轿车发动机故障分析与诊断
魏晓东—03340091107
（天津职业技术师范大学，机械工程学院，机械维修及检测技术教育，机检0911班）
摘要：随着世界汽车整体产业的发展，汽车运用技术不断成熟，人们对汽车的性能要求也在不断的提高，特别在发动机方面最为突出，人们大多喜欢采用节能环保的车型，针对这一发展趋势汽车生产商必须在这一方面下大工夫。
关键字：发动机，常见故障，故障分析与诊断

引言
发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，汽车的动力性、经济性、环保性。简单讲发动机就是一个能量转换机构，即将汽油（柴油）的热能，通过在密封气缸内燃烧气体膨胀时，推动活塞做功，转变为机械能，这是发动机最基本原理。发动机所有结构都是为能量转换服务的，
虽然发动机伴随着汽车走过了100多年的历史，无论是在设计上、制造上、工艺上还是性能上、控制上都有很大的提高，其基本原理仍然未变，这是一个富于创造的时代，那些发动机设计者们，不断地将最新科技与发动机融为一体，把发动机变成一个复杂度机电一体化产品，是发动机性能达到近乎完善的程度，各世界汽车厂商也将发动机的性能作为竞争亮点，而发动机故障也是多种多样，当发动机出现故障时，汽车会表现出不同的状况来反映。
汽车发动机常见的主要故障表现有以下方面：
（1） 发动机不工作；
（2） 怠速运转不平稳；
（3） 功率不足，高速运转不良；
（4） 加速性不良；
（5） 机油消耗量增加；
（6） CO、HC的浓度提高；
（7） 发动机启动困难；
（8） 发动机过热；
（9） 排气管出现噪声；
（10） 燃油消耗量增加；
（11） 发动机出现异响；
柴油发动机和汽油发动机的点火和燃烧的方式不同，但是它们的故障如怠速运转不平稳、燃油消耗量增加、功率不足是一样的，多发生在吸气系统、燃油系统、压缩系统等有关联的部位。当然柴油发动机发生故障也有它特有的外观表现，
如严重冒烟、工作粗暴、发生爆震甚至飞车等。
综上所述：出现的故障——应在故障现象的基础上进行分析诊断。
一 概述
1、现状
目前汽车用的发动机都是内燃机，内燃机通过燃料的燃烧，把化学能转化为热能，再将热能转化为机械能的热动力机械。内燃机是热效率最高的热力机械，但仍存在着巨大的节能及降低尾气污染的潜力。对于量调节式的汽油机而言，在部分负荷时，会因节气门开度小而造成发动机的泵气损失大，从而降低发动机的机械效率，影响到经济性。取消节气门就是提高汽油机经济性的最根本措施。但由于目前的汽油机是用节气门来调节混合气量的，取消节气门，发动机的动力输出无法控制，因此必须探索新的途径。汽油直接喷射技术就是基于这一思路。将汽油机的节气门调节动力输出，改为用喷油量控制动力输出。这样一来，采用汽油直接喷射的汽油机与目前的电控喷射发动机相比，燃油消耗量可以减少15%左右。但汽油机采用直接喷射技术后，现有的三效催化系统难以发挥作用，使发动机的废气排放品质下降，因此还需要重新探索新的途径。目前的混合气均质压燃理论为解决这一问题提供了很好的思路。该理论是在汽油机上取消节气门，用喷油量调节动力输出，采用大量的高温废气混合到适当比例的燃料和空气混合气中，用发动机的压缩行程用活塞压缩使混合气自己着火，从而解决汽油机无节气门下的动力输出与同时采用三效催化转化器的矛盾。同样这一理论也可以应用到柴油机上，使柴油机在均质混合气时压燃着火，而不是现在的边喷油、边着火的扩散
燃烧模式，从而使柴油机的废气排放达到最低，特别是烟度排放和NOX排放。目前均质混合气压燃着火的理论正在付诸实施之中。一旦这一新理论在实践得到应用，可以预见，今后的发动机会更加高效、更加清洁，汽车的使用将更加安全且有利于环保。
2、内容
本篇文章的研究对象是汽车发动机，针对汽车发动机的结构和性能来进一步研究对发动机各个部分的常见故障以及给出具体的故障排除方法。
3、意义
汽车是当今社会生活中一种不可缺少的交通运输工具，人们对它的依赖性越来越强，汽车产业间的竞争也越来越激烈。为了满足日益增高的消费需求，汽车研究、设计和制造者们付出了无数心血和智慧，使汽车商们纷纷推出了各式各样的新车型。汽车尾气排放中的未燃烧充分产生的HC、氮氧化合物发动机异响NO及在大气中通过光化学烟雾反映所生成的臭氧、过氧酞基硝酸盐等对人体会造成极大危害，已成为威胁人类健康的“无形杀手”，控制汽车排放已成为世界各国环境保护的一个重要任务。我国汽车排放有两大特征：单车排放量大排放物中的有害物
质比例高。中国轿车与美国1992年产的轿车相比CO和CH的排放量分别高出14.6倍和11.8倍，污染密度高出约3-10倍。近年来我国道路机动车辆平均年增长率达15﹪，而且有持续增长的姿态，这必将造成越来越严重的尾气污染。落后的发动机控制设备是罪魁祸首。
二 发动机的总体构造和作用
1、发动机的组成
现代汽车发动机是一部由许多机构和系统组成的复杂机器，其结构形式多种多样。例如，现在最广泛使用的采用汽油和柴油作为燃料的往复活塞式发动机，其具体结构也千差万别，但由于基本工作原理相同，所以其基本结构也就大同小异。汽油机通常由曲柄连杆配气两大机构和燃料供给、润滑、冷却、点火、启动五大系统组成。（图1-1）
2、发动机的作用
发动机是汽车的动力装置，其作用是将液体或气体的化学能通过燃烧后转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能来驱动汽车行驶。
（图1）
三 发动机常见的故障诊断分析及维修方法
1、发动机噪声大，车辆原地踩加速踏板时，有“隆、隆”异响，发动机舱内有振动感。
（1）故障判定：使用类故障。
（2）原因分析：举升车辆，可看到发动机的底护板有磕碰痕迹。如果路面有障碍物而强行通过，发动机底护板就要被磕碰。底护板变形后与发动机油底壳距离变近，如果距离太近，当加速时油底壳与底护板相撞就会发出异响并使车身振动。所以，行车中一定要仔细观察路
面，不要造成拖底现象发生。
（3）处理方法：拆下底护板，压平校正即可。
2、发动机冷却液温度过高。
（1）故障判定：真故障。
（2）原因分析：
1）热量过大  a) 点火过迟；b）长时间大负荷的工作；c）压缩比过大、缸压过高；d)凸轮轴磨损、排气管堵塞等造成的排气不畅；e）混合气过浓或过稀；
2）冷却不足
发动机冷却液温度过高的主要原因是冷却不足引起的，冷却不足主要是由控制冷却强度的节温器、风扇工作不良以及冷却液不足和泄露引起的，其主要原因有：a） 冷却液消耗异常；b） 接头、软管、水封等部位漏水造成冷却液不足；c） 节温器失效，不能进行大循环；d） 水泵工作不良，传动带打滑或断裂；e） 风扇叶片变形或角度不对或装反；f） 风扇传动带打
滑或断裂，硅油式风扇离合器工作不正常；g） 电动冷却风扇电动机损坏、温控开关损坏；
3） 散热不良a） 散热器水垢过厚、堵塞或散热片过脏、变形、损坏；b） 冷却水道堵塞或水垢过厚；c） 燃烧室积碳过多；
发动机冷却液温度过高，可能是由于以上一种或多种原因引起的，但各种原因之间并非独立的，而是相互影响的。比如，爆燃会引起发动机过热，发动机过热又会引起更加强烈的爆燃，发动机过热会使得冷却液消耗异常，而冷却液不足又会引起发动机过热，形成恶性循环。
（3）处理方法：本着先简后繁、先外后内的原则，发动机冷却液温度过高的故障诊断与排除的一般流程为：
1)、首先进行目视，主要检查冷却液的外部泄露和冷却液量；
2)、检查风扇是否正常转动。检查风扇传动带是否过松、打滑、断裂，电动风扇电动机、温控开关及有关的连接器是否损坏；
3)、检查散热器和防护罩；
4)、检查节温器是否工作正常；
5)、对冷却系进行压力试验，再次检查有无泄露；
6)、检查其它系统是否正常。发动机过热，除冷却系故障外，点火时间，凸轮轴磨损致使气门升程不足、三元催化转化器堵塞、排气系统堵塞或EGR阀不工作引起爆燃应分别进行检查。
3、在冬季低温时，汽车停放时间一长，发动机起动较为困难。
（1）故障判定：假故障。
（2）原因分析：因气温低，燃油的气化率下降，混合气变稀而不易燃烧造成起动困难。同时因气温低，机油粘度变大，发动机运转阻力增加而造成起动困难。另外，蓄电池电解液的化学反应慢，造成起动时输出的电量不足、起动机功率不足和点火电压不足，使发动机难以起动。
（3）处理方法：汽车在寒冷的季节起动之前应先对发动机进行预热。可向散热器和水套中
灌注热水或蒸气，利用水套中的温度传导至气缸壁，使起动时进入气缸中的燃油易于气化，并可提高可燃混合气的温度，以便利于燃烧。还可根据需要对蓄电池进行预热以增强蓄电池的电量，提高起动电流和点火电压。
4、发动机的机油刚刚更换没多久就变黑了：
（1）故障判断：假故障。
（2）原因分析：变黑原因主要有两个方面。首先是由于清净分散剂的作用，其次是由于使用中的机油被氧化。如果一种机油在使用中不变黑，说明这种机油根本没有发挥其正常的清洁作用。目前的机油一般都含有清净分散剂，吸收燃烧产生的积炭和机油的氧化物，以便换油时换出，从而保证发动机内部清洁。
（3）处理方法：刚刚更换的机油变黑不一定是由于发动机内部太脏引起，只要按规定时间换油即可。注意：一定要按期换机油和机油滤清器（或滤芯）。机油使用一段时间后，机油的粘度变稠并且有酸性产物产生，如不定期更换将损害发动机部件，影响发动机正常运转。
5、发动机的节气门体及怠速电动机脏。
（1）故障判定：真故障。
（2）原因分析：目前轿车的发动机怠速是靠装在节气门体睥怠速步进电动机控制。在发动机运行时，由于空气质量及汽油品质的原因，会造成发动机节气门体的节流阀和怠速阀积有许多污垢，当污垢严重时，发动机将会出现怠速过低、稳定性差或无怠速，加油时节气门有发卡现象。
（3）处理方法：轿车一般在每行驶20000km左右时，建议清洗节气门体。清洗后应通过诊断仪设定发动机使之达到正常工作状态。
6、化油器车发动机热车不易起动。
（1）故障判定：真故障。
（2）原因分析：如果发动机热车状态不易起动，这也就是自动阻风门系统出现了故障，造成阻风门不能自动打开或是不能完全打开。车辆在行驶时，由于节气门开度较大，因此在大的进气压力下，空气流冲击偏离中心轴的阻风门，使得阻风门此时能全开，但是在发动机低速或怠速时，节气门开度很小，因而进气压力不大，此时阻风门只能处于半开或者开度很小
状态。在阻风门的作用下，进入气缸的混合气较浓，如果发动机此时停止运转，阻风门将关闭，等再起动发动机时，过浓的混合气进入气缸将火花塞打湿，使得发动机很难起动。
（3）处理方法：遇到此情况时可采取将加速踏板全部踩下，将阻风门和节气门全开，转动起动机，通过吸入新鲜空气将过浓的混合气冲淡，使发动机起动。当火花塞严重淹湿时，可拆下晾干，但重要的是要去修理厂出阻风门不能全开的原因。
7、发动机液压挺柱响。
（1）故障判定：真故障。
（2）原因分析：装用液压挺柱的发动机，不需要调整气门间隙，但由于液压挺柱功能衰退或其他因素影响，有时也会有异响发生。在发动机怠速运转时，在发动机中部、气门液压挺柱侧会听到“咔嗒”的声响。响声规律不明显，提高发动机转速后声响减弱或杂乱，高速时消失。冷车较明显，热车响声逐渐减弱。若断火试验，响声依然存在。这种响声容易误判，即误认为是其他部位的金属敲击声，因此引起读者的注意。产生液压挺柱异响的原因是，柱塞磨损，阀门漏油、供给挺柱子机油压力不足、柱塞与挺柱体被油污阻塞。
（3）处理方法：排除故障时，对磨损、漏油严重的零件应予以更换。磨损较轻的部件通过修理可继续使用。
总结
汽车维修行业是一个科技含量和技术含量很高的行业，各种故障要及时准确的排除，需要过硬的本领和丰富的维修经验。本文只是列举了对汽车发动机维修的7个方面，对于汽车维修来说，不过是冰山一角。想要做好汽车维修，不是一朝一夕的时情，需要参考已有的经验学习各种新的知识，发挥创新能力，捕捉敏锐的故障嗅觉，这需要一代又一代的汽车维修人员的不懈努力。