成都盘沣科技有限公司_氧传感器原理及标志307怠速不稳故障检修实例

内容简介：

    介绍氧传感器结构和工作原理；以及标志307由于氧传感故障导致的发动机怠速不稳、动力不足故障进行分析、诊断及排除。

    汽车发动机电子控制系统工作是否正常，直接影响到发动机的运行状况。起动汽车发动机时，发动机电控单元通过双继电器控制氧传感器内的加热电阻，使氧传感器开始工作温度为120 ℃。其内部加热电阻可以在15s后达到正常工作所需温度350℃。因此，氧传感器工作性能的好坏会直接影响到发动机的功率，工作不良会造成汽车发动机功率下降、动力性降低，最终导致汽车出现动力不足、尾气排放污染物增加，空气污染严重。

1 氧传感器的结构和工作原理
1）氧传感器结构
    氧传感器的安装位置如图1所示。氧传感器的结构原理如图2所示。氧传感器的电极外部处于排气气流中，内部则和周围空气相通，传感器的内壳为坚硬多孔的二氧化锆陶瓷体，表面是薄金属铂层，该金属铂层一方面可以起催化作用，另一方面作为物理电极。

2）氧传感器工作原理

当氧传感器中陶瓷管的温度达到350℃时，就具有固态电解质的特性。利用这一特性将氧气的浓度差转化成电势差，从而形成相应的电信号输送到发动机电控单元，由发动机电控单元来控制喷油量，从而使混合气处于理想状态。

3）氧传感器的输出特性
氧传感器输出特性如图3所示。发动机的电控单元ECU根据氧传感器的反馈信号调整喷油的时间，从而得到最佳空燃比的可燃混合气。空燃比=空气质量/燃油质量=14.7∶1，过量空气系数λ=实际空燃比/理论空燃比，最佳空燃比是过量空气系数λ=1时。如图3所示，当氧传感器的信号电压高于0.4V时，说明燃油混合气过浓，发动机的电控单元会减少喷油时间，直到氧传感器的信号电压低于0.4V；当氧传感器的信号电压低于0.4V时，说明燃油混合气过稀，发动机的电控单元增加喷油时间，直到氧传感器的信号电压高于0.4V。如此循环就可以实现燃油混合气的闭环控制。氧传感器持续地向发动机电控单元传递信息，反映排气管中氧分子的含量，发动机电控单元根据其电压信号进行分析，再调整燃油喷射时间。

2 故障现象
    一辆东风汽车公司生产的东风标致307轿车，已行驶6500多公里，发动机采用EW10A直列4缸16气门排量1.6L，正时皮带驱动的双顶置凸轮轴，采用VVT技术的发动机。根据车主反映，该车一直都有加油不是很顺畅、动力不足等现象。最近还出现加油无力，有时偶尔出现踩下油门动力无反应，出现空加油的现象，将加速踏板松开，再踩加速踏板时发动机的转速也跟着提高。该车出现此故障时发动机故障灯点亮，而将车熄火后再着车时故障灯却不亮，有时行驶几天后故障灯又亮起来。用诊断仪检测故障码：持续故障燃油喷射，偶尔故障混合气过浓。

3 故障分析
    发动机电子控制系统可以实现低油耗、低污染，提高汽车的动力性、经济性和舒适性。对电控发动机故障检查的基本内容是油路、电路和密封（特别是进气系统的密封性）。一般来说，导致发动机怠速不稳、动力不足、加油不顺畅的原因是多方面的。

    1）油路方面：汽油品质的好坏，汽油泵泵油的压力，调压阀工作是否正常，汽油滤清器和管路是否堵塞，喷油器工作是否正常，炭罐电磁阀工作状况，节气门、空气滤清器是否脏污等，这些都会导致发动机动力不足、加油不顺畅。
    2）电路方面：发动机的电控单元、点火线圈、火花塞、进气压力传感器、各传感器和线路是否正常，其中传感器工作不良是造成发动机动力不足、加油不顺畅的主要原因之一。
    3）密封件的密封性能，进气管路是否存在漏气。由于发动机的电控单元控制进入进气歧管内的空气总量，从而确定喷油量。当热态发动机怠速，一定负荷稳定状态下，氧传感器发出信号可以调整喷油，从而使可燃混合气的浓度保持在空燃比R=1/15或过量空气系数λ=1，所以进气歧管及进气系统密封性对发动机的动力有很大影响。
    4）发动机点火正时，水温是否偏高， VVT技术中凸轮轴相位调整器电磁阀工作是否正常，这些都会影响发动机的动力性和加油的顺畅性，点火过迟、过早，水温偏高都会直接影响到发动机的动力。

4 故障诊断与排除
4.1 故障诊断
    采用诊断仪PP2000诊断，进入发动机的电控单元后读取故障码，显示的故障码是：持续故障燃油喷射，偶而故障，混合气过浓。起动发动机一段时间后再进入发动机的控制单元读取参数，喷射系统、进气系统、点火系统和排气系统数据分别如表1、表2、表3、表4所示。

用于控制多点喷射和点火信息的有水温、节气门位置、进气压力和发动机转速。从以上发动机控制单元所读取的参数，对比发现没有问题，水温变化、进气压力参数变化正常。

4.2 故障检查
1）从简单的方法入手，起动发动机后水温达到一定温度，对喷油器就车断油检查，将4个缸喷油器逐缸拔下线束插头，每个插头拔下后发动机转速立即下降，说明4个喷油器工作正常。
2）检查汽油格，油管管道也没有发现堵塞或脏污现象，接上燃油压力表检查管路压力，燃油压力为350kPa，而且不管发动机转速高低，油压为350kPa，说明油压正常。
3）拆下整体式点火线圈和火花塞后，在专用的测试台上试验，每个火花塞跳火很强，火花塞表面燃烧完好；对每个缸的压缩比进行测试，其中1、2缸为13.9， 3、 4缸为14.0，该车标准的压缩比为11，所测出的结果在标准变化的范围内，说明点火线圈、火花塞和气缸压力都是正常。
4）检查凸轮轴相位调整控制阀VVT，首先检查机油压力，连接好机油压力表后，起动发动机，测得在怠速运转时的机油压力为563.5kPa，发动机转速为2000r/min时的机油压力为612.5kPa，发动机转速为3000r/min时的机油压力为637kPa，发动机转速为4000r/min时的机油压力为686kPa。通过这些数据可以说明，机油压力正常，处于标准值范围。在新车上拆下一个新的凸轮轴相位调整器控制电磁阀，情况同样。由于凸轮轴相位调整器VVT的控制电磁阀通过机油压力自动调节进气凸轮轴， VVT是根据发动机运行状况的需要，调整凸轮轴相位。经检查，凸轮轴相位调整器控制电磁阀没有问题。

5）发动机运转水温、进气压力参数都正常，水温度达到98℃时低速风扇转动，水温达到105℃时高速风扇转动，说明水温传感器正常。进气压力参数随发动机转速而变化，而且处于标准参数的范围内，说明进气压力传感器正常工作。节气门也无脏污，踩下加速踏板时反应也灵敏，无卡滞现象。整个进气系统管路、空气滤清器检查都正常。
6）从机械方面考虑，决定对发动机的点火正时进行检查，检查正时皮带是否在正常范围。拆下发动机前盖，转动曲轴对飞轮对中记号，进、排凸轮对中记号，三点记号都对上，且正时皮带也在规定的对正调整记号位置，松紧度也符合技术要求。
7）拆下排气管，检查排气管路是否有堵塞现象，三元催化转换器没有堵塞，中段和后段排气管都没有异常。

4．3 故障排除
通过一系列的检查后再进行分析，会不会是氧传感器有故障？拆下2个氧传感器进行测量（图4），在常温下采用万用表测量其电阻值，其中2个氧传感器插脚都一样，即1号脚为+12V供电， 2号脚为氧传感器加热命令， 3、 4号脚都是代表信号。测量1号脚与2号脚电阻，正常的电阻值为2.5~8.5Ω。其中上氧传感器电阻为11.6Ω，下氧传感器为5.5Ω， 3、4号脚与任何号脚测量电阻都为0。从测量的电阻值说明上氧传感器电阻变大，造成上氧传感器工作不良。更换上氧传感器后，装上排气管，清除发动机故障码，着车试验，故障排除。该车动力充足，加油顺畅，怠速稳定，路试再也没有出现空加油的现象。

5 故障总结
通过对该车的故障排除，加深对故障诊断方法的了解和运用。对于一些不是很明显的故障，应采用逐步排除方法，充分利用先进的汽车检测设备。从故障码的读取、参数分析，逐步找出真正的故障部位，不能盲目进行检查。同时必须要通过理论和实践相结合，才能更准确地诊断和排除故障。