項目1 汽車綜合故障診斷基礎

任務1 故障診斷流程梳理及常見診斷設備使用

原理分析

汽車在使用過程當中，由于種種原因，技術狀況不可避免地會發生變化，動力性、經濟性下降，使用可靠性降低，會導致故障的發生。汽車出現故障，就應借助一定的方法手段，利用必要的儀器設備，力求通過正確的邏輯判斷，查找故障的真正原因與部位，并及時予以排除，使汽車盡快恢復其正常工作狀態，保持車輛良好的技術狀況，以利于延長汽車的使用壽命。

一、汽車故障診斷基礎

汽車故障是指汽車部分或完全喪失工作能力的現象。絕大多數汽車故障的發生，都是由汽車零部件本身或零部件之間配合狀態發生的問題引起的。

1．汽車故障的分類

1）按故障造成的性質分類

自然故障：汽車在正常使用和維護的條件下，由于不可抗拒的原因而形成的故障。例如零部件在使用的過程中產生的自然磨損、疲勞、變形、老化等。

人為故障：由于人為原因而造成的故障，如使用了不合格的配件、維修時未按技術規程裝配、使用操作失誤等。

2）按喪失工作能力程度分類

局部故障：汽車部分系統或總成喪失工作能力，而其他系統功能正常，不影響正常行駛。

完全故障：指導致汽車完全喪失工作能力的故障，盡管故障只發生在某一系統或總成。

3）按故障的嚴重程度分類

一般故障：能及時、較方便排除的故障，或不影響行駛的故障，一般不會導致部件和總成的嚴重損壞，可通過更換零部件在較短時間內排除。

嚴重故障：影響汽車行駛的故障，或會造成嚴重后果的故障，可能導致主要零部件的嚴重損壞，不能在短時間內更換零部件排除。

4）按故障的形成速度分類

突發性故障：在發生故障前沒有可以覺察的征兆，故障現象是突然出現的，這是各種不利因素以及偶然的外界影響共同作用的結果，這種作用超出了部件或總體所能承受的限度而導致故障發生，故障一經發生，工作狀況急劇惡化，如輪胎爆裂、正時皮帶斷裂等。

漸變性故障：現象的發生是循序漸進的，其故障程度是由弱到強逐漸形成的，隨著使用時間的延長，故障逐漸顯現，故障出現后一般可以繼續行駛一段時間再進行修理，如發動機異響、油耗增大等。

5）按故障的存在類型分類

偶發性故障：故障發生后，故障現象時有時無，存在不確定性。此類故障屬于不確定條件故障，因此在診斷時有時需要模擬故障發生時的工況條件或環境，獲取故障診斷參數比較困難，如發動機偶發性抖動、間歇性的起動困難等故障。

永久性故障：是指故障出現后，如果不經過人工排除，故障現象將始終存在。例如發動機某個氣缸點火線圈損壞引起的缺缸故障。

6）按故障的影響性質分類

功能故障：致使預定功能不能實現的故障，這種故障往往是由于個別零部件損壞造成的，如起動機損壞導致發動機無法起動、空調系統完全不制冷等。此類故障較為容易判斷，以前有這功能，現在沒有了；或者是車輛的部分功能在使用過程中有異常的變化。

參數故障：某個器件工作參數超出標準值，但并未導致功能完全喪失的故障，如點火正時稍微超出標準值，但并未導致點火過早或過晚的故障現象出現。

2．汽車故障的成因

造成汽車故障的原因是多方面的，有車輛在設計或制造過程中存在的缺陷，也有來自使用者或運行環境的原因，如使用不當、維修不良等，而零部件的失效是引起汽車故障的主要原因。

1）設計和制造缺陷

汽車在設計和制造上的缺陷是汽車零部件損壞及導致汽車故障的根源之一。如某些零部件在設計時對汽車復雜的運行環境和運行狀態考慮不全，導致汽車在工作時機件發生刮擦、沖擊等，使機件產生損壞，從而引起汽車故障。

材料選擇不當也必然會引起汽車故障。在選擇零部件材料時要綜合考慮其強度、硬度、韌性及耐磨、耐熱、耐腐蝕等多種性能，否則由于某些方面不能滿足實際要求，必然會引起故障。

制造質量不過關也可引發汽車故障。零部件制造工藝不合理、加工過程操作不當、加工及裝配精度不夠等，均會影響汽車零部件的機械性能，從而使汽車產生故障。

2）工作條件復雜

汽車故障與汽車零部件的工作條件有著至關重要的關系。工作條件包括受力狀況和工作環境兩方面。汽車零部件在工作過程中有可能承受彎曲、拉伸、壓縮、扭轉、沖擊、振動等載荷的作用，有些零部件工作條件十分惡劣，甚至同時承受多種載荷的復合作用，當這些載荷超過零部件承受極限或載荷的作用達到一定次數時，將導致汽車零部件的失效。有些汽車零部件在不同工作介質及工作溫度下工作，這將引起零部件的應力變形、磨損、腐蝕及材料性質發生變化等，導致故障的發生。

3）使用維護不當

汽車的使用壽命和故障發生率在很大程度上取決于對汽車的使用與維護。汽車在使用過程中應遵循合理使用、定期檢測、強制維護、及時修理的原則，以最大可能保持車輛的技術狀況，延長使用壽命。使用中違反操作規程、超速、超載、燃潤料不合理或變質、不按規定進行定期檢測及維護等均會造成汽車零部件的不必要損壞。

4）自然失效

失效是指機件在載荷（包括機械載荷、熱載荷、腐蝕及綜合載荷等）作用下喪失最初規定的功能。汽車在使用過程中，其零部件材料自然會發生漸進性的變化，使零部件的形狀、尺寸、表面乃至內在質量、配合副的相互位置及配合性質等產生不可逆轉的變化，造成零部件、總成及整車技術狀況下降，嚴重的還會因零部件的斷裂等造成行車事故，帶來不可估量的損失。材料的自然失效，尤以橡膠和塑料最為嚴重，因此在進行總成修理時，必須按維修資料的規定及時更換相關的橡膠類零部件，如橡膠密封圈、墊片等。

3．汽車故障的變化規律

汽車故障的變化規律可以用汽車的故障率隨汽車行駛里程的變化關系來表示，汽車故障率是衡量汽車可靠性的一個重要指標。汽車故障的變化規律曲線如圖1-1所示。

1）早期故障期

汽車的早期故障期相當于汽車的磨合期。在此階段，由于汽車零部件的磨損量較大，因此故障率較高，但總的趨勢是在這段時期內，隨著汽車行駛里程的增加，汽車的故障率逐漸降低。

2）隨機故障期

隨著早期故障期的結束，零部件的磨損進入穩定時期。在此階段，汽車及總成的技術狀況處于最佳狀態，故障率低而且相對穩定，故稱隨機故障期。隨機故障期是汽車的有效使用時期。在隨機故障期，故障的發生是隨機性的，一般是由材料隱患、超載運行、制造缺陷、潤滑不良、使用不當及維護欠佳等因素所致。

3）耗損故障期

隨機故障期結束后，大部分零部件磨損量過大，加之交變載荷長期作用及零部件老化，各種條件均不同程度惡化，使磨損量急劇增加，汽車及各總成狀況急劇變差，故障率迅速上升。此時，應及時進行維修，以免導致汽車及總成損壞，甚至出現嚴重事故。因此，在實際使用中，必須以汽車故障率曲線為依據，制定出合理的維修周期，以恢復汽車的使用性能。

二、汽車故障的常見診斷方法

1．直觀診斷法

汽車故障的直觀診斷也稱人工診斷或經驗診斷，是通過直觀檢查和道路試驗的方法來確定汽車的技術狀況與故障部位。這種診斷方法不需要專用設備，依賴于技術人員豐富的實戰經驗，主要是維修人員的觀察、感覺，適用于查找比較明顯的故障。

直觀診斷法受維修人員經驗和對診斷車輛的熟悉程度限制，診斷結果差別較大。經驗豐富的診斷專業人員，可以利用直觀診斷法診斷出汽車及各總成可能出現的絕大多數故障。在診斷無故障碼故障或用檢測設備難以診斷的疑難故障方面，直觀診斷法具有其他各種診斷法無可比擬的優點。

直觀診斷法可以概括為問、看、聽、嗅、摸、試六種方法。

（1）問。問就是調查。車輛診斷時，應首先要向客戶詢問故障癥狀及故障發生時的條件，并同時記錄車輛的行駛里程、行駛狀況、行駛條件、維修情況等。即使是經驗豐富的維修技術人員，不問明情況就盲目診斷，也會影響到診斷速度和質量。因此，詳細的問診記錄有助于維修人員作出快速準確的診斷。

（2）看。看就是通過對相關部位的觀察，發現車輛比較明顯的異常現象，如變形、磨損、泄漏、破損等，從而直接判斷出故障所在。

（3）聽。聽就是聽聲響，從而確定哪些是異常響聲；汽車整車及各總成、各系統在正常工作時，發出的聲音一般都是有一定規律的，通過仔細辨別能大致判斷出聲音是否正常，從而判斷異響的部位和故障所在。

（4）嗅。嗅就是憑借汽車故障部位散發的特殊氣味來診斷故障，有些故障出現后，會產生比較特殊的氣味，據此可以準確地判斷故障部位所在。如電路短路的焦味、制動片異常磨損的焦味、燃燒不完全的油煙味等。

（5）摸。摸就是用手觸試，可以直接感覺到故障部位的發熱情況、振動情況、漏氣及機件靈活程度等，從而判斷出部件工作是否正常。

（6）試。試就是試驗驗證。如維修技術人員通過親自試車去體驗故障的發生狀況、更換零部件法來證實故障的部位等。

2．利用隨車故障自診斷系統進行診斷

現在車輛都具有隨車自診斷系統，在車輛運行過程中，控制單元可對系統各部件進行檢測，能及時地檢測出電子控制系統出現的故障，并可以用默認值替代不正常的傳感器數據，以保證系統能夠持續運轉。控制單元將故障信息以代碼的形式存儲在控制模塊內，同時還可以顯示故障代碼出現時相關的數據參數。儀表上會同時點亮故障指示燈，提醒駕駛員電子控制系統已出現故障。維修時，技術人員可將存入存儲器的故障代碼調出，根據故障代碼的含義進行快速診斷與排除。

3．利用診斷儀器進行診斷

伴隨著汽車智能化、網聯化的發展趨勢，傳統上靠人工進行故障診斷的方法已經不再完全適合維修的需要，往往需要技術人員借助各種檢測設備準確獲取能反映整車、系統、總成或元器件等工作性能的技術參數，來進一步分析故障所在。這些診斷儀器主要包括汽車專用解碼器、示波器、萬用表、尾氣分析儀、發動機綜合分析儀、無負荷測功儀、四輪定位儀、氣缸壓力表等。

4．利用備件替代法進行診斷

備件替代法是采用已知性能完好的元器件對懷疑部件進行替換對比的一種試驗方法。4S店經常采用此類方法，備件替代法是一種行之有效的故障判斷方法，但此方法要求必須用和原車零部件型號一致的備件，需要防止新件損壞。

當懷疑某個元器件發生故障時，可用一個好的元器件去替換，然后進行試驗，若替換后故障消失，證明元件損壞；若故障特征沒有變化，則證明故障不在此處，需進一步查找。

5．利用故障征兆模擬診斷

在故障診斷中常常會遇到偶發性故障，這種故障在平時沒有明顯的故障征兆，特殊條件下才會偶然出現，因此要對這種類型的故障現象進行診斷，就必須首先模擬車輛出現故障時相似的條件和環境，設法使故障特征再現。對于偶發性故障，故障征兆模擬試驗是一種行之有效的診斷措施。

在進行故障征兆模擬試驗時，可以進行加熱、加濕、加載、加振等試驗。對于只有在熱車及天氣炎熱時才發生的間歇性故障，就可以用對元件、總成或整個車輛進行加熱的方法來進行試驗；對于只有在雨天或空氣潮濕時才出現的故障，則可以用噴霧器局部加濕，也可以采用噴淋器或高壓水槍對整車進行淋水，來進行故障再現；對于只有在特定負載條件下才會出現的故障，則可以通過改變機械或電器負荷的辦法來再現故障；有些故障只有在車輛或總成發生震動時才出現，此時可以用震動相關部件或車輛總成的方法來再現故障，以便進行測量。

6．利用故障樹進行診斷

故障樹診斷法又稱故障樹分析法，是將導致系統故障的所有可能原因，按樹枝狀逐級細化的一種故障分析方法。

對于較復雜的故障，由于可能導致故障的原因較多，因此單靠經驗或簡單診斷，在一般情況下很難解決問題，此時必須借助于一定的儀器設備、按照一定的方法步驟，對故障進行全面細致的檢查和分析，逐步排除可能的故障原因，最終找到真正的故障部位。

應用故障樹診斷法的關鍵是建立故障樹。首先在熟悉整個系統的前提下逐步分析導致故障的可能原因，然后將這些原因由總體至局部、由總成到部件、由前到后逐層排列，最后得出導致該故障的多種原因組合，用框圖形式畫出即為故障樹。

用故障樹診斷法進行故障診斷時應注意，一定要按照導致故障的邏輯關系進行逐步檢查分析，否則就會出現遺漏或重復性的工作，甚至會出現查不出故障原因的現象。

7．汽車故障診斷的基本步驟

汽車故障診斷的基本步驟是首先從問診入手，初步了解故障癥狀，經過試車驗證故障狀態，分析故障可能成因，推理假設到最后測試驗證故障點是否成立的全過程，當驗證的環節證明假設的故障點不成立時，應該返回到前一個環節提出新的假設，然后再去驗證。當提不出新的假設時，就要再向前一個環節進行重新分析，如果重新分析還是得不到更新的假設，就要再向前一個環節，應更加仔細地試車以發現新的特征，必要時還可以進一步重復問診過程以了解更多的信息，重新提出新的假設并加以驗證，直至發現真正的故障點為止。故障驗證過程如圖1-2所示。

三、汽車故障診斷常用設備

汽車故障主要是由汽車技術狀況的變化引起的，而汽車的技術狀況是可以通過對狀態參數的物理或化學特征變化的測量來反映的，因此，可用一定的診斷設備或儀器對汽車的技術狀況加以診斷，從而找出汽車故障產生的原因。

由于汽車故障診斷設備是根據汽車各個系統的結構特征和工作原理而專門設計的，因此其針對性比較強，一般只能用來測定某一系統或某一方面的故障參數。本書主要介紹在診斷維修過程中常見的幾種檢測設備。

1．汽車專用解碼器

汽車專用解碼器是一種汽車電控系統故障檢測儀，是用來與汽車電控系統的控制模塊進行數據交流的專用儀器，也是到目前為止檢測汽車電控系統故障最有效的儀器。汽車專用解碼器的主要功能如下：

（1）讀取相關電控系統存在的故障代碼。

（2）具備清除故障代碼功能，使系統完全恢復正常。

（3）讀取相關控制模塊中的數據流，方便觀察系統中傳感器、執行元件等的運行數據。

（4）可以進行執行元件的測試診斷，即通過解碼器直接向執行器發出動作指令，借此檢查執行元件及其電路的工作狀況。

（5）可通過網絡進行相關系統資料的下載、更新升級等操作。

（6）有的汽車專用解碼器還具有萬用表、示波器、技術資料在線查找、維修技術指導、客戶檔案管理等功能。

目前所用的解碼器按其數據流的形式可分為兩種類型：專用型解碼器和通用型解碼器。

專用型解碼器是由汽車制造廠家為檢測本廠生產的汽車而專門制造或指定的、只能檢測某一品牌或某一車型的解碼器，而不能用來檢測其他公司生產的汽車。各車型的4S店都配有廠家指定的專用型解碼器，主要目的是為自己生產的汽車提供良好的售后服務。近年全國職業院校技能大賽汽車檢測和維修賽項指定使用專用診斷儀VW5054、SDT929，分別如圖1-3和圖1-4所示。

通用型解碼器不是由汽車生產廠家提供或指定的，而是由其他專門生產檢測儀器設備的公司制造的，它可以檢測不同汽車生產廠家制造的多種車型，具有通用性。對于綜合性汽車維修企業來說，由于車源品種繁多，而又不可能配齊所有車型的專用解碼器，因此廣泛配備通用型解碼器。但從故障診斷的深度和廣度來講，因為通用型解碼器畢竟不是專門為檢測某一特定車型而生產的，所以有些車型的相關數據檢測不出來，使用時具有一定的局限性。圖1-5所示為通用型故障診斷儀KT600。

2．汽車專用示波器

汽車專用示波器的作用是以電壓波形曲線的顯示方式，顯示汽車電控相關系統的工作過程。它能將在汽車工作過程中隨時間變化的各種電量進行顯示和記錄，也可以實時采集點火、噴油、電控系統傳感器、執行元件等工作波形，還可以進行參考波形存儲，并具備記錄儀功能，通過對波形的分析可以準確地診斷其是否存在故障，為汽車的運行技術狀況和故障診斷提供科學依據。全國高職組汽車檢測與維修大賽指定使用的專用示波器BTHP101如圖1-6所示。

3．汽車專用萬用表

汽車專用萬用表是在普通數字萬用表的基礎上，增加一些適合汽車某些特性參數測試的功能，以使之更加適合汽車檢測與故障診斷之用。它可以測量電路及元器件的電壓、電流、電阻以及電路通斷、脈寬、閉合角、占空比等多種參數，在汽車維修領域應用十分廣泛。圖1-7所示為世達03017數字萬用表。

4．發動機綜合分析儀

發動機綜合分析儀是一種復合型測試儀器，技術含量高、檢測項目全，可全面檢測、分析、判斷發動機在不同工況下的工作性能及技術參數，能對多種車型所存在的機械及電子故障進行全面的分析診斷。它可以對發動機的機械系統、電氣系統、點火系統、燃油噴射系統、輔助控制系統等進行全面和綜合測試，并具有智能化分析測試結果的功能。現在的發動機綜合分析儀測試功能越來越豐富，在實際使用過程中的價值也越來越大。圖1-8所示為博世FSA740發動機綜合分析儀。

5．燃油壓力表

燃油壓力表用來測量燃油供給系統的壓力，可以用來判斷電動汽油泵、油壓調節器、噴油器、進油管、回油管等燃油系統元件的工作情況，是對燃油系統進行檢查和故障診斷的專用工具。燃油壓力表組件一般包括表頭、各車型測試接頭、連接管等，如圖1-9所示。

6．四輪定位儀

四輪定位儀用于測試汽車的車輪定位參數，并可與原廠的設計參數進行對比，對車輪定位參數進行相應的調整，使其符合原設計要求，以達到理想的汽車行駛性能。

車輪定位參數的變化不但會引起汽車操縱穩定性發生變化，而且會進一步影響汽車的行駛安全性、燃油經濟性、駕駛員的疲勞強度以及輪胎等零部件的使用壽命。通常情況下，可對汽車的車輪外傾角、主銷后傾角、主銷內傾角、前輪前束等進行測量和調整。

常見的四輪定位儀主要有光學水準定位儀、拉線定位儀、CCD（電荷耦合元件）定位儀、激光定位儀、3D影像定位儀等幾種。它主要由定位儀主機及必要附件組成，如圖1-10所示。