虹科免拆诊断 | 2016 款雪佛兰迈锐宝车发动机故障灯异常点亮
故障现象
一辆2016款雪佛兰迈锐宝车，搭载ltd发动机，累计行驶里程约为8万km。车主反映，发动机故障灯点亮。
故障诊断
接车后试车，起动发动机后发动机故障灯异常点亮。使用故障检测仪检测，发现发动机控制单元存储有故障代码“p0131 加热型氧传感器电路电压过低，传感器1”“p0171 燃油修正系统过稀”。该车前氧传感器采用加热式氧传感器（4线窄带传感器），其内部结构类似为氧电池，可根据尾气中氧含量与大气中氧含量的浓度差产生电压变化。尾气中氧含量低，氧浓度差大，则氧传感器输出电压高；废气中氧含量高，氧浓度差小，则氧传感器输出电压低；即混合气稀时氧传感器输出电压低，混合气浓时氧传感器输出电压高。
图1 前氧传感器输出电压特性
氧传感器输出电压特性曲线如图1所示，氧传感器输出电压在过量空气系数λ=1时产生突变，λ＞1时，氧传感器输出电压几乎为0 v，λ＜1时，氧传感器输出电压接近为1 v。由于该前氧传感器能够精确反馈的λ范围有限（即检测范围窄，这也是为什么加热式氧化锆氧传感器被称为窄带传感器的原因），发动机控制单元要依据氧传感器输出的电压信号调节喷油脉宽，使混合气浓度保持在理想范围内，利用氧传感器对发动机内混合气的空燃比进行闭环控制后，能使λ控制在0.98~1.02。
读取怠速时的发动机数据流，发现前氧传感器和后氧传感器的输出电压均一直为0.8 v，燃油修正为0.35%，这与故障代码不符，怀疑发动机控制单元进入了开环控制。清除故障代码后重新读取怠速时的发动机数据流（图2），发现前氧传感器输出电压在0.1 v~0.8 v变化，但长期燃油修正达到了-27%，空气流量为3 g/s，说明此时混合气浓，这与故障代码的提示相反。
图2 怠速时的发动机数据流（截屏）
拔下前氧传感器导线连接器，使用尾气分析仪检测尾气中的气体含量，发现尾气中hc和co的含量偏大（图3），说明该车怠速时混合气的确偏浓，燃油修正也做出了负调节。
图3 尾气分析数据
发动机怠速时混合气浓，前氧传感器在怠速时也检测到混合气浓，喷油脉宽调节也向负方向调节，看似都很正常，但发动机控制单元只读取到表明混合气稀的故障代码，分析可能的故障原因有：空气流量传感器信号漂移；发动机进气系统存在漏气；供油系统异常；氧传感器故障；发动机控制单元故障。
读取进气歧管绝对压力传感器数据，怠速时为38 kpa，发动机转速为3 000 r/min时为32 kpa，说明进气系统压力正常，排除发动机进气系统漏气的可能性。测量燃油压力为4.2 bar（1 bar=100 kpa），急加速持续不变，正常。
图4 故障发生时的相关波形（截屏）
用pico示波器4个通道同时测量空气流量传感器、喷油器、前氧传感器及后氧传感器的信号波形，路试发现，在行驶过程中前氧传感器信号电压偶尔会突然下降至0.1 v（图4），与故障代码p0131吻合。空气流量传感器信号为脉冲信号（脉冲信号过于密集，无法以此判断出进气量变化情况），使用pico示波器中的“数学通道”工具计算出空气流量传感器脉冲信号变化频率，并放大异常之处（图5）。从图5中可以看出，该车在发动机加速时出现异常。空气流量传感器脉冲信号变化频率达到6 khz时，喷油脉宽达到最大（约为12.6 ms），表明此时发动机需要浓混合气以保证正常提速，后氧传感器输出电压开始升高（混合气变浓），但前氧传感器信号电压却开始下降（表示混合气变稀），接近0 v，异常，推断前氧传感器损坏。
图5 使用数学通道计算空气流量
传感器脉冲信号频率变化（截屏）
故障排除
更换前氧传感器后反复路试，故障未再出现，故障排除。
故障总结
使用pico示波器再次读取相关波形（图6，4个通道和图5相同），从喷油脉宽和空气流量传感器的信号变化可以看出，a为加速阶段、b为减速阶段、c为断油阶段、d为加速阶段；前氧传传感器信号电压在c阶段从0.9 v下降至0.1 v，由于发动机控制单元此时切断了供油，所以此时混合气稀，前氧传感器反应灵敏。
图6 更换前氧传感器后的相关波形（截屏）
为什么怠速时检测到的混合气偏浓呢？分析认为，前氧传感器发生故障时持续向发动机控制单元输出混合气稀的信号，导致喷油脉宽增加，混合气加浓。怠速后前氧传感器恢复正常，发动机控制单元检测到混合气过浓，又向稀混合气方向调节喷油脉宽。
另外，该故障属于偶发故障，由于前氧传感器损坏导致发动机控制单元在加速工况检测到错误信号，从而引起故障现象的发生。怠速时检测到的传感器信号正常并不代表所有工况都正常，检测时还需多测试，避免进入误区。
作者：中鑫之宝鹤壁店 赵玉宾，从事汽车维修工作 9 年，现任中鑫之宝汽车服务有限公司鹤壁分公司高级维修技师。
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图1 前氧传感器输出电压特性
氧传感器输出电压特性曲线如图1所示，氧传感器输出电压在过量空气系数λ=1时产生突变，λ＞1时，氧传感器输出电压几乎为0 v，λ＜1时，氧传感器输出电压接近为1 v。由于该前氧传感器能够精确反馈的λ范围有限（即检测范围窄，这也是为什么加热式氧化锆氧传感器被称为窄带传感器的原因），发动机控制单元要依据氧传感器输出的电压信号调节喷油脉宽，使混合气浓度保持在理想范围内，利用氧传感器对发动机内混合气的空燃比进行闭环控制后，能使λ控制在0.98~1.02。
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图2 怠速时的发动机数据流（截屏）
拔下前氧传感器导线连接器，使用尾气分析仪检测尾气中的气体含量，发现尾气中hc和co的含量偏大（图3），说明该车怠速时混合气的确偏浓，燃油修正也做出了负调节。
图3 尾气分析数据
发动机怠速时混合气浓，前氧传感器在怠速时也检测到混合气浓，喷油脉宽调节也向负方向调节，看似都很正常，但发动机控制单元只读取到表明混合气稀的故障代码，分析可能的故障原因有：空气流量传感器信号漂移；发动机进气系统存在漏气；供油系统异常；氧传感器故障；发动机控制单元故障。
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图4 故障发生时的相关波形（截屏）
用pico示波器4个通道同时测量空气流量传感器、喷油器、前氧传感器及后氧传感器的信号波形，路试发现，在行驶过程中前氧传感器信号电压偶尔会突然下降至0.1 v（图4），与故障代码p0131吻合。空气流量传感器信号为脉冲信号（脉冲信号过于密集，无法以此判断出进气量变化情况），使用pico示波器中的“数学通道”工具计算出空气流量传感器脉冲信号变化频率，并放大异常之处（图5）。从图5中可以看出，该车在发动机加速时出现异常。空气流量传感器脉冲信号变化频率达到6 khz时，喷油脉宽达到最大（约为12.6 ms），表明此时发动机需要浓混合气以保证正常提速，后氧传感器输出电压开始升高（混合气变浓），但前氧传感器信号电压却开始下降（表示混合气变稀），接近0 v，异常，推断前氧传感器损坏。
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