际因素的复杂性，故障与征兆之间的关系很难用精确的数学模型来表示，随着某

些故障状态模糊性的出现，就不能用“是或否有故障’’的简易诊断结果来表示，

而要求给出故障产生的可能性及故障位置和程度如何。

此类问题用模糊逻辑能较

好地解决，这就产生了模糊故障诊断方法。

其典型方法是模糊故障向量识别法，

诊断过程如图2．2所示。

图模糊故障诊断示意图

1）根据经验、统计和试验数据，建立故障与征兆之间的模糊关系矩阵R（隶属度矩阵）。

矩阵中的每个元素的大小表明它们之间的相互关系的密切程度。

2）根据待诊断对象的现场测试数据，提取特征参数向量X。

3）求取关系矩阵方程Y=X·R，得到待检状态的故障向量Y，再根据一定的判断准则，如最大隶属原则、阈值原则或择近原则等，得到诊断结果。

模糊故障诊断方法是利用模糊集合论中的隶属函数和模糊关系矩阵的概念来解决故障与征兆之间的不确定关系，进而实现故障的检测与诊断。

这种方法计算简单，应用方便，结论明确直观。

在模糊故障诊断中，构造隶属函数是实现模糊故障诊断的前提，但由于隶属函数是人为构造的，含有一定的主观因素；另外，对特征元素的选择也有一定的要求，如选择的不合理，诊断结果的准确性会下降，甚至造成诊断失败。

故障树故障诊断方法

故障树模型是一个基于被诊断对象结构、功能特征的行为模型，是一种定性的因果模型，以系统最不希望事件为顶事件，以可