第4节 汽车维修基础知识
1.4.1 汽车故障及分类
汽车在使用过程中丧失规定功能的现象称为汽车故障。一般地，将丧失功能的破坏性故障称为失效，将性能降低称为故障。从不同的维度出发，汽车故障分类如图1-93所示。
1.4.2 汽车电路控制方式与电路故障类型
1.4.2.1 汽车电路控制方式
汽车电路根据控制方式不同可以分为直接控制电路和间接控制电路。直接控制方式又可以分为开关直接控制、电源控制及接地控制3种方式。间接控制通过继电器或者控制模块控制用电器。
直接控制电路中不使用继电器，控制部件通过与用电器串联来直接控制用电器，如图1-94所示的倒车灯电路。
图1-93 汽车故障分类
图1-94 直接控制型倒车灯电路
在控制部件与用电器之间使用继电器或电子控制器的电路就是间接控制电路，如图1-95所示的雾灯电路。
图1-95 间接控制型雾灯电路
1.4.2.2 电路故障类型
断路、短路、电阻过高、负载不工作是4种常见的电路故障。电路发生断路的原因包括：导线断开或接头松脱，保险装置熔断或断路器跳开，以及开关、灯泡等负载出现内部断路等。电路断路可能存在的故障部位如图1-96所示。
图1-96 电路断路可能存在的故障部位
电路短路通常表现为以下4种形式：线间短路、线与地短路、线与电源短路、负载内部短路。电路短路可能存在的故障部位如图1-97所示。
图1-97 电路短路可能存在的故障部位
当电路中的电阻过高时，测电阻时的表现与断路相似，即阻值为∞；测电压时的表现则是正常的，即测得的电压与正常电压基本相同。
综上所述，电路故障主要发生在4个部位：电源、负载、负载与搭铁之间、负载与电源之间，如图1-98所示。
图1-98 电路故障的主要发生部位
1.4.3 汽车电气系统的故障类型
汽车电气系统的故障大多体现在线束、元器件和设置等方面，下面分别举例说明。
1.4.3.1 线束故障
线束故障主要包括线束老化、线束损坏、搭铁不良，以及插接件故障和插接错位等。
1）线束老化
宝马740Li汽车由于长期使用，其发动机主线束出现老化问题，如图1-99所示，进而导致线间短路故障发生，使汽车无法起动，更换线束后故障排除。
2）线束损坏
大众CC汽车由于右后侧行李舱线束没有固定牢靠，导致行李舱开关时与线束发生干涉，使线束损坏，如图1-100所示，进而导致无钥匙进入不起作用的故障，需要进行维修。
图1-99 发动机主线束老化
图1-100 线束损坏
3）搭铁不良
大众捷达汽车因发电机搭铁接处出现锈蚀，导致搭铁不良，如图1-101所示，致使车辆怠速偏高。经分析可知，由于发电量较低，发动机控制单元需要通过提高发动机的转速来提高发电量，故而引发该故障。
图1-101 搭铁不良
4）插接件故障
比亚迪S7汽车的空调系统连接插头因太阳暴晒而出现损坏（见图1-102），进而引起虚接问题，导致高温时空调不制冷，低温低时空调工作正常的故障，更换带插件的线束后故障排除。
图1-102 插接件损坏
5）插接错位
大众迈腾汽车的模拟时钟与仪表时间无法同步，模拟时钟可以单独运行。拆卸模拟时钟，通过检查发现其插脚只有两条线，缺少2号插脚LIN线。经过进一步检查发现，手套箱照明灯不亮，手套箱的触点开关插头没有安装。原来是触点开关插头被错插在模拟时钟上，而模拟时钟的连接插头被闲置，如图1-103所示。
图1-103 被插错的电气插接器
1.4.3.2 部件故障
这里的部件泛指由导线连接的各种电气部件，如汽车电控单元、传感器、执行器等。在各种故障中，出现故障较多的部件是熔丝和继电器，以及汽车电控单元、空气流量计、氧传感器、三元催化转化器和曲轴位置传感器等，执行器中有怠速控制阀、电子节气门等。下面分别举例说明。
1）熔丝和继电器故障
熔丝位于各用电部件的供电线路中，起限流保护的作用，当线路中的部件发生短路、搭铁或意外损坏时，熔丝可能被烧坏。继电器在电路中起开关的作用，若其损坏，则会影响电路的功能。
大众新宝来汽车因熔丝插座有一插脚间隙过大而接触不良，导致天窗无法工作，如图1-104所示。
图1-104 天窗电源熔丝
本田锋范汽车因行李舱作动器继电器（见图1-105）损坏，导致遥控器无法开启行李舱盖，而使用机械拉索能正常开启行李舱盖，并且行李舱盖能正常关闭。
图1-105 行李舱作动器继电器
2）汽车电控单元故障
汽车电控单元（ECU）按控制的总成系统不同，可分为发动机ECU、变速器ECU、车身ECU及气囊ECU等。汽车ECU故障一般为内部电路元件损坏，需要更换整个模块。
保时捷帕拉梅拉汽车因气囊ECU损坏引起安全气囊故障灯点亮，但车辆未遭受碰撞。气囊ECU内部受损电路元件如图1-106所示。
图1-106 气囊ECU内部受损电路元件
3）传感器故障
大众迈腾汽车因副驾驶员侧碰撞传感器（见图1-107）损坏而引起安全气囊灯点亮，同时输出驾驶员侧碰撞传感器与副驾驶员侧碰撞传感器故障码。
4）执行器故障
大众迈腾汽车由于进气凸轮轴调节电磁阀（见图1-108）损坏而引起车辆怠速抖动，加速门时气门挺杆出现异响。
图1-107 副驾驶员侧碰撞传感器
图1-108 进气凸轮轴调节电磁阀
1.4.3.3 设置故障
设置不当、匹配不当，或是更换了某些部件，却没有进行自适应匹配，都会引发各类故障。相关内容可以参见2.4.4节电控系统编程。
1.4.4 汽车维修思路
关于如何对汽车故障进行快速的分析与判断，下面将提供几种思路。
1.先观察 再行动
任何故障在发生前都会出现异常现象。行车时应注意多观察仪表，一般规律：电路故障通常能由仪表反映出来，油路及机械故障则主要凭观察和感觉。即使碰到油路、电路同时出现故障，或具有共性现象而难以区分的故障，也不要急于开始，看准现象才是排除故障的首要环节。必要时可再次起动发动机或行驶一段距离，以确定故障发生时的表现和大致位置。
2.先分析 再判断
当停车准备排除故障时，应根据故障现象仔细分析，因为同一故障可能会引起多个异常现象，而多个故障又可能同时引起同一异常现象。对此，要善于从共性中找出特性，做到“对症下药”。例如，对于发动机不能起动的故障，其故障现象包括：低温时不能起动，热车时不能起动，试起动时起动机能运转，以及试起动时起动机不能运转。相关原因各有不同，可能是电路的故障、油路的故障或者两者同时存在。只要仔细分析，就能找出故障的特性，做到去掉“不可能”，留下“可能”，从而将故障逐步缩小到可控制的范围内。
3.条理清晰
在汽车维修中，可以按照先易后难、先简后繁、先明后暗、先电路后油路的顺序进行。若确定是电路故障，则需要分清是高压电路还是低压电路；若确定是低压电路故障，则需要分清是断路还是短路；若为断路，则应按电路走向，分段确定断点。
4.找出故障规律
虽然故障的诊断与排除比较复杂、困难，但有一定规律可循。例如，发动机在运行中突然熄火，多为电路故障；若是逐渐熄火，则多为油路故障；当发动机在起动时毫无反应，多为缺油或没有高压点火所致；若在起动过程中出现冒烟、“放炮”，则多为点火时间不当或点火顺序不对所致。
1.4.5 汽车维修方法
1.4.5.1 汽车故障诊断方法
“望、闻、问、切”同样适用于汽车的故障诊断，其中的“望”和“问”是快速诊断汽车故障的有效方法。在维修前，维修人员需要向使用者了解车辆的情况，如汽车的使用年限、使用频率、一般的使用及停放环境、修理情况、发生故障的部位和现象，以及有无在别处检修或更换部件。目的明确的询问，有助于少走弯路。汽车故障诊断方法的分类如图1-109所示。
图1-109 汽车故障诊断方法的分类
1.4.5.2 汽车维修“十法”
通过对许多汽车故障的维修案例进行归纳总结，可以得出十条常用的维修方法，即维修“十法”。这十种方法并非独立存在，而是应该根据实际情况与工作经验进行灵活组合，以便提高维修质效。
1.拆检法
拆检法主要用于机械故障的排除，通过拆解、检修总成部件，可以发现因部件安装错误、部件损坏、密封不严等所引起的故障。
例如，大众速腾汽车因气门油封密封不严导致车辆行驶中出现发动机抖动和故障灯告警的问题，读取故障码，显示气缸2检测到不发火，更换火花塞未果后，拆解发动机气缸盖，发现气缸2有机油残留，如图1-110所示，通过比对缸筒、气缸盖及气门，推断为气门导管处漏机油（如果是缸体与活塞环密封不严，则在缸筒上部边缘会留下较严重的积炭；若是气门油封渗漏，则会在气门杆上留下较多的积炭）。更换气门油封后，故障被排除。
图1-110 气缸2有机油残留
2.换件法
根据故障现象及缺失的功能，判断可能引发这些故障的功能部件，并通过逐一更换来排除。
例如，大众迈腾汽车的导航CD没有声音，在更换同款CD后故障依旧，于是拆检驾驶员座椅下的功率放大器（见图1-111），发现部件有浸水的痕迹，并且功放插脚有水流出，同样拆检前排乘员座椅下的车载蓝牙控制器，发现它也进水了，更换以上两个部件，故障被排除。
图1-111 受损的部件
3.替换法
将疑似故障部件与正常的部件对调安装，以此验证该部件能否正常工作。
例如，大众迈腾汽车的组合仪表因内部功能错误导致机油油位警告灯闪烁。将故障车辆的机油油位传感器插头用自制的延长跨接线连接到正常车辆的机油油位传感器上进行测试，故障车辆组合仪表中的机油油位警告灯依然闪烁。之后，将正常车辆的机油油位传感器插头用自制的延长跨接线连接到故障车辆的机油油位传感器上进行测试，正常车辆的组合仪表显示正常，如图1-112所示。由此可以确定机油油位传感器是正常的。更换组合仪表，故障被排除。
图1-112 部件对调连线测试
4.模拟法
模拟法是指模拟故障出现时的场景，使偶发性或阵发性故障再现，以便更好地判断故障发生部位及可能损坏的部件。
例如，在大众迈腾汽车正常行驶过程中，仪表突然显示“发动机故障维修站”，故障偶尔发生。通过反复试车对比模拟故障发生时的情况，发现车辆在较大角度转弯时容易出现故障，并且在某次故障中仪表出现了“油压”的内容。根据仪表的提示，推断润滑系统可能存在故障。举升车辆进行检查，发现油底壳有轻微碰撞过的痕迹。拆下油底壳进行检查，发现机油泵被撞裂，如图1-113所示。更换机油泵，故障被排除。
5.对比法
通过拆解可疑故障部件并与正常部件进行对比，查找异同，发现问题所在的方法就是对比法。
例如，大众速腾手动车型因3挡同步环磨损导致车辆切换3挡时变速器出现异响。拆解变速器齿轮组，通过部件对比，找出问题所在，如图1-114所示。
图1-113 局部损坏的机油泵
6.检测法
利用工具检测机件或电气元件的相关技术数据、工况信号并与正常情况下的参数进行对比，以判断其是否损坏。
图1-114 损坏部件与正常部件的对比
例如，大众迈腾汽车的燃油压力传感器因线路断路导致车辆加速时动力不足。将专用检测盒连接至发动机控制器上，检测高压燃油压力传感器的输入信号均为5.017V不变，正常应为0～5V变化信号，如图1-115所示。
图1-115 输入信号检测
7.调整法
有的故障是因为部件的间隙、配合过大或过小而引起的，只需进行调整即可。
例如，大众速腾汽车的行李舱盖无法自动开启的故障，因为加装部件或行李舱盖结冰会导致行李舱盖质量增加或行李舱盖与车身冻结在一起，同时气压弹簧的压力随温度降低而减小，所以不用更换行李舱的气压弹簧，只需更改气压弹簧（左右两侧）的挂钩位置即可排除故障，如图1-116所示。
8.升级法
这里的升级包括硬件升级和软件升级两种。生产厂商有时会针对车型部件的不足进行改进，或通过系统数据修正改良汽车的使用功能。在这种情况下，可以通过更换升级部件或刷新控制器软件版本的方法来修复汽车的功能性缺陷。
图1-116 气压弹簧拉力调节
图1-117 炭罐电磁阀
例如，大众EA888 2.0T发动机通过更换改进后的炭罐电磁阀，可以消除个别炭罐电磁阀（图1-117）由于卡滞而无法正常打开或关闭，进而影响混合气浓度，导致发动机故障灯点亮、起动困难、个别车内有汽油味的故障。
部分大众高尔夫A6车型的电子稳定程序（ESP）同时出现制动指示灯告警，并且制动器电子系统存在故障码03366（低压传感器不可靠信号偶然发生），可以通过ESP控制程序升级消除该故障，如图1-118所示。
图1-118 ESP控制程序升级
9.波形分析法
通过对相关控制信号（波形信号）进行对比分析（正常车辆波形与故障车辆波形），可以判断故障部件。
例如，大众速腾汽车因曲轴位置传感器部件差异导致以下故障：怠速运转正常，当发动机转速超过2000r/min后发动机故障灯告警，加速不良。用示波器检测凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器的波形，并与正常车辆的波形进行对比，如图1-119所示。拆下曲轴位置传感器的靶轮并与旧的进行对比，发现2个靶轮明显不同，如图1-120所示。刷新发动机ECU，或者更换新的曲轴位置传感器靶轮或发动机ECU，故障被排除。
图1-119 对比凸轮轴和曲轴位置传感器的波形
图1-120 新旧曲轴位置传感器靶轮的对比
10.数据流分析法
通过用故障诊断仪读取系统数据流及部件工作状态，并与正常数据进行对比分析，可以快速得出故障部位及检修范围。
例如，大众迈腾2.0T发动机因节气门过脏导致高速行驶中ESP灯点亮后发动机熄火，车辆无法起动。读取发动机的数据流，如图1-121所示。
由第2组数据流可知，2区的发动机负荷低于15.6%；4区的空气流量为2.3g/s，正常应为2.7～2.9g/s；第3组3区显示的节气门开度过大。发动机的正常数据流如图1-122所示。
图1-121 发动机的数据流
图1-122 发动机的正常数据流
节气门开度过大而负荷小于规定值说明节气门过脏。清洗节气门，重新读取数据流，节气门开度变为2.4%左右，发动机负荷、空气流量也都恢复到正常值，故障被排除。
1.4.6 汽车维修规范
1.4.6.1 维修安全作业规则
在进行汽车故障的检查、测试、诊断及总成拆装与部件修复的过程中，有不少事项与人身安全、汽车保护与环境保护等有关，都需要引起高度重视。
（1）对废气排放的防护。发动机排出的废气中含有一氧化碳，长时间处于低浓度的一氧化碳中，会对人的健康产生不利影响。因此，在车库中起动发动机时，应将车库的门打开或打开排风装置，以便随时将废气排出。如果是露天作业，也不应在工作中的发动机排气管附近长时间停留。汽车维修中的废气排放如图1-123所示。
图1-123 汽车维修中的废气排放
（2）对汽油的防护。汽油不仅易燃、易爆，而且有毒，汽油中的添加剂会损害人的神经系统和消化道。另外，含有高浓度硫化物的汽油，由于其产生的硫化氢也有一定的毒性，在作业中也要注意防护。
（3）对废旧机油的防护。试验证明，如果长时间接触用过的旧机油，会对皮肤产生伤害。因此，在接触旧机油后，应及时用肥皂清洗干净。
（4）对防冻液的防护。防冻液的主要成分是乙二醇，乙二醇是一种有毒、带甜味、糖浆状的液体。如果误食防冻液，应立即催吐并送医。平时注意对防冻液的保存，以防孩童误食。
（5）对电解液的防护。电解液是由硫酸和水构成的，硫酸具有强烈的腐蚀性，若溅到皮肤上，应立即用清水冲洗干净。
（6）注意制动液的破坏作用。制动液对汽车的漆膜有损害作用，它会迅速溶解漆膜。制动液对人的眼睛是有害的，如果制动液溅入眼睛中，应立即用清水冲洗干净。
（7）注意化油器清洗剂的危害。大部分化油器清洗剂中都含有甲基氯化物、芳香簇类和乙醇，这些物质都有一定的毒性。因此，若不慎吸入这些物质，或溅到皮肤上都是有害的。
各种油液及应用如图1-124所示。
图1-124 各种油液及应用
（8）对机械伤害的防护。在进行汽车的保养或维修作业时，应设置明显的作业标志，以防误操作导致伤害。
（9）防止失火。在进行汽车的保养或维修作业时，不能吸烟或使用明火，尤其是在油箱和蓄电池附近，因为油箱溢出的可燃气体和蓄电池溢出的氢气都是易燃的。此外，一些油料、清洗剂等也属于易燃易爆品。因此需要在现场设置消防装置，以防万一。
（10）对旋转机件的防护。在发动机运转时，需要保证头、手、衣物和工具远离旋转的风扇和传动带，以免造成伤害。
（11）防止烫伤。刚熄火的发动机，由于其各部分（水箱、排气管道、动力转向液箱和火花塞等）的温度都比较高，需要小心接触，以免烫伤。如果发动机温度高，不要取下水箱盖或松开排水开关，以防烫伤。
（12）注意车下作业的安全。如果需要在车下进行作业，则应设置明显的标志，如图1-125所示，并将汽车用掩车木固定。当用千斤顶举升汽车时，千斤顶需要放置平稳。架车前，应准备好架车工具（架车凳），禁止用砖头等易碎物体。在安装总成时，不要用手试探螺孔、锁孔等，以免弄伤手指。在发动机罩下工作时，应让他人离开驾驶室，以防发动机突然起动或他人操纵机构动作造成误伤。试验发动机时，不能在车下进行作业。
图1-125 维修安全指示牌
（13）注意变速器的挡位情况。在试车前，应注意变速器的挡位情况，以防汽车误动伤人。试车时，汽车各部分状况应能保证安全停车和方向有效。路试的汽车必须有明显的试车标志。试车人员需要乘坐安全，并在专门的试车道上进行试车。
（14）清理作业现场。在关闭发动机舱盖或其他总成盖时，应检查有无工具、抹布或拆下的零件等物品被遗忘，待确认正常后，方可关闭上述部位的舱盖。
1.4.6.2 部件拆装注意事项
（1）汽车在拆卸前应进行外部清洗，以清除泥沙、油污，需要维修或保养的总成应排出燃油和润滑油。
（2）使用正确的方法拆卸零件，以免损坏零件。
（3）拆卸总成时，应按分解的顺序进行，即先外后内、先附件后主体。对有公差配合要求和不许互换的机件，在拆卸时应检查有无记号，如果没有记号，则应重新做好记号。
（4）拆卸有配合要求的销、轴、衬套时，应用钢冲或铜冲，不可直接敲击部件，以免损伤部件。
（5）当部件因锈蚀而不易拆卸时，可用柴油（或煤油）浸润或加热后，将其拆卸。
（6）不要用带油的手触摸电气部件和橡胶零件。
（7）零件拆除后，应用零件盘装好，以免遗失零件。
（8）对于拆下的金属零件，应进行彻底清洗，并整齐摆好，以便进行检查和装配。
（9）有油污的金属零件可用煤油、燃油清洗，但要注意防火。此外，也可以使用金属清洗剂，加热效果更好。
（10）对于离合器摩擦片和制动器摩擦片，不能使用煤油、柴油或金属清洗剂进行清洗，只能用布蘸汽油擦洗。
（11）对于橡胶零件，只能使用酒精或制动液清洗，不能用煤油、柴油或金属清洗剂，以防其变形。
（12）皮质零件只需用抹布擦净。
（13）电气元件不能用煤油、柴油或金属清洗剂清洗，电气部分可用汽油擦拭，其他外壳和回转的金属部分则可以正常清洗。
1.4.6.3 电气系统维修要点
（1）当点火开关转到“运转”（START）位置时，不要拆装蓄电池。
（2）连接蓄电池的正、负线时需要注意方向，不要将正极线接到负极上，也不要将负极线接到正极上。
（3）在插入或拔出传感器插口时，应断开蓄电池负极线或关闭点火开关，以免产生电脉冲或短路击穿电子元件。
（4）不要在装有汽车ECU的车辆上进行电弧焊，除非关闭电源开关，否则会损坏ECU。
（5）不要在未对电子元件做防淋、防湿保护的情况下用水枪喷洗发动机机舱。
（6）对电子控制程度较高的汽车，不要轻易断开蓄电池的电源线，否则存储在ECU存储器中的任何程序，如电子量程表的计数器、ABS系统数据、防盗系统数据等，在蓄电池电源线被断开时，有可能被清除。
（7）当在靠近ECU或传感器的地方进行车身修理作业时，应特别小心，以免损坏电子元件。
（8）车上不宜安装功率超过8W的无线接收设备，若必须装，则应使天线尽量远离ECU，否则会损坏ECU的电路和部件。
（9）当对电控系统进行检修时，应避免电控系统因过载而损坏。在电控系统中，ECU与传感器的工作电流通常都比较小，因此，与之相应的电路元器件的负载能力也较小。在对其进行故障检查时，若使用输入阻抗较小的检测工具，则可能导致元器件超载出现损坏，为此应注意以下几点：
①不可用试灯对电控系统的传感器和ECU进行检查（包括对其接线端子的检查）；
②检查电控系统的电阻，应使用高阻抗的数字式万用表（10MΩ以上）或电控系统专用检测仪表；
③在装有电控系统的汽车上，禁止用搭铁线试火或拆线刮火的方法（该方法常用于判断导线有无开路）对电路进行检查。
（10）在拆下导线插接器时，需要注意松开锁紧弹簧（卡环）或按下锁扣；在安装导线插接器时，应注意要插到位并锁好锁止器（锁卡）。
（11）不可在发动机运转时拔下任何传感器的导线插头（插接器），这样会使ECU自诊断系统中出现人为的故障码（一种假码），对维修时的正确判断和故障排除产生影响。
（12）导线从中间断裂的情况很少见，大多数是在插接器处断开的，因此应仔细检查传感器和插接器处的导线。
（13）插接器进水受潮引起端子锈蚀，以及污物进入端子或插接器的接触压力降低都可能导致接触不良。将插接器分开清洁，并重新插入，可改变它的连接状况，有可能恢复正常接触。在故障诊断中，检查导线和插接器有无异常情况，若检查后故障消失，则可认为导线或插接器有故障。