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汽车故障原因诊断综合分析法【论文关键词】汽车故障 综合判断【论文摘要】分析了汽车故障原因及部位（全车各部位、机械、电气、油、气等），并提出了科学合理的判断方法，即故障概率顺序排列法及辅助判断法，可迅速地确定故障所在部位。结果表明，汽车发生故障的可能性主要取决于产品质量，可靠性高的产品其出现故障的部位往往是正常思维可以想到的；而产品质量有缺陷的车型，故障部位往往出现在人们正常思维无法判断的。利用综合分析方法，对判断车辆故障具有重要指导价值。 一、原因分析 一辆奔驰560SEL轿车因气门异响更换新摇臂后出现怠速剧烈抖动的情况。按照一般思维过程，只拆装过摇臂、凸轮轴，查找故障应当首先考虑这几个部位，如果顺着这条线索查找下去，也许很快就可以排除故障。但遗憾的是修理工在断火试验时发现至少有三个缸工作不良，他当然想到只更换了一个缸的摇臂，即便是有故障也不会引起这三个缸都不工作，故障原因可能在于其他方面。根据经验，可能原因排列： （1）废气再循环（EGR）系统故障，废气大量进入气缸（此项可能性最大）。 （2）进气系统漏气，混合气太稀，怠速工作不良（此项可能性居中） （3）更换摇臂型号（质量）有缺陷（此项可能性最小）。 二、故障判断方法 （1）检查废气再循环系统。将EGR阀上真空管去掉，故障依旧；再将EGR阀从发动机上拆下，发现该阀锈蚀严重，废气通道与进气通道根本就不通，废气并未进入气缸，可能性最大的一项成为不可能。接下来检查进气系统，没有发现有漏气的地方，第二种可能性也被排除。对于第三种可能性，即使最终发现是摇臂的问题，对于本次维修而言，也不能算是一次圆满成功的维修，因为到这个时候检修工作已进行了半天，车主对此已有所不满，当然最终发现确实是摇臂型号不对，与气门的接触面新摇臂比旧摇臂高约2mm，磨去一段后修正至标准值，重新装复后发动机怠速平稳，故障排除。如若检修车辆是在拆装、调整后出现的故障，应当首先对这部分进行检查，而不能按常规步骤来进行。时隔不久一辆新款丰田（CARMY ）轿车因行车时捣缸，发动机损坏而入厂维修。更换新缸体及其他部件后试机起动，发动机却始终无法起动。在起动机带动发动机运转的过程中，发动机不是回火即是放炮，象是点火错乱，检查高压线也并未插错（该发动机为直接点火）。吸取上一次教训，不能盲目检查，先询问修理工拆装发动机时有何异常情况，修理工回答在曲轴上有一齿轮形传感器，分解发动机时因生锈无法从曲轴上拆下，强行撬下来后发现有一个齿开裂，用502胶粘牢后又装上，结果出现上述故障。根据所获得的信息，让修理工将曲轴位置传感器转子从车上拆下，仔细检查并未看出有明显异常，粘接处也几乎看不出痕迹来；但对于人自身看不出来的故障及零件缺陷，电脑未必不会监测到，因为修理厂条件所限，无法用示波器观察到传感器输出波形，但对于本车所述故障，从概率方面分析，我仍认为曲轴位置传感器转子损坏具有最大可能性。 （2）电脑损坏。但众所周知，即使电脑可以输出正常代码，也不能绝对地认为电脑一定正常，但这种可能性较小。 （3）气缸压力不足。但在配气相位正确的情况下，四个气缸同时出现压力不足的情况的可能性也较小。经以上分析，建议修理厂购买新曲轴位置传感器转子，次日新件到货，装车一试立即着车。 三、故障概率分析法 一辆一汽生产的奥迪轿车出现蓄电池亏电的现象，在车库里放3、4天后蓄电池里的电几乎全部放完。修理工起初以为蓄电池失效，因自放电而亏电，换新蓄电池后故障依旧，修理人员几乎检查了所有部件，仍未查出故障，最后得出的结论是将第四个保险拔出，蓄电池即停止亏电。第四个保险所涉及内容包括：室内灯、阅读灯、点烟器、钟表、收音机、行李舱灯、空调指示灯。首先确定故障是否存在，点火开关关闭，将蓄电池负极断开再接上，可以看到蓝色电火花，证明确实存在较大电流放电。接下来并不急于检查故障部位，而是对第四个保险丝所涉及内容作一故障概率分析。 （1）点烟器不能自动弹出：将前后两个点烟器拔出，故障依旧，此项可能性被排除。 （2）室内灯、阅读灯、钟表、收音机、空调指示灯均可正常工作，但不能确定在点火开关关闭后其消耗电流是否正常，此项可能性居中。 （3）第四个保险丝所涉及线路有短路、搭铁处，消耗电流，此项可能性同上居中。用数字万用表测量第四个保险丝所消耗电流（点火开关关闭）为 A，粗略估算其功率＝，其功率与行李舱照明灯接近，但行李舱钥匙被司机带走，无法打开检查，修理工建议拆下仪表检查钟表、收音机及相关线路，但笔者认定行李舱灯损坏可能性最大，要求修理厂先检查行李舱灯，检查其他部位可能费力不讨好。次日从修理厂得到消息：确实是行李舱灯烧坏：灯开关座下陷，即使关上行李舱盖灯泡仍不能熄灭，灯泡已烧坏发白，但灯丝未断，因而始终消耗电流。换新灯泡并修复开关座，故障排除。四、辅助诊断法 （1）眼观。观察仪表：观察电流、机油压力表、水温表和汽油指示表等指示车辆有关部位的工作情况，如发现显示数字异常，说明该部件出了问题。察看外观：如发动机排烟过多，排烟颜色异常；某些部件出现漏水、漏气、漏油、漏电等现象；车架车身变形，各部件间隙过大或过小。察扯油液：常规的油、液、媒检查不可忽视。机油、自动变速箱油、转向助力器油、齿轮油、制动液、冷却液、玻璃水、冷媒等油液的检查的车辆正常运行的保证，相关批示灯亮起，或是发现有缺少，要及时补充。察看颜色：通过察看车用零件液体的品质来判断故障。如某辆车自动变速器油颜色变紫，而且有少量浑浊物，可判断是自动变速器故障而不是发动机动力不足。 （2）耳听。发动机：由于不断变换油门，发动机发出的响声也是不相同的，要仔细听发动机声音有无异常。底盘：不断改换行驶速度，传动系的响声一般随车速的提高而增大，但当车速提高到一定程度后，有些响声反而减弱，甚至消失。分清响声的类型：如连响与间断响；脆响与闷响；有规则与无规则的响，并确认哪些是正常的，哪些是异常的。 （3）鼻闻。焦臭味：是制动拖滞，离合器打滑所致。烧机油、烧制动液能引起特殊气味。电器工作时烧毁线路会发出焦皮味。闻味的方法用的得当，可为诊断故障提供指导作用。 （4）手摸。用手摸制动鼓、后桥壳、变速器外壳来判断该部件的温度： 如手摸感到发热，温度大约40℃左右。感到烫手，但能坚持几分钟，温度约在50℃~60℃左右。手根本不能忍受，温度至少达80℃以上。 （5）隔离。部分的间隔，或隔断某些系统与某些部件的工作，以此来确定故障范围。如隔断某部件后，故障消失，说明故障发生在此部件；如故障还存在，则说明故障不此处。发动机：隔断某个缸（断火或断油），如果排烟消失或减少，则该缸有故障。底盘：如诊断底盘异响，可将变速杆放在空档位上，不断地接通和分开离合器，根据响声的变化来分析响声是发生在离合器还是变速器。电气：如某灯不亮，可将该灯与蓄电池直接接通，若灯亮，则说明连接该灯的导线发生了故障。 （6）试探。如诊断气门异响。若怀疑气门间隙过大所致，可用厚薄规检查，并调整规定值，若异响消失，即判断正确。若响声依然存在，再继续查找其他部位。 （7）比较。当某缸不工作时，如怀疑是火花塞问题，可交该火花塞与正常工作的火花塞对换，若故障转移，说明故障出于原火花塞。 五、结束语 在汽车故障诊断中，经常会遇到花费较长时间检查故障所涉及的部位仍未能查出故障，即使能够查出故障，在时间、精力方面也可能得不偿失；如果采用概率分析法则能够迅速、准确地确定故障，为客户节省时间的同时提高了自身的声誉。在汽车维修中，除了用仪表、检修仪器和工具对汽车进行诊断外，还应结合简易的人工诊断，对汽车故障诊断具有重要价值。 参考文献： [1] 汽车工程手册[M].北京：人民交通出版社，2001.转
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不断增加的城市空气污染 经过20年的改革开放，中国私人汽车数量迅速增加，汽车开始进入普通人的家庭生活。汽车需求的迅猛增长是推动2002年中国经济增长的重要力量。去年汽车制造商制造并销售了325万辆，比2001年增长了37%。此外，去年载客汽车的销售首次突破了100万大关，猛增56%，达到了万辆。 2001年后加入世界贸易组织（WTO），中国已经将汽车的进口关税从70-90%降低到44-51%，到2005年将进一步降低到25%。随着汽车价格的下降以及中国人较低的汽车拥有量，中国的汽车市场将会进一步繁荣。 随着轿车进入家庭，主要城市及近郊的交通拥挤状况会进一步加剧，从而使汽车废气排放问题更加严重。中国有2000万辆汽车和1亿辆摩托车，而其中大多数都在城市。在城市环境污染物中，汽车所排放的氮氧化物占到了45至60%，而一氧化碳则占到了85%。因此，中国城市居民所吸入的劣质空气主要是由汽车所排放的废气造成的。 除非政府愿意牺牲这方面的经济支柱产业，限制上路汽车数量。因此，要控制汽车废气排放问题，利用电子技术来减少汽车的废气排放是解决方案之一。 排放标准 2001年底，中国政府宣布对中国三大汽车制造商降低30%的汽车消费税，前提是他们所制造的汽车得满足欧II标准。六个月后，在第三届中国亚洲清洁燃料国际会议上，政府的另一项声明进一步表明了控制汽车排放的决心。声明称，北京将从2003年1月开始对在北京销售的机动车辆实行欧II标准，并计划于2005年实施欧III标准。 要控制废气排放所面临的挑战并不仅仅是要设计一个具有清洁燃烧能力的完美发动机，还要利用合适的半导体电子器件对发动机的燃烧过程进行合理的控制。英飞凌为今天的发动机管理平台提供了所需要的单片机、传感器和功率半导体器件。 用于动力总成系统的半导体器件 为控制废气排放量，可利用半导体传感器来精确测量吸入空气的成份。利用单片机快速计算出所使用的燃料数量，然后再起动燃料喷射器。由于有正确的空气-燃料比，因此可以达到近乎完美的燃烧状态，从而使废气的排放达到最少。 汽车动力总成应用中需要多个传感器来将"真实"环境与电子部分连接起来。基于半导体的传感器专用于测量速度、位置、温度和压力。对于动力总成应用来说，最大的变化趋势是利用集成了传感器单元和信号处理部分的有源传感器来代替过去的被动式传感器。由于需要更精确地测量发动机的状态，因此这一趋势发展很快。 在通过传感器测量到发动机的状态以后，单片机就可以处理这些数据并提供合适的控制信号来控制致动器的动作。单片机是利用逻辑技术制造的，而集成度的提高使得可以将功能强大的处理器与外设集成在一起。目前的趋势是将DSP功能集成进来，从而允许实现更为复杂和精确的信号处理软件算法。这样就可用软件实现以前采用硬件实现的功能。 一旦单片机"知道"下一步该做什么，单片机就发送合适的信号到致动器。通常，致动器需要高电压或者大电流才能动作。因此，需要利用功率半导体器件来驱动致动器，如燃料喷射器或火花塞。过去几年里，功率半导体技术的发展主要集中于优化现有系统的成本和部分集成。这产生了能够集成功率输出级（DMOS或双极）、模拟电路和数字逻辑的混合集成技术（BCD）。高集成度功率器件的优势是可以支持诊断，从而可使系统具有更好的可靠性（动力总成是汽车中的关键应用）。同时，这还可使最终产品所需要的外部器件数量大大降低。 系统解决方案 目前的动力总成电子控制单元（ECU）中，电子器件部分主要是半导体器件。 半导体传感器 传感器位于动力总成系统的前端。传感器用来测量物理参数，如水温、空气压力以及发动机曲轴的转动速度。这些数据非常关键，它们为闭环控制系统提供了关键信息。除了温度传感、压力传感和霍尔传感器以外，微机械技术还带来了崭新的加速和偏向角速度传感器，同时还允许利用标准晶圆制造工艺集成信号处理电路和数字化电路。 1.温度传感器 根据扩展电阻原理，线性和稳定的半导体传感器可低成本地替代镍或铂金属膜传感器，同时还可提供比PTC热电阻技术上更优越的器件。 2.位置和速度传感器 动态差分霍尔IC可以测量曲轴或凸轮轴速度、传动速度和车轮速度。通过使用位于单个芯片上的两个霍尔单元，一个差分放大器和处理电路，可以测量到磁场差。这意味着可以将温度漂移、制造容差和外部电磁环境等破坏性环境影响降到最小。同样的信号水平，与单片机的接口要比采用旧式的有感线圈简单得多、便宜得多。 英飞凌新开发的TLE4925C特别适合曲轴应用。其集成电路（基于霍尔效应）提供了频率与转速成正比的数字信号输出。额外的自校正模块提供最优的精度。利用新的模块型封装所集成的滤波器电容器可以减少干扰。 3.进气管绝对压力/大气绝对压力传感器 在新一代传感器中，复杂的处理电路完全集成在传感器芯片上。随着表面微机械技术得以在标准BiCMOS工艺进行微机械加工，利用其技术制造的传感器称为MEMS(微电子机械系统)。利用微机械技术，可以制作出厚度仅有400 m的多晶硅薄膜。这些薄膜构成在芯片上的多个电容器和两个参考电容器。信号则源于压感区域和参考区域的差别。 由于需要利用模拟的绝对压力传感器来测量进气管绝对压力和大气绝对压力，因此标准BiCMOS技术就特别重要。这是因为需要复杂的电路来提供模拟输出信号，进行线性化和偏差补偿。一个MAP传感器测量进气管中空气的绝对压力，并为发动机管理系统提供一个重要的参数（空气体积）。另一方面，一个BAP传感器则测量环境空气压力（是汽车高度的函数），这也是发动机管理系统所需要的同样重要的一个参数（空气密度）。有了这两个参数，就可算出空气的质量，并利用算出的空气质量来决定喷入多少燃料以实现最佳的燃烧。英飞凌的BAP传感器KP120适用于柴油和汽油发动机的管理。 单片机 单片机是动力总成系统的大脑。实时运行的高度复杂的算法用来在各种情况下管理发动机及传送动作。由于系统位于发动机罩下的恶劣环境中，因此除了合适的CPU以外，单片机的整个系统架构对于系统性能来说非常重要。目前在动力总成应用中使用的CPU架构有8位、16位和32位。 8位架构主要用于非常低端的汽车产品，但在摩托车ECU中的应用前景看起来很好。英飞凌提供低成本的增强8位C500核心，以及适合在成本敏感的摩托车市场中应用的高性能外设。由于相应的软件和工具集与业界标准的80C51单片机完全兼容，因此可加快软件开发周期。 32位单片机的市场份额正越来越大。但是，大批量生产的16位产品仍然在目前的汽车中有很大的市场。英飞凌的16位C167系列旨在满足实时嵌入式控制应用的高性能要求。该系列单片机的架构针对大指令吞吐量和对外部刺激（中断）的快速响应而优化。集成的智能外设子系统可将所需要的CPU干预降低到最低的程度。这还减少了对通过外部总线接口进行通信的需要。C167系列的成功源于其CPU，以及对于动力总成应用的要求来说非常理想的外设组合。 称为C166v2内核的新一代C166内核采用了单时钟周期执行技术，因此性能提升了一倍。内置的高级乘法和累加指令（MAC）执行单元极大地提高了DSP性能。 目前功能最强大的单片机采用了32位CPU。此类CPU中的一些源于单片机架构。而象英飞凌TriCore这样的CPU则是针对实时环境中的嵌入式控制应用而设计的，因此非常适用于象动力总成这样的应用。 功率半导体器件 在动力总成应用中，需要开关驱动喷射器、氧气传感器加热器、放气阀、冷却风扇以及一些继电器等负载。在单片IC中集成多个开关可以缩小电路板尺寸，从而降低成本。目前可提供2至18通道的多通道开关器件。根据特定的应用，可驱动从50mA直到30A的电流。负载可以是欧姆负载、容性负载或感性负载。 越来越多的数字逻辑可以在功率输出级一起实现。随着BCD技术的发展，可以在器件中集成许多此前必须由专用ASIC或单片机完成的新功能。 除了这一控制功能外，目前的开关器件还集成了保护和检测功能，如短路、过载、超温、过压、负载开路、静电放电（ESD）和反向电流保护等。此外，还可通过实现在过载时断路以及限流模式等故障保护模式来进一步提高系统可靠性。多通道开关器件通常可利用标准通信接口（SPI）进行控制。诊断信息通过SPI传输回单片机。英飞凌公司还提供了一种高速点到点通信接口，可为未来时间关键的应用（如PWM电流调整）提供更大的数据带宽，并降低微控制器和功率开关器件（如超过 8通道的器件）的I/O端口数量。
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