肖拯忠，吳　忠，呂志超（廣東省機(jī)械高級(jí)技工學(xué)校，廣東 廣州　510450）

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威馳轎車(chē)前氧傳感器故障的檢修

肖拯忠，吳忠，呂志超
（廣東省機(jī)械高級(jí)技工學(xué)校，廣東 廣州510450）

摘要：闡述一輛2007年款豐田威馳GL型轎車(chē)在行駛過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)"游車(chē)"的現(xiàn)象，利用金德K81解碼儀讀取故障碼，發(fā)現(xiàn)是前氧傳感器故障造成的。通過(guò)分析前氧傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理，根據(jù)故障現(xiàn)象對(duì)故障原因逐個(gè)進(jìn)行分析判斷，最終確定故障點(diǎn)并排除故障。

關(guān)鍵詞：游車(chē)；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(zhuǎn)換器的前后。前氧傳感器的作用是檢測(cè)汽車(chē)排放尾氣中的氧含量，產(chǎn)生的電壓信號(hào)給發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，發(fā)動(dòng)機(jī)ECM根據(jù)氧傳感器輸入的信號(hào)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣的濃或稀，從而對(duì)噴油時(shí)間進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)空燃比的反饋控制 （即進(jìn)入閉環(huán)控制），使汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)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(yàn)三元催化轉(zhuǎn)換器是否工作，有沒(méi)有起作用，確保三元催化轉(zhuǎn)化器對(duì)排氣中的碳?xì)浠衔颒C、一氧化碳CO和氮氧化合物NOX等污染物有最大的轉(zhuǎn)化效率，最大程度地對(duì)排放污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)化和凈化。

1　故障現(xiàn)象

一輛天津一汽豐田汽車(chē)公司2007年9月生產(chǎn)的威馳GL型轎車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為2SZ-FE，排量為1.3L，行駛里程10萬(wàn)km。在實(shí)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)該車(chē)能順利起動(dòng)，但是發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈點(diǎn)亮，發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到1 000～2 000 r／min，又降到怠速轉(zhuǎn)速，接著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速慢慢升高后又下降，一會(huì)高一會(huì)低；如果將變速桿掛到1擋，控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持在1 000～2 000 r／min，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)突然失速，甚至要熄火，此時(shí)不斷踩油門(mén)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)升高，但是該車(chē)會(huì)猛地向前沖，無(wú)法正常行駛。

2　“游車(chē)”故障的確認(rèn)及原因分析

2.1確認(rèn)故障

根據(jù)學(xué)生描述的故障現(xiàn)象，筆者對(duì)該車(chē)進(jìn)行路試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)同學(xué)生敘述的一樣，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速忽高忽低，說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn) “游車(chē)”現(xiàn)象。由于 “游車(chē)”現(xiàn)象主要與噴油量大小有關(guān)，與點(diǎn)火關(guān)系不是很大，所以發(fā)生 “游車(chē)”現(xiàn)象的主要原因是發(fā)動(dòng)機(jī)ECM控制噴油不均勻，造成混合氣時(shí)而濃時(shí)而稀，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速出現(xiàn)忽高忽低。

2.2原因分析

1）讀取故障碼，確定故障點(diǎn)①準(zhǔn)備工作：蓄電池電壓正常、用電設(shè)備處于關(guān)閉狀態(tài)、選擇OBDⅡ診斷端子；②斷開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，連接金德K81汽車(chē)專(zhuān)用診斷儀，接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，進(jìn)行診斷汽車(chē)故障；③讀取故障碼：P0133氧傳感器電路；④故障點(diǎn)確定：前氧傳感器故障；⑤退出系統(tǒng)，關(guān)閉診斷儀電源，斷開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，拔出診斷儀。

2）故障原因分析當(dāng)前氧傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU接收不到氧傳感器反饋的正確電壓信號(hào)，ECU就無(wú)法對(duì)混合氣的空燃比進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，使發(fā)動(dòng)機(jī)不能保持在最佳的工作狀況，最終導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)ECU發(fā)出錯(cuò)誤的指令，使得混合氣的大小沒(méi)有得到很好地控制，或稀或濃導(dǎo)致產(chǎn)生 “游車(chē)”現(xiàn)象。

造成前氧傳感器故障的主要原因有：EFI繼電器故障、進(jìn)氣系統(tǒng)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(lái)路線(xiàn)束出現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(hù)套組成，它的內(nèi)表面與空氣相通，外表面與廢氣相通，電線(xiàn)將鋯管內(nèi)表面鉑極經(jīng)絕緣套從此接線(xiàn)端引出，在氧化鋯管的內(nèi)外表面覆蓋著一薄層鉑作為電極。傳感器內(nèi)側(cè)通大氣，外側(cè)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(hào)值有一個(gè)突變，在低溫時(shí)，這種特性會(huì)發(fā)生很大變化，只有在溫度較高 （一般要大于350℃）才能充分體現(xiàn)出來(lái)。為了能夠穩(wěn)定地輸出，保證氧傳感器的正常工作溫度，在氧傳感器內(nèi)部增加了一個(gè)陶瓷加熱元件，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后的20～30s內(nèi)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(hào)反饋給ECU。

圖3　氧傳感器的電壓特性

3.3控制原理

發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)由于氧化鋯內(nèi)、外表面處的氣體中氧的濃度有很大差別，所以在2個(gè)鉑電極之間會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。發(fā)動(dòng)機(jī)ECM根據(jù)此電動(dòng)勢(shì)判斷實(shí)際空然比。當(dāng)混合氣稀時(shí)，排出的廢氣中氧的含量高，傳感器內(nèi)、外側(cè)氧的濃度差小，氧化鋯元件內(nèi)外側(cè)兩極之間產(chǎn)生的電壓很低 （接近0.1 V），發(fā)動(dòng)機(jī)ECM得到低的電壓信號(hào)后判定混合氣過(guò)稀，就會(huì)加長(zhǎng)噴油時(shí)間；反之，混合氣過(guò)濃時(shí)，排出的廢氣中氧的含量低，傳感器內(nèi)、外側(cè)氧的濃度差大，兩電極間產(chǎn)生的電壓高（約為0.9V），發(fā)動(dòng)機(jī)ECM得到高的電壓信號(hào)后判定混合氣過(guò)稀，就會(huì)縮短噴油時(shí)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(hào)輸出，說(shuō)明EFI繼電器沒(méi)有故障。

4.2進(jìn)氣系統(tǒng)堵塞或漏氣

檢查進(jìn)氣系統(tǒng)空氣濾清器沒(méi)有堵塞，進(jìn)氣總管和歧管沒(méi)有漏氣。

4.3檢查燃油系統(tǒng)壓力

拔掉油泵繼電器，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)燃油系統(tǒng)進(jìn)行泄壓，連接油壓表。著車(chē)，觀(guān)察燃油壓力：330 kPa（標(biāo)準(zhǔn)值：304～343kPa），說(shuō)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(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)燃油系統(tǒng)進(jìn)行泄壓，拆下噴油器。對(duì)噴油器進(jìn)行泄漏、噴射形狀和噴射量檢測(cè)：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(gè)缸噴射都正常③噴油量：測(cè)量值為50 cm3／15 s（標(biāo)準(zhǔn)值：47～58 cm3／15 s），正常。由此說(shuō)明，噴油器沒(méi)有堵塞或泄漏現(xiàn)象。

4.5檢查氧傳感器來(lái)路線(xiàn)束

由于氧傳感器有信號(hào)輸出，說(shuō)明氧傳感器來(lái)路線(xiàn)束沒(méi)有出現(xiàn)短路和斷路。

圖4　檢測(cè)噴油器噴射形狀

4.6檢測(cè)氧傳感器

1）檢測(cè)氧傳感器的電阻如圖5所示，斷開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，拔下氧傳感器的接線(xiàn)插頭，用數(shù)字式萬(wàn)用表電阻檔 （200 Ω），測(cè)量加熱器接線(xiàn)欄1和2之間的電阻，測(cè)量值為15Ω （標(biāo)準(zhǔn)值為：4.7～7.2Ω）。說(shuō)明氧傳感器的加熱器線(xiàn)圈存在故障。

圖5　測(cè)量氧傳感器加熱線(xiàn)圈的電阻

2）檢查氧傳感器的反饋電壓用2根導(dǎo)線(xiàn)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(wàn)用表電壓檔測(cè)量。電壓表的負(fù)極筆插入端子4的引線(xiàn)，正極筆插入端子3的引線(xiàn)，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，讓其達(dá)到正常的水溫，讓發(fā)動(dòng)機(jī)保持2 500 r／min。萬(wàn)用表的指針在0.3～0.6 V時(shí)測(cè)得指針擺動(dòng)次數(shù)為3次／10 s（標(biāo)準(zhǔn)值為：擺動(dòng)次數(shù)8次／10 s）。說(shuō)明氧傳感器的反饋信號(hào)電壓不準(zhǔn)確。

3）驗(yàn)證氧傳感器反饋電壓的最大擺動(dòng)值保持萬(wàn)用表測(cè)量位置不變，用手脫開(kāi)真空軟管 （有新鮮空氣進(jìn)入，混合氣變稀），測(cè)量指針式電壓表最大擺動(dòng)值為0.8V（標(biāo)準(zhǔn)值為：0.45V）。說(shuō)明氧傳感器反饋電壓的最大擺動(dòng)值不正常。由此確定氧傳感器出現(xiàn)故障。

5　排除故障

斷開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，拔掉氧傳感器的線(xiàn)束連接器端子，拆下氧傳感器，更換新的密封墊片，按照規(guī)定力矩 （標(biāo)準(zhǔn)值：44 Nm）擰緊新氧傳感器 （圖6）。執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)故障碼清除命令，跟著起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作正常，路試起步加速平穩(wěn)，故障現(xiàn)象消失。

圖6　前氧傳感器外觀(guān)

6　維修總結(jié)

作為一名汽車(chē)維修專(zhuān)業(yè)的教師，必須給學(xué)生講清楚氧傳感器的作用和控制原理，并且在維修過(guò)程中幫助學(xué)生分析故障產(chǎn)生的原因，引導(dǎo)學(xué)生一步一步加以排除，才能徹底排除氧傳感器故障，不會(huì)遺漏任何一個(gè)可能的原因。另外，氧傳感器損壞后必須及時(shí)更換。因?yàn)檠鮽鞲衅鞣答佇盘?hào)出現(xiàn)導(dǎo)常時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECM就會(huì)自動(dòng)切斷氧傳感器反饋信號(hào)，在短期內(nèi)雖然表現(xiàn)不明顯，但是隨著時(shí)間的推移，空燃比因得不到精確控制，最終將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性下降。

參考文獻(xiàn)：

［1］宋福昌.汽車(chē)傳感器［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2004.

［2］威馳轎車(chē)維修手冊(cè)［Z］.

（編輯楊景）

中圖分類(lèi)號(hào)：U463.6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1003－8639（2016）05－0023－03

收稿日期：2016-03-04；修回日期：2016-03-15

作者簡(jiǎn)介：肖拯忠，教師，主要從事汽車(chē)電控發(fā)動(dòng)機(jī)檢修、汽車(chē)電器檢修和汽車(chē)空調(diào)檢修等課程的教學(xué)工作；吳忠，教師，主要從事汽車(chē)電控發(fā)動(dòng)機(jī)檢修、汽車(chē)鈑金與噴漆等課程的教學(xué)工作；呂志超，教師，主要從事汽車(chē)電控發(fā)動(dòng)機(jī)檢修、汽車(chē)鈑金與噴漆等課程的教學(xué)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