汽车故障诊断的方法基本上归纳为12种：望问法、经验法、观察法、听觉法、试验法、触摸法、嗅觉法、替换法、仪表法、度量法、分段检查法和局部拆装法等。
1.用望问法诊断故障
医生看病需要“望闻问切”，汽车故障诊断也是一样，其中望和问是快速诊断汽车故障的有效方法。汽车发生故障需要诊断，修理人员第一眼看到汽车时，就应做出汽车形式和使用年限的初步判断，从外观上即可了解汽车的形式，这是非常重要的；从外观或翻转驾驶室暴露发动机，即可做出使用年限的判断，有经验的维修人员，甚至一下子就能做出汽车故障的判断。一辆汽车需要修理，维修人员一定要向使用者和车主询问，其中包括汽车型号、使用年限、修理情况、使用情况、发生故障的部位和现象，以及发生故障后做了哪些检查和修理，尽可能深入的了解故障，这是一个捷径。通过了解形式，可以反应出汽车的基本构造和性能，如果对汽车形式和结构了解，维修经验丰富，诊断就较容易；如果了解不够，查一查书和资料，也能掌握。通过深入的询问，基本上可以了解到故障所发生的部位。例如，可以询问到故障发生在发动机还是变速器；如果是发动机还能进一步了解到是电气故障还是机械故障；如果是机械故障还能了解到是曲柄连杆机构还是配气机构等，再进一步做出诊断就容易多了。故障确定后，排除与维修就容易了。如果用户讲要对汽车进行大修，还应问清修发动机动力总成，修汽车底盘，修汽车驾驶室和车身，修汽车电气和汽车空调等。哪些部分和总成是维修重点等，以便定出维修方案。
2.用经验法诊断故障
顾名思义，经验法诊断故障，是凭驾驶员和维修人员的基本素质和丰富经验，快速准确地对汽车故障做出诊断。所谓基本素质，无论是驾驶员还是汽车维修人员，都必须向书本学习，并在实践中提高，从而获得基本的汽车知识和维修经验，这是非常重要的。汽车技术是国民经济发展的综合体现，汽车技术的发展越来越快，新的技术越来越多，因此，不努力向书本学习，不努力向实践学习是不行的。例如对汽车上的柴油发动机的单体泵供油和调速技术以及国外新型柴油机新技术，都需要在原有知识的基础上，向书本学习，向资料学习，而后才能进行维修的实践工作。只有在理论指导下的实践，才是正确的实践，才能在实践中总结和积累经验。所谓维修经验也是十分重要的，有了汽车维修的经验，再遇到相同的故障和类似的故障一下子就可以解决。经验有个人经历的，经过总结和积累的经验；还有是从书本上和其他途径学习来的经验。只有将二者结合起来，才能不断积累经验，比较顺利地对汽车故障做出判断。例如柴油机出了故障，要将驾驶室翻转，一时翻转机构卡住了，驾驶室就翻转不起来，有经验者只要一推一撬一别，驾驶室立即翻转；例如遇到柴油机飞车故障，眼看柴油机转速急骤升高，响声越来越大，没有经验怎么动也不能使柴油机熄火，有经验者只要轻轻将燃油箱上的燃油转换阀门转动45°，柴油机立即熄火，避免一次恶性事故的发生。不难看出这都是经验积累的结果。因此要不断总结经验，把经验变成汽车维修的有力武器，不断用新知识和新经验武装自己，用经验解决汽车上的各种各样的甚至是十分复杂的疑难故障。
3.用观察法诊断故障
所谓观察法就是汽车修理工按照汽车使用者指出的故障发生的部位仔细观察故障现象，而后对故障做出判断，这是一种应用最多的最基本的也是最有效的故障诊断法。例如对发动机排气管冒蓝色烟雾的故障，可以通过冒蓝烟的现象来判断，如在使用过程中长期冒蓝烟，发动机使用里程又很长，一般可以判断为气缸或活塞环磨损，致使配合间隙过大，由于机油盘中的机油通过活塞环与缸壁之间的间隙窜入燃烧室引起的；如果只是在发动机刚一发动时冒出一股蓝烟，以后冒蓝烟又逐渐变得比较轻微，一般可以判断为发动机气门杆上的挡油罩老化或内孔磨损使挡油功能失效，而有少量机油沿着气门杆漏入气缸引起的。有经验者可以准确判断，经验不足者还应进一步观察。在观察的过程中，还要用经验和理论，做出周密的思考和推证，不能简单草率，不能为表面现象所迷惑。有些现象对于有经验者也不是一下子就能看清楚的，那么就要多看几次，仔细的观察，才能由表及里，把故障现象看透。
4.用听觉法诊断故障
用听觉诊断汽车和发动机故障是常用和简便的方法。当汽车运行时，发动机以不同的工况运转，汽车和发动机这个整体发出一种嘈杂的但又是有规律的声音。当某一个部位发生故障时就会出现异常响声，有经验者可以根据发出的异常响声，立即判断汽车故障。例如发动机曲轴和连杆机构响、主传动器响、传动轴响，都可以轻易的判断出来。对于一个好的驾驶员应在行车中锻炼听觉，听清汽车各部位发出的声音，并从中判断出异响和故障。汽车和发动机出现故障送修时，汽车维修人员往往在停车状态下起动发动机，让发动机以不同的转速运转，以听觉检查和诊断发动机的故障；对于底盘和传动器的故障，往往以路试的方法，让汽车以不同工况行驶，检查和听诊汽车故障；对于发动机的疑难故障，还可以借助于听诊器和简单的器具进行听诊，例如可用一个长杆听诊棒听诊曲轴和连杆机构的响声，可以听到配气机构的响声；可用一个胶管，插进量油尺孔中，下端在机油盘油面之上可听清曲轴响声，可以听到活塞环对口处的窜气的响声。在停车状态检查制动器，可在发动机熄火时踏一脚制动踏板，明显可以听到制动器抱死的声音；抬起制动踏板可以听到制动蹄恢复原位的声音。因此训练有素的驾驶员在行车中用了脚制动，除了根据汽车减速的反应外，还可以听到制动器工作的声音，这样就能综合的评价制动器工作是否正常。因此，汽车和发动机只要运转就有响声，首先应有好的听觉，在汽车运行过程中随时监听汽车和发动机各部发出的声音，随着车速的变化，各处噪声各有不同，能够听清正常的声音，在正常声音中判断出异响，在异响中判断出故障，当然要有理论和经验做指导了。
5.用试验法诊断故障
用试验法诊断汽车和发动机故障是常用方法之一，可用试验法在汽车不解体或少解体的情况下检查汽车和发动机的功能，以达到诊断故障的目的。所谓试验，就是以试来验证。判断不清就来试一试。例如车主报告说汽车制动系统不灵，可在汽车停放位置踏下一脚制动踏板，制动系统立即发出一套制动动作，试验者可以根据各制动器发出的响声判断制动系统的故障；如果一时还判断不清的话，还可以路试一下，在一定速度下踏下一脚制动踏板，制动系统工作，试验者可以根据汽车制动后的反应和各制动器发出的响声等情况综合判断制动系统的故障。同样，对于转向系统的故障，试验者可在原地转一转转向盘，由转向盘到车轮转动的一套转向动作可以判断转向系统的故障。如果判断不清，可把汽车开走路试一下，有意识的在弯道上转动转向盘，转向系统工作，试验者可以根据转向的反应和某处发生的异响判断转向系统的故障。对于发动机的故障，就要检查发动机的运转情况，试验者以不同的转速或加减速运转发动机，凭经验来观察发动机的运转情况，凭经验来听诊发动机的响声，一般可以找到故障。当某个照灯不亮，怀疑电路无电时，可用一根导线对地端短路试划火检查，有火时可以判断为电路有电，无火再查。但是线路上多装有保险丝和继电器，试火要慎重。汽车和发动机正常运转有一定规律，不正常就是发生了故障，不正常是可以试验出来的，对于正常与不正常的判断，要有理论和经验做指导。
6.用触摸法诊断故障
人体和人的手脚都是灵敏的感觉器官，可凭感觉来诊断汽车和发动机故障，就像中医切脉一样。以汽车传到人体上的感觉来判断。人们乘坐汽车，可凭行车中汽车的振动情况判断悬挂系统和减振器的损坏情况，一般驾驶员最敏感，常开一辆车，减振器失效后驾驶员都能感觉到。汽车要上公路或高速行驶，通常驾驶员都要检查四个车轮，用脚踹车轮轮胎，可凭轮胎的弹力判断出轮胎的气压，可凭轮胎的偏斜和摆振情况判断轮毂轴承的紧固情况，就是典型的用脚触摸法。汽车在高速公路上行驶后，驾驶员可用手摸一摸轮胎的温度，如是夏季轮胎磨的很热，就要当心了。可用手摸制动鼓，试一试制动鼓的温度；或以水淋在制动鼓上，看一看水的蒸发情况，就可以判断制动鼓是否拖滞。当发现发动机过热而冷却系统中有冷却液时，可用手摸一摸散热器的上部和下部，可以判断是节温器损坏还是散热器进水口堵塞；摸一摸水泵出水口胶管可以感到水流压力波动，说明水泵工作正常。用手指的压力检查皮带的松紧度，用手指感觉燃油泵的工作，以及用手摸检查高压油管的供油情况等，都是经常遇到的。在维修中，用手摸检查摩擦面的磨损情况；用手感觉摩擦副配合的松紧度等，都是无处不在无处不用的。总之，手是人体的重要器官，活是用手干的，在干活中就有感觉，而这个感觉就是故障诊断的最佳器具。
7.用嗅觉法诊断故障
嗅觉是人的灵敏的感觉器官，有人说较少乘坐汽车的人的嗅觉要比驾驶员的嗅觉更灵敏，其实驾驶员的嗅觉往往被汽车的异味淡化了，正所谓 "久居腐市不闻其臭 "，虽然在仪表板前台上摆放香水，以抵消汽车中的臭气，驾驶员只要稍加注意，汽车上的各种异味都是能够嗅到的。柴油味是汽车常见异味之一，加柴油时都有泄漏，人们都能嗅到，这是不奇怪的。奇怪的是汽车行进中的柴油昧，就是有柴油管漏油了，或者发动机燃烧不完全，要认真对待。发动机排气的异味，表示发动机烧机油和发动机燃烧不完全。如果异味较大，在汽车制动时更明显的话，就应调整或修理发动机。非金属材料烧糊的特殊气味，表示离合器摩擦片烧损或电线烧毁，要认真检查某处有无冒烟现象，或抚摸某处是否发热，以确定故障部位。发动机漏机油，漏到运转的发动机上，发动机温度高，会发生异味；机油滴落在排气管上会发生更强烈的异味；发动机的异味容易从空调中进入车室中，可以明显嗅到。汽车用蓄电池泄漏电池水 (电解液 )会发出难闻的臭味；如果电池水消耗过多，汽车运行时发电机强行向蓄电池充电，会使蓄电池充电过热，蓄电池冒白烟，臭味更大，甚至可以把人熏晕，任何人都能判断。汽车上的其他工作介质泄漏，如动力转向机油、变速器油泄漏等都会发出异味，但要较仔细才能嗅到；车载物品或易燃易爆物品泄漏也要引起注意。总之，汽车运行中一旦发生异味，或者异味较大时应停车进一步检查，以查清故障根源，采取相应的措施，使之消除异味，如系汽车故障则应排除或将汽车送修。
8.用替换法诊断故障
所谓替换法就是汽车修理工按照汽车使用者指出的可能发生故障的部位用合格的总成和零部件试替换可能损坏的总成和零部件，这是一种故障诊断过程简化的和有效的方法。值得指出的是，替换用的备品件应是试验过的可靠的，或者新件也必须是合格品，如果不慎将坏件替换了坏件，不但找不到故障，反而会使故障发生部位虚假化，增加诊断的难度。如发动机的机油压力指示系统发生故障，当怀疑压力感应塞损坏时，可将备用的好的压力感应塞替换原车上的压力感应塞，再试车，如果换件前不好，换后立即解决了问题，明摆着就是这个部位发生了故障，而且即时修好了。修好后可以把备品件拆下来，再换上去一个新的。如果换上去的好件在试车时仍然不好，那么故障可能不在这里，再想别的方法查找。对于疑难故障，可以替换的部位很多。例如对于发动机动力性不足的故障，可以替换一个新的空气滤清器，再重新试车；对于供油系统的故障，如果怀疑泵油压力不足时，可以替换一个新的燃油泵等。对于制动系统的故障，在较难查清的情况下，可以试着换一个制动主缸 (总泵 )，对系统重新调好以后，制动系统故障就排除了。对于动力转向系统的故障，如果是转向沉重的话，可以试着换一个动力转向助力器，对系统重新调试以后，动力转向系统故障就排除了。那么，通过以上的例证，可以说明故障就发生在替换件处。对于换上的替换件总成，也可以不用拆下来了，这样连维修的手续都省去了，也是一举两得的事。有的汽车修理工手中有一些常用的备品替换件，例如大灯、小灯、继电器、保险丝等，遇到一些故障，一换就灵，不失为一种简单、有效和可靠的故障判断方法。为了合理的应用替换法，使用替换法一定要慎重，故障判断应当八九不离十。避免盲目乱换和增加工作量。
9.用仪表法诊断故障
仪器仪表是诊断汽车故障不可缺少的工具，有条件时应尽量使用。车装仪器仪表和指示器可以有效的指示出汽车发生的故障。例如燃油量表指示燃油量的油量，当汽车开不动且燃油表指示为零时，表明汽车没有油了，而不是发生了故障。制动警告灯发亮，说明制动系统有故障，应进一步查找。汽车用电压表，指示汽车电气系统的电压值，在行车中也可以准确判断发电机的发电和蓄电池的充电情况；每当使用一个电气设备开关的时候，电压表都有反映，即可以判断用电设备工作是否正常。汽车用非接触式转速表，可以比较准确地测取发动机的即时转速，行车中指示发动机转速，换档时指示发动机转速的变化情况，有了发动机转速表，发动机的一些故障也能由转速表反映出来。维修用气缸压力表可以测得气缸压力和各缸的压力差别，以及各缸的漏气情况等；万用表可以容易地判断汽车电气系统的故障等；前轮定位仪也可测定汽车前轮定位参数；声级计可以测得汽车和发动机的噪声等；烟度计、第五轮仪、制动试验台、汽车转鼓试验台等都是汽车维修当中所要用到的仪表和测试设备，必要时要用这些专用设备。掌握仪器仪表和电子诊断设备知识是比较困难的，要有基础知识，还要努力钻研，才能掌握和诊断汽车上的疑难故障。
10.用度量法诊断故障
应用量器和仪器仪表按照国家标准对于汽车上各有效部位和各种参数的度量是故障诊断和调试的不可缺少的方法。长度的度量要用到米尺，与长度有关的度量包括直径、间隙、位移等度量要用到千分尺、测微计、塞规、塞尺、卷尺等；力和重力的测量要用到测力计和测重器等；压力和真空度的测量要用到压力表和真空度表等。汽车用各种测量仪表也都有测量单位，例如对于声压的测量要用声压级的分贝值；对于电压的测量要用到伏值等。对于转向系统的故障，要用前束仪和前轮定位仪测量转向轮的前束值等；要用轮胎气压表测轮胎的气压；必要时还可用角度尺度量转向盘的转角等，才能确切判断故障原因。对于发动机的故障，要在发动机解体后测量气缸筒的直径，测量活塞环的直径、厚度和开口间隙等，找出发生故障的确切原因，才能修复发动机；就是在修复中也要重新测量气缸筒直径，并按照分组的要求，选配活塞和活塞环，才能修好发动机。诊断电控系统的故障时，更是离不开度量，例如发动机工作不稳或功率低下时，怀疑供油压力不足，就要用压力表测系统压力；怀疑电控系统电控有问题时，就要用到数字万用表测量电压和电阻值；用频率计和示波器测量频率和波形幅值等。因此各种量仪和量表是维修人员眼睛和手的延伸，只有正确度量才能准确判断，而凭感觉只是表面的，度量法与仪表法结合起来，使用的度量器具越多应该诊断越准确。
11.用分段检查法诊断故障：
所谓分段检查法，就是汽车修理工按照汽车上的线路、管路和带有系统性质的工作路线检查故障，检查可以按照系统从动力源开始沿着系统到执行机构的路线查找，也可以从后到前的次序查找，也可以从中间查找，要看检查者的经验了。
如能从执行机构一下子就找到当然好，否则还得返回来从前向后查找。例如对于照明和指示系统的故障，原理上应从电源 -开关 -保险丝 -继电器 -电线 -电灯泡的线路，开始从前到后查找，有经验者可先查保险丝，有的人可能先查灯泡，有的人可能先查继电器，当由前向后或由后向前查不到时，可能问题发生在中间，可能是组合开关坏了，还有可能是某处电线坏了。
对于制动系统的故障，原理上应从制动踏板 -真空助力器 -制动主缸 -制动管路 -感载比例阀 -制动管路 -车轮制动器的顺序进行检查。对于有经验者也可以从车轮制动器或制动主缸开始检查，而后再检查其他部分；但是对于制动系统的疑难故障，则应从前到后使用测量仪表进行检查和度量。才能找到故障原因。对于转向传动系统的故障，原理上应从转向盘 -转向器 -转向传动装置 -转向车轮的次序进行检查。
为了方便，也可以从转向传动装置的某处拆开，较易判断故障在转向器部分还是传动机构的后部。利用已有的理论知识，用分段检查法有条不紊的进行检查，最终可找到故障根源。
12.用局部拆装法诊断故障：
所谓局部拆装法，就是汽车修理工已经判明故障发生在某个总成上以后，一时还不能准确判断具体是哪一部分发生的故障的时候，可以按照总成的工作原理，局部的拆掉某一部分功能进行检查，而后再装上去的方法。
如果方法运用得当，立即可以判断故障发生的部位，因此，局部拆装法不失为一种简便易行的快速诊断汽车故障的方法。局部拆装法与试验法有许多相近之处，所不同的是局部拆卸法以拆卸为主，拆卸后再试的一种诊断故障的方法。例如怀疑发动机的某一缸不工作时，可用单缸断油拆卸法来检查，局部拆卸是拆下这个缸的高压油管接头，发动机运转中的转速和响声均发生变化就是表示这个缸工作正常；而无反映就是工作不正常。发动机动力性不足怀疑空气滤清器堵塞时，可以拆下空气滤清器芯再试发动机，如动力性在无空气滤清器情况下恢复，故障就在这里。
局部拆装法实际上是使正常工作的发动机或电路系统失去了原来的功能，而在非正常工况下动作，因此拆装一定要慎重，当涉及到安全项目时要采取相应的安全措施。所有的故障诊断方法都是相辅相成的，目的就是找到汽车发生的故障。灵活运用这些故障诊断方法，就能找到汽车故障，有针对性的对汽车和发动机等进行维修，恢复正常使用功能。
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