故障現象

一輛2016款雪佛蘭邁銳寶車，搭載LTD發動機，累計行駛里程約為8萬km。車主反映，發動機故障燈點亮。

故障診斷

接車后試車，起動發動機后發動機故障燈異常點亮。使用故障檢測儀檢測，發現發動機控制單元存儲有故障代碼“P0131 加熱型氧傳感器電路電壓過低，傳感器1”“P0171 燃油修正系統過稀”。該車前氧傳感器采用加熱式氧傳感器（4線窄帶傳感器），其內部結構類似為氧電池，可根據尾氣中氧含量與大氣中氧含量的濃度差產生電壓變化。尾氣中氧含量低，氧濃度差大，則氧傳感器輸出電壓高；廢氣中氧含量高，氧濃度差小，則氧傳感器輸出電壓低；即混合氣稀時氧傳感器輸出電壓低，混合氣濃時氧傳感器輸出電壓高。

圖1前氧傳感器輸出電壓特性

氧傳感器輸出電壓特性曲線如圖1所示，氧傳感器輸出電壓在過量空氣系數λ=1時產生突變，λ＞1時，氧傳感器輸出電壓幾乎為0 V，λ＜1時，氧傳感器輸出電壓接近為1 V。由于該前氧傳感器能夠精確反饋的λ范圍有限（即檢測范圍窄，這也是為什么加熱式氧化鋯氧傳感器被稱為窄帶傳感器的原因），發動機控制單元要依據氧傳感器輸出的電壓信號調節噴油脈寬，使混合氣濃度保持在理想范圍內，利用氧傳感器對發動機內混合氣的空燃比進行閉環控制后，能使λ控制在0.98~1.02。

讀取怠速時的發動機數據流，發現前氧傳感器和后氧傳感器的輸出電壓均一直為0.8 V，燃油修正為0.35%，這與故障代碼不符，懷疑發動機控制單元進入了開環控制。清除故障代碼后重新讀取怠速時的發動機數據流（圖2），發現前氧傳感器輸出電壓在0.1 V~0.8 V變化，但長期燃油修正達到了-27%，空氣流量為3 g/s，說明此時混合氣濃，這與故障代碼的提示相反。

圖2怠速時的發動機數據流（截屏）

拔下前氧傳感器導線連接器，使用尾氣分析儀檢測尾氣中的氣體含量，發現尾氣中HC和CO的含量偏大（圖3），說明該車怠速時混合氣的確偏濃，燃油修正也做出了負調節。

圖3尾氣分析數據

發動機怠速時混合氣濃，前氧傳感器在怠速時也檢測到混合氣濃，噴油脈寬調節也向負方向調節，看似都很正常，但發動機控制單元只讀取到表明混合氣稀的故障代碼，分析可能的故障原因有：空氣流量傳感器信號漂移；發動機進氣系統存在漏氣；供油系統異常；氧傳感器故障；發動機控制單元故障。
讀取進氣歧管絕對壓力傳感器數據，怠速時為38 kPa，發動機轉速為3 000 r/min時為32 kPa，說明進氣系統壓力正常，排除發動機進氣系統漏氣的可能性。測量燃油壓力為4.2 bar（1 bar=100 kPa），急加速持續不變，正常。

圖4故障發生時的相關波形（截屏）

用pico示波器4個通道同時測量空氣流量傳感器、噴油器、前氧傳感器及后氧傳感器的信號波形，路試發現，在行駛過程中前氧傳感器信號電壓偶爾會突然下降至0.1 V（圖4），與故障代碼P0131吻合。空氣流量傳感器信號為脈沖信號（脈沖信號過于密集，無法以此判斷出進氣量變化情況），使用pico示波器中的“數學通道”工具計算出空氣流量傳感器脈沖信號變化頻率，并放大異常之處（圖5）。從圖5中可以看出，該車在發動機加速時出現異常。空氣流量傳感器脈沖信號變化頻率達到6 kHz時，噴油脈寬達到最大（約為12.6 ms），表明此時發動機需要濃混合氣以保證正常提速，后氧傳感器輸出電壓開始升高（混合氣變濃），但前氧傳感器信號電壓卻開始下降（表示混合氣變稀），接近0 V，異常，推斷前氧傳感器損壞。

圖5使用數學通道計算空氣流量

傳感器脈沖信號頻率變化（截屏）

故障排除

更換前氧傳感器后反復路試，故障未再出現，故障排除。

故障總結

使用pico示波器再次讀取相關波形（圖6，4個通道和圖5相同），從噴油脈寬和空氣流量傳感器的信號變化可以看出，A為加速階段、B為減速階段、C為斷油階段、D為加速階段；前氧傳傳感器信號電壓在C階段從0.9 V下降至0.1 V，由于發動機控制單元此時切斷了供油，所以此時混合氣稀，前氧傳感器反應靈敏。

圖6更換前氧傳感器后的相關波形（截屏）

為什么怠速時檢測到的混合氣偏濃呢？分析認為，前氧傳感器發生故障時持續向發動機控制單元輸出混合氣稀的信號，導致噴油脈寬增加，混合氣加濃。怠速后前氧傳感器恢復正常，發動機控制單元檢測到混合氣過濃，又向稀混合氣方向調節噴油脈寬。
另外，該故障屬于偶發故障，由于前氧傳感器損壞導致發動機控制單元在加速工況檢測到錯誤信號，從而引起故障現象的發生。怠速時檢測到的傳感器信號正常并不代表所有工況都正常，檢測時還需多測試，避免進入誤區。

作者：中鑫之寶鶴壁店趙玉賓，從事汽車維修工作 9 年，現任中鑫之寶汽車服務有限公司鶴壁分公司高級維修技師。