運用數據流分析法診斷排除氧傳感器信號異常引起的故障實例

羅柳健　盧明

摘 要：在電控發動機中，有很多故障能引起氧傳感器報警，有的是傳感器本身故障，有的是外部故障引起的氧傳感器信號超標報警，而有的為人為故障引起。無論是何種原因，氧傳感器信號異常引起的故障往往具有間歇性、隱蔽性，不易診斷與排除。本文將介紹運用數據流分析法診斷排除氧傳感器信號異常引起的故障，為快速診斷與排除氧傳感器信號異常故障提供一種有效方法。

關鍵詞：數據流分析法；診斷；氧傳感器；故障實例

1 前言

近年來，隨著汽車尾氣排放要求越來越嚴格，電控發動機普遍安裝了兩個氧傳感器，用于精確調整燃油噴射量及監測三元催化器的轉化效率。由于氧傳感器的高靈敏性，氧傳感器信號異常引發故障的概率也大大增加了。因氧傳感器信號異常引起的故障往往具有間歇性、隱蔽性，不易診斷與排除，這給維修人員診斷與排除氧傳感器信號異常故障帶來了較大困難。因此，能夠正確運用數據流分析法診斷氧傳感器信號異常故障將會獲得意想不到的效果。

2 氧傳感器數據流工作原理

氧傳感器數據流一般用什么來表示呢？目前，主要有用氧傳感器電壓（數值參數）和氧傳感器變化次數或濃/稀（狀態參數）來表示。本文主要介紹氧傳感器電壓參數，該參數由安裝在發動機排氣管上的氧傳感器所測得的廢氣中的氧含量與大氣中的氧含量差值的比較，而產生一個電壓信號，其工作條件是傳感器必須被加熱到300℃以上，信號電壓范圍0.1-0.9V之間，單位為V。

前氧傳感器主要用于對燃油噴射量的反饋控制，其正常狀態下其信號電壓變化每10秒大于8次，ECU根據此信號對噴油量進行修正，當電壓低于0.45V時，表示混合氣偏稀，ECU控制噴油器定量增加噴油量，當電壓高于0.45V時，表示混合氣偏濃，ECU控制噴油器定量減少噴油量。

后氧傳感器主要用于監測三元催化轉化器的工作情況，調節混合比；安裝在三元催化器之后的排氣管上，其工作原理與前氧傳感器相同，當三元催化器工作良好時，后氧傳感器輸出緩慢變化電壓信號；當三元催化器工作不良時，后氧傳感器輸出快速變化的電壓信號。

3 短期燃油修正參數的含義與調整機理

該參數是指發動機ECU在收集到氧傳感器信號電壓變化后，計算實際空燃比與理論空燃比間的誤差，從而決定在實際的噴油量基礎上多噴或少噴。因此，短期燃油修正是對發動機基本噴油量的臨時修正，是一種微調。它僅在閉環控制中有用，單位為%，短期燃油修正值不保存在ECU的存儲器中，工作時一般從0%開始。

一般而言，在發動機正常狀態下，短期燃油修正值在±8%以內變化。當該參數為正值時，表示ECU通過增加噴射持續時間增加燃油量，當該參數為負值時，表示ECU通過減少噴射持續時間以減少燃油量。當該短期值持續低于或高于理論值時，ECU在長期燃油修正值上加上或減去此值，以達到最佳空燃比的控制。

4 維修實例

4.1 車型：五菱榮光6407（B12發動機-西門子電噴系統）。

4.2 故障現象：一輛五菱榮光6407新車，行駛里程200多公里，在發動機起動熱機后，發動機怠速時出現間歇性抖動現象（轉速在600～1200r/min變化），發動機故障警告燈不亮；汽車起步及加速不良。

4.3 故障檢測：通過使用X431檢測儀診斷，讀取故障代碼為無故障代碼。該車在服務站更換過節氣門體、步進電機、電腦ECU，故障依舊。為了進一步檢測可能的故障原因，使用X431檢測儀讀取發動機數據流，如下表1所示：

4.4 數據分析：從表1可以看出，前氧傳器電壓信號變化較慢且電壓波動范圍小，后氧傳器電壓信號變化較快且電壓波動范圍大，短期燃油修正在-35%～+35%間變化，這幾項數據都超出了正常范圍。

造成前氧傳器電壓信號變化較慢且電壓波動范圍小可能的原因主要有：氧傳感器臟堵或老化、氣門積碳嚴重、油壓不正常、空燃比控制錯誤等。

造成后氧傳器電壓信號變化較快且電壓波動范圍大可能的原因主要有：氧傳感信號錯誤，三元催化器老化、空燃比控制錯誤等。

短期燃油修正值是根據前氧傳感器信號變化來進行調整的，由于前氧傳器電壓信號在0.3～0.8V間緩慢變化，導致短期燃油修正值在正值和負值間大幅變化，也是就ECU在控制持續減油一段時間，然后持續加油一段，出現故障現象。

4.5 故障診斷與排除：造成發動機間歇性抖動故障的原因主要有：點火系統工作不良、燃油系統工作不良或控制錯誤等引起。本例故障特點是發動機怠速時正常工作1～2分鐘然后出現抖動故障，約持續20～30秒后恢復正常，發動機出現抖動故障的頻率較慢。結合故障特點及上述數據流分析，可以確定發動機機械方面沒有問題，燃油壓力也是正常的；而點火系統故障引起的抖動則故障頻率快，因此基本可以排除點火系統故障。此時可以基本確定是燃油控制方面的故障，進一步確認，可將燃油控制方式改為開環控制，觀察發動機故障現象是否消失，若消失則為燃油控制方面出現問題導致的發動機故障。若未消失，則故障不是由燃油系統引起的，應進一步檢查點火系統等部位。

根據以上分析，故障確認時，首先拔下前氧傳感器接插器，將燃油控制方式改為開環控制，觀察發動機運行情況，發現發動機間歇性抖動現象依舊。再讀取發動機數據流，如表2所示，此時發現前氧信號還在緩慢變化，而后氧傳感器電壓變為了0.43V；短期燃油修正值仍在大幅變化，說明前氧信號并未斷開，ECU仍然在對燃燒的修正進行著閉環控制；而后氧傳感器信號斷開了。此時，基本確定是前氧傳感器插頭接到了后氧傳感器上了。

進一步確認，接上前氧傳感器接插器，再拔下后氧傳感器接插器，觀察發動機運行情況，發現發動機間歇性抖動故障消失了。再看數據流變化情況，如表3所示，此時發現前氧信號變為了0.43V，而后氧傳感器電壓還在快速變化。短期燃油修正值變為了0%。說明此時后氧信號并未斷開，而前氧信號斷開了，ECU對燃油的修正的控制方式由閉環控制轉為開環控制。此時可以斷定就是這兩個傳感器接反了，檢查氧傳感器線速，發現兩個傳感器的線速被拉得很緊，前氧線速接到了后氧傳感器，后氧線速接到了前氧傳感器。把兩個接插器互換后，故障排除；再次數據流驗證，如表4所示，各項數據恢復正常，該車此故障再也沒出現過。

5 結束語

本例主要運用數據流分析法中的比較分析法和時間分析法進行故障診斷與排除，該故障在五菱榮光新車上出現，主要是因為前、后氧傳感器相同，線束上的接插件也相同，而且線束長度足夠裝得上，因此裝配工專業知識不強，趕時間或注意力不集中容易出現裝錯的現象，導致故障的發生，且該故障具有隱蔽性，冷車不明顯，熱車有間歇性，且故障燈不亮無故障碼，容易誤導駕駛員及維修人員以為是某些部位接觸不良導致。因此在解決此類無故障碼故障時，一要掌握電噴發動機的工作機理，二要熟練掌握數據流的讀取、分析及應用。才能更好的解決當今電噴發動機的一些特有故障。

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