汽车故障诊断与维修技术

绪论一、本课程的目的和任务汽车故障诊断与维修技术是高等院校工科交通运输专业学生的专业选修课。作为培养应用性、复合性技术人才的主要课程，其教学目的和任务是使学生基本掌握确定汽车技术状况，查明汽车故障原因和故障部位的汽车应用技术，为学生在今后实践中准确诊断与排除汽车故障打下一个基础。二、本课程的基本要求懂得所学的知识；理解所学知识的含义，能够在解决问题中直接使用它们；在理解所学知识的基础上，能够结合相关的知识灵活分析、综合判断、评价汽车故障诊断与维修的基本问题。三、教材及教学方式选择教材：汽车故障诊断与维修技术闵永军，万茂松，周良主编参考资料：汽车故障诊断与检测技术戴耀辉主编教学方式：课堂理论教学+实习+资料参阅第一章汽车故障诊断基础知识第一节汽车故障与产生原因一、汽车故障及其分类（一）汽车故障产品分为可修复和不可修复两大类。不可修复产品是指产品发生故障以后不进行维修而直接报废的产品。其中有的产品是技术上不便进行维修，一旦发生故障只能报废；有的产品技术上可维修，但维修不经济；还有一些产品本身属一次性使用产品，不存在维修问题。可修复产品是指产品发生故障后可通过维修恢复其规定功能的产品。通常不可修复产品不能完成规定功能时称为失效；可修复产品不能执行规定功能的状态称为故障。现代汽车是由众多零件、部件和总成构成的机、电、液一体的复杂产品。汽车总体、大部分总成和系统属可修复产品，随着汽车零件、部件制造技术的发展，制造成本的降低，不可修复类汽车零件、部件种类和数量日益增多，零件、部件更换成为汽车维修的主流方式。汽车故障是指汽车部分或完全丧失工作能力的现象。它包括汽车不能行驶，功能不正常和个别性能指标超出规定的技术要求。（二）汽车故障的分类根据分类目的不同，汽车故障的分类方法多种多样，常见的故障分类方法如下：（1）按故障发生的性质分为自然故障和人为故障。自然故障是汽车在使用期内，由于受外部、内部不可抗拒的自然因素的影响而产生的故障。人为故障是汽车在制造和维修中，由于使用了不合格的零件或违反了装配的技术要求，或汽车在使用中没有遵守使用条件和操作工艺规程以及运输、保管不当等人为因素所造成的故障。（2）按故障发生的速度分为突发性故障和渐进性故障，它是根据故障发生的快慢程度来划分的。突发性故障是指零件在损坏前没有可以觉察到的征兆，零件损坏是瞬时出现的。这是由于各种不利因素以及偶然的外界影响共同作用的结果。这种作用已经超出了产品所能承受的限度。如汽车运行时由于遇到意外障碍物等原因而引起的超载造成零部件的损坏；轮胎被地面尖石或铁钉刺破；发动机油路堵塞；导线松脱以及司机操作失误引起的事故性损坏等。故障发生的特点是具有偶然性和突发性，一般不受运转时间影响，无法监控，因而这种故障是难以预测的。但这种故障容易排除，因此通常不影响汽车的使用寿命。渐进性故障是由于汽车某些零件的初始参数逐渐恶化，其参数值超出允许范围而引起的故障。如发动机的气缸—活塞，由于磨损使配合间隙超过了允许范围，导致润滑油消耗量增加、曲轴箱窜气量增加。这种故障的特点是故障发生的概率与使用时间有关，它只是在汽车有效寿命的后期才明显地表现出来。渐进性故障的发生标志着产品寿命的终结，对汽车而言则往往是需要进行大修的标志。由于这种故障是逐渐发展的，所以是可以进行预测的。通过诊断和监测仪器进行测试或监控，能预测故障的发生时间。突发性故障和渐进性故障之间一般是有联系的。应该说所有的故障都是渐进的，因为事物的变化都是由量变到质变的过程。如零件的磨损发展到一定程度，就可能导致突然的损坏，旧轮胎发生故障的概率要比新轮胎大得多。因此，汽车使用的时间愈长，发生故障的概率愈高，损坏的程度愈大。（3）按故障表现的稳定程度可分为持续性故障和间歇性故障。持续性故障一旦发生，其出现规律明显，症状表现稳定，直至故障被排除。引起这类故障的故障部位技术状态稳定，一般较易诊断和排除。间歇性故障具有突发性，时有时无，且无明显规律的特点，其原因是引起这类故障的故障部位的技术状况发生不规则变化，故障原因不稳定。这类故障较多地发生在电路，特别是汽车电控系统中，其主要原因是汽车组成件因磨损、过热、振动导致故障部位技术状态处于故障临界状态。（4）按故障是否显现可分为可见故障和潜在故障。已经导致功能丧失或性能降低的故障为可见故障。正在逐渐发展但尚未对功能产生影响的故障为潜在故障。如：汽车前轴和传动轴裂纹，当未扩展到极限程度时，为潜在故障。值得重视的是，潜在故障一旦对功能产生影响，常常具有突发性质，因此对汽车的安全行驶极其不利。故障类别分类原则致命故障涉及人身安全，可能导致人身伤亡；引起主要总成报废，造成重大经济损失；不符合制动、排放、噪声等法规要求严重故障导致整车性能显著下降；造成主要零部件损坏，且不能用随车工具和易损备件在短时间（约30分钟）内修复一般故障造成停驶，但不会导致主要零部件损坏，并可用随车工具和易损件或价值很低的零件在短时间（约30分钟）内修复；虽未造成停驶，但已影响正常使用，需调整和修复轻微故障不会导致停驶，尚不影响正常使用，亦不需更换零件，可用随车工具在短时间（约5分钟）内轻易排除表1汽车故障分类（5）按故障危害程度分为致命故障、严重故障、一般故障和轻微故障。故障部位故障特征转动配合部位磨损、不平衡、发热、变形、振动、异响滑动配合部位松动、磨损、发热、熔焊密封部位泄漏，分离、漏气导电部位接触不良、断线、脱落、电压下降、短路、发热啮合传动部位磨损、破损、发热、位移、异响摩擦力配合部位磨耗、打滑、发热、衰损、振动、异响弹簧顶推部位衰损、老化、打滑、磨槽、弯曲、多个弹簧间弹力不均弹簧拉吸部位衰损、老化、多个弹簧间拉力不均弹簧支撑部位衰损、老化、破损、冲击、变形液体流动部位泄漏、堵塞、蒸发、气阻、渗漏高温部位磨耗、烧蚀、熔焊、变形、硬度变软、附着异物大负荷部位弯曲、扭曲、磨损、破损、断裂、发热、异响表2汽车故障部位与故障特征二、汽车故障产生原因导致汽车产生故障的主要原因是汽车零件的失效，汽车零件失效的主要形式有磨损、断裂、变形、腐蚀和老化等。（一）金属零件的失效汽车金属零件失效的主要表现为磨损、断裂、变形、腐蚀和穴蚀。(1)磨损磨损是指汽车零件摩擦表面的金属在相对运动过程中不断损失的现象。磨损的发生将造成汽车零件尺寸、形状精度降低，表面配合性质发生变化，零件的工作性能逐渐降低，是产生各种故障的主要原因之一。磨损包括物理的、化学的、机械的、冶金的综合作用，它与零件材料性质、表面加工方法、载荷、工作温度、润滑状态以及相对运动速度等因素密切相关。按磨损机理的不同，磨损可分为磨料磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损等。同一零件同一表面的磨损可能由单独的磨损机理造成，也可能由综合的磨损机理造成。①磨料磨损磨料磨损是指摩擦表面与硬质颗粒或硬质凸出物相互摩擦引起的磨损。这种硬质颗粒或硬质凸出物就是磨料。汽车各摩擦副之间的磨料大多来自于空气中的尘埃、燃油和润滑油中的杂质和零件摩擦表面剥落下来的颗粒。磨料磨损的机理可归于磨料的机械作用，磨料对摩擦表面的破坏可分为碰撞冲击、研磨和擦伤三种形式，一般磨料磨损表面存在着许多直线槽，它们可以是很轻的擦痕，也可以是很深的沟槽。其主要特点是：◆磨损率与摩擦速度和摩擦副的载荷成正比；◆一般情况下，磨料硬度越高，磨损越大，材料硬度越高越耐磨；◆磨损率与磨料的尺寸有关，磨料尺寸与摩擦副间隙相近时，磨损率最高。磨料磨损是汽车零件最常见的磨损形式。在汽车维修中应做好零件清洁存放，加强零件装配前的清洁工作和密封工作，防止外界磨料进入总成内部。②粘着磨损粘着磨损是指摩擦表面间接触点发生粘着现象使一个零件表面的金属转移到另一个零件表面所引起的磨损。所谓粘着就是两个摩擦表面接触点金属熔化、原子互相扩散、化合以及再结晶的过程。摩擦副运动进程中，局部接触点油膜或氧化膜被破坏，在摩擦高温下发生粘着，在随后的运动中又撕裂，如此粘着—撕裂—再粘着—再撕裂反复进行就形成粘着磨损。粘着磨损的磨损量与粘着点撕裂时的剪切位置有关。如果粘着点的结合强度比摩擦副任何一方的材料强度都低，则剪断将发生在粘着接点的界面处。此时材料的转移极轻微，滑磨面也较平滑，只有轻微的擦伤，此种情况称为外部粘着。汽车发动机中的气缸与活塞环，气门挺杆与凸轮轴凸轮处的润滑油膜遭到破坏时，即可发生这种外部粘着情况。如果粘着点的结合强度比摩擦副中任何一方的材料强度高，则剪断将发生在材料强度较低的零件内部，此时就必然伴随着金属从一个摩擦表面转移到另一个摩擦表面，且金属的转移量较大，此种情况称为内部粘着。例如，由于发动机过热或配合间隙太小，所产生的“拉缸”、“烧瓦抱轴”以及主减速器锥齿轮由于用油不当，调整欠妥而引起的剧烈磨损都是典型的内部粘着磨损。汽车工作中，轻微的外部粘着磨损允许存在，而内部粘着磨损一般都会引起恶性故障，必须尽力避免。粘着磨损的发生与材料特性、零件表面粗糙度、润滑油、零件运动速度和单位面积上的压力等因素有关。为了减少粘着磨损，在汽车维修中应注意：◇保证配合副合理的装配间隙（如气缸与活塞间隙等）；◇不轻易使用不同材质的汽车配件；◇旧件修理后应达到规定的表面粗糙度；◇发生过粘着磨损的旧件修理后不能留有粘着残余；◇认真做好发动机润滑系与冷却系的维护工作，按规定的润滑油品种进行适时的润滑，并在使用中注意添加或更新。③疲劳磨损疲劳磨损是指具有纯滚动或滚动与滑动并存的摩擦副，在工作过程中由于交变接触应力的周期性作用，使零件表层产生微粒脱落而引起物质损失的现象。疲劳磨损的特点具体表现为摩擦面出现大小、深浅不同的麻点或痘斑状凹坑。疲劳磨损是由于循环接触应力的作用，首先在表层或浅表面产生疲劳起始裂纹，然后裂纹沿着与表面成锐角的方向发展，达到某一深度后，又越出表面，最后剥落，使零件表面形成了麻点。疲劳磨损是汽车齿轮齿面、滚动轴承滚动体及内外圈滚道表面、凸轮和挺柱接触面等零件的主要失效形式之一。④腐蚀磨损腐蚀磨损是指在摩擦过程中，由腐蚀和摩擦共同作用导致的零件表面物质损失的现象。单纯的腐蚀现象不属腐蚀磨损，腐蚀磨损是一种机械化学磨损，它是腐蚀现象与机械磨损过程相结合形成的。腐蚀磨损可分为化学腐蚀磨损、氧化磨损和电化学腐蚀磨损。◆化学腐蚀磨损化学腐蚀磨损是指在零件配合副中，存在着酸、碱、盐等腐蚀介质，它们之间产生化学作用而生成各种化合物，在摩擦过程中不断被除去而引起零件表面物质损失的现象。其特点是磨损速度快，摩擦表面遍布点状或丝状磨蚀痕迹，磨损速度随介质的腐蚀性强弱或温度的不同而不同，介质的腐蚀性越强，温度越高，则磨损速率越大。汽车发动机气缸的低温腐蚀；含有铜、铅等元素的滑动轴承，其中的铅容易被润滑油中酸性物质腐蚀，使轴瓦表面出现麻点状脱落；这些都是化学腐蚀的典型例子。◆氧化磨损氧化磨损是指在摩擦过程中，金属材料表面的金属与空气中的氧或润滑油中的氧起作用，生成单分子层的氧化膜，并被磨掉的过程称为氧化磨损。氧化磨损是化学腐蚀磨损的一种，其特点是在金属零件的摩擦表面上沿滑动方向呈匀细的磨痕。钢铁零件表面经氧化后，生成的红褐色Fe2O3和黑色的Fe3O4。氧化膜性脆，极易破裂，且与基本金属之间的结合强度低，故容易磨损。相反，铝质零件表面生成的氧化铝膜有韧性，且与基体金属结合牢固，磨损率低，对零件起保护作用。一般而言，氧化磨损普遍存在，其磨损率在所有类型的磨损中是最小，且氧化膜的生成还有利于防止粘着磨损。◆电化学腐蚀磨损电化学腐蚀磨损是指在零件配合副中，存在着酸、碱、盐等腐蚀介质，它们之间发生电化学反应而生成各种化合物，在摩擦过程中不断被除去而引起零件表面物质损失的现象。其特点是磨损速度快。可燃混合气在气缸内燃烧的过程中，常生成CO、CO2、SO2、NO2和气态水，一旦发动机温度较低，气态水遇到低温缸壁变为液态时，CO、CO2、SO2和NO2可溶入水形成电解质，在缸壁上起电化学作用而使缸壁表面腐蚀，这种腐蚀的快慢与缸壁温度有关。冷却水温度低于50℃时，缸壁的磨损速度急剧上升。⑤微动磨损微动磨损是指两个接触物体作相对微幅振动而产生的零件表面物质损失的现象。微动磨损是粘着、腐蚀、磨料、