何越瀚

摘要：主要介紹一汽大眾寶來轎車出現(xiàn)發(fā)動機(jī)加速無力、怠速抖動的偶發(fā)故障。通過對故障現(xiàn)象的綜合分析和檢查，確定是由于發(fā)動機(jī)氧傳感器損壞導(dǎo)致了故障的發(fā)生。在更換了新的氧傳感器之后，故障排除。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)；加速無力；氧傳感器

中圖分類號：U472文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.01.028

1故障現(xiàn)象

一輛一汽大眾寶來汽車行駛里程為53萬km，發(fā)動機(jī)型號為EA111，配手動變速器，發(fā)動機(jī)故障燈沒有點(diǎn)亮，發(fā)動機(jī)怠速基本正常，但稍有抖動。有時(shí)會加速無力，當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)加速無力，踩下加速踏板，發(fā)動機(jī)聲音很低沉，轉(zhuǎn)速提高很慢，車速不能迅速上升，有時(shí)要過2～3 s，車速才能慢慢提高，且最高時(shí)速只能達(dá)到100 km/s、且伴隨排氣管冒黑煙現(xiàn)象。

2收集故障車輛信息

偶發(fā)故障是指因某些臨時(shí)性的原因，導(dǎo)致車輛出現(xiàn)間歇性故障。所以偶發(fā)故障是汽車維修中較為棘手的問題之一。在維修本類故障時(shí)，首先應(yīng)收集更多車輛在運(yùn)行時(shí)的信息與數(shù)據(jù)，并加以分析，以此為切入點(diǎn)，找出方向，然后按照先簡單后復(fù)雜的原則入手，采用逐項(xiàng)排除法，找出原因，排除故障，故障分析流程如圖1所示。

按此思路，筆者開始對車輛進(jìn)行初步檢查，獲取更多的信息。首先用檢測儀讀取故障代碼，顯示無故障代碼。然后使用檢測儀讀取數(shù)據(jù)流，觀察發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，噴油時(shí)間、點(diǎn)火時(shí)間、進(jìn)氣壓力、節(jié)氣門位置信號以及空燃比信號等動態(tài)數(shù)據(jù)，具體見下表。

根據(jù)對表中動態(tài)數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)各項(xiàng)主要數(shù)據(jù)基本正常，僅在故障出現(xiàn)時(shí)有發(fā)動機(jī)混合氣出現(xiàn)偏濃的現(xiàn)象，這是故障出現(xiàn)時(shí)的一個表征。

圖1故障診斷流程圖

3故障原因分析

3.1混合氣濃度對發(fā)動機(jī)工作的影響

燃燒本身是一種劇烈的氧化還原反應(yīng)，它不僅僅需要空氣和燃料，而且還有一個非常重要的因素，那就是空氣和燃油的比例。表述混合氣濃度有兩個指標(biāo)，分別是空燃比和過量空氣系數(shù)。

3.1.1空燃比

空燃比是指混合氣中空氣的質(zhì)量和燃油質(zhì)量的比值，例如1 kg汽油和20 kg空氣混合，那么形成的混合氣的空燃比為20∶1（或20）。標(biāo)準(zhǔn)汽油和空氣的混合氣的空燃比為147∶1（或147），意味著1 kg汽油完全燃燒需要147 kg空氣。

3.1.2過量空氣系數(shù)a

空燃比是一個絕對的空氣和燃油質(zhì)量的比例，不同燃料因?yàn)樘細(xì)浠衔锏某煞莶煌?，?biāo)準(zhǔn)空燃比不完全相同。而引入過量空氣系數(shù)很好的解決了這個問題。過量空氣系數(shù)是一個相對比值，即混合氣的實(shí)際空燃比和標(biāo)準(zhǔn)空燃比的比值。

3.1.3混合氣濃度對發(fā)動機(jī)工作的影響

（1）發(fā)動機(jī)正常工作時(shí)：

當(dāng)a=088時(shí)，混合氣稍濃，發(fā)動機(jī)的動力性能好；

當(dāng)a=111時(shí)，混合氣稍稀，發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能好；

所以，配有電噴系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)，正常工作時(shí)混合氣的濃度保持范圍在a=088～111，如圖2所示。

（2）混合氣過濃的后果：

若混合氣過濃，則發(fā)動機(jī)會隨著濃度的增大，出現(xiàn)油耗增多、排氣管冒黑煙、動力下降、加速性能變差、易熄火等故障。

（3）混合氣過稀的后果：

若混合氣過稀，則發(fā)動機(jī)會隨著濃度的減小，出現(xiàn)油耗增多、動力下降、加速性能變差、易熄火等故障。

3.2故障原因分析

根據(jù)以上的分析，混合氣過濃是有可能導(dǎo)致發(fā)動機(jī)加速無力的。造成混合氣過濃的原因主要有以下幾方面：

3.2.1節(jié)氣門

對于這輛車的故障，首先判斷變速器故障的可能性較小，因?yàn)樯厦嫠f的車速上不去只是假象，只是踩下加速踏板后，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速沒有同步上升。發(fā)動機(jī)機(jī)械方面的可能性也不大，因?yàn)樵摪l(fā)動機(jī)無異響，怠速基本正常，僅稍有抖動，廢氣顏色也正常，最重要的是經(jīng)過測量，各汽缸壓力都符合該車的技術(shù)要求。其他如轉(zhuǎn)速傳感器或爆震傳感器等產(chǎn)生故障的可能性也較小，因?yàn)樗鼈円鸬墓收鲜前l(fā)動機(jī)不啟動或者易產(chǎn)生故障碼。所以這種情況下應(yīng)該檢查節(jié)氣門體，因?yàn)楣?jié)氣門體是發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的“咽喉”，又容易產(chǎn)生故障，且產(chǎn)生故障后指示燈可能不亮，節(jié)氣門位置傳感器也裝在下面。

經(jīng)過檢查節(jié)氣門開閉無黏滯和卡滯現(xiàn)象，安裝也正確，油門踏板踩到底時(shí)節(jié)氣門能完全打開，在任何情況下松開油門踏板，節(jié)氣門都能回到怠速位置；節(jié)氣門體進(jìn)排氣口也較干凈，無堵塞現(xiàn)象；在節(jié)氣門完全打開時(shí)的角度為90°，并且輸出角度從節(jié)氣門關(guān)閉到節(jié)氣門打開時(shí)過渡平穩(wěn)。這一切都說明了節(jié)氣門體正常，符合該車的技術(shù)要求。

3.2.2點(diǎn)火系統(tǒng)

在點(diǎn)火系統(tǒng)方面，經(jīng)過檢查了解到火花塞表面看沒有漏電的痕跡，表面的積碳也不多?；鸹ㄈ姌O間隙是10 mm，屬正常；點(diǎn)火導(dǎo)線端子無折斷、銹蝕和彎曲；檢查分火線和高壓包，更換四個高壓包及分火線之后，故障還是沒有排除，說明故障原因不在點(diǎn)火方面。

3.2.3燃油供給系

在燃油供給系統(tǒng)方面，將燃油壓力表連接在油管，檢查油壓在正常范圍內(nèi)，燃油管路無擠壓彎曲和泄漏現(xiàn)象，發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，燃油壓力為280 kPa，發(fā)動機(jī)在3000 r/min左右的狀態(tài)下油壓為310 kPa。拆卸噴油器，噴油器表面干凈，沒有過多的積碳。通過萬用表測量噴油器的電阻均為138 Ω，電阻值在正常范圍內(nèi)。

3.2.4氧傳感器

一般來說，發(fā)動機(jī)如果工作不正常，從發(fā)動機(jī)的尾氣排放也會有所體現(xiàn)。因此，有時(shí)利用發(fā)動機(jī)尾氣分析儀來分析發(fā)動機(jī)的故障也是一種不錯的方法。我們在排氣管末端裝上發(fā)動機(jī)尾氣分析儀，發(fā)現(xiàn)該車的廢氣基本正常，僅在故障出現(xiàn)時(shí)有發(fā)動機(jī)混合氣出現(xiàn)偏濃的現(xiàn)象，再根據(jù)故障現(xiàn)象加以分析，疑點(diǎn)集中在氧傳感器上。氧傳感器的功能是測量發(fā)動機(jī)排氣中氧氣含量，確定汽油與空氣是否完全燃燒。發(fā)動機(jī)的ECU根據(jù)這一信息實(shí)現(xiàn)以過量空氣系數(shù)a=1為目標(biāo)的閉環(huán)控制，以確保三元催化轉(zhuǎn)化器對排氣中HC、CO和NOx三種污染物都有最大的轉(zhuǎn)化效率。endprint

氧傳感器產(chǎn)生的氧濃度信號是電控發(fā)動機(jī)閉環(huán)控制中十分重要的反饋信息。為了使發(fā)動機(jī)獲得最佳的排氣凈化性能；為了控制發(fā)動機(jī)的廢氣排放，發(fā)動機(jī)ECU根據(jù)其他幾個重要的傳感器信號，將空燃比保持在理想空燃比附近。這些傳感器信號包括：節(jié)氣門位置、空氣流量傳感器、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動機(jī)冷卻液溫度和進(jìn)氣溫度。然后，ECU再根據(jù)氧傳感器的信號不斷調(diào)整噴油脈沖寬度，改變噴油量，使噴油量始終在理想值（147∶1）。以達(dá)到理想空燃比的要求。

大眾汽車使用的氧傳感器和老式氧化鋯氧傳感器由于其結(jié)構(gòu)原理不同，所以檢測也不同：氧化鋯氧傳感器直接利用電壓信號作為測量值，而寬量程氧傳感器將經(jīng)過特殊處理和控制的泵氧元供給電流作為測量過量空氣系數(shù)的參數(shù)，這樣傳感器產(chǎn)生的就不是階躍函數(shù)性質(zhì)的響應(yīng)而是連續(xù)遞增的信號，如圖3所示。這種傳感器插頭帶有精密電阻，寬量程氧傳感器單件檢測只要1項(xiàng)：端子3和4是加熱器，不應(yīng)該開路，加在上面的電壓為12 V，端子1是信號輸出，端子5和6是參考電壓，端子2是泵電流輸入。有的寬量程氧傳感器端子5和6是作為同一個端子輸出，大眾汽車氧傳感器結(jié)構(gòu)如圖4所示。

1.單元泵 2.能斯托單元 3.λ傳感器加熱器 4.外界空氣通道 5.測量室 6.放氧通道

圖3大眾車型氧傳感器結(jié)構(gòu)圖

檢測寶來車三元催化器的前后氧傳感器時(shí)，可以利用K81通過讀取數(shù)據(jù)流的方法進(jìn)行診斷分析，數(shù)據(jù)流033組第01項(xiàng)顯示的是三元催化器前的寬量程空燃比傳感器電壓比值，數(shù)據(jù)流036組第00項(xiàng)顯示的是三元催化器后的老式氧化鋯氧傳感器的電壓值，寬量程空燃比傳感器的電壓比值應(yīng)在1～2 V之間來回變化，當(dāng)電壓信號出現(xiàn)在15 V以下時(shí)，說明混合氣過濃；當(dāng)電壓信號出現(xiàn)在15 V以上時(shí)，說明混合氣過稀。當(dāng)電壓出現(xiàn)恒定值0 V、15 V、49 V時(shí)都說明寬量程空燃比傳感器線路出現(xiàn)故障。三元催化器后的老式氧化鋯氧傳感器的電壓值應(yīng)在05 V～08 V之間稍微變動（而不是0～1 V之間來回變化）當(dāng)電壓出現(xiàn)恒定值11 V、04～05 V、0時(shí)都說明氧傳感器線路出現(xiàn)故障。

4故障排除

綜上所述，再結(jié)合故障現(xiàn)象，我們發(fā)現(xiàn)，只要故障現(xiàn)象出現(xiàn)，發(fā)動機(jī)當(dāng)時(shí)的工作條件都符合進(jìn)入閉環(huán)模式；只要不進(jìn)入閉環(huán)模式，發(fā)動機(jī)就工作正常。因此，我們可以這樣認(rèn)為：由于該車氧傳感器實(shí)際所反饋的電壓信號比正常反饋的信號低，所以計(jì)算機(jī)控制并增加噴油量時(shí)，造成發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速降低、無力。又因氧傳感器反饋的信號沒有超出正常幅度范圍，所以計(jì)算機(jī)無故障代碼，指示燈也不亮，氧傳感器的失效原因分析如圖4所示。

為了進(jìn)一步證實(shí)是氧傳感器的問題，我們對氧傳感器進(jìn)行了檢測，正如意料中一樣，在節(jié)氣門完全打開，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速升至4500 r/min時(shí)，氧傳感器輸出電壓升高到08～09 V，并且在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為4500 r/min時(shí)釋放節(jié)氣門，電壓為03 V，這表明氧傳感器不正常，不符合該車的技術(shù)要求，當(dāng)脫開氧傳感器的插頭，使發(fā)動機(jī)失去氧傳感器的反饋信號，讓計(jì)算機(jī)按固定程序，以1.5 V電壓為固定參數(shù)計(jì)算并控制噴油量，不再閉環(huán)調(diào)節(jié)噴油量，啟動發(fā)動機(jī)，雖然發(fā)動機(jī)故障指示燈亮，但發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)及上路試車行駛都正常。因此，說明上面的判斷是正確的，該車的故障是因氧傳感器實(shí)際所反饋的電壓信號比正常反饋的電壓信號低引起的。后來，在得到車主的同意后，更換氧傳感器，該車的故障排除。

經(jīng)過與車主的交流溝通，原來是由于車主經(jīng)常在一家私人小加油站加油，估計(jì)氧傳感器的失效是和加油站的油品有關(guān)，最后造成了氧傳感器的中毒失效。車主表示以后會去油品有保證的大型加油站去加油。

5結(jié)束語

隨著科技的發(fā)展，汽車上應(yīng)用了大量的高新技術(shù)，因此，對汽車維修行業(yè)也提出了更高的要求。我們也只有不斷地學(xué)習(xí)新知識，總結(jié)老經(jīng)驗(yàn)才能跟得上時(shí)代的發(fā)展步伐，才能在職場保持競爭力和持續(xù)發(fā)展。

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