浅谈利用汽车氧传感器波形信号分析发动机故障

黄志东 巫文廷

摘要 由于汽车喷射技术的迅速发展，发动机化油器已经遭受淘汰，现在的汽车燃油供给系统都采用电控燃油喷射技术，并且利用氧传感器对燃油喷射进行闭环反馈控制。本文利用氧传感器的波形信号来分析发动机的故障，以提高发动机故障诊断效率。

关键词 氧传感器、波形信号、发动机故障、故障判断

前言

在现代汽车上，氧传感器用来检测废气中残余氧气含量，从而判断混合气的浓度，以便ECU对喷油量实施“闭环调节”。因此，当发动机出现燃烧故障时，必然引起氧传感器电压信号的变化，这样就可以利用氧传感器的波形信号来判断发动机的某些故障。[1]

1.引起氧传感器的信号波形出现异常的原因

当氧传感器及微机控制装置无故障，而氧传感器信号波形异常，如果不是在某些特殊工况下由于发动机控制策略所引起的，一般表明发动机有故障。一般发动机的下列故障会引起氧传感器信号波形产生严重杂波。[2]

1.1点火系故障：如某缸火花塞损坏、点火器、点火线圈等损坏。这些故障可使某缸缺火导致部分氧“不经消化”就排出缸外，从而使排气中的氧含量升高。

1.2由机械原因引起的压缩泄漏：如气门烧损、活塞环断裂或磨损过度等造成的压缩泄漏，使点火之前的压缩温度、压缩压力不够，造成燃烧不完全甚至缺火。

1.3真空泄漏：如进气管、进气歧管上的真空软管等处存在泄漏。如果真空泄漏使混合气空燃比达到17以上时，就可引起因混合气过稀而发生的缺火，造成排气氧含量增大。

1.4喷油系统故障：个别气缸喷油器的喷油量过多或过少(喷油器卡在开的位置或堵塞)，造成混合气过浓或过稀。当个别缸的混合气空燃比达到13以下或17以上时，将可能引起缺火，亦可造成排气氧含量异常。

2.氧传感器波形异常分析

案例一：

①车名：花冠

②车型：ZRE120L-GEPDKC

③行驶里程：24467Km

④VIN码：LFMAP22C6A0216159

⑤症状：汽车着车后发动机抖动，怠速不稳。

⑥检查过程：

a.利用电脑读取氧传感器信号波形，如图1所示。

b.通过波形图可以看到氧传感器电压波形产生严重杂波，初步断定某缸存在缺火导致排气中氧不均衡。

c.观查波形图，发现在大多数时间里都处于高读数状态（图1矩形区域），但有很多的瞬时是小读数（图1圆形区域），这主要是由于发动机某缸不喷油，当该缸排气时，氧含量较多，引起瞬时氧含量大大增多，从而出现瞬时低电压状态。此时ECU马上进行空烯比反馈控制，增大各缸喷油量，从而导致其它缸喷油量增大，混合气过浓，排放的尾气氧含量较少，大多数时间使氧传感器信号处在高电压的状态。所以重点检查发动机喷油系统。

d.检查各缸喷油器，发现3缸喷油器失效，导致3缸缺火。

e.更换3缸喷油器，汽车着车后发动机不再抖动，怠速稳定，故障排除。

图1 喷油系统发生故障时氧传感器信号波形

案例二：

①车名：锐志

②车型：GR22L-DETQKC

③行驶里程：90567Km

④VIN码：LFMBE22D780132879

⑤症状：汽车着车后发动机抖动，怠速不稳。

⑥检查过程：

a.利用电读取氧传感器信号波形，如图2所示。

b.通过波形图可以看到氧传感器电压波形产生严重杂波，初步断定某缸存在缺火导致排气中氧不均衡。

c.观查波形图，发现在大多数时间里都处于小读数状态（图2矩形区域），但有很多的瞬时是高读数（图2圆形区域），这主要是由于发动机某缸不点火，导致尾气中氧含量较高，大多数时间使氧传感器信号处在低电压的状态，当未燃烧的燃油在氧传感器表面燃烧时会引起瞬时氧含量大大降低，从而出现瞬时高电压状态。所以重点检查发动机点火系统。

d.排查各缸点火系统，发现2缸点火线圈失效，导致2缸不能点火。

e.更换2缸点火线圈，汽车着车后发动机不再抖动，怠速稳定，故障排除。

图2 点火系统发生故障时氧传感器信号波形

综上所述，当氧传感器信号波形出现严重杂波的时候，可以推测为发动机某缸缺火。当出现大多数时间里都处于高电压状态，但有很多的瞬时是低电压状态时，可以判斷为喷油系统发生故障。当出现大多数时间里都处于低电压状态，但有很多的瞬时是高电压状态时，可以判断为点火系统发生故障。

3.结束语

通过以上例子，我们可以得出以下结论：如果你检测出氧传感器信号波形出现非常严重的杂波，就可以推测这可能是缺火所引起的发动机故障。一般来说，点火失误引起的严重杂波，氧传感器波形大多处在低电压位置，喷油器损坏引起喷油滴漏和各缸喷油不均匀则可能使氧传感器电压波形大多处于高电压位置。

4.参考文献

[1] 汤定国编:汽车维修工技师[M].中国劳动社会保障出版社,2009

[2] 陈焕江编:汽车检测与诊断[M].机械工业出版社,2009