汽车发动机检测技术的应用探析.docx

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汽车发动机检测技术的应用探析

摘要

汽车的检测诊断技术包括汽车检测技术和故障诊断技术，指的是在整车不解体的情况下，通过对汽车进行检查、测试、分析，来确定汽车技术状况，从而查明汽车发生故障的原因和故障部位的一种汽车应用技术。

早期，汽车主要是通过维修人员多年来维修的工作经验来进行分析维修的。

现在人们依靠各种先进仪器设备对汽车进行检测，其发展前景是实现自动寻找故障和诊断，提高诊断的准确程度和以最小的劳动消耗实现高的可靠性。

汽车发动机各系统的机电化功能不断增强，致使发动机结构越来越复杂，系统故障的潜在发生点急剧增多，对其可靠性测试水平和智能化故障诊断水平的提高显得越来越重要。

由此可见，现代汽车状况检测诊断技术广泛应用就显得尤为重要。

本文分析了汽车发动机故障排除及检测技术应用、汽车发动机检测技术研究现状分析及发展趋势、汽车发动机性能检测的意义。

关键词发动机;故障分析;检测技术;应用

Abstract

Vehicleinspectiondiagnosistechnologyisreferstoundertheconditionofthevehiclewithoutdisassembly,throughinspection,testing,analysiswascarriedoutonthecar,determinethecar'stechnicalconditions,findoutthefailurecausesandfailurepartsautomobileapplicationtechnology,includingautomotivefaultdiagnosistechnologyandtestingtechnology.Early,thecarmainlythroughmaintenancepersonnelmaintenanceworkexperienceformanyyearstoanalyzerepair.Nowpeoplerelyonavarietyofadvancedinstrumentsandequipmenttotestthecar,therealizationofautomaticsearchforfaultsanditsdevelopmentprospectisdiagnosis,improvetheaccuracyofthediagnosisandwiththeminimumlaborcosttoachievehighreliability.Carenginestoenhancetheelectricalandmechanicalcapabilitiesofeachsystem,theenginestructureismoreandmorecomplex,thepotentialoccurrencepointofsystemfailuresincreaserapidly,thelevelofreliabilitytestandtheimprovementofintelligentfaultdiagnosisismoreandmoreimportant.Thus,themodernsituationofautomobileexaminationdiagnosistechnologyiswidelyusedisparticularlyimportant.

KeywordsTheengine;Failureanalysis;Detectiontechnology;Application

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1绪论

1.1课题背景

汽车检测诊断技术是改革汽车维修制度，实行视情维修的一种必要手段。

以前的维修方式主要使用“事后维修”、“定期强制保养”、“视情维修制”。

事后维修，指在汽车发生故障后进行修理，这种方式隐含着对人身的安全威胁和造成财产重大损失的危机，定期强制保养，以零件的磨损规律或零件的使用寿命为基础建立，这种维修制度与设备的实际技术情况不相符合的现象非常严重，并制造过剩维修，即造成一些无所谓的材料消耗和维修工作量、停产时间及维修费用的浪费，同时也可能引起因为维修安排不当而产生的过失维修。

视情维修制，是利用诊断检测设备定期的检测汽车技术情况，按照检测结果，根据实际需要对车辆进行针对性修理，显然这种维修制度必须以一定的设备状态检测手段为基础。

视情维修和状态监测，可最大限度地发挥零件的使用潜力，减少不必要的拆卸，也可避免定期保养带来的维修费用增加问题[1]。

发展汽车诊断技术是增强维修效率、监督维修质量的急切需要。

伴随汽车工业的发展，汽车保有量不断增长。

中国汽车工业协会发布了最新统计数据称，2009年全国汽车产量为1300万辆，同比增长46.2%；2011年汽车产量约为1848.89万辆，2013年载货产量约为667～887万辆，客车产量大约为509～889万辆，轿车约为396～437万辆，汽车保有量增长，维修任务量也就相应增加。

另外，汽车结构日益复杂，现在，一辆汽车电子装置成本占整车成本的55%以上，由此产生的后果是熟练汽车维修工严重短缺，单纯凭经验进行汽车维修已不再能适合汽车技术的要求。

在车辆技术保障中，查找故障的所用的时间为75%左右，而排除与维修的时间占35%。

据韩国报道，使用机组设备的故障诊断技术后，可以使每年的维修费用减少25%～50%，故障停机的时间减少76%。

在中国，如果将故障诊断这项技术推广，每年可减少事故25%～50%，节约维修费用10%～30%，效益相当可观。

车辆结构日益复杂，使故障诊断的地位越来越重。

可以这样说，在车辆技术保障中，离不开汽车诊断技术。

没有检测诊断技术，汽车技术保障系统中就缺少了一个重要的环节；没有诊断技术，车辆的技术状况就不能迅速地恢复；没有检测诊断技术，车辆维修保障体制就只会停留在事后维修和定期维修这两种方式上。

所以，汽车检测技术在汽车技术保障中处于十分关键性的地位。

当前汽车发动机检测技术设备不断得到了发展，特别是计算机技术的引入，促进了检测技术设备的更新换代，由于汽车发动机在运行过程中的工作过程参数、伴随过程参数以及这些参数的变化趋势，与发动机的技术状况、故障状态及其发展趋势密切相关，因此，通过实时检测发动机的过程参数或者伴随过程参数，并利用微机进行理论运算、统计分析和可视化显示，可以使汽车使用和维护人员轻易的判断出发动机的技术状况是否正常，发动机有无故障发展趋势等，并可以通过采取合理的措施，及时维护修理，消除故障隐患或排除已有故障。

汽车发动机检测技术是伴随汽车技术的发展而发展的。

在汽车发展的早期，汽车故障主要是通过有经验的维修人员来发现并对汽车的故障有针对性的修理。

随着现代科学技术不断的进步，尤其是计算机技术和智能传感器技术的逐渐进步，汽车发动机检测技术也得到了迅速的发展。

进入80年代后，一些发达国家的现代检测技术已达到广泛应用的阶段。

从而给交通安全、环境保护、节约能源、降低运输成本等多方面，都带来了明显的社会效益和经济效益。

1.2研究内容

现代汽车检测技术的科技含量已经越来越高，从电子产品在汽车上的应用，到现代汽车检测设备的使用、互联网在汽车检测资讯上的应用，以及检测管理软件在汽车检测企业发挥的作用等，使得当前汽车发动机检测技术设备不断地得到了更新和发展，处处体现了现代汽车发动机检测技术的高科技特点。

随着现代科学技术的发展，计算机技术的不断进步，尤其是先进的检测仪器设备的诞生，汽车检测技术也飞速发展，可以对汽车进行不解体检测。

目前人们依靠各种先进的仪器设备对发生故障的汽车进行高效快速的检测，而且安全、可靠。

本课题首先概述了汽车发动机曲柄连杆机构等常见故障和排除方法然后介绍了发动机功率、压缩压力等的测定，最后论述来汽车发动机检测技术的应用发展趋势和发动机性能检测的意义。

1.3选题意义

保证行车安全的有效手段就是加强汽车故障诊断。

随着机动车保有量逐年的增长，道路交通事故和对环境的污染已经成为越来越不容忽视的社会问题。

世界卫生组织统计显示：

全世界每天大约有15万人被交通事故所伤害，造成死亡的越有30000人，16000人残疾。

据不完全统计，2009年，全球交通事故造成约2500至5400万人受到伤害，约510万人残疾，118万人死亡。

面对着严峻的交通形势，“中华人民共和国道路交通管理条例”规定：

机动车的安全性能检测，必须在公安部门指定的机动车辆安全技术检测站上进行检测。

通过先进的仪器对机动车辆的技术状况进行准确的判断，发现问题及时维修，是确保交通安全的有效措施。

增强发动机的故障诊断，不仅能够延长发动的机寿命，而且可以使能耗水平和污染物排放减少。

汽车发动机虽然是一个复杂的机电系统，但是却也是广泛使用的机电系统，它是一种机械设备，有着机械设备故障诊断的共性。

发动机在运转过程中各组织部件因运动而产生振动以及发出的声响，其振动程度和声响的强弱可反映发动机的工作状况，同时因燃油混合气在气缸中燃烧，其燃烧质量的好差也会间接反映发动机的工作性能，废弃排放量的变化可反映燃烧质量情况，因此，废气排放含量的变化也可反映发动机的工作性能。

总之，通过对汽车发动机进行状态参数检测和故障诊断理论技术的研究，可促成机械故障诊断技术的发展及在实践中的应用。

能及时、正确地判断设备的各种异常状态，预防和消除故障，对设备的运行进行必要的指导，提高设备运行的可靠性、安全性和有效性，以便在允许的条件下充分挖掘设备潜力，延长服役期和使用寿命，降低设备全寿命周期费用；通过监测监视、故障成因分析、系统性能评估，为设备改进结构、优化设计、合理制造及运行数据信息。

汽车发动机各总成都是有成千个零件装配而成，零部件间互相耦合，决定了汽车发动机各总成故障的多层次性，一种故障由多层次故障原因所构成，其诊断难度可想而知。

2汽车发动机故障排除及检测技术应用

2.1汽车发动机检测诊断概述

2.1.1汽车发动机常见的主要故障：

1.发动机内部的异响和发动机敲缸

2.气门有漏气现象、气门出现异响

3.怠速运转不良

4.发动机不能启动、加速不良

5.机油压力异常、消耗异常

6．发动机过热或过冷、有漏水现象

7.发动机启动困难、发动机动力不足、怠速不稳

8.排气管出现噪声、有漏气现象

其中柴油机和汽油机虽然点火方式不同，但故障和汽油几乎一样。

不过它也有和汽油机不同的故障例如:

严重冒烟，工作粗暴，发生爆震甚至飞车等现象[2]。

2.1.2曲柄连杆机构常见故障诊断与排除

1.发动机敲缸

故障现象：

在发动机怠速时，气缸的上部会出现有有“铛铛铛”的敲击声。

冷车时明显热车异响减弱或消失。

断火后异响减弱或消失。

原因分析：

活塞与气缸壁间隙过大，活塞销与连杆衬套装配过紧。

连杆变形等。

故障诊断与排除:

用气缸听诊器进行判断，分别进行排除故障方法:

矫正连杆，间隙过大更换新的活塞。

过紧可以修刮连杆衬套。

2.活塞销异响

故障现象：

发动机怠速和中速时出现嗒，嗒的声随转速变化。

发动机温度升高异响减弱。

分析原因：

活塞销与连杆衬套配合过松，与活塞销座孔配合过松。

故障诊断与排除：

用听诊器进行判断，调整活塞销与各部件的间隙，座孔松旷应与更换。

3.连杆轴承异响

故障现象：

发动机突然加速时候出现铛铛的敲击声.单缸断火异响明显减弱。

原因分析：

连杆轴承盖螺栓松动，连杆轴承与轴颈磨损严重，轴承润滑不良导致轴承合金烧毁，脱落。

连杆轴承与座孔配合松动。

故障诊断与排除：

用听诊器进行判断根据不同状况进行逐步判断排除。

4.主轴承异响

故障现象：

发动机突然加速出现镗镗的声，严重时机体振动。

转速加大异响加大。

原因分析：

轴颈与轴承磨损导致间隙过大，主轴承盖螺栓松动，轴承润滑不良导致合金脱落。

主轴承与座孔配合松动。

故障诊断与排除：

用听诊器听气缸下部，根据上述状况进行诊断排除。

2.1.3配气机构常见故障诊断与排除

气门的异响

故障现象：

发动机怠速时有异响，发动机启动困难，进气管回火，排气管放炮，冒烟，油耗增加。

配气机构出现异响。

原因分析：

机件磨损或调整不当，气门与气门座，气门导管配合不良，气门座材料选用不当受热松旷。

气门弹簧过软或折断。

发动机机油油面过高或过低，机油压力低，液压挺杆失效。

故障诊断与排除：

找出判断和排除故障方法；调整气门间隙，如果气门漏气应更换新的零件或维修。

拆下气门室盖，检查排除气门脚和气门弹簧异响，如果气门座松脱应该换新的。

如果弹簧折断应该更换新的。

检查机油油质和油面高度是否正常。

最后检查液压挺柱是否失效，如果失效应更换。

2.2发动机功率的检测 

发动机的有效功率是曲轴对外输出的功率，是一个综合性评价指标。

通过该指标可以定性地确定发动机的技术状况，并定量地获得发动机的动力性。

检测发动机有效功率的方法，有稳态测功和动态测功两种。

1．稳态测功 

稳态测功是指发动机在节气门开度一定、转速一定和其他参数保持不变的稳定下，在测功器上测定功率的一种方法。

常见的测功器有水力测功器、电力测功器和电涡流测功器等。

稳态测功时，不论发动行程数和形式如何，其有效功率、有效转矩和转速均具有下列关系：

Pe= Te·n/9550 

稳态测定发动机最大有效功率是在节气门全开的情况下，由测功器给发动机施加一定负荷，测出额定转速以及相应转矩，即可由上式计算出功率。

稳态测功的结果比较准确可靠，但该方法测功需要大型、固定安装的测功器，费时费力且成本较高，故多用于发动机设计、制造及院校和科研部门做性能试验，而一般运输、维修企业和检测站中采用不多。

由于稳态测功时需由测功器对发动机施加外部负荷，故也称为有负荷测功或有外载测功。

2．动态测功 

动态测功是指发动机在节气门开度和转速等均为变动的状态下，测定其功率的一种方法。

动态测功时，无需对发动机施加外部负荷，故又称为无负荷测功或无外载测功。

动态测功的基本方法是：

当发动机在怠速或处于空载某一低速下运转时，突然全开节气门，使发动机克服惯性和内部阻力而加速运转，用其加速性能的好坏直接反映最大功率的大小。

因此，只要测出加速过程中的某一参数，就可得出相应的最大功率。

由于动态测功时不加负荷，又不需要大型设备，既可以在台架上进行，也可以就车进行，因而提高了检测速度和方便性。

虽然其测量精度较之稳态测功要差一些，但该方法特别适用于在用车发动机的检测，故一般运输企业、维修企业和检测站采用较多。

2.3采用无负荷对功率进行测定

无负荷测功法，一般也叫动态测功，也就是利用曲轴飞轮等一些旋转件所具有的惯性矩，使发动机的输出转矩达到平衡状态。

一般比较常用的检验方法有起动、怠速加速法两种类型。

无负荷测功仪一般根据以下步骤进行操作：

1．使用之前，首先发动机的供油点火配置配气机构的要调节好，检查是不是完好,然后，然后启动发动机，进行预热，预热温度达到89～90℃时，再使发动机怠速运转起来，在发动机运转的时候，要注意数值是不是在正常的数值范围内。

2．首先把电源接通，再把仪器进行预热，并使其处于零的状态，按规定把传感器连接到规定的部位。

3．按照检测仪器的要求，对起始转速和终止转速进行设置。

4．把测发动机的转动惯量装在仪器。

5．最后操作其余比较重要的部位，对发动机的有效功率检定。

使用这种方法进行检定，如果测出的数值在额定功率的80%以下，则可以判断出其功率不足，在这样的情况下，要对发动机的密封性能再一次检定，进一步查出功率不足的原因。

如图2-1所示。

图2-1无负荷测功仪的组织及原理图

2.4发动机产生异常响动

发动机产生异常响动，有多种原因，有可能是以下几个部位出现了问题：

进、排气门部位、活塞敲缸、曲轴胶带盘、发动机支架等。

对发动机所产生的异响，一般可使用可调式听诊器来进行判断，采用听诊器可以对机器的波动或者所出现的噪声进行检验，以对出现的问题进行确定，这也是对旋转机械部件出现问题进行检定的常见方法，一般可以对轴承损坏或者机器零件进行检测，而听诊技术则有多年的应用经历，起到方便快捷的效果。

发动机异响实际上是一种振动波，它具有振动波的频率、相位、振幅特征。

发动机运转时，其不同的机件、不同的工作状态，就有不同的机械振动，表现出不同的响声特征，其响声的音调由振动频率决定。

发动机的响声往往是各种振动的综合反映，而异常通常是某种或多种机件工作不良的充分体现。

发动机各机构引起的异常特征频率是不同的，异响诊断仪就是通过检测这种不同特征频率下异响波形的振幅和相位来迅速、准确地判断出异响的部位和严重程度。

如图2-2所示为发动机异响诊断仪的原理框图。

其异响诊断仪主要由传感器选频网络、功率放大、相位选择及显示等部分组成。

图2-2发动机异响诊断仪器原理框图

因各种异响对应着不同的振动频率，同时振动中的振幅大小、变化过程存在差异，因此显示在示波器上的振动波形对应的凸轮轴转角和形状有所不同。

常见的活塞销响、活塞敲缸响、连杆轴承响、主轴承响的故障波形。

一般来说，在点火提前角正常的情况下，活塞销异响的故障波形出现在整体波形的前部，活塞敲缸响波形出现在整个波形的中部，连杆轴承波形出现在整个波形的中后部，主轴承波形出现在整个波形的最后部。

发动机异响是较复杂的物理现象，尽管有不少较先进的诊断仪器，但要准确地进行异响诊断，还需要在实践中不断观察、总结和比较各种异响振动波形，积累丰富的异响诊断经验。

2.5对气缸压缩压力进行检定

当发动机运转温度达到适宜状态时，把喷油器或者火花塞卸下来，并且采用气缸压力表，使其呈现起动状态，对每个缸的压力进行测定，步骤如下：

1．使发动机运转到正常的温度；

2．把喷油器（柴油机）或者火花塞拆除下来；

3．完全打开节气门和阻风门；

4．把螺纹接头拧在火花塞孔上，或者在被测的火花塞孔内装入气缸压力表的橡胶接头，并压实接头；

5．用起动机起动曲轴转动，转3～5秒，待指针停下来后看读数多少，然后把单向阀按下来，使指针回到零的位置，每个气缸应测两次以上，待测量之后，把喷油器装复完整，当各个缸的压力差达到5%～8%时，或者实测值低于规定值5%时，则说明气缸的压力不足[4]。

2.6对曲轴箱窜气量进行检定

检定窜气量，主要是对发动机所具有的动态密封进行检查，查看发动机是否被损坏。

对缸内的问题进行检验，或者对发动机的磨合情况进行检定，再采用曲轴箱窜气量测量，便于进一步排查出漏气量超标的方位。

具体操作方法如下：

1．首先把曲轴箱通过的油尺孔和风孔封堵住。

2．然后起动发动机，待到发动机达到运转平衡状态的时候，在机油加注口上插上锥形橡胶导气塞，并用力压实气塞使其达到密封状态，另一端把检测仪上的输入接口与快速接头连接起来，打开输出接口，此时，要查看流量计的指示的刻度，（读数除以二）。

在这样的转速下，计算出曲轴箱每分钟的窜气量，来判断窜气量是否达到标准，标准值是小于4KPa或40L，如果大于这个范围，则可以判断出，是因为活塞环与气缸壁的磨损过于严重所导致的漏气降压，如果不是以上原因，则可以判断是由于进排气门封闭不够严造成的漏气降压。

2.7检定气缸漏气量

气缸漏气量的检测步骤如下：

在发动机不在转动的情况下，气缸的进、排气门达到上止点的位置，对该气缸用0.8MPa的压力不断充气然后再测定它的压力，可以用漏气量测试仪来进行，然后看数值是否在规定的范围内，若压力值在0.25MPa之下，则可判断出气缸漏气量就比标准范围还高，这时就会在进气排气管或曲轴箱里听到泄气的声音，如果进气管出现了泄气，说明进气门没有关紧；如果排气管口有泄气的现象，则说明是排气门密封不够；如果是加机油口处有漏气的现象，也许是活塞环不够密封严实，或者是气缸壁与活塞间的间隙过大的原因；如果是散热器加水口的位置有在冒气泡，而两个气缸之间又出现泄气情况，从相邻气缸火花塞孔处的位置有气体出来，就表明是因为气缸垫损坏而导致的漏气[3]。

下面是QLX—1汽油机气缸漏气量的检测方法：

1.将发动机预热至正常工作后停机。

2.用压缩空气来吹净火花孔处的脏物，并拧下所有火花塞，装上充气嘴。

3.转动曲轴，使第一缸活塞位于压缩行程上止点，并拆下分电器盖及分火头，装上

活塞位置指示器。

4.将变速器置于1档，并拉紧驻车制动，以防止压缩空气进入气缸后推动活塞下移。

5.调定测量表初始压力。

将仪器与气源接通，在出气阀完全关闭情况后，调整调压阀，使测量表初始压力为400kPa。

6.在第一缸充气压缩空气，此时测量表的读数便反映了该缸的漏气量。

同时测听可能漏气位置是否有漏气声，以便确诊故障所在。

7.转动曲轴，根据点火顺序，使活塞位置指示器指针指向各缸压缩行程上止点位置，

按上述方法分别检测各缸漏气量。

为使检测结果可靠，各缸应重复再检测一次

2.8本章小结

本章详细的分析了汽车发动机的几个常见的故障，同时也分析了几种故障诊断与排除的基本方法和汽车发动机检测技术的应用。

3汽车发动机检测技术发展趋势

3.1我国汽车发动机检测技术的未来发展

由于电喷汽油发动机的进一步普及，检测技术对发动机检测技术设备的要求也越来越高，传统的发动机检测设备存在着检测项目少、测量精度低、人工环节多以及扩展性差等一些缺点，越来越难以满足现实发动机检测诊断的要求，因此，有必要对发动机检测诊断系统进行一些新的研究。

根据目前我国汽车工程测试出现的各个情况来看，虚拟仪器检测技术就是我国汽车测试迫切需要建立的灵活变化、功能强大、成本低廉的汽车电器测试系统，这种测试系统可以按照每一工程测试的要求，自由增减测试系统配置，通过各自利用配置系统单元器件，充分使用已有的系统化的标准化资源，以直观和有效的方式提高工程测试技术综合应用的效率。

软件是虚拟仪器的关键。

设计一个虚拟仪器系统，在硬件平台确定之后,就可以通过设计不同的软件模块，实现不同的功能。

汽车发动机检测技术基础规范化。

随着汽车业和交通业的不断发展，汽车发动机检测诊断技术的慢慢改进，以后应该重点开展汽车发动机检测技术的基础标准化，进一步完善和硬件相匹配的检测技术软件，比如完善汽车发动机检测项目的检测方法和限值标准；制定营运汽车发动机技术状况检测评定细则，把全国各地的检测要求和操作技术统一；拟定用于综合性能检测站的大型检测设备的形式认证规则，以确保综合性能检测站可以很好地履行职责。

3.2加快高新技术在汽车检测诊断上的应用步伐

1．光电技术和计算机处理技术的运用

现在国外汽车检测设备已经及机、电、光一体化技术于一体,而且使用计算机测控,可以对汽车技术状况进行自动识别检测,并能迅速的检测出汽车故障所发生的部位和引起故障的原因,从而引导维修人员迅速排除故障并对故障进行及时维修。

所以,我国应尽快将光电技术和计算机处理技术应用于汽车检测诊断技术上,例如将光电技术应用于前照灯的检测上,以提高光轴定位,光度测试的精度。

2．汽车发动机检测设备智能化

国外的一些汽车发动机检测设备更具有专家系统和智能化的功能，然而现在我国的汽车发动机检测设备在采用专家系统和智能化诊断方面与国外相比还存在较大差距，像电喷发动机综合检测仪等仪器还主要依靠进口。

所以，以后我们要加快发展汽车检测设备智能化这方面。

3．显示技术、高精度传感器的应用

在汽车发动机试验台的设计上，测力弹簧已经被完全淘汰了，取而代之的是高精度的应变计（压力传感器），它具有更高的