运用数据流分析法诊断排除氧传感器信号异常引起的故障实例

罗柳健　卢明

摘 要：在电控发动机中，有很多故障能引起氧传感器报警，有的是传感器本身故障，有的是外部故障引起的氧传感器信号超标报警，而有的为人为故障引起。无论是何种原因，氧传感器信号异常引起的故障往往具有间歇性、隐蔽性，不易诊断与排除。本文将介绍运用数据流分析法诊断排除氧传感器信号异常引起的故障，为快速诊断与排除氧传感器信号异常故障提供一种有效方法。

关键词：数据流分析法；诊断；氧传感器；故障实例

1 前言

近年来，随着汽车尾气排放要求越来越严格，电控发动机普遍安装了两个氧传感器，用于精确调整燃油喷射量及监测三元催化器的转化效率。由于氧传感器的高灵敏性，氧传感器信号异常引发故障的概率也大大增加了。因氧传感器信号异常引起的故障往往具有间歇性、隐蔽性，不易诊断与排除，这给维修人员诊断与排除氧传感器信号异常故障带来了较大困难。因此，能够正确运用数据流分析法诊断氧传感器信号异常故障将会获得意想不到的效果。

2 氧传感器数据流工作原理

氧传感器数据流一般用什么来表示呢？目前，主要有用氧传感器电压（数值参数）和氧传感器变化次数或浓/稀（状态参数）来表示。本文主要介绍氧传感器电压参数，该参数由安装在发动机排气管上的氧传感器所测得的废气中的氧含量与大气中的氧含量差值的比较，而产生一个电压信号，其工作条件是传感器必须被加热到300℃以上，信号电压范围0.1-0.9V之间，单位为V。

前氧传感器主要用于对燃油喷射量的反馈控制，其正常状态下其信号电压变化每10秒大于8次，ECU根据此信号对喷油量进行修正，当电压低于0.45V时，表示混合气偏稀，ECU控制喷油器定量增加喷油量，当电压高于0.45V时，表示混合气偏浓，ECU控制喷油器定量减少喷油量。

后氧传感器主要用于监测三元催化转化器的工作情况，调节混合比；安装在三元催化器之后的排气管上，其工作原理与前氧传感器相同，当三元催化器工作良好时，后氧传感器输出缓慢变化电压信号；当三元催化器工作不良时，后氧传感器输出快速变化的电压信号。

3 短期燃油修正参数的含义与调整机理

该参数是指发动机ECU在收集到氧传感器信号电压变化后，计算实际空燃比与理论空燃比间的误差，从而决定在实际的喷油量基础上多喷或少喷。因此，短期燃油修正是对发动机基本喷油量的临时修正，是一种微调。它仅在闭环控制中有用，单位为%，短期燃油修正值不保存在ECU的存储器中，工作时一般从0%开始。

一般而言，在发动机正常状态下，短期燃油修正值在±8%以内变化。当该参数为正值时，表示ECU通过增加喷射持续时间增加燃油量，当该参数为负值时，表示ECU通过减少喷射持续时间以减少燃油量。当该短期值持续低于或高于理论值时，ECU在长期燃油修正值上加上或减去此值，以达到最佳空燃比的控制。

4 维修实例

4.1 车型：五菱荣光6407（B12发动机-西门子电喷系统）。

4.2 故障现象：一辆五菱荣光6407新车，行驶里程200多公里，在发动机起动热机后，发动机怠速时出现间歇性抖动现象（转速在600～1200r/min变化），发动机故障警告灯不亮；汽车起步及加速不良。

4.3 故障检测：通过使用X431检测仪诊断，读取故障代码为无故障代码。该车在服务站更换过节气门体、步进电机、电脑ECU，故障依旧。为了进一步检测可能的故障原因，使用X431检测仪读取发动机数据流，如下表1所示：

4.4 数据分析：从表1可以看出，前氧传器电压信号变化较慢且电压波动范围小，后氧传器电压信号变化较快且电压波动范围大，短期燃油修正在-35%～+35%间变化，这几项数据都超出了正常范围。

造成前氧传器电压信号变化较慢且电压波动范围小可能的原因主要有：氧传感器脏堵或老化、气门积碳严重、油压不正常、空燃比控制错误等。

造成后氧传器电压信号变化较快且电压波动范围大可能的原因主要有：氧传感信号错误，三元催化器老化、空燃比控制错误等。

短期燃油修正值是根据前氧传感器信号变化来进行调整的，由于前氧传器电压信号在0.3～0.8V间缓慢变化，导致短期燃油修正值在正值和负值间大幅变化，也是就ECU在控制持续减油一段时间，然后持续加油一段，出现故障现象。

4.5 故障诊断与排除：造成发动机间歇性抖动故障的原因主要有：点火系统工作不良、燃油系统工作不良或控制错误等引起。本例故障特点是发动机怠速时正常工作1～2分钟然后出现抖动故障，约持续20～30秒后恢复正常，发动机出现抖动故障的频率较慢。结合故障特点及上述数据流分析，可以确定发动机机械方面没有问题，燃油压力也是正常的；而点火系统故障引起的抖动则故障频率快，因此基本可以排除点火系统故障。此时可以基本确定是燃油控制方面的故障，进一步确认，可将燃油控制方式改为开环控制，观察发动机故障现象是否消失，若消失则为燃油控制方面出现问题导致的发动机故障。若未消失，则故障不是由燃油系统引起的，应进一步检查点火系统等部位。

根据以上分析，故障确认时，首先拔下前氧传感器接插器，将燃油控制方式改为开环控制，观察发动机运行情况，发现发动机间歇性抖动现象依旧。再读取发动机数据流，如表2所示，此时发现前氧信号还在缓慢变化，而后氧传感器电压变为了0.43V；短期燃油修正值仍在大幅变化，说明前氧信号并未断开，ECU仍然在对燃烧的修正进行着闭环控制；而后氧传感器信号断开了。此时，基本确定是前氧传感器插头接到了后氧传感器上了。

进一步确认，接上前氧传感器接插器，再拔下后氧传感器接插器，观察发动机运行情况，发现发动機间歇性抖动故障消失了。再看数据流变化情况，如表3所示，此时发现前氧信号变为了0.43V，而后氧传感器电压还在快速变化。短期燃油修正值变为了0%。说明此时后氧信号并未断开，而前氧信号断开了，ECU对燃油的修正的控制方式由闭环控制转为开环控制。此时可以断定就是这两个传感器接反了，检查氧传感器线速，发现两个传感器的线速被拉得很紧，前氧线速接到了后氧传感器，后氧线速接到了前氧传感器。把两个接插器互换后，故障排除；再次数据流验证，如表4所示，各项数据恢复正常，该车此故障再也没出现过。

5 结束语

本例主要运用数据流分析法中的比较分析法和时间分析法进行故障诊断与排除，该故障在五菱荣光新车上出现，主要是因为前、后氧传感器相同，线束上的接插件也相同，而且线束长度足够装得上，因此装配工专业知识不强，赶时间或注意力不集中容易出现装错的现象，导致故障的发生，且该故障具有隐蔽性，冷车不明显，热车有间歇性，且故障灯不亮无故障码，容易误导驾驶员及维修人员以为是某些部位接触不良导致。因此在解决此类无故障码故障时，一要掌握电喷发动机的工作机理，二要熟练掌握数据流的读取、分析及应用。才能更好的解决当今电喷发动机的一些特有故障。

参考文献：

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