故障診斷是指在不拆卸(或只拆卸個別小零件)的情況下，確定發動機的技術狀況，找出故障部位和原因。
故障診斷壹詞包含兩層含義:壹是維修性診斷，即對暴露出來的故障進行診斷，並根據故障部位和原因采取相應的修復方法；二是預防性診斷，即在沒有明顯故障的情況下，對發動機進行全面檢查，了解發動機現有的技術狀況是否與制造廠的技術規範壹致，並將診斷結果(技術狀況變化、零件磨損、需要修理和更換的零件)記錄在診斷報告中，並確定需要進行什麽樣的保養和修理工作才能使發動機恢復到或接近新發動機的技術狀況。
(2)故障診斷方法
診斷故障時，應遵循“先易後難，先簡單後復雜，先外後內，分段查找，逐步縮小範圍”的原則。通常采用人工直觀法、儀器設備法和故障樹分析法對故障進行分析和診斷。
1.人工直觀方法
人工直觀法是通過直接詢問、看、聞、摸、試、聽，或借助簡單工具來確定機器技術狀況和故障的方法。其特點是不需要特殊設備，診斷結果的準確性取決於診斷醫師的技術水平和實踐經驗。
(1) Q。
即在檢查故障前後詢問駕駛員，如車輛行駛裏程、使用壽命、保養維修、故障預兆、故障發生過程等。
(2)看
即觀察有疑似故障的機構、總成、零部件的狀況，如各種儀表指示值、發動機機體的裂紋、變形、消聲器排出廢氣的顏色、油汙、水漬等，再結合其他相關情況分析判斷發動機的工作狀況。
(3)氣味
即根據發動機運轉時發出的異常氣味來判斷故障位置，如有汽油，表示漏油或燃燒不良。
4.觸控
也就是用手測試可能故障部位的溫度和振動，從而判斷配合的緊密程度、軸承間隙的大小等東西。零件配重平衡、柴油管路脈動、油水溫度等。
(5)嘗試
通過各種測試方法，可以全面揭示故障現象，如按喇叭、打開點火開關或燈開關、火花塞“熄滅”、拉油門、快速增減發動機轉速等。如有必要，可更換組件或零件進行對比試驗。
6.聽
就是根據發動機不同工況、不同部位的聲音和聲音規律來判斷哪個正常，哪個不正常。如氣缸有無爆震聲，化油器有無“回火”，排氣消聲器有無射擊聲或“突、突”聲。
以上方法，並不是每個故障診斷都要遵循這個程序，不同的故障要根據其具體情況靈活應用。
2.儀器設備法
儀器設備法是在不解體總成的情況下，通過專用儀器或設備測試壹些特定的參數來判斷汽車的技術狀態和故障。這種診斷方法的優點是診斷速度快，結果準確，不需要拆解(或者只需要拆解個別小塊)，能夠發現隱藏的故障，但是需要多種設備，需要較大的投資。
3.故障樹分析法
故障樹是故障因果關系的分析圖。它是壹種圖形演繹的方法，利用邏輯推理，將壹定條件下的壹定故障事件圖形化表示，並確定導致壹定次生事件的因果關系。然後，它分析了在這壹級事件中必然會發生的更多的次級事件...直到分析出不能分解的基本故障事件或邊界事件，這個推演圖就是故障樹。下圖是汽油機動力不足的故障樹。
故障樹直觀地反映了系統故障與各種基本故障之間的邏輯關系，為快速排除故障提供了依據。利用故障樹可以找到系統故障的故障譜，進而找到系統最薄弱的環節，便於加強對薄弱環節的檢查和維護，提高機器使用的可靠性。