项目1 汽车综合故障诊断基础

任务1 故障诊断流程梳理及常见诊断设备使用

原理分析

汽车在使用过程当中，由于种种原因，技术状况不可避免地会发生变化，动力性、经济性下降，使用可靠性降低，会导致故障的发生。汽车出现故障，就应借助一定的方法手段，利用必要的仪器设备，力求通过正确的逻辑判断，查找故障的真正原因与部位，并及时予以排除，使汽车尽快恢复其正常工作状态，保持车辆良好的技术状况，以利于延长汽车的使用寿命。

一、汽车故障诊断基础

汽车故障是指汽车部分或完全丧失工作能力的现象。绝大多数汽车故障的发生，都是由汽车零部件本身或零部件之间配合状态发生的问题引起的。

1．汽车故障的分类

1）按故障造成的性质分类

自然故障：汽车在正常使用和维护的条件下，由于不可抗拒的原因而形成的故障。例如零部件在使用的过程中产生的自然磨损、疲劳、变形、老化等。

人为故障：由于人为原因而造成的故障，如使用了不合格的配件、维修时未按技术规程装配、使用操作失误等。

2）按丧失工作能力程度分类

局部故障：汽车部分系统或总成丧失工作能力，而其他系统功能正常，不影响正常行驶。

完全故障：指导致汽车完全丧失工作能力的故障，尽管故障只发生在某一系统或总成。

3）按故障的严重程度分类

一般故障：能及时、较方便排除的故障，或不影响行驶的故障，一般不会导致部件和总成的严重损坏，可通过更换零部件在较短时间内排除。

严重故障：影响汽车行驶的故障，或会造成严重后果的故障，可能导致主要零部件的严重损坏，不能在短时间内更换零部件排除。

4）按故障的形成速度分类

突发性故障：在发生故障前没有可以觉察的征兆，故障现象是突然出现的，这是各种不利因素以及偶然的外界影响共同作用的结果，这种作用超出了部件或总体所能承受的限度而导致故障发生，故障一经发生，工作状况急剧恶化，如轮胎爆裂、正时皮带断裂等。

渐变性故障：现象的发生是循序渐进的，其故障程度是由弱到强逐渐形成的，随着使用时间的延长，故障逐渐显现，故障出现后一般可以继续行驶一段时间再进行修理，如发动机异响、油耗增大等。

5）按故障的存在类型分类

偶发性故障：故障发生后，故障现象时有时无，存在不确定性。此类故障属于不确定条件故障，因此在诊断时有时需要模拟故障发生时的工况条件或环境，获取故障诊断参数比较困难，如发动机偶发性抖动、间歇性的起动困难等故障。

永久性故障：是指故障出现后，如果不经过人工排除，故障现象将始终存在。例如发动机某个气缸点火线圈损坏引起的缺缸故障。

6）按故障的影响性质分类

功能故障：致使预定功能不能实现的故障，这种故障往往是由于个别零部件损坏造成的，如起动机损坏导致发动机无法起动、空调系统完全不制冷等。此类故障较为容易判断，以前有这功能，现在没有了；或者是车辆的部分功能在使用过程中有异常的变化。

参数故障：某个器件工作参数超出标准值，但并未导致功能完全丧失的故障，如点火正时稍微超出标准值，但并未导致点火过早或过晚的故障现象出现。

2．汽车故障的成因

造成汽车故障的原因是多方面的，有车辆在设计或制造过程中存在的缺陷，也有来自使用者或运行环境的原因，如使用不当、维修不良等，而零部件的失效是引起汽车故障的主要原因。

1）设计和制造缺陷

汽车在设计和制造上的缺陷是汽车零部件损坏及导致汽车故障的根源之一。如某些零部件在设计时对汽车复杂的运行环境和运行状态考虑不全，导致汽车在工作时机件发生刮擦、冲击等，使机件产生损坏，从而引起汽车故障。

材料选择不当也必然会引起汽车故障。在选择零部件材料时要综合考虑其强度、硬度、韧性及耐磨、耐热、耐腐蚀等多种性能，否则由于某些方面不能满足实际要求，必然会引起故障。

制造质量不过关也可引发汽车故障。零部件制造工艺不合理、加工过程操作不当、加工及装配精度不够等，均会影响汽车零部件的机械性能，从而使汽车产生故障。

2）工作条件复杂

汽车故障与汽车零部件的工作条件有着至关重要的关系。工作条件包括受力状况和工作环境两方面。汽车零部件在工作过程中有可能承受弯曲、拉伸、压缩、扭转、冲击、振动等载荷的作用，有些零部件工作条件十分恶劣，甚至同时承受多种载荷的复合作用，当这些载荷超过零部件承受极限或载荷的作用达到一定次数时，将导致汽车零部件的失效。有些汽车零部件在不同工作介质及工作温度下工作，这将引起零部件的应力变形、磨损、腐蚀及材料性质发生变化等，导致故障的发生。

3）使用维护不当

汽车的使用寿命和故障发生率在很大程度上取决于对汽车的使用与维护。汽车在使用过程中应遵循合理使用、定期检测、强制维护、及时修理的原则，以最大可能保持车辆的技术状况，延长使用寿命。使用中违反操作规程、超速、超载、燃润料不合理或变质、不按规定进行定期检测及维护等均会造成汽车零部件的不必要损坏。

4）自然失效

失效是指机件在载荷（包括机械载荷、热载荷、腐蚀及综合载荷等）作用下丧失最初规定的功能。汽车在使用过程中，其零部件材料自然会发生渐进性的变化，使零部件的形状、尺寸、表面乃至内在质量、配合副的相互位置及配合性质等产生不可逆转的变化，造成零部件、总成及整车技术状况下降，严重的还会因零部件的断裂等造成行车事故，带来不可估量的损失。材料的自然失效，尤以橡胶和塑料最为严重，因此在进行总成修理时，必须按维修资料的规定及时更换相关的橡胶类零部件，如橡胶密封圈、垫片等。

3．汽车故障的变化规律

汽车故障的变化规律可以用汽车的故障率随汽车行驶里程的变化关系来表示，汽车故障率是衡量汽车可靠性的一个重要指标。汽车故障的变化规律曲线如图1-1所示。

1）早期故障期

汽车的早期故障期相当于汽车的磨合期。在此阶段，由于汽车零部件的磨损量较大，因此故障率较高，但总的趋势是在这段时期内，随着汽车行驶里程的增加，汽车的故障率逐渐降低。

2）随机故障期

随着早期故障期的结束，零部件的磨损进入稳定时期。在此阶段，汽车及总成的技术状况处于最佳状态，故障率低而且相对稳定，故称随机故障期。随机故障期是汽车的有效使用时期。在随机故障期，故障的发生是随机性的，一般是由材料隐患、超载运行、制造缺陷、润滑不良、使用不当及维护欠佳等因素所致。

3）耗损故障期

随机故障期结束后，大部分零部件磨损量过大，加之交变载荷长期作用及零部件老化，各种条件均不同程度恶化，使磨损量急剧增加，汽车及各总成状况急剧变差，故障率迅速上升。此时，应及时进行维修，以免导致汽车及总成损坏，甚至出现严重事故。因此，在实际使用中，必须以汽车故障率曲线为依据，制定出合理的维修周期，以恢复汽车的使用性能。

二、汽车故障的常见诊断方法

1．直观诊断法

汽车故障的直观诊断也称人工诊断或经验诊断，是通过直观检查和道路试验的方法来确定汽车的技术状况与故障部位。这种诊断方法不需要专用设备，依赖于技术人员丰富的实战经验，主要是维修人员的观察、感觉，适用于查找比较明显的故障。

直观诊断法受维修人员经验和对诊断车辆的熟悉程度限制，诊断结果差别较大。经验丰富的诊断专业人员，可以利用直观诊断法诊断出汽车及各总成可能出现的绝大多数故障。在诊断无故障码故障或用检测设备难以诊断的疑难故障方面，直观诊断法具有其他各种诊断法无可比拟的优点。

直观诊断法可以概括为问、看、听、嗅、摸、试六种方法。

（1）问。问就是调查。车辆诊断时，应首先要向客户询问故障症状及故障发生时的条件，并同时记录车辆的行驶里程、行驶状况、行驶条件、维修情况等。即使是经验丰富的维修技术人员，不问明情况就盲目诊断，也会影响到诊断速度和质量。因此，详细的问诊记录有助于维修人员作出快速准确的诊断。

（2）看。看就是通过对相关部位的观察，发现车辆比较明显的异常现象，如变形、磨损、泄漏、破损等，从而直接判断出故障所在。

（3）听。听就是听声响，从而确定哪些是异常响声；汽车整车及各总成、各系统在正常工作时，发出的声音一般都是有一定规律的，通过仔细辨别能大致判断出声音是否正常，从而判断异响的部位和故障所在。

（4）嗅。嗅就是凭借汽车故障部位散发的特殊气味来诊断故障，有些故障出现后，会产生比较特殊的气味，据此可以准确地判断故障部位所在。如电路短路的焦味、制动片异常磨损的焦味、燃烧不完全的油烟味等。

（5）摸。摸就是用手触试，可以直接感觉到故障部位的发热情况、振动情况、漏气及机件灵活程度等，从而判断出部件工作是否正常。

（6）试。试就是试验验证。如维修技术人员通过亲自试车去体验故障的发生状况、更换零部件法来证实故障的部位等。

2．利用随车故障自诊断系统进行诊断

现在车辆都具有随车自诊断系统，在车辆运行过程中，控制单元可对系统各部件进行检测，能及时地检测出电子控制系统出现的故障，并可以用默认值替代不正常的传感器数据，以保证系统能够持续运转。控制单元将故障信息以代码的形式存储在控制模块内，同时还可以显示故障代码出现时相关的数据参数。仪表上会同时点亮故障指示灯，提醒驾驶员电子控制系统已出现故障。维修时，技术人员可将存入存储器的故障代码调出，根据故障代码的含义进行快速诊断与排除。

3．利用诊断仪器进行诊断

伴随着汽车智能化、网联化的发展趋势，传统上靠人工进行故障诊断的方法已经不再完全适合维修的需要，往往需要技术人员借助各种检测设备准确获取能反映整车、系统、总成或元器件等工作性能的技术参数，来进一步分析故障所在。这些诊断仪器主要包括汽车专用解码器、示波器、万用表、尾气分析仪、发动机综合分析仪、无负荷测功仪、四轮定位仪、气缸压力表等。

4．利用备件替代法进行诊断

备件替代法是采用已知性能完好的元器件对怀疑部件进行替换对比的一种试验方法。4S店经常采用此类方法，备件替代法是一种行之有效的故障判断方法，但此方法要求必须用和原车零部件型号一致的备件，需要防止新件损坏。

当怀疑某个元器件发生故障时，可用一个好的元器件去替换，然后进行试验，若替换后故障消失，证明元件损坏；若故障特征没有变化，则证明故障不在此处，需进一步查找。

5．利用故障征兆模拟诊断

在故障诊断中常常会遇到偶发性故障，这种故障在平时没有明显的故障征兆，特殊条件下才会偶然出现，因此要对这种类型的故障现象进行诊断，就必须首先模拟车辆出现故障时相似的条件和环境，设法使故障特征再现。对于偶发性故障，故障征兆模拟试验是一种行之有效的诊断措施。

在进行故障征兆模拟试验时，可以进行加热、加湿、加载、加振等试验。对于只有在热车及天气炎热时才发生的间歇性故障，就可以用对元件、总成或整个车辆进行加热的方法来进行试验；对于只有在雨天或空气潮湿时才出现的故障，则可以用喷雾器局部加湿，也可以采用喷淋器或高压水枪对整车进行淋水，来进行故障再现；对于只有在特定负载条件下才会出现的故障，则可以通过改变机械或电器负荷的办法来再现故障；有些故障只有在车辆或总成发生震动时才出现，此时可以用震动相关部件或车辆总成的方法来再现故障，以便进行测量。

6．利用故障树进行诊断

故障树诊断法又称故障树分析法，是将导致系统故障的所有可能原因，按树枝状逐级细化的一种故障分析方法。

对于较复杂的故障，由于可能导致故障的原因较多，因此单靠经验或简单诊断，在一般情况下很难解决问题，此时必须借助于一定的仪器设备、按照一定的方法步骤，对故障进行全面细致的检查和分析，逐步排除可能的故障原因，最终找到真正的故障部位。

应用故障树诊断法的关键是建立故障树。首先在熟悉整个系统的前提下逐步分析导致故障的可能原因，然后将这些原因由总体至局部、由总成到部件、由前到后逐层排列，最后得出导致该故障的多种原因组合，用框图形式画出即为故障树。

用故障树诊断法进行故障诊断时应注意，一定要按照导致故障的逻辑关系进行逐步检查分析，否则就会出现遗漏或重复性的工作，甚至会出现查不出故障原因的现象。

7．汽车故障诊断的基本步骤

汽车故障诊断的基本步骤是首先从问诊入手，初步了解故障症状，经过试车验证故障状态，分析故障可能成因，推理假设到最后测试验证故障点是否成立的全过程，当验证的环节证明假设的故障点不成立时，应该返回到前一个环节提出新的假设，然后再去验证。当提不出新的假设时，就要再向前一个环节进行重新分析，如果重新分析还是得不到更新的假设，就要再向前一个环节，应更加仔细地试车以发现新的特征，必要时还可以进一步重复问诊过程以了解更多的信息，重新提出新的假设并加以验证，直至发现真正的故障点为止。故障验证过程如图1-2所示。

三、汽车故障诊断常用设备

汽车故障主要是由汽车技术状况的变化引起的，而汽车的技术状况是可以通过对状态参数的物理或化学特征变化的测量来反映的，因此，可用一定的诊断设备或仪器对汽车的技术状况加以诊断，从而找出汽车故障产生的原因。

由于汽车故障诊断设备是根据汽车各个系统的结构特征和工作原理而专门设计的，因此其针对性比较强，一般只能用来测定某一系统或某一方面的故障参数。本书主要介绍在诊断维修过程中常见的几种检测设备。

1．汽车专用解码器

汽车专用解码器是一种汽车电控系统故障检测仪，是用来与汽车电控系统的控制模块进行数据交流的专用仪器，也是到目前为止检测汽车电控系统故障最有效的仪器。汽车专用解码器的主要功能如下：

（1）读取相关电控系统存在的故障代码。

（2）具备清除故障代码功能，使系统完全恢复正常。

（3）读取相关控制模块中的数据流，方便观察系统中传感器、执行元件等的运行数据。

（4）可以进行执行元件的测试诊断，即通过解码器直接向执行器发出动作指令，借此检查执行元件及其电路的工作状况。

（5）可通过网络进行相关系统资料的下载、更新升级等操作。

（6）有的汽车专用解码器还具有万用表、示波器、技术资料在线查找、维修技术指导、客户档案管理等功能。

目前所用的解码器按其数据流的形式可分为两种类型：专用型解码器和通用型解码器。

专用型解码器是由汽车制造厂家为检测本厂生产的汽车而专门制造或指定的、只能检测某一品牌或某一车型的解码器，而不能用来检测其他公司生产的汽车。各车型的4S店都配有厂家指定的专用型解码器，主要目的是为自己生产的汽车提供良好的售后服务。近年全国职业院校技能大赛汽车检测和维修赛项指定使用专用诊断仪VW5054、SDT929，分别如图1-3和图1-4所示。

通用型解码器不是由汽车生产厂家提供或指定的，而是由其他专门生产检测仪器设备的公司制造的，它可以检测不同汽车生产厂家制造的多种车型，具有通用性。对于综合性汽车维修企业来说，由于车源品种繁多，而又不可能配齐所有车型的专用解码器，因此广泛配备通用型解码器。但从故障诊断的深度和广度来讲，因为通用型解码器毕竟不是专门为检测某一特定车型而生产的，所以有些车型的相关数据检测不出来，使用时具有一定的局限性。图1-5所示为通用型故障诊断仪KT600。

2．汽车专用示波器

汽车专用示波器的作用是以电压波形曲线的显示方式，显示汽车电控相关系统的工作过程。它能将在汽车工作过程中随时间变化的各种电量进行显示和记录，也可以实时采集点火、喷油、电控系统传感器、执行元件等工作波形，还可以进行参考波形存储，并具备记录仪功能，通过对波形的分析可以准确地诊断其是否存在故障，为汽车的运行技术状况和故障诊断提供科学依据。全国高职组汽车检测与维修大赛指定使用的专用示波器BTHP101如图1-6所示。

3．汽车专用万用表

汽车专用万用表是在普通数字万用表的基础上，增加一些适合汽车某些特性参数测试的功能，以使之更加适合汽车检测与故障诊断之用。它可以测量电路及元器件的电压、电流、电阻以及电路通断、脉宽、闭合角、占空比等多种参数，在汽车维修领域应用十分广泛。图1-7所示为世达03017数字万用表。

4．发动机综合分析仪

发动机综合分析仪是一种复合型测试仪器，技术含量高、检测项目全，可全面检测、分析、判断发动机在不同工况下的工作性能及技术参数，能对多种车型所存在的机械及电子故障进行全面的分析诊断。它可以对发动机的机械系统、电气系统、点火系统、燃油喷射系统、辅助控制系统等进行全面和综合测试，并具有智能化分析测试结果的功能。现在的发动机综合分析仪测试功能越来越丰富，在实际使用过程中的价值也越来越大。图1-8所示为博世FSA740发动机综合分析仪。

5．燃油压力表

燃油压力表用来测量燃油供给系统的压力，可以用来判断电动汽油泵、油压调节器、喷油器、进油管、回油管等燃油系统元件的工作情况，是对燃油系统进行检查和故障诊断的专用工具。燃油压力表组件一般包括表头、各车型测试接头、连接管等，如图1-9所示。

6．四轮定位仪

四轮定位仪用于测试汽车的车轮定位参数，并可与原厂的设计参数进行对比，对车轮定位参数进行相应的调整，使其符合原设计要求，以达到理想的汽车行驶性能。

车轮定位参数的变化不但会引起汽车操纵稳定性发生变化，而且会进一步影响汽车的行驶安全性、燃油经济性、驾驶员的疲劳强度以及轮胎等零部件的使用寿命。通常情况下，可对汽车的车轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角、前轮前束等进行测量和调整。

常见的四轮定位仪主要有光学水准定位仪、拉线定位仪、CCD（电荷耦合元件）定位仪、激光定位仪、3D影像定位仪等几种。它主要由定位仪主机及必要附件组成，如图1-10所示。