豐田卡羅拉1.6GL IZR發動機加速不良的故障診斷與排除

【摘 要】本文描述了一臺豐田卡羅拉1.6GL IZR發動機，因排氣系統氧傳感器損壞而導致的發動機加速不良的故障診斷與排除過程。

【關鍵詞】IZR發動機；加速不良；氧傳感器

氧傳感器用于檢測排氣中氧的含量，并將信號傳遞給ECM，ECM根據此信息進行燃油閉環控制，使發動機在最佳的工況下工作，并使尾氣中的廢氣在三元催化器中最大程度的轉化和凈化。氧傳感器根據發動機排氣中氧氣含量的濃度而產生不同的電壓信號，如此推算燃燒室中混合氣是過濃或者過稀。氧傳感器有效地檢測出當空燃比等于14.7時輸出電壓信號的突變，ECM可以以此識別任一時刻可燃混合氣的濃度，并控制各缸噴油器及時修正噴油量，借此實現燃燒過程的完美統一。當氧傳感器輸入信號電壓過高，電控系統中央處理器根據氧傳感器的過濃信號發出修正減少噴油量信號，使系統進入閉環控制后產生加速時的混合氣過稀，車輛加速遲滯。

一、故障現象

故障車為一汽豐田生產的卡羅拉GL轎車，該車2009年4月出廠，配備1.6L自然吸氣式發動機，5擋手動變速器，已行駛16多萬公里。車主反映一個月前做過維護保養。更換了空氣濾清器、火花塞等零件，同時也清洗過節氣門體、噴油器、燃油箱等零件。車況良好，但行駛3000km左右，發動機故障指示燈（MIL）一直發亮，而且踩下加速踏板時，出現發動機動力不足，加速反應遲緩，提速很小的現象。

二、故障原因分析

接車后進行試車檢測，發動機加速反應遲緩，有時加速滯后很嚴重，且發動機故障燈常亮，與車主報告的故障現象基本相同。根據故障現象，分析發動機加速不良的原因在以下幾方面。

1.進、排氣系統故障

2.電控燃油噴射系統故障

3.電子控制系統 （傳感器 ）故障

4.點火系統故障

5.VVT系統故障

6.發動機機械故障等

三、IZR發動機的氧傳感器控制電路

一卡羅拉IZR發動機中有兩個氧傳感器，S1氧傳感器安裝在三元催化轉化器（TWC）前部，并位于發動機總成附近；S2氧傳感器安裝在三元催化器后面。其中氧傳感器的2#為供電腳；3#為信號輸出腳；1#和4#為接地腳。

四、氧傳感器的工作原理

氧傳感器是用來檢測排氣中氧的含量，以電壓信號輸送到ECU，ECU根據氧傳感器的輸入信號，對實際空燃比相對理論空燃比的偏離情況作出判斷，并依此對噴油量進行修正，實現空燃比的精確控制。

由于鋯管的活性陶瓷是多孔性的，因而氧能夠滲入固體電解質內，當溫度較高時電離，若陶瓷體內（大氣）和陶瓷體外（廢氣）兩側氧氣含量不一致，即存在濃度差時，固體電解質內部氧離子從大氣一側向排氣一側擴散，此時活性陶瓷相當于一個微電池，在其兩鉑電極之間產生電壓，氧傳感器產生的電壓在混合氣空燃比A/F=14.7時產生突變。空燃比A/F>14.7時氧傳感器的輸出電壓幾乎為零，空燃比A/F<14.7時氧傳感器的輸出電壓幾乎接近1V。如圖2所示。

五、氧傳感器反饋控制系統工作原理

氧傳感器進行反饋控制的目的是在于保證三元催化反應器的排放凈化效果，解決功率，油耗和排放污染之間的矛盾。氧傳感器對排氣中氧氣的濃度進行檢測，并將其轉換成電壓信號輸入電控單元ECU，ECU根據氧傳感器的信號對噴油量進行修正。如圖3所示。

ECU將氧傳感器的信號以500mV為界進行劃分：大于500mV， 為混合氣過濃，小于500mV，為混合氣過稀。在發動機運轉中，混合氣較濃，實際空燃比小于理論空燃比，氧傳感器的輸出電壓大于500mV。ECU指令噴油器減少噴油量，使混合氣逐漸變稀，空燃比上升。當實際空燃比升至超過理論空燃比時，氧傳感器的輸出電壓迅速下降，低于500mV，ECU根據這一信號指令噴油器增加噴油量，使混合氣逐漸變濃。

六、故障檢查過程

1.該車配備的是手動變速器，掛擋試車的過程中，急加油，發現車速提速很慢，而且轉速表也上不去。判斷除了發動機本身故障外，可能還存在離合器打滑故障。為了確認是否是離合器打滑引起的故障，于是對離合器進行檢測。拉緊手剎制動器，踩下離合器踏板，起動發動機，掛入一擋，快抬離合器踏板，車輛立即熄火，說明離合器不存在打滑問題，對發動機動力不造成影響。所以可以排除離合器打滑引起加速不良故障的可能。

2.檢查發動機艙外觀，沒有發現進氣管及各種閥破損漏氣的情況，也沒有發現插件松動或者線束損壞情況。打開空氣濾清器蓋，拆下濾芯，目測濾芯比較干凈，干爽，不存在堵塞的問題，然后將濾芯用高壓空氣吹干凈放回濾清器內。可以排除進氣系統故障的可能。

3.起動發動機，觀察排氣，沒有“突”、“突”聲，排氣順暢。排除排氣系統堵塞造成發動機動力下降，加速不良的可能。

4.用博世KT670故障診斷儀檢測，在發動機控制單元中存儲有1個故障代碼：“P0132，氧傳感器（O2B1S1）電壓太高，混合比太濃”。表明氧傳感器（O2B1S1）存在故障。由于氧傳感器（O2B1S1）一直向發動機ECU反饋排氣中氧含量過高，混合比過小的信號，導致發動機ECU在每次噴油時指令噴油器減少噴油量，使混合氣逐漸變稀，空燃比上升，從而導致發動機出現加速不良的故障現象。至此我們可以將故障范圍鎖定在氧傳感器（O2B1S1）上。

七、故障排除

在征得車主同意后，更換新的氧傳感器后，消除故障碼，進行行駛試車，使控制系統進入“學習程序”。發動機運轉正常，加速順暢有力，各數據顯示正常，發動機故障燈不再亮起，故障排除。

八、小結

引起發動機加速不良的因素較多，在實際故障診斷與排查過程中，我們需要結合發動機依據故障現象進行逐項排查，直至找出故障原因，解決故障現象為止。在這次維修案例中，引起發動機加速不良的電子控制系統氧傳感器故障，由于故障碼的存在，排查過程相對快速直接。但有時候遇上一些沒有故障代碼的故障現象，則需要我們更耐心，更細致，更系統的分析。

作者簡介：李富喜（1986-），男，廣東河源人，本科，助理講師，研究方向：汽車維修人才培養。

參考文獻及資料：

[1]曹紅兵著：汽車發動機電控系統結構原理與故障診斷，機械工業出版2007.

[2]楊慶著：《汽車故障診斷與檢測技術》，上海人民交通出版社2005.

[3]馬東宵、曹景升著：《汽車維修實訓教程》，北京人民郵電出版社2005.

[4]張廣輝、張廣坤著：《汽車故障診斷技術》，北京高等教育出版社2005.

[5]豐田汽車公司：《豐田卡羅拉維修手冊》.endprint