补充-汽车检测基础知识PPT课件.ppt

汽车检测与诊断 1 一 课程的性质与任务 汽车检测与诊断 课程是汽车服务工程专业的一门专业必修课 也是一门重要的综合实践课 其先修课程为 汽车构造 发动机原理与汽车理论 汽车电器与电子技术 等 后续课程为 汽车维修工程 本课程主要讲授汽车检测与诊断的基础知识 汽车整车 发动机 底盘技术状况和车身及附件的检测与诊断的基本原理 方法 以及有关汽车检测诊断设备的结构 工作原理和使用方法 二 学习目的和要求1 掌握汽车检测诊断的原理 方法及汽车检测诊断设备的结构和工作原理 2 掌握汽车故障波形分析 数据流分析 故障码读取等先进诊断方法 培养学生分析 判断 解决问题的能力 2 三 学习内容1 汽车检测与诊断知识 补充 2 汽车整车技术状况检测3 发动机技术状况检测与故障诊断4 汽车底盘技术状况的检测与故障诊断5 车身及附件的检测与诊断本课程的重点是汽车检测诊断的基本方法 能正确分析检测结果 并根据检测结果提出相应的解决方案 四 考试办法理论课考试方式为闭卷考试 总成绩计算方法如下 总成绩 期终成绩 70 平时成绩 10 实验成绩 20 3 补充 汽车检测与诊断基础知识教学目的及要求1 掌握基本概念及术语 2 掌握汽车诊断的方法及特点 3 掌握汽车故障及诊断分析方法 4 掌握汽车诊断参数和诊断标准 5 了解汽车诊断周期和汽车诊断的工艺 6 了解汽车检测站的基本情况 4 第一节概述一 基本概念及术语汽车检测 指在不解体的情况下确定汽车技术状况或工作能力进行的检查和测量 汽车技术状况 定量测得的表征某一时刻汽车外观和性能的参数值总和 如外观尺寸 功率 转速 车速 油耗 汽车的工作能力 指汽车按技术文件规定的使用性能指标 执行规定功能的能力 汽车诊断 对汽车在不解体 或仅拆卸个别小件 的情况下确定汽车技术状况或查明故障部位 故障原因进行的检测 分析和判断 5 汽车故障 汽车部分或完全丧失工作能力的现象 实质是汽车零件本身或零件之间的配合状态发生了异常变化 故障率 指使用到某行驶里程的汽车 在单位行驶里程内发生故障的概率 它是度量汽车可靠性的一个重要参数 故障树 表示故障因果关系的分析图 诊断参数 指供诊断用的 表征汽车 总成及机构技术状况的参数 诊断标准 对汽车诊断的方法 技术要求和限值等的统一规定 有国家标准 制造厂推荐标准 企业标准 诊断规范 对汽车诊断作业技术要求的规定 诊断周期 汽车诊断的间隔期 6 二 汽车检测诊断的目的和作用根据检测诊断目的 汽车检测诊断可分为以下类型 1 安全性能检测 对汽车实行定期和不定期安全性能的检测 目的确保车辆具有符合要求的外观 良好的安全性能和符合规定的尾气排放物 2 综合性能检测 对汽车实行定期和不定期综合性能方面的检测 目的是在汽车不解体情况下 确定运行车辆工作能力和技术状况 对维修车辆实行质量监督 确保车辆具有良好的安全性 可靠性 动力性 经济性和排放性 3 汽车故障检测 对故障汽车进行检测诊断 目的是在不解体情况下 查明故障的部位 产生的原因 从而确定故障的排除方法 以确保车辆在良好的技术状况下运行 7 4 汽车维修检测诊断 汽车定期检测诊断应结合维护定期进行 维修前 找出汽车技术状况与标准值相差的程度 以便视情维修 维修过程中 确诊故障的部位和原因 提高维修质量及维修效率 维修后 检测汽车的使用性能是否得到恢复 控制维修质量 汽车检测诊断的目的 对出现故障的汽车 通过检测诊断查找故障的部位和产生的原因 从而确定故障的排除方法 对汽车的技术状况进行全面检查 确定其是否满足有关技术标准的要求以及与标准相差的程度 以决定汽车是否继续行驶或采取何种措施延长汽车的使用寿命 8 三 汽车检测诊断技术的地位1 汽车检测诊断是实施汽车维修制度的重要保证汽车维修制度 预防为主 定期检测 强制维护 视情修理 汽车检测诊断技术 是检查 鉴定车辆技术状况和维修质量的重要手段 是促进维修技术发展 实现视情修理的重要保证 2 发展汽车检测诊断技术是提高维修效率 监督维修质量的迫切需要汽车结构日益复杂 电子化程度越来越高 维修难度相应加大 经验维修已不能适应 在车辆技术保障中查找故障的时间约为70 而排除和维修时间约占30 为提高汽车维修效率 应采用先进的汽车检测诊断技术 3 加强汽车安全技术检测是确保行车安全的重要手段 9 四 汽车诊断的方法及特点汽车诊断 检查 测量 分析 判断 1 人工经验诊断法 眼看 耳听 手摸和鼻闻优点 不需要专用仪器设备 可随时随地进行等 缺点 诊断速度慢 准确性差 不能进行定量分析和需要诊断人员有较丰富的经验等 2 现代仪器设备诊断法 专用仪器设备检测 结果分析 人工判断优点 检测速度快 准确性高 能定量分析等 缺点 投资大和占用固定厂房等 3 自诊断法 利用汽车电控单元的自诊断功能进行故障诊断 通过故障代码的输出表征故障的部位 10 五 汽车检测诊断技术的发展概况1 国外汽车检测技术发展概况 50年代在一些工业发达国家就形成以故障诊断和性能调试为主的单项检测技术和生产单项检测设备 60年代后期 国外汽车检测诊断技术发展很快 并且大量应用电子 光学 理化与机械相结合的光机电 理化机电一体化检测技术 例如 非接触式车速仪 前照灯检测仪 车轮定位仪 排气分析仪等都是光机电 理化机电一体化的检测设备 70年代后 随着计算机技术的发展 出现了汽车检测诊断 数据采集处理自动化 检测结果直接打印等功能的汽车性能检测仪器和设备 11 80年代 发达国家的随车诊断已成为故障诊断的主流 车外诊断设备更具有诊断复杂故障的能力 具有汽车专家系统 20世纪90年代后 国外汽车诊断设备发展的重要特征是直接采用各种自动化的综合诊断技术 各工业发达国家相继建立汽车检测站和检测线 使汽车检测制度化 发达国家的汽车检测在管理上已实现了 制度化 在检测基础技术方面已实现了 标准化 在检测技术上向 智能化 自动化检测 方向发展 12 制度化 在德国 汽车的检测工作由交通部门统一领导 在全国各地建有由交通部门认证的汽车检测站 负责新车的登记和在用车的安全检测 修理厂维修过的汽车也要经过汽车检测场的检测 以确定其安全性能和排放是否符合国家标准 在日本 汽车的检测工作由运输省 相当于交通部 统一领导 运输省在全国设有 国家检车场 和经过批准的 民间检测场 代替政府执行车检工作 其中 国家检测场 主要负责新车登记和在用车安全检测 民间检测场 通常设在汽车维修厂内 经政府批准并受政府委托对汽车进行安全检测 13 2 标准化 工业发达国家的汽车检测有一整套的标准 判断受检汽车技术状况是否良好 是以标准中规定的数据为准则 检查结果是以数字显示 有量化指标 以避免主观上的误差 除对检测结果有严格完整的标准以外 国外对检测设备也有标准规定 如检测设备的检测性能 具体结构 检测精度等都有响应标准 对检测设备的使用周期 技术更新等也有具体要求 由于检测制度 技术的标准化 不仅提高了检测效率 也保证了检测质量 14 3 智能化 自动化检测 随着电子计算机技术的发展 出现了汽车检测诊断 控制自动化 数据采集自动化 检测结果直接打印等功能的现代综合性能检测技术和设备 例如 汽车制动检测仪 发动机诊断仪 计算机四轮定位仪等检测设备 都具有较先进的全自动功能 计算机技术在汽车检测技术领域的应用进一步向深度和广度发展 已出现集检测工艺 操作 数据采集和打印 存储 显示等功能于一体的系统软件 使汽车检测线实现了全自动化 这样不仅可避免人为的判断错误 提高检测准确性 而且可以把受检汽车的技术状况储存在计算机中 即可作为下次检验参考 还可供处理交通事故参考 15 2 国内汽车检测技术发展概况 从60年代开始研究汽车检测技术 为满足汽车维修需要 当时交通部主持进行了发动机汽缸漏气量检测仪 点火正时灯等检测仪器的研究 开发 70年代 我国大力发展了汽车检测技术 汽车不解体检测技术及设备被列为国家科委的开发应用项目 由交通部主持研制开发了反力式汽车制动试验台 惯性式汽车制动试验台 发动机综合检测仪 汽车性能综合检验台 具有制动性检测 底盘测功 速度测试等功能 80年代初 交通部在大连市建立了国内第一个汽车检测站 从工艺上提出将各种单台检测设备安装联线 构成功能齐全的汽车检测线 其检测纲领为30000辆次 年 16 80年代中期 汽车监理由公安部主管 1990年底统计 全国已有汽车检测站600多个 形成了全国的汽车检测网 到1997年 全国已建立汽车综合性能检测站近千家 其中A级站140多家 1990年交通部发布第13号令 汽车运输业车辆技术管理规定 1991年交通部发布第29号部令 汽车运输业车辆综合性能检测站管理办法 我国已能自己生产全套汽车检测设备 如大型的技术复杂的汽车底盘测功机 发动机综合分析仪 四轮定位仪 悬挂检测台 制动检测台 排气分析仪 灯光检测仪等等 17 六 汽车检测站汽车检测站是综合运用现代检测技术 对汽车实施不解体检测 诊断的事业性或企业性机构 1 检测站的任务 1 对在用运输车辆的技术状况进行检测诊断 2 对汽车维修行业的维修车辆进行质量检测 3 接受委托 对车辆改装 改造 报废及其有关新工艺 新技术 新产品 科研成果等项目进行检测 提供检测结果 4 接受公安 环保 商检 计量和保险等部门的委托 为其进行有关项目的检测 提供检测结果 18 2 检测站的类型按服务功能分类 检测站可分为安全检测站 维修检测站和综合性能检测站三种 1 安全检测站 是国家的执法机构 不是盈利型企业 它按照国家规定的车检法规 定期检测车辆的与安全和环保有关的项目 以保证汽车安全行驶 并将污染降低到允许的限度 这种检测站对检测结果往往只显示 合格 不合格 两种 而不作数据显示和故障分析 因而检测速度快 生产效率高 2 维修检测站 它一般由汽车运输企业或汽车维修企业建立 主要是从车辆使用和维修的角度 担负车辆维修前 后的技术状况检测 它能检测车辆的主要使用性能 并能进行故障分析与诊断 19 3 综合性能检测站 既能担负车辆管理方面的安全环保检测 又能担负车辆维修方面的技术状况检测 还能承接科研或教学方面的性能试验和参数测试 这种检测站设备多面配套 自动化程度高 数据处理迅速准确 因而功能齐全 检测项目广且深度大 可为合理制定诊断标准 诊断周期 以及为科研 教学 设计 制造和维修等部门提供可靠依据 并能担负对检测设备的精度测试 综合性能检测站按工作职能分类 可分成A级站 B级站和C级站三种类型 20 1 A级站 能对汽车的安全性 动力性 可靠性 经济性 环保性进行全面的检测 并能对车辆的技术状况及维修质量进行鉴定 能全面承担检测站的任务 即能检测车辆的制动 侧滑 灯光转向 前轮定位 车速 车轮动平衡 底盘输出功率 燃料消耗 发动机功率和点火系状况 及异响 磨损 变形 裂纹 噪声 尾气排放等状况 2 B级站 能承担在用车辆技术状况和车辆维修质量的检测 即能检测车辆的制动 侧滑 灯光 转向 车轮动平衡 燃料消耗 发动机功率和点火系状况 及异响 噪声 尾气排放等状况 3 C级站 能承担在用车辆技术状况的检测 即能检测车辆的制动 测沿 灯光 转向 车轮动平衡 燃料消耗 发动机功率及异响 噪声 尾气排放等状况 21 3 检测工艺流程 22 制动性能检测 23 前轮侧滑检测 24 底盘测功仪 25 声级计 26 第二节汽车技术状况及汽车故障的形成一 汽车的技术状况二 汽车故障的主要类型 永久性 更换某些零件后才能排除 如拉缸 间歇性 在引发故障产生的原因短期存在的条件下才显现 如气阻 针阀 柱塞卡 按存在时间分类 功能丧失性能下降 故障的表现 27 按发生快慢分 突发性 无明显征兆 不能预测 如连杆断 钢板断 渐发性 由于零件磨损 疲劳 变形 腐蚀 老化等原因使技术状况劣化引起 逐渐发展 可通过早期诊断预测 如由气缸磨损引起的敲缸 按故障是否显现分 功能性 导致功能丧失或性能降低 潜在性 正在逐渐发展但未对功能产生影响 潜在 突发 永久 功能丧失 28 三 汽车故障形成及技术状况变化的原因汽车故障产生的内因是零件失效 外因是运行条件 汽车零件失效的主要形式为零件之间的自然磨损或异常磨损 零件与有害物质接触造成的腐蚀 零件在长期交变载荷下的疲劳断裂 在外载荷及温度残余内应力下的变形 非金属零件及电器元件的老化 偶然的损伤等 29 1 磨损 摩擦而使零件表面物质不断损失的现象 1 粘着磨损 相互作用的摩擦副间产生表面物质撕脱和转移 产生机理 在载荷大 滑动速度高 润滑差的摩擦表面 摩擦副间产生大量热 表面温度升高形成局部热点 塑性变形增大 材料强度降低 润滑油膜破坏 摩擦加剧 温度进一步上升 如此逐渐恶化 最终形成局部热点间的 点焊 现象 由于相互运动 点焊部位撕开 形成表面物质的撕脱和转移 典型实例 拉缸 烧瓦措施 改善润滑 防止过热 30 气缸的磨损 31 2 磨料磨损 由夹在摩擦副间微粒的作用下产生的磨损 产生机理 摩擦副间夹入微粒 刮伤表面 破坏油膜磨料来源 尘土 杂质 磨屑 燃烧积炭易发生部位 气缸壁 曲轴颈 凸轮轴凸轮表面 气门挺杆措施 避免油料污染 解决 三滤 问题 3 疲劳磨损 在摩擦面间接触应力反复作用下 因表面材料疲劳产生物质损失的现象 产生机理 摩擦面在交变载荷作用下发生塑性变形和裂纹并逐渐积累 扩展 润滑油深入裂纹 在交变压力下产生的楔入作用加剧裂纹形成 进一步加深 扩展 表面材料剥落 典型实例 齿轮 滚动轴承等表面的麻点或凹坑4 腐蚀磨损 在腐蚀和摩擦共同作用下导致零件表面物质损失的现象 32 2 变形和断裂 尺寸和形状的改变超过屈服点 永久变形超过强度极限 断裂1 变形 由工作应力 内应力 热应力引起 内应力 加工过程 薄厚不一的铸件或焊接件 箱体类零件 热应力 温度变化热胀冷缩 缸盖 活塞工作应力 外载荷 曲轴 连杆 活塞 断裂 在应力作用下产生 a 疲劳断裂 在交变载荷作用下 经历反复多次应力循环 疲劳裂纹 加深 扩展 断裂 60 80 b 加载断裂 零件在一次静载荷或动载荷作用下发生的断裂 超载 遇到过大行驶阻力或动载荷发生 如碰撞 33 3 蚀损 腐蚀 气蚀 浸蚀腐蚀 腐蚀性物质气蚀 穴蚀 在压力波和腐蚀共同作用下产生的破坏现象 常发生在与液体接触并有相对运动的零件表面 产生机理 液体低于饱和蒸汽压时形成气泡 压力升高后 气泡崩裂产生压力波 冲击金属表面氧化膜使其破坏 形成穴坑 浸蚀 高速液流对零件的冲刷4 其它老化 油封 轮胎 膜片烧蚀 火花塞电极 电子元件积垢 水垢 积炭 34 四 汽车技术状况的变化规律 零件的磨损规律是指两个相配合零件的磨损量与汽车行驶里程的关系 又称为零件的磨损特性 零件的磨损可分为三个阶段 在正常使用情况下 零件的磨损是导致汽车技术状况变坏 产生故障以至失去工作能力的主要因素 35 1 零件的磨合期由于零件表面粗糙度的存在 在配合初期 其实际接触面积较小 比压力极高 所以初期磨损量较大 但随着行驶里程的增加 配合相应改善 磨损量的增长速度开始减慢 2 正常工作期在正常工作期 L2 由于零件已过初期磨合阶段 零件的表面质量 配合特性均达到最佳状态 润滑条件也得到相应改善 因而磨损量较小 磨损量的增长也比较缓慢 就整个阶段的平均情况来看 其单位行驶里程的磨损量变化不大 零件在正常工作期的磨损属于自然磨损 3 加速磨损期又称极限磨损期 在加速磨损期 零件的配合间隙已超极限值 润滑条件恶化 磨损量急剧增加 若继续使用 将会由自然磨损发展为事故性磨损 造成零件恶性损坏 36 由上述分析可知 要延长零件的使用寿命 应降低磨合期的磨损 减缓正常工作期的磨损 推迟加速磨损期的到来 汽车故障的变化规律 汽车的故障率随行驶里程的变化规律 与零件的磨损规律对应 汽车故障变化规律也分三个阶段 37 1 早期故障期早期故障期相当于汽车的走合期 因初期磨损量较大 所以故障率较高 但随行驶里程增加而逐渐下降 2 随机故障期或偶然故障期在随机故障期其故障的发生是随机性的 没有一种特定的故障在起主导作用 多由于使用不当 操作疏忽 润滑不良 维护欠佳及材料内部隐患 工艺和结构缺陷等偶然因素所致 在此期间 汽车或总成处于最佳状态 其故障率低而稳定 其对应的行驶里程一般称为汽车的有效寿命 3 耗损故障期在耗损故障期 由于零件磨损量急剧增加 大部分零件老化耗损 特别是大多数受交变载荷作用及易磨损的零件已经老化衰竭 因而故障率急剧上升 出现大量故障 若不及时维修 将导致汽车或总成报废 因此 必须把握好耗损点 制定合适的维修周期 38 第三节汽车诊断分析法 故障树分析法汽车故障分析就是根据汽车的故障现象 通过检测 分析和推理判断出故障原因和故障部位之所在 而清晰的检测思路 缜密的综合分析和逻辑推理就是实现快速 准确判断的关键 一 故障树分析法 FaultTreeAnalysis 简称FTA 1 概念 是一种将系统故障形成的原因由总体至部分按树枝状逐级细化的分析方法 2 特点 方法简单 概念清晰 易被人们接受3 分析过程 将汽车的故障现象作为分析目标 找出导致此故障发生的全部直接原因 然后再找出导致下一级故障的全部直接原因 一直追查到那些最基本的 无需再深究细解的原因为止 最终形成反映汽车故障因果关系的树枝状图形 故障树 故障树分析法是对复杂系统进行故障分析的有效方法 其目的是通过推理分析判明故障原因和故障部位 39 4 应用 2003年 美国 哥伦比亚 号航天飞机失事故障原因分析时 故障树分析法得到了极大应用 故障树分析法用于汽车诊断 可根据汽车故障和引起故障的各种可能原因之间的逻辑关系构成的树枝状图形来对故障发生原因进行定性分析 在此基础上 还能用逻辑代数运算对故障出现的条件和概率进行定量分析 二 故障树分析的步骤 1 熟悉系统 2 确定顶事件 顶事件是系统最不希望发生的事件 通常一个系统有多个不希望发生的事件 这就应根据分析系统的要求 选择与分析目的紧密相关联的事件为顶事件 3 建造故障树 由顶事件出发 逐级找出导致各级事件发生的所有可能的直接原因 并用相应符号表示事件及其相互间的逻辑关系 直至分析到基本事件为止 40 三 举例 以某电机过热为顶事件来进行故障树分析过程说明 该电机的原理图如图1所示 在导线 接点都正常 而且无外力作用的条件下 选用电机发热为顶事件 则电机发热事件可能是由于电机被卡死或电机电流过大的事件造成的 电机电流过大 只有在回路电流过大 而且在保险丝不起保护作用的情况下 才能发生 回路电流过大又是由于电源电压过高或电阻短路才会发生 所建立的电机发热故障树如图2所示 图1电机原理图 41 图2电机发热故障树 42 第四节汽车诊断参数和诊断标准 一 诊断参数诊断参数可分为三大类 1 工作过程参数 汽车在工作过程中输出的一些可供测量的物理量和化学量 例如 发动机功率 驱动车轮输出功率或驱动力 油耗 制动距离或制动力或制动减速度 滑行距离等 2 伴随过程参数 伴随工作过程输出的一些可测量 间接反映诊断对象的技术状况 如振动 噪声 异响 发热等3 几何尺寸参数 反映诊断对象的具体结构要素是否满足要求 如配合间隙 自由行程 角度等 二 主要诊断参数 43 三 诊断参数的特性 能够表征汽车技术状况的参数有很多 为了保证诊断结果的可信性和准确性 选择参数时 应注重其单值性 灵敏性 稳定性 信息性 方便性和经济性 1 单值性 指诊断对象的技术状况参数从开始值u0变化到终了值ut的范围内 诊断参数值与技术状况参数值一一对应 即诊断参数无极值 dT du 0 2 灵敏性 指诊断参数值相对于技术状况参数的变化率 kt dT du Kt值越大 表明诊断参数的灵敏性越好 3 稳定性 指在相同的测试条件下 对诊断对象的多次测量中 测量的结果具有良好的一致性 即通常所说的重复性好 诊断参数的稳定性越好 其测量值的离散度 或方差 越小 因此诊断参数稳定性的好坏可用方差大小来衡量 44 如右图所示 如果分别以f1 T 和f2 T 表示无故障诊断参数的分布函数和有故障诊断参数的分布函数 则f1 T 和f2 T 两分布曲线重叠区域越小 诊断结论的差错越小 即诊断参数的信息性越强 诊断参数信息性的定性分析 4 信息性 在汽车诊断中 诊断结论是根据测量结果得出的 诊断结论的可靠性将取决于诊断参数的信息性 因此 信息性是诊断参数中重要性质之一 它表明通过测量所能获得的诊断参数值可信性及可靠程度 45 若对诊断参数的信息性进行定量分析 必须计算出两分布曲线重叠区域面积的大小 从而得出诊断失误的概率 如果显示无故障诊断参数Tl的平均值与显示有故障诊断参数T2的平均值之差越大 或这两种诊断参数的离散性越小 则诊断失误的概率就越小 即诊断参数的信息性就越好 因此 诊断参数信息性的大小可用下式表示 46 汽车各项诊断参数的标准 一般都包括以下标准值 初始值 相当于无故障新车和大修车诊断参数值的大小 许用值 汽车无需维护修理可继续运行时 诊断参数的允许极限值 极限值 汽车技术性能变坏或失去工作能力 以及行驶安全性得不到保证时所对应的诊断参数值 四 诊断参数标准诊断参数标准是对诊断参数限值的统一规定 分为三类 国家标准 由国家机关制定和颁布的用于诊断的技术标准 行驶安全与环保制造厂推荐标准 汽车制造厂通过技术文件对汽车某些参数 结构参数 所规定的标准 如气门间隙 点火提前角等企业标准 汽车运输企业根据不同使用条件对汽车使用情况所制定的标准 经济性与可靠性 47 一 诊断周期诊断周期是汽车诊断的间隔期 以汽车行驶里程表示 应在满足技术和经济两方面的条件下 确定最佳诊断周期 最佳诊断周期是能保证车辆的完