第一章 汽车基本性能检测与诊断基础
第一节 汽车性能检测与诊断主要内容
汽车性能检测与故障诊断，是通过对汽车性能进行检查、测试、分析，从而对其技术状况做出评价或判断的一项技术。
汽车性能检测与故障诊断，涉及力学、声学、热学、电学、光学、化学等学科领域以及机械、电子、计算机、自动控制等多项技术。从实用角度而非学科角度出发，应该说，性能检测与故障诊断之间既有联系，又有区别。性能检测与故障诊断是一个问题的两个方面。它们的共同之处是，都要对汽车进行检查以了解汽车的技术状况。但是两者检查的出发点不同。
性能检测，是指在汽车使用过程中，对汽车的动力性、经济性、安全性和环保性能等方面进行检查测试，以便对相关的性能做出评价，对发现的问题做出及时调整，保证汽车保持良好的技术状况。
故障诊断，是指在汽车出了故障之后，通过检查测试，判断出现故障的原因和故障点，并指出排除故障的方法。所以诊断的目的是为了排除故障。
性能检测是一种主动检查行为，如同健康的人去医院进行体检，以便了解身体健康状况，也可以及时发现疾病隐患。故障诊断则是一种被动检查行为，就好像人生了病，需要到医院看病一样。
一、汽车性能检测的目的
汽车的大量使用，在提高运输效率，促进经济发展，改善人们生活的同时，也产生了交通事故、大气污染、噪声污染以及能源紧张等引起全球关注的问题。汽车性能检测的目的见表1-1。
表1-1 汽车性能检测的目的
汽车性能检测是指对汽车的动力性、经济性、安全性和环保性能等方面进行检查测试，检测内容涵盖安全环保和综合性能检测中的所有内容。主要包括发动机动力性和经济性检测、整车动力性和经济性检测、制动性能检测、转向轮侧滑检测、车速表校核、前照灯检测、汽车尾气排放和噪声检测等。
二、汽车性能检测的种类
汽车性能检测大都通过机动车检测站进行。机动车检测站是受国家有关主管部门（公安或交通运输管理部门）的委托，按国家有关法律、法规和标准规定，对机动车性能进行不解体检测的场所。
机动车检测站视其功能和规模大小，一般包括一条或几条由各种检测仪器和设备组成的检测线。根据检测对象的不同，检测线可以分为汽车检测线和摩托车检测线。其中汽车检测线按汽车吨位大小又可分为大车线、小车线等。
目前，汽车性能检测根据检测目的的不同可分为安全环保检测、综合性能检测、故障诊断检测三种。
（一）安全环保检测
安全环保检测是在机动车不解体的情况下，对机动车进行的有关安全性能及涉及环境保护方面的项目进行的检查和测量。安全环保检测依据GB 7285—2004《机动车运行安全技术条件》，针对所有上路行驶的机动车定期实施强制检测。
1.安全环保检测站的几种检验功能
安全环保检测站的几种检验功能见表1-2。
表1-2 安全环保检测站的几种检验功能
2.安全环保检测站的检测项目
按照国家标准《机动车运行安全技术条件》（GB 7258—2004）的要求，安全环保检测站主要检测表1-3中所列项目。
表1-3 安全环保检测站的检测项目
（二）综合性能检测
综合性能检测是在不解体的情况下，对营运车辆有关综合性能方面的项目进行的检查和测试。综合性能检测是依据GB 18565—2001《营运车辆综合性能要求和检验方法》，针对营运车辆定期实施强制检测。另外，综合性能检测还依据JT/T 198—2004《汽车技术等级评定标准》，担负车辆技术等级评定的工作。综合性能检测站是隶属于交通管理部门的检测站。
1.综合性能检测的主要任务
按照交通部1991年29号令的规定，综合性能检测站的主要任务是对在用运输车辆的技术状况进行检测诊断；对汽车维修行业的维修车辆进行质量检测；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；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。
可以看出，综合性能检测站的功能比安全环保检测站强一些，因此也被认为是技术上比较权威的检验部门。
按照国家标准《汽车综合性能检测站通用技术条件》（GB/T 17993—2005）的规定，综合性能检测站可按其职能的不同，分为A、B两级。
（1）A级站 能够承担汽车技术状况检测、车辆技术等级评定检测、维修质量检测和接受有关部门委托对汽车及相关项目进行检测的汽车综合性能检测站。
（2）B级站 能够承担汽车技术状况检测和维修质量检测的汽车综合性能检测站。
可以看出，在A、B两级检测站中，以A级站功能较强。
2.综合性能检测站的检测项目及设备配备要求
综合性能检测站的检测项目与设备配备要求见表1-4。
表1-4 汽车综合性能检测站检测项目与设备配备要求
注：√—必须执行项；☆—选择执行项；×—不执行项。
（三）故障诊断检测
故障诊断检测是利用各种检测仪器和设备，充分利用电子控制技术的特点，获取汽车的各种数据，并根据这些数据判断汽车的技术状况，对汽车故障做出科学、准确诊断，使汽车的故障诊断从定性诊断发展为定量诊断。
三、汽车检测与诊断的方法及运用
1.汽车检测与诊断的方法
汽车故障诊断是指在整车不解体情况下从故障症状出发，通过问诊试车、分析研究、推理假设、流程设计、测试确认、修复验证，最后达到发现故障原因和故障部位并排除故障的应用技术。
汽车在使用过程中，由于某一种或几种原因的影响，其技术状况将随行驶里程的增加而变化，其动力性、经济性、可靠性、安全性将逐渐或迅速地下降，排气污染和噪声加剧，故障率增加，这不仅对汽车的运行安全、运行消耗、运输效率、运输成本及环境造成极大的影响，甚至还直接影响到汽车的使用寿命。因此研究汽车故障的变化规律，定期检测汽车的使用性能，及时而准确地诊断出故障部位并排除故障，就成为汽车使用技术的一项重要内容。因此，汽车故障诊断与检测是延长汽车使用寿命的关键，是汽车使用技术的中心环节。
汽车检测与诊断是由检查、分析、判断等一系列活动完成的。从完成这些活动的方式看，汽车检测与诊断的基本方法见表1-5。
表1-5 汽车检测与诊断的基本方法
在实际检测诊断工作中，上述三种方法不是相互独立的，而是相辅相成的。人工经验诊断法是检测诊断的基础，它在汽车诊断的任何时期均具有十分重要的实用价值，即使汽车专家诊断系统，它也是把人脑的分析、判断通过计算机语言转化成计算机的分析判断。现代仪器设备诊断法是在人工经验诊断法基础上发展起来的诊断方法，它在汽车检测诊断中所占的比例日益增大，使用现代仪器设备诊断法是汽车检测诊断技术发展的必然趋势。自诊断法对于汽车各大电子控制系统十分有效，而且快捷准确，这是其他方法无可比拟的，随着计算机控制技术的发展和在汽车上的广泛应用，自诊断法将会显示出更大的优势，发挥更大的作用。
2.汽车故障诊断方法的运用
汽车检测与故障诊断，是随时了解汽车的技术状况、及时进行维护的基础，是实现视情修理的前提条件，是提高维修效率和维修质量的必要保证。
上述几种故障诊断方法在汽车维修中的主要应用是快速获取诊断信息，以便有效指导维修工作的实施。实践中获取诊断信息的主要方法见表1-6。
表1-6 汽车故障诊断方法
通过上述几种方法的综合应用，获取足够的汽车诊断信息后，便可以有效地指导汽车维修工作的正常实施。
四、汽车检测的技术状况参数
汽车的检测与诊断是确定汽车技术状况的技术，不仅要求有完善的检测、分析、判断的手段和方法，而且在正确检测诊断汽车技术状况参数的同时，还必须知道正确的参数标准和最佳诊断与检测周期。诊断与检测参数、参数标准、最佳诊断周期是从事汽车诊断工作必须掌握的基础知识。
（一）汽车技术状况参数
汽车技术状况参数，是表征汽车、总成及机构技术状况的量化指标。表征汽车技术状况的参数分为两大类：一类是结构参数；另一类是技术参数。结构参数是指表征汽车结构的各种特性的物理量，如几何尺寸、电学和热学的参数等。技术参数（表1-7）是指评价汽车使用性能的物理和化学量，如发动机的输出功率、油耗和排放值等。
表1-7 汽车通常检测的技术参数
（二）汽车技术状况参数标准
为了定量地评价汽车、总成及机构的技术状况，确定维修的范围和深度，预报无故障工作里程，必须建立汽车技术状况参数标准，提供一个比较尺度，这样，在检测到汽车技术状况参数值后与汽车技术状况参数标准值对照，即可确定汽车是继续运行还是要进行维修。
1.汽车技术状况参数标准的分类
汽车技术状况参数标准与其他标准一样，分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准四类，见表1-8。
表1-8 汽车技术状况参数标准的分类
任何一级的标准制定，都既要考虑技术性和经济性，又要考虑先进性，并尽量靠拢同类国际标准。
2.汽车技术状况参数标准的组成
汽车技术状况参数标准一般由初始值、许用值和极限值三部分组成，见表1-9。
表1-9 汽车技术状况参数标准的组成
可以看出，通过对汽车进行检测诊断，当汽车技术状况参数测量值在许用值以内时，汽车可继续运行；当汽车技术状况参数测量值达到或超过极限值时，必须停止运行进厂修理。因此，将测得的汽车技术状况参数测量值与汽车技术状况参数标准值比较，就可得知汽车技术状况，并做出相应的决断。汽车技术状况参数标准的初始值、许用值和极限值，可能是一个单一的数值，也可能是一个范围。随着经济的发展和技术的进步，汽车技术状况参数标准将会不断修正，在使用各类标准时，应及时采用最新的版本。
（三）汽车检测周期
检测周期是汽车检测的间隔期，用行驶里程或使用时间表示。检测周期的确定，应满足技术和经济两方面的条件，以获得最佳检测周期。最佳检测周期是能保证车辆完好率最高而消耗的费用最少的检测周期。确定最佳检测周期的工作是非常重要的，它既能使车辆在无故障状态下运行，又能使我国维修制度中“定期检测、强制维护、视情修理”的费用降至最低，因此要在“定期”上做好文章。
1.制定最佳检测周期应考虑的因素
（1）汽车技术状况 在汽车新旧程度不一，技术状况不一，甚至还有使用性能、结构特点、故障规律、配件质量不一等情况下，制定的最佳检测周期显然也不一样。新车、大修后的车辆，其最佳检测周期长，反之则短。
（2）汽车使用条件 包括气候条件、道路条件、装载条件、驾驶技术、是否拖挂、燃润料质量等。气候恶劣、道路状况差、经常重载、驾驶技术不佳、拖挂行驶、燃润料质量得不到保障的汽车，其最佳检测周期短，反之则长。
（3）费用 包括检测诊断、维护修理、停驶损耗的费用。若使检测诊断、维护修理费用降低，则应使最佳诊断周期延长，但汽车因故障停驶的费用增加；若使停驶损耗的费用降低，则应使最佳检测周期缩短，但检测诊断、维护修理的费用增加。
2.制定最佳检测周期的方法
大量统计资料表明实现单位里程费用最小和技术完好率最高，两者是可以求得一致的。根据交通部《汽车运输业技术管理规定》，汽车应实行“定期检测、强制维护、视情修理”的制度。该规定要求车辆二级维护前应进行检测诊断和技术评定，根据结果，确定附加作业或修理项目，结合二级维护一并进行。该规定又指出，车辆修理应贯彻“视情修理”的原则，即根据车辆检测诊断和技术鉴定的结果，视情按不同作业范围深度进行，既要防止拖延修理造成车况恶化，又要防止提前修理造成浪费。
从上述规定中可以看出，二级维护前和车辆大修前都要进行检测诊断，其中，大修前的检测诊断，一般在大修间隔里程行将结束时结合二级维护前的检测诊断进行。既然规定在二级维护前进行检测诊断，则二级维护周期就是我国目前的最佳诊断周期。根据JT/T201《汽车维护工艺规范》的规定，二级维护周期在10000～15000km的范围内。
五、汽车故障的成因及变化规律
1.汽车故障的成因
汽车故障的成因主要有自然因素和人为因素，具体说明见表1-10。
表1-10 汽车故障的成因
2.汽车故障的变化规律
汽车故障的变化规律是指汽车故障率（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，也称失效率或故障程度）随行驶里程的变化规律。
在正常使用和维护条件下，汽车故障率与行驶里程之间的关系呈“浴盆”形曲线，如图1-1所示。汽车故障的变化规律见表1-11。
图1-1 汽车故障变化规律曲线
表1-11 汽车故障的变化规律
由上可知，早期故障期和随机故障期所对应的行驶里程即为汽车的修理周期或称修理间隔里程。
六、汽车故障的分类、现象及常用检测诊断参数与设备
1.汽车故障的分类
汽车故障按影响汽车性能的情况分为功能故障和参数故障。功能故障是指汽车不能继续完成本身的功能，如行驶跑偏、转向失灵、发动机不能启动等。参数故障是指汽车的性能参数达不到规定的指标，如发动机功率下降、百公里油耗上升、排放超标等。
汽车故障按造成后果的严重程度又可分为轻微故障、一般故障、严重故障、致命故障，其说明见表1-12。
表1-12 汽车故障的分类
2.汽车的常见故障现象
现代的汽车由于结构复杂，出现的故障也多种多样，见表1-13。
表1-13 汽车的常见故障现象
3.常用检测诊断参数与设备
在汽车维修进厂检测和出厂检测时，要对整车性能参数进行检测，当发现整车性能参数发生变化时，再进行汽车各系统的深入检测诊断。汽车整车的性能参数直接反映整车的技术状况，是评定使用维修质量的重要依据。
汽车检测诊断内容包括整车输出功率的测定、排放污染物测定与分析、车速表校验、噪声的测定、前照灯检验、汽车密封性试验及汽车外观检验等。根据故障类型不同，检测的内容和设备也不同。常用检测诊断参数与设备见表1-14。
表1-14 常用检测诊断参数与设备
七、汽车检测的规范化和标准化
随着交通安全、环境状况和能源浪费问题的日益突出，各国都制定出越来越严格的法规和相关标准，以加强对在用汽车排放、安全、能耗的管理，对相应的检测技术提出了需求。同时，许多国家特别是发达国家根据本国国情制定了相关法律和规定，实施车辆检查制度，以便对在用汽车的使用、维护和技术状况等进行严格的监督，从而促进在用汽车排放、安全、能耗等方面达标。各国还进一步制定出汽车检测方法和设备的一些标准和技术要求，使汽车检测迈向法制化、制度化、规范化的道路。我国也制定了一系列汽车检测方面的法律、法规、制度和标准，包括大量的国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。
1.有关交通安全、环境状况和能源浪费的限制性法律法规和标准
国际上对交通安全、环境状况和能源浪费的限制性法律法规非常多，也非常严格，最著名的有欧盟（European union，Eu）轿车尾气排放和油耗指令（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ阶段等）、美国环境保护署（Environmental Protection Agency，EPA）美国联邦轿车尾气排放法规等。
在我国，这方面的法规也日益健全，起到越来越好的作用。
在安全方面，有《中华人民共和国道路交通安全法》，有国家标准《机动车运行安全技术条件》（GB7258—2004），另外还有许多汽车安全方面的国家标准、行业标准。
在环境保护方面，不但有《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国大气污染防治法》，还有国家标准《车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法》（GB 3847—2005）、《车用点燃式发动机及装用点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法》（GB 14762—2002）等。另外，国家公布了轻型汽车第Ⅲ、Ⅳ阶段排放标准《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ阶段）》（GB 18352.3—2005），即中国轻型汽车第Ⅲ、Ⅳ号排放标准，轻型汽车第Ⅲ号排放标准自2007年7月1日起实施，第Ⅳ号排放标准自2010年7月1日起实施。
在燃料消耗方面，有《乘用车燃料消耗量限值》（GB 19578—2004）、《轻型商用车辆燃料消耗量限值》（GB 20997—2007）、《汽车节油技术评定方法》（GB/T 14951—2007）等国家标准和行业标准。
2.汽车检测制度
在美国，各个州都有自己的汽车检测法规，而在用汽车的检测大部分在民间检测站进行，有的在加油站进行安全检测。欧洲各国也都有自己的汽车检测制度，而且欧洲一些发达国家的检测设备非常先进，汽车检测由民间的行业技术监督协会负责，不以赢利为目的，具有良好的公正性和权威性。日本有较完善的汽车检测制度和标准，对检测的内容、方法、设备等都有规定，分设民营和国有检测站。民营站一般设在车辆维修厂，国有站只判断车辆安全性能是否合格，其检测线自动化程度较高。
在我国，公安交通管理部门对在用汽车实行年检制度和新车入户、改装改造、更新报废的检测。交通运输管理部门主要对在用营运车辆进行定期检测和维修管理，以及春运等特殊情况下的安全检测。此外，许多城市的交通或环保部门还经常对路上行驶的汽车进行尾气排放抽检。相关的法规和标准有交通部发布的第13号令《汽车运输业车辆技术管理规定》、第29号令《汽车运输业车辆综合性能检测站管理办法》、交通部标准《汽车维护工艺规范》（JT/T 201—1995）、《营运车辆技术等级划分和评定要求》（JT/T 198—2004）、《汽车技术等级评定的检测方法》（JT/T 199—1995）、国家标准《汽车综合性能检测站通用技术条件》（GB/T 17993—1999）、《营运车辆综合性能要求和检验方法》（GB 18565—2001）等。
3. I/M制度体系
对在用汽车的检测制度方面，美国的I/M（Inspection/Maintenance，检查/维修）制度非常著名。
I/M制度的目的是通过对在用车的检测确定其尾气排放污染严重的原因，然后有针对性地采取维护措施，使在用车最大限度地发挥自身的尾气排放净化潜力。美国在1968年通过的《空气清洁法》基础上将I/M形成法规，通过对在用汽车实施检查/维修制度，达到对汽车排放进行全面控制的目的。
I/M制度是一套十分严格而完整的制度。通常一个完整的I/M制度包括：立法和政策；基本规范参数；测试程序和有关政策；测试设备；质量控制和保证；维修技术及人员、设备的鉴定；信息、认识和关系。
I/M制度起初适用于汽油轿车和轻型货车，后来有些地区将其扩大到重型货车和摩托车。测试频率一般为1次/年或2次/年。I/M制度分基本型和加强型两种：基本型I/M项目包括怠速试验、油箱盖/压力检查和目测检查3部分；加强型I/M项目最多包括5项，即目测检查、台架排放试验、挥发吹清气流试验、挥发完整性（泄漏）试验和对1996年车型及以后车型车载诊断系统检测。
作为专项法规，I/M的立法目的在于指导地方运输部门和环保管理部门治理在用车的排放。I/M制度中推荐的基本规范参数和测试程序是从各种相关工艺的规程中筛选出来的一些可以使汽车尾气排放和蒸发排放大大减少的项目，同时还对随机检测技术程序和方法进行了规定。在I/M制度标准项目中要求建立大量的专门检测站与检测网络，并规定了检测站应有的功能、设备、体制和日常运行要求。I/M制度并不强求在用车上安装新型净化装置，而是对排放净化系统的故障进行检测与排除，是减少机动车尾气排放和蒸发排放的实际的、有效的途径。美国环境保护署于1992年要求各州都要建立I/M制度体系。执行I/M制度后，对排放产生了显著的影响。例如，美国科罗拉多州实行I/M制度后，一氧化碳（CO）的排放减少了59%。另外，据美国1992年对轻型车的统计，实行I/M制度后，车龄达24年的“高排放”车碳氢化合物（HC）的排放已经减少到原来的20%左右。
在我国，北京、上海等大城市积极吸收I/M制度的有益经验，研究和试验适合我国国情的I/M制度，建设权威性的检测站（I站）和维修站（M站），实施定期检查、强制维护和监控评价管理体系，并已经取得了良好的效果。
4.汽车检测方法和设备方面的规定
检测设备和检测方法对检测结果的可比较性、对检测标准的制定和检测制度的执行有直接的影响。如果不同的检测部门使用不同的检测方法和设备对汽车进行检测，得出的结果会五花八门。为了客观、准确、全面反映汽车排放、安全、油耗等方面的指标，以及便于管理，各国都制定了针对汽车检测方法和设备的标准、规定。例如，美国环境保护署制定的汽车排放试验标准《加速模拟工况试验规程、排放标准、质量控制要求及设备技术要求技术导则》（EPA-AA-RSPID-IM-96-2），简称加速模拟工况法（Acceleration Simulation Mode，ASM），成为全球汽车排放检测通行的方法。我国也制定了汽车检测方法和设备方面的一系列标准和规定，如《机动车安全检测设备》（GB/T 11798.1～9）等。