威馳轎車前氧傳感器故障的檢修

肖拯忠，吳　忠，呂志超（廣東省機械高級技工學校，廣東 廣州　510450）

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威馳轎車前氧傳感器故障的檢修

肖拯忠，吳忠，呂志超
（廣東省機械高級技工學校，廣東 廣州510450）

摘要：闡述一輛2007年款豐田威馳GL型轎車在行駛過程中，發動機出現"游車"的現象，利用金德K81解碼儀讀取故障碼，發現是前氧傳感器故障造成的。通過分析前氧傳感器的結構和工作原理，根據故障現象對故障原因逐個進行分析判斷，最終確定故障點并排除故障。

關鍵詞：游車；氧傳感器；原因分析；診斷排除

氧傳感器一般安裝在排氣管位置，按照其功用分為前氧傳感器和后氧傳感器，分別安裝在三元催化轉換器的前后。前氧傳感器的作用是檢測汽車排放尾氣中的氧含量，產生的電壓信號給發動機控制單元，發動機ECM根據氧傳感器輸入的信號判斷發動機混合氣的濃或稀，從而對噴油時間進行修正，實現空燃比的反饋控制 （即進入閉環控制），使汽車發動機在各種工況下獲得最佳濃度的混合氣；后氧傳感器的作用是檢驗三元催化轉換器是否工作，有沒有起作用，確保三元催化轉化器對排氣中的碳氫化合物HC、一氧化碳CO和氮氧化合物NOX等污染物有最大的轉化效率，最大程度地對排放污染物進行轉化和凈化。

1　故障現象

一輛天津一汽豐田汽車公司2007年9月生產的威馳GL型轎車，發動機型號為2SZ-FE，排量為1.3L，行駛里程10萬km。在實習過程中，學生發現該車能順利起動，但是發動機故障燈點亮，發動機處于怠速運轉狀態，發動機轉速上升到1 000～2 000 r／min，又降到怠速轉速，接著發動機轉速慢慢升高后又下降，一會高一會低；如果將變速桿掛到1擋，控制發動機轉速保持在1 000～2 000 r／min，有時會發現發動機突然失速，甚至要熄火，此時不斷踩油門，發動機轉速會升高，但是該車會猛地向前沖，無法正常行駛。

2　“游車”故障的確認及原因分析

2.1確認故障

根據學生描述的故障現象，筆者對該車進行路試，結果發現同學生敘述的一樣，發動機的轉速忽高忽低，說明發動機出現 “游車”現象。由于 “游車”現象主要與噴油量大小有關，與點火關系不是很大，所以發生 “游車”現象的主要原因是發動機ECM控制噴油不均勻，造成混合氣時而濃時而稀，使得發動機的轉速出現忽高忽低。

2.2原因分析

1）讀取故障碼，確定故障點①準備工作：蓄電池電壓正常、用電設備處于關閉狀態、選擇OBDⅡ診斷端子；②斷開點火開關，連接金德K81汽車專用診斷儀，接通點火開關，進行診斷汽車故障；③讀取故障碼：P0133氧傳感器電路；④故障點確定：前氧傳感器故障；⑤退出系統，關閉診斷儀電源，斷開點火開關，拔出診斷儀。

2）故障原因分析當前氧傳感器出現故障時，發動機ECU接收不到氧傳感器反饋的正確電壓信號，ECU就無法對混合氣的空燃比進行有效調節，使發動機不能保持在最佳的工作狀況，最終導致發動機ECU發出錯誤的指令，使得混合氣的大小沒有得到很好地控制，或稀或濃導致產生 “游車”現象。

造成前氧傳感器故障的主要原因有：EFI繼電器故障、進氣系統堵塞或漏氣、燃油壓力不正常、噴油器故障 （堵塞或泄漏）、前氧傳感器來路線束出現斷路或短路和前氧傳感器本身故障。

3　氧傳感器的控制原理

3.1結構組成

氧傳感器電路圖如圖1所示。該氧傳感器是加熱型氧化鋯式氧傳感器，它安裝在三元催化轉換器之前的排氣管上。氧傳感器主要由氧化鋯ZrO2、陶瓷管、電極和護套組成，它的內表面與空氣相通，外表面與廢氣相通，電線將鋯管內表面鉑極經絕緣套從此接線端引出，在氧化鋯管的內外表面覆蓋著一薄層鉑作為電極。傳感器內側通大氣，外側直接與排氣管中的廢氣接觸，如圖2所示。

圖1　氧傳感器的電路控制

圖2　氧傳感器的工作原理

3.2氧傳感器的電壓特性

如圖3所示，在理論空燃比附近，氧傳感器輸出電壓信號值有一個突變，在低溫時，這種特性會發生很大變化，只有在溫度較高 （一般要大于350℃）才能充分體現出來。為了能夠穩定地輸出，保證氧傳感器的正常工作溫度，在氧傳感器內部增加了一個陶瓷加熱元件，當發動機起動后的20～30s內迅速將氧傳感器加熱至工作溫度，并將正確的氧傳感器信號反饋給ECU。

圖3　氧傳感器的電壓特性

3.3控制原理

發動機在工作時由于氧化鋯內、外表面處的氣體中氧的濃度有很大差別，所以在2個鉑電極之間會產生電動勢。發動機ECM根據此電動勢判斷實際空然比。當混合氣稀時，排出的廢氣中氧的含量高，傳感器內、外側氧的濃度差小，氧化鋯元件內外側兩極之間產生的電壓很低 （接近0.1 V），發動機ECM得到低的電壓信號后判定混合氣過稀，就會加長噴油時間；反之，混合氣過濃時，排出的廢氣中氧的含量低，傳感器內、外側氧的濃度差大，兩電極間產生的電壓高（約為0.9V），發動機ECM得到高的電壓信號后判定混合氣過稀，就會縮短噴油時間。

4　故障診斷思路

4.1檢查EFI繼電器

由于氧傳感器有信號輸出，說明EFI繼電器沒有故障。

4.2進氣系統堵塞或漏氣

檢查進氣系統空氣濾清器沒有堵塞，進氣總管和歧管沒有漏氣。

4.3檢查燃油系統壓力

拔掉油泵繼電器，起動發動機，對燃油系統進行泄壓，連接油壓表。著車，觀察燃油壓力：330 kPa（標準值：304～343kPa），說明燃油壓力正常。

4.4檢查噴油器故障 （堵塞或泄漏）

拔掉油泵繼電器，起動發動機，對燃油系統進行泄壓，拆下噴油器。對噴油器進行泄漏、噴射形狀和噴射量檢測：①泄漏檢查：1min泄漏低于1滴，正常；②噴射形狀，如圖4所示：4個缸噴射都正常③噴油量：測量值為50 cm3／15 s（標準值：47～58 cm3／15 s），正常。由此說明，噴油器沒有堵塞或泄漏現象。

4.5檢查氧傳感器來路線束

由于氧傳感器有信號輸出，說明氧傳感器來路線束沒有出現短路和斷路。

圖4　檢測噴油器噴射形狀

4.6檢測氧傳感器

1）檢測氧傳感器的電阻如圖5所示，斷開點火開關，拔下氧傳感器的接線插頭，用數字式萬用表電阻檔 （200 Ω），測量加熱器接線欄1和2之間的電阻，測量值為15Ω （標準值為：4.7～7.2Ω）。說明氧傳感器的加熱器線圈存在故障。

圖5　測量氧傳感器加熱線圈的電阻

2）檢查氧傳感器的反饋電壓用2根導線分別引出端子3、4，將氧傳感器連接器端子重新接好，用指針式萬用表電壓檔測量。電壓表的負極筆插入端子4的引線，正極筆插入端子3的引線，起動發動機，讓其達到正常的水溫，讓發動機保持2 500 r／min。萬用表的指針在0.3～0.6 V時測得指針擺動次數為3次／10 s（標準值為：擺動次數8次／10 s）。說明氧傳感器的反饋信號電壓不準確。

3）驗證氧傳感器反饋電壓的最大擺動值保持萬用表測量位置不變，用手脫開真空軟管 （有新鮮空氣進入，混合氣變稀），測量指針式電壓表最大擺動值為0.8V（標準值為：0.45V）。說明氧傳感器反饋電壓的最大擺動值不正常。由此確定氧傳感器出現故障。

5　排除故障

斷開點火開關，拔掉氧傳感器的線束連接器端子，拆下氧傳感器，更換新的密封墊片，按照規定力矩 （標準值：44 Nm）擰緊新氧傳感器 （圖6）。執行發動機故障碼清除命令，跟著起動發動機，發動機工作正常，路試起步加速平穩，故障現象消失。

圖6　前氧傳感器外觀

6　維修總結

作為一名汽車維修專業的教師，必須給學生講清楚氧傳感器的作用和控制原理，并且在維修過程中幫助學生分析故障產生的原因，引導學生一步一步加以排除，才能徹底排除氧傳感器故障，不會遺漏任何一個可能的原因。另外，氧傳感器損壞后必須及時更換。因為氧傳感器反饋信號出現導常時，發動機ECM就會自動切斷氧傳感器反饋信號，在短期內雖然表現不明顯，但是隨著時間的推移，空燃比因得不到精確控制，最終將導致發動機動力性、經濟性下降。

參考文獻：

［1］宋福昌.汽車傳感器［M］.北京：電子工業出版社，2004.

［2］威馳轎車維修手冊［Z］.

（編輯楊景）

中圖分類號：U463.6

文獻標識碼：B

文章編號：1003－8639（2016）05－0023－03

收稿日期：2016-03-04；修回日期：2016-03-15

作者簡介：肖拯忠，教師，主要從事汽車電控發動機檢修、汽車電器檢修和汽車空調檢修等課程的教學工作；吳忠，教師，主要從事汽車電控發動機檢修、汽車鈑金與噴漆等課程的教學工作；呂志超，教師，主要從事汽車電控發動機檢修、汽車鈑金與噴漆等課程的教學工作。

Troubleshooting of Pre-cat Oxygen Sensor on TOYOTA VIOS

XIAO Zheng-zhong，WU Zhong，LV Zhi-chao
（Guangdong Machinery Technician College，Guangzhou 510450，China）

Abstract：During the driving of a 2007 TOYOTA VIOS GL car，engine idle speed fluctuation occurred.Using Kingtec K81 decoder to read the fault code，the fault was found to be caused by the pre-cat oxygen sensor.Through analyzing the structure and working principals of the pre-cat oxygen sensor，the article investigates fault reasons according the fault phenomenon，and finally identifies the fault point and removes the issue.

Key words：engine idle speed fluctuation；oxygen sensor；cause analysis；diagnosis