故障現(xiàn)象

一輛2016款雪佛蘭邁銳寶車，搭載LTD發(fā)動機，累計行駛里程約為8萬km。車主反映，發(fā)動機故障燈點亮。

故障診斷

接車后試車，起動發(fā)動機后發(fā)動機故障燈異常點亮。使用故障檢測儀檢測，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機控制單元存儲有故障代碼“P0131 加熱型氧傳感器電路電壓過低，傳感器1”“P0171 燃油修正系統(tǒng)過稀”。該車前氧傳感器采用加熱式氧傳感器（4線窄帶傳感器），其內(nèi)部結構類似為氧電池，可根據(jù)尾氣中氧含量與大氣中氧含量的濃度差產(chǎn)生電壓變化。尾氣中氧含量低，氧濃度差大，則氧傳感器輸出電壓高；廢氣中氧含量高，氧濃度差小，則氧傳感器輸出電壓低；即混合氣稀時氧傳感器輸出電壓低，混合氣濃時氧傳感器輸出電壓高。

圖1前氧傳感器輸出電壓特性

氧傳感器輸出電壓特性曲線如圖1所示，氧傳感器輸出電壓在過量空氣系數(shù)λ=1時產(chǎn)生突變，λ＞1時，氧傳感器輸出電壓幾乎為0 V，λ＜1時，氧傳感器輸出電壓接近為1 V。由于該前氧傳感器能夠精確反饋的λ范圍有限（即檢測范圍窄，這也是為什么加熱式氧化鋯氧傳感器被稱為窄帶傳感器的原因），發(fā)動機控制單元要依據(jù)氧傳感器輸出的電壓信號調(diào)節(jié)噴油脈寬，使混合氣濃度保持在理想范圍內(nèi)，利用氧傳感器對發(fā)動機內(nèi)混合氣的空燃比進行閉環(huán)控制后，能使λ控制在0.98~1.02。

讀取怠速時的發(fā)動機數(shù)據(jù)流，發(fā)現(xiàn)前氧傳感器和后氧傳感器的輸出電壓均一直為0.8 V，燃油修正為0.35%，這與故障代碼不符，懷疑發(fā)動機控制單元進入了開環(huán)控制。清除故障代碼后重新讀取怠速時的發(fā)動機數(shù)據(jù)流（圖2），發(fā)現(xiàn)前氧傳感器輸出電壓在0.1 V~0.8 V變化，但長期燃油修正達到了-27%，空氣流量為3 g/s，說明此時混合氣濃，這與故障代碼的提示相反。

圖2怠速時的發(fā)動機數(shù)據(jù)流（截屏）

拔下前氧傳感器導線連接器，使用尾氣分析儀檢測尾氣中的氣體含量，發(fā)現(xiàn)尾氣中HC和CO的含量偏大（圖3），說明該車怠速時混合氣的確偏濃，燃油修正也做出了負調(diào)節(jié)。

圖3尾氣分析數(shù)據(jù)

發(fā)動機怠速時混合氣濃，前氧傳感器在怠速時也檢測到混合氣濃，噴油脈寬調(diào)節(jié)也向負方向調(diào)節(jié)，看似都很正常，但發(fā)動機控制單元只讀取到表明混合氣稀的故障代碼，分析可能的故障原因有：空氣流量傳感器信號漂移；發(fā)動機進氣系統(tǒng)存在漏氣；供油系統(tǒng)異常；氧傳感器故障；發(fā)動機控制單元故障。
讀取進氣歧管絕對壓力傳感器數(shù)據(jù)，怠速時為38 kPa，發(fā)動機轉(zhuǎn)速為3 000 r/min時為32 kPa，說明進氣系統(tǒng)壓力正常，排除發(fā)動機進氣系統(tǒng)漏氣的可能性。測量燃油壓力為4.2 bar（1 bar=100 kPa），急加速持續(xù)不變，正常。

圖4故障發(fā)生時的相關波形（截屏）

用pico示波器4個通道同時測量空氣流量傳感器、噴油器、前氧傳感器及后氧傳感器的信號波形，路試發(fā)現(xiàn)，在行駛過程中前氧傳感器信號電壓偶爾會突然下降至0.1 V（圖4），與故障代碼P0131吻合。空氣流量傳感器信號為脈沖信號（脈沖信號過于密集，無法以此判斷出進氣量變化情況），使用pico示波器中的“數(shù)學通道”工具計算出空氣流量傳感器脈沖信號變化頻率，并放大異常之處（圖5）。從圖5中可以看出，該車在發(fā)動機加速時出現(xiàn)異常?？諝饬髁總鞲衅髅}沖信號變化頻率達到6 kHz時，噴油脈寬達到最大（約為12.6 ms），表明此時發(fā)動機需要濃混合氣以保證正常提速，后氧傳感器輸出電壓開始升高（混合氣變濃），但前氧傳感器信號電壓卻開始下降（表示混合氣變?。?，接近0 V，異常，推斷前氧傳感器損壞。

圖5使用數(shù)學通道計算空氣流量

傳感器脈沖信號頻率變化（截屏）

故障排除

更換前氧傳感器后反復路試，故障未再出現(xiàn)，故障排除。

故障總結

使用pico示波器再次讀取相關波形（圖6，4個通道和圖5相同），從噴油脈寬和空氣流量傳感器的信號變化可以看出，A為加速階段、B為減速階段、C為斷油階段、D為加速階段；前氧傳傳感器信號電壓在C階段從0.9 V下降至0.1 V，由于發(fā)動機控制單元此時切斷了供油，所以此時混合氣稀，前氧傳感器反應靈敏。

圖6更換前氧傳感器后的相關波形（截屏）

為什么怠速時檢測到的混合氣偏濃呢？分析認為，前氧傳感器發(fā)生故障時持續(xù)向發(fā)動機控制單元輸出混合氣稀的信號，導致噴油脈寬增加，混合氣加濃。怠速后前氧傳感器恢復正常，發(fā)動機控制單元檢測到混合氣過濃，又向稀混合氣方向調(diào)節(jié)噴油脈寬。
另外，該故障屬于偶發(fā)故障，由于前氧傳感器損壞導致發(fā)動機控制單元在加速工況檢測到錯誤信號，從而引起故障現(xiàn)象的發(fā)生。怠速時檢測到的傳感器信號正常并不代表所有工況都正常，檢測時還需多測試，避免進入誤區(qū)。

作者：中鑫之寶鶴壁店趙玉賓，從事汽車維修工作 9 年，現(xiàn)任中鑫之寶汽車服務有限公司鶴壁分公司高級維修技師。