汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)與維修（第2版）課件 14-發(fā)動(dòng)機(jī)輔助控制系統(tǒng)與檢修-三元催化轉(zhuǎn)化器與空燃比反饋控制系統(tǒng)、15-發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)的故障診斷與排除

單元6發(fā)動(dòng)機(jī)輔助控制系統(tǒng)與檢修6.2排放控制系統(tǒng)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．知識(shí)目標(biāo)掌握三元催化轉(zhuǎn)化器與空燃比反饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理與檢修技術(shù)要求。2．能力目標(biāo)掌握三元催化轉(zhuǎn)化器與空燃比反饋控制系統(tǒng)的檢修方法和工作步驟。三元催化轉(zhuǎn)化器（TWC）安裝在排氣管內(nèi)，其功能是利用含有鉑（Pt）、鈀（Pd）、銠（Rh）等貴重金屬的催化劑在300~900℃的溫度下將發(fā)動(dòng)機(jī)排出廢氣中的NOx、HC、CO這些有害氣體轉(zhuǎn)化為無(wú)害氣體，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)廢氣的凈化。6.2.2三元催化轉(zhuǎn)化器與空燃比反饋控制系統(tǒng)1．三元催化轉(zhuǎn)化器（1）結(jié)構(gòu)原理三元催化轉(zhuǎn)化器一般由金屬外殼、隔熱減振襯墊、催化劑載體和催化劑組成。載體一般由陶瓷制造（也有金屬的）而成，可分為顆粒形和蜂巢形兩種類型，三元催化劑（鉑或鈀和銠的混合物）就涂附在很薄的孔壁上。（2）轉(zhuǎn)換效率的影響因素三元催化轉(zhuǎn)化器將有害氣體轉(zhuǎn)變成無(wú)害氣體的效率受諸多因素的影響，其中影響最大的是排氣溫度和混合氣的濃度。①排氣溫度的影響。催化劑的表面活性作用是利用排氣本身的熱量激發(fā)的，其使用溫度范圍以活化開(kāi)始溫度為下限，以過(guò)熱引起催化轉(zhuǎn)化器故障的極限溫度為上限。保持催化轉(zhuǎn)化器高凈化率、高使用壽命的理想運(yùn)行條件的使用溫度約為400~800℃，使用溫度的上限為1000℃。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度達(dá)到815℃以上時(shí)，三元催化轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化效率將明顯下降。②混合氣濃度的影響。三元催化轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)換效率只有在理論空燃比附近很窄的范圍內(nèi)，對(duì)廢氣中三種有害氣體（CO、HC、NOx）的轉(zhuǎn)換效率均比較高。超出這個(gè)范圍，就會(huì)出現(xiàn)或者CO和HC排放正常，而NOx排放大幅度上升，或者NOx排放正常，而CO和HC排放大幅度上升的情況。為將實(shí)際空燃比精確控制在標(biāo)準(zhǔn)的理論空燃比附近，在裝用三元催化轉(zhuǎn)化器的汽車上一般都在三元催化轉(zhuǎn)化器與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的排氣管上裝有氧傳感器，氧傳感器將檢測(cè)到的廢氣中氧濃度信號(hào)輸送給ECU后，ECU根據(jù)此信號(hào)對(duì)噴油器的噴油量進(jìn)行修正，對(duì)空燃比進(jìn)行反饋控制（即燃油噴射的閉環(huán)控制），使實(shí)際的空燃比更接近理論空燃比。（3）三元催化轉(zhuǎn)化器的失效在使用過(guò)程中，三元催化轉(zhuǎn)化器的失效原因主要是化學(xué)中毒、過(guò)熱老化和破損。①化學(xué)中毒。汽油中的鉛和硫及潤(rùn)滑油中的磷和鋅是造成三元催化轉(zhuǎn)化器催化劑化學(xué)中毒的主要元素，其中燃料中的鉛毒害性最大，含鉛汽油燃燒后，鉛顆粒隨廢氣排經(jīng)三元催化轉(zhuǎn)化器時(shí)，會(huì)覆蓋在催化劑表面，使催化劑作用面積減少，從而大大降低催化器的轉(zhuǎn)換效率，即鉛中毒。②過(guò)熱老化。如果三元催化轉(zhuǎn)化器長(zhǎng)期在800℃以上的高溫下工作，其轉(zhuǎn)化效率將明顯下降，發(fā)生過(guò)熱老化現(xiàn)象。③破損。催化劑的陶瓷載體耐沖擊能力較差，當(dāng)車輛在路況較差的路面行駛時(shí)，極易造成底盤刮碰導(dǎo)致陶瓷體碎裂。破碎的陶瓷體不僅使三元催化轉(zhuǎn)化器工作失效，還會(huì)隨廢氣進(jìn)入消音器中，輕者產(chǎn)生異響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵塞排氣管，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降，甚至不能起動(dòng)。自從2000年我國(guó)開(kāi)始禁止使用含鉛汽油以來(lái)，三元催化轉(zhuǎn)化器的鉛中毒故障明顯減少，在維修實(shí)踐中，三元催化轉(zhuǎn)化器堵塞是其最常見(jiàn)的損壞形式。（4）三元催化轉(zhuǎn)化器的檢修對(duì)三元催化轉(zhuǎn)化器進(jìn)行檢修的主要內(nèi)容是對(duì)其使用性能進(jìn)行檢查。三元催化轉(zhuǎn)化器使用性能的檢查主要有以下兩種方法。①比較三元催化轉(zhuǎn)化器進(jìn)、出口溫度。由于在三元催化轉(zhuǎn)化器工作時(shí)氧化反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量熱，所以可以通過(guò)檢測(cè)三元催化轉(zhuǎn)化器進(jìn)、出口的溫度差來(lái)檢查三元催化轉(zhuǎn)化器的性能。②檢測(cè)對(duì)比催化轉(zhuǎn)化器前后尾氣中有害成分的含量。在正常情況下，尾氣在通過(guò)三元催化轉(zhuǎn)化器之前，其CO的含量為13.2%~14.2%，在通過(guò)三元催化轉(zhuǎn)化器之后，其CO2的含量可能達(dá)到15%。怠速時(shí)，在通過(guò)三元催化轉(zhuǎn)化器之后，CO的含量應(yīng)小于1%，HC的含量應(yīng)小于200ppm，NOx的含量應(yīng)小于100ppm。如果CO、HC和NOx的含量都很高，說(shuō)明三元催化轉(zhuǎn)化器已經(jīng)失效。2．氧傳感器氧傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管上，其作用是通過(guò)監(jiān)測(cè)排氣管廢氣中氧離子的含量來(lái)獲得混合氣的空燃比信號(hào)，并將該信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸入發(fā)動(dòng)機(jī)ECU。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU根據(jù)氧傳感器信號(hào)，對(duì)噴油時(shí)間進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)空燃比反饋控制（閉環(huán)控制），從而將空燃比控制在理論值14.7:1附近，使發(fā)動(dòng)機(jī)得到最佳濃度的混合氣，從而降低有害氣體的排放和節(jié)約燃油。根據(jù)使用材料的不同，氧傳感器可分為氧化鋯（ZrO2）式和氧化鈦（TiO2）式兩種類型，其中應(yīng)用最多的是氧化鋯式氧傳感器。（1）氧化鋯式氧傳感器①結(jié)構(gòu)組成。氧化鋯式氧傳感器主要由鋼質(zhì)護(hù)管、鋼質(zhì)殼體、鋯管、加熱元件、電極引線、防水護(hù)套和線束插頭等組成。②工作原理。鋯管的陶瓷體是多孔的，空氣中的氧在二氧化鋯固體電解質(zhì)中容易通過(guò)。當(dāng)鋯管外表面與內(nèi)部之間氧的濃度不同（即存在濃度差）時(shí)，氧原子就會(huì)從濃度高的一側(cè)向濃度低的一側(cè)擴(kuò)散，以求達(dá)到平衡狀態(tài)。當(dāng)固體電解質(zhì)表面設(shè)置集中用多孔電極之后，兩極之間的電位差便是氧傳感器的信號(hào)電壓（內(nèi)表面為正極，外表面為負(fù)極）。因?yàn)殇喒軆?nèi)側(cè)與氧濃度高的大氣相通，外側(cè)與氧濃度低的廢氣相通，且鋯管外側(cè)的氧隨可燃混合氣濃度變化而變化，所以當(dāng)氧原子穿越鋯管向鋯管外側(cè)擴(kuò)散時(shí)，鋯管內(nèi)外表面之間的電位差將隨可燃混合氣濃度變化而變化，即鋯管相當(dāng)于一個(gè)氧濃度差電池，傳感器的信號(hào)源相當(dāng)于一個(gè)可變電源。③輸出特性。當(dāng)供給發(fā)動(dòng)機(jī)的可燃混合氣較濃時(shí)（空燃比小于14.7），排氣中氧離子含量較少、CO濃度較大。鋯管內(nèi)、外表面之間的氧離子濃度差較大，兩個(gè)鉑電極之間的電位差較高（約0.9V）。當(dāng)供給發(fā)動(dòng)機(jī)的可燃混合氣較稀時(shí)（空燃比大于14.7），排氣中氧離子含量較多、CO濃度較小。鋯管內(nèi)、外表面之間氧離子的濃度差較小，兩個(gè)鉑電極之間的電位差較低（約0.1V）。當(dāng)空燃比接近于理論空燃比14.7時(shí)，排氣中的氧離子和CO含量都很少。在催化劑鉑的作用下，氧離子與CO的化學(xué)反應(yīng)從缺氧狀態(tài)（CO過(guò)剩、氧離子濃度為0）急劇變化為富氧狀態(tài)（CO為0、氧離子過(guò)剩）由于氧離子濃度差急劇變化，因此鉑電極之間的電位差急劇變化，使傳感器輸出電壓從0.9V急劇變化到0.1V。由氧化鋯式氧傳感器輸出特性可知，當(dāng)可燃混合氣變濃時(shí)，如果沒(méi)有催化劑鉑的催化作用使氧離子濃度急劇減小到0，在混合氣由濃變稀時(shí)，固體電解質(zhì)兩側(cè)氧離子的濃度差將連續(xù)變化，傳感器的電動(dòng)勢(shì)將按曲線3所示連續(xù)變化，即電動(dòng)勢(shì)不會(huì)出現(xiàn)躍變現(xiàn)象。要準(zhǔn)確地保持混合氣濃度為理論空燃比是不可能的。實(shí)際上的反饋控制只能使混合氣在理論空燃比附近一個(gè)狹小的范圍內(nèi)波動(dòng)，故氧化鋯式氧傳感器的輸出電壓在0.1~0.9V之間不斷變化（通常每10s內(nèi)變化8次以上）。如果氧傳感器輸出電壓變化過(guò)緩（每10s少于8次）或電壓保持不變（不論保持在高電位或低電位），則表明氧傳感器有故障，需檢修。（2）氧化鈦式氧傳感器二氧化鈦在常溫下是一種高電阻的半導(dǎo)體，但表面一旦缺氧，其晶格便出現(xiàn)缺陷，電阻便隨之減小。同時(shí)，其電阻也與環(huán)境溫度有關(guān)。氧化鈦式氧傳感器就是利用二氧化鈦材料的電阻值隨排氣中氧含量的變化而變化的特性制成的，故又被稱為電阻型氧傳感器。①結(jié)構(gòu)組成。氧化鈦式氧傳感器主要由二氧化鈦傳感元件、鋼質(zhì)殼體、加熱元件和電極引線等組成。鋼質(zhì)殼體上制有螺紋，以便于傳感器安裝。在電極引線與護(hù)套之間設(shè)置一個(gè)硅橡膠密封襯墊，可以防止水汽浸入傳感器內(nèi)部而腐蝕電極。②工作原理。二氧化鈦半導(dǎo)體材料的電阻具有隨年處環(huán)境氧濃度的變化而變化的特性。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的可燃混合氣較濃時(shí)（空燃比小于14.7），排出的廢氣中氧的含量較少，二氧化鈦呈低阻狀態(tài)。與此同時(shí)，在催化劑鉑的催化作用下，廢氣中的氧與CO產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成CO2而進(jìn)一步消耗掉，氧的含量大大減少，從而有效提高了傳感器的靈敏度。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的可燃混合氣較稀時(shí)（空燃比大于14.7），排出的廢氣中的氧的含量較多，二氧化鈦呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。因此，氧化鈦式氧傳感器的信號(hào)源相當(dāng)于一個(gè)可變電阻，其電阻值與空燃比的關(guān)系如圖所示。（3）寬量程氧傳感器

采用稀薄燃燒系統(tǒng)，要求氧傳感器能夠在一個(gè)較寬的空燃比范圍內(nèi)（15≤A/F≤23）對(duì)汽車排放的氧濃度進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，以控制空燃比在一個(gè)較寬的稀薄范圍內(nèi)。目前采用稀薄燃燒技術(shù)的缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)普遍采用雙電池極限電流型氧傳感器。這種氧傳感器同時(shí)利用了氧濃差電池原理和泵氧電池原理，融理論空燃比控制與稀薄空燃比控制為一體，實(shí)現(xiàn)了從過(guò)濃區(qū)域到理想空燃比再到稀薄燃燒區(qū)域整個(gè)狀態(tài)的全范圍連續(xù)檢測(cè)，是一種檢測(cè)范圍極寬的寬量程氧傳感器。①泵氧電池與極限電流在ZrO2氧濃差電池型氧傳感器的ZrO2組件兩端加上一定電壓時(shí)，O2會(huì)在內(nèi)電極（陰極）上得到電子形成氧離子O2-，氧離子O2-通過(guò)ZrO2的傳遞作用，在外電極（陽(yáng)極）上放電，O2-又變成O2，這樣氧離子O2-就通過(guò)固體電解質(zhì)被從電極的陰極泵到陽(yáng)極，并且由于氧離子O2-的移動(dòng)而產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象被稱為泵氧電池，外加電壓為泵電壓，回路中產(chǎn)生電流為泵電流。在泵氧過(guò)程中，泵電流與排放氣體氧濃度成正比，但外加泵電壓的增加所導(dǎo)致的泵電流的增加會(huì)逐漸減小，最終泵電流在一定的電壓范圍內(nèi)不變或變化很小，這個(gè)電流被稱為極限電流。極限電流的大小與繼續(xù)增加的電壓無(wú)關(guān)，而取決于氧的擴(kuò)散速率，并與被測(cè)環(huán)境中的氧分壓呈正比。②雙電池極限電流型氧傳感器。雙電池極限電流型氧傳感器由一個(gè)普通氧濃差電壓型氧傳感器（參考電池）、一個(gè)極限電流型氧傳感器（泵氧電池）以及擴(kuò)散小孔、擴(kuò)散室構(gòu)成，氧濃差參考電池和泵氧電池之間由帶有20~50μm縫隙的多孔層隔開(kāi)，需要一個(gè)專門設(shè)計(jì)的傳感器控制器來(lái)控制其正常工作（圖中傳感器控制器用A和B表示）。雙電池極限電流型氧傳感器產(chǎn)生的不是階躍函數(shù)性質(zhì)的響應(yīng)，而是連續(xù)遞增的信號(hào)，工作曲線平滑，泵電流IP正比于尾氣中的氧濃度，能夠連續(xù)檢測(cè)10~59這一極寬的空燃比范圍（相當(dāng)于過(guò)量空氣系數(shù)為0.7~4.0），可以更好地保證發(fā)動(dòng)機(jī)在整個(gè)空燃比內(nèi)的平穩(wěn)運(yùn)行。目前，雙電池極限電流型氧傳感器在汽車上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。3．氧傳感器的檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)在正常工作溫度時(shí)，氧傳感器如不能隨混合氣濃度的變化輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)，則說(shuō)明其已失效。氧傳感器失效將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)不能對(duì)空燃比進(jìn)行反饋控制，引起混合氣過(guò)濃或過(guò)稀，產(chǎn)生怠速不穩(wěn)、喘振、油耗過(guò)大、排放超標(biāo)等故障現(xiàn)象，此時(shí)自診斷系統(tǒng)將點(diǎn)亮汽車儀表板上的發(fā)動(dòng)機(jī)故障指示燈，提示要立即檢修。（1）豐田1ZR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)氧傳感器的檢測(cè)豐田1ZR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)在三元催化轉(zhuǎn)化器前方安裝有普通氧化鋯式氧傳感器S1（前氧傳感器），用于對(duì)空燃比進(jìn)行精確控制。在三元催化轉(zhuǎn)化器后方安裝有普通氧化鋯式氧傳感器S2（后氧傳感器），用于與前氧傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行對(duì)比以監(jiān)控三元催化轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率。前后兩個(gè)氧傳感器都設(shè)有加熱器，由于氧傳感器信號(hào)比較敏感，容易受干擾，兩條信號(hào)線都被裹在屏蔽線中間。以下分析介紹前氧傳感器S1的檢修方法，后氧傳感器S2檢修方法與之相同。①讀取數(shù)據(jù)流。將故障診斷儀連接到診斷座上，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)至正常溫度，用故障診斷儀讀取數(shù)據(jù)流，氧傳感器輸出信號(hào)電壓應(yīng)在0.1~0.9V之間變化。當(dāng)電壓值為0V、0.45V和0.9V的恒定值時(shí)，表明氧傳感器本身或其線路有故障，應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行下一步檢查。②檢測(cè)加熱器電阻和電源電壓。關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，拔下氧傳感器線束插頭B15，用萬(wàn)用表檢測(cè)氧傳感器線束插座端子2（+B）和1（HT1A）之間的電阻，20℃時(shí)正常值應(yīng)為5~10Ω，否則更換氧傳感器。接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，用萬(wàn)用表檢測(cè)氧傳感器線束插頭B15端子2（+B）和搭鐵之間的電壓，正常值應(yīng)接近12V。否則，檢查蓄電池、保險(xiǎn)絲和EFI繼電器等傳感器供電部分電路。③檢測(cè)線束導(dǎo)通性。關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，拔下氧傳感器線束插頭B15和發(fā)動(dòng)機(jī)ECU線束插頭B31。用萬(wàn)用表檢測(cè)氧傳感器線束插頭B15端子1（HT1A）與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU線束插頭B31端子109（HT1A）之間的導(dǎo)線電阻，檢測(cè)氧傳感器線束插頭B15端子3（OX1A）與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU線束插頭B31端子112（OX1A）之間的導(dǎo)線電阻，檢測(cè)氧傳感器線束插頭B15端子4（E2）與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU線束插頭B31端子90（EX1A）或搭鐵之間的導(dǎo)線電阻，均應(yīng)小于1.5Ω。若阻值較大，說(shuō)明該段導(dǎo)線存在虛接或斷路。然后檢查導(dǎo)線相互之間是否短路（不相接的導(dǎo)線間電阻應(yīng)為無(wú)窮大）。如果導(dǎo)線有斷路、短路故障，則應(yīng)修復(fù)或更換。④檢測(cè)信號(hào)電壓。關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，將氧傳感器線束插頭B15端子3（OX1A）、端子4（E2）的線束刺破，接好萬(wàn)用表表筆。插上氧傳感器線束插頭B15和發(fā)動(dòng)機(jī)ECU線束插頭B31，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，熱機(jī)到正常溫度后保持發(fā)動(dòng)機(jī)以2500r/min左右的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，用萬(wàn)用表檢測(cè)氧傳感器線束插頭B15端子3（OX1A）與端子4（E2）或搭鐵之間的電壓值，正常值應(yīng)在0.1~0.9V之間上下波動(dòng)，10s內(nèi)變化次數(shù)應(yīng)不少于8次。否則說(shuō)明氧傳感器失效，應(yīng)予更換。⑤波形檢測(cè)與分析用示波器觀察氧傳感器的信號(hào)波形，可以很直觀地確定氧傳感器是否良好，是對(duì)氧傳感器進(jìn)行檢查的有效方法。檢測(cè)時(shí)，在氧傳感器線束插頭B15端子3（OX1A）與端子4（E2）或搭鐵之間連接示波器，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，怠速運(yùn)轉(zhuǎn)至正常溫度后獲得波形應(yīng)如圖所示，輸出電壓達(dá)到450mV時(shí)開(kāi)始進(jìn)入濃稀轉(zhuǎn)換的閉環(huán)控制狀態(tài)。閉環(huán)控制狀態(tài)氧傳感器正常信號(hào)波形的最高電壓大于850mV，最低電壓在75~175mV之間，響應(yīng)時(shí)間應(yīng)少于100ms。前后氧傳感器信號(hào)波形對(duì)比（2）大眾CEA1.8TSI發(fā)動(dòng)機(jī)氧傳感器的檢測(cè)大眾CEA1.8TSI發(fā)動(dòng)機(jī)在排氣管三元催化轉(zhuǎn)化器前方安裝有寬量程氧傳感器G39（前氧傳感器），用于對(duì)空燃比進(jìn)行精確控制。在三元催化轉(zhuǎn)化器后方安裝有普通氧化鋯式氧傳感器G130（后氧傳感器），用于與前氧傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行對(duì)比以監(jiān)控三元催化轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率。前氧傳感器G39設(shè)有加熱器Z19，后氧傳感器G130設(shè)有加熱器Z29。后氧傳感器G130是普通氧化鋯式氧傳感器，檢測(cè)方法如下：①讀取數(shù)據(jù)流。將故障診斷儀連接到診斷座上，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)至正常溫度，讀取顯示組031的數(shù)據(jù)流。怠速時(shí)，031顯示組顯示區(qū)2的數(shù)據(jù)（后氧傳感器G130信號(hào)電壓）應(yīng)在0.1~0.9V之間波動(dòng)。電壓值大于0.45V時(shí)表示混合氣過(guò)濃，電壓值小于0.45V時(shí)表示混合氣過(guò)稀。當(dāng)電壓值為0V、0.45V和0.9V的恒定值時(shí)，表明氧傳感器本身或其線路有故障，應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行下一步檢查。②檢測(cè)加熱器電阻和電源電壓。關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，拔下后氧傳感器線束插頭T4ar，用萬(wàn)用表檢測(cè)后氧傳感器線束插座端子1和2之間的電阻，20℃時(shí)正常值應(yīng)為6.4~47.5Ω（溫度上升時(shí)電阻值顯著增大）。如常溫下阻值為無(wú)窮大，說(shuō)明加熱器斷路，應(yīng)更換氧傳感器。接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，用萬(wàn)用表檢測(cè)后氧傳感器線束插頭T4ar端子1和搭鐵之間的電壓，正常值應(yīng)接近12V。否則，檢查蓄電池、保險(xiǎn)絲和繼電器J271等傳感器供電部分電路。③檢測(cè)線束導(dǎo)通性。關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，拔下后氧傳感器線束插頭T4ar和發(fā)動(dòng)機(jī)ECU線束插頭T94a。用萬(wàn)用表檢測(cè)后氧傳感器線束插頭T4ar端子2與ECU線束插頭T94a端子29之間的導(dǎo)線電阻，檢測(cè)后氧傳感器線束插頭T4ar端子3與ECU線束插頭T94a端子34之間的導(dǎo)線電阻，檢測(cè)后氧傳感器線束插頭T4ar端子4與ECU線束插頭T94a端子62（或搭鐵）之間的電阻，均應(yīng)小于1.5Ω。若阻值較大，說(shuō)明該段導(dǎo)線存在虛接或斷路。然后檢查導(dǎo)線相互之間是否短路（不相接的導(dǎo)線間電阻應(yīng)為無(wú)窮大）。如果導(dǎo)線有斷路、短路故障，則應(yīng)修復(fù)或更換。④檢測(cè)信號(hào)電壓。關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，將后氧傳感器線束插頭T4ar端子3、端子4的線束刺破，接好萬(wàn)用表表筆。插上后氧傳感器線束插頭T4ar和發(fā)動(dòng)機(jī)ECU線束插頭T94a，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，熱機(jī)到正常溫度后保持發(fā)動(dòng)機(jī)以2500r/min左右的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，用萬(wàn)用表檢測(cè)后氧傳感器線束插頭T4ar端子3與端子4（或搭鐵）之間的電壓值，正常值應(yīng)在0.1~0.9V之間上下波動(dòng)，10s內(nèi)變化次數(shù)應(yīng)不少于8次。⑤波形檢測(cè)與分析。檢測(cè)時(shí)，在后氧傳感器線束插頭T4ar端子3與端子4（或搭鐵）之間連接示波器，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，怠速運(yùn)轉(zhuǎn)至正常溫度后得的波形和豐田1ZR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)氧傳感器相同。前氧傳感器G39是寬量程氧傳感器，其檢測(cè)方法與普通氧化鋯式后氧傳感器G130略有不同，步驟如下：①讀取數(shù)據(jù)流（檢測(cè)信號(hào)電壓）。寬量程氧傳感器輸出信號(hào)電壓不能用萬(wàn)用表直接檢測(cè)，而應(yīng)通過(guò)專用故障診斷儀讀取數(shù)據(jù)流進(jìn)行檢測(cè)（ECU將寬量程氧傳感器的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓值顯示出來(lái)）。讀取數(shù)據(jù)流時(shí)，將故障診斷儀連接到診斷座上，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)至正常溫度，讀取顯示組031的數(shù)據(jù)流。怠速時(shí)，031顯示組顯示區(qū)1的數(shù)據(jù)（前氧傳感器G39信號(hào)電壓）應(yīng)在1.0~2.0V之間波動(dòng)。電壓值大于1.5V時(shí)表示混合氣過(guò)濃，電壓值小于1.5V時(shí)表示混合氣過(guò)稀。當(dāng)電壓值為0V、l.5V和4.9V的恒定值時(shí)，表明氧傳感器本身或其線路有故障，應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行下一步檢查。②檢測(cè)加熱器電阻和電源電壓。關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，拔下前氧傳感器線束插頭T6a，用萬(wàn)用表檢測(cè)前氧傳感器線束插座端子3和端子4之間的電阻，20℃時(shí)正常值應(yīng)接近10Ω（溫度上升時(shí)電阻值顯著增大）。如常溫下阻值為無(wú)窮大，說(shuō)明加熱器斷路，應(yīng)更換氧傳感器。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，用萬(wàn)用表檢測(cè)前氧傳感器線束插頭T6a端子4和搭鐵之間的電壓，正常值應(yīng)接近12V。否則，檢查蓄電池、保險(xiǎn)絲和繼電器J271等傳感器供電部分電路。③檢測(cè)傳感器參考電壓。關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，拔下前氧傳感器線束插頭T6a。接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，用萬(wàn)用表檢測(cè)前氧傳感器線束插頭T6a端子1和端子5之間的電壓，正常值應(yīng)為0.45V。否則，檢查ECU及連接電路。④檢測(cè)線束導(dǎo)通性。關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，拔下前氧傳感器線束插頭T6a和發(fā)動(dòng)機(jī)ECU線束插頭T94a。用萬(wàn)用表檢測(cè)前氧傳感器線束插頭T6a端子與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU線束插頭T94a對(duì)應(yīng)端子之間的電阻，均應(yīng)小于1.5Ω，如表所示。若阻值較大，說(shuō)明該段導(dǎo)線存在虛接或斷路。然后檢查導(dǎo)線相互之間是否短路（不相接的導(dǎo)線間電阻應(yīng)為無(wú)窮大）。如果導(dǎo)線有斷路、短路故障，則應(yīng)修復(fù)或更換。前氧傳感器G39連接電路線束電阻值檢測(cè)端子標(biāo)準(zhǔn)值T6a/1-T94a/78<1.5ΩT6a/2-T94a/79<1.5ΩT6a/3-T94a/73<1.5ΩT6a/5-T94a/56<1.5ΩT6a/6-T94a/57<1.5Ω單元7發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)的故障診斷與排除【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．知識(shí)目標(biāo)（1）了解發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的基本方法與注意事項(xiàng)。（2）掌握發(fā)動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障的故障現(xiàn)象和故障原因。2．能力目標(biāo)（1）掌握發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)不良的診斷與排除步驟。（2）掌握發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不良的診斷與排除步驟。（3）掌握發(fā)動(dòng)機(jī)加速無(wú)力的診斷與排除步驟。（4）掌握發(fā)動(dòng)機(jī)油耗過(guò)高的診斷與排除步驟。1．故障診斷的基本步驟故障診斷的一般程序應(yīng)按六個(gè)步驟進(jìn)行，即向用戶詢問(wèn)相關(guān)情況、直觀檢查、基本檢查、自診斷測(cè)試、疑難故障診斷和部件檢修等。同時(shí)，在故障診斷的過(guò)程中還要把握好以下幾個(gè)方面。（1）先思后行（2）先簡(jiǎn)后繁（3）先熟后生（4）代碼優(yōu)先7.1.1故障診斷的基本步驟和方法7.1故障診斷的基本方法與注意事項(xiàng)2．故障診斷的基本方法發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)故障診斷可分為初步診斷和深入診斷。初步診斷是根據(jù)故障的現(xiàn)象，判斷故障產(chǎn)生原因的大致范圍。深入診斷是根據(jù)初步診斷的結(jié)果對(duì)故障原因進(jìn)行分析、查找，直到找出產(chǎn)生故障的具體部位。發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的基本方法，可分為直觀診斷法、儀器設(shè)備診斷法、部件互換診斷法等。（1）直觀診斷法直觀診斷也稱人工診斷或經(jīng)驗(yàn)診斷，就是在故障診斷過(guò)程中，通過(guò)人的感覺(jué)器官對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)故障現(xiàn)象經(jīng)過(guò)問(wèn)、看、聽(tīng)、摸、聞、試、比等過(guò)程，了解和掌握故障現(xiàn)象的特點(diǎn)，對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行深入分析與準(zhǔn)確判斷，找出故障部位的診斷方法。（2）儀器設(shè)備診斷法儀器設(shè)備診斷法是指采用檢測(cè)儀器設(shè)備來(lái)檢測(cè)汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù)、技術(shù)狀態(tài)等，從而對(duì)汽車故障進(jìn)行診斷的方法。常用的檢測(cè)儀器設(shè)備有汽車專用萬(wàn)用表、故障診斷儀和汽車專用示波器。（3）部件互換診斷法部件互換診斷是用同規(guī)格、功能正常的電子元器件來(lái)替代懷疑有故障的元器件，以判斷故障原因。如果更換部件后故障消失，則證明判斷正確，被替換的元器件已損壞。反之，若更換部件后故障仍存在，則證明故障不在此處，該部件正常，應(yīng)查找其它故障原因。若故障有好轉(zhuǎn)但未完全排除，可能除了此處故障外，還存在其它故障點(diǎn)，需進(jìn)一步查找。對(duì)于一些傳感器信號(hào)，也可用模擬信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)來(lái)替代。①不論發(fā)動(dòng)機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)，在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)接通的情況下，不可隨意斷開(kāi)任何一個(gè)帶有電磁線圈裝置的電路，例如電磁噴油器、怠速控制閥、點(diǎn)火裝置、二次空氣噴射電磁閥以及連接這些器件的蓄電池接線等。②現(xiàn)代汽車上還有車輛防盜系統(tǒng)和音響防盜系統(tǒng)，隨意拆下蓄電池極樁線會(huì)使防盜系統(tǒng)起作用或使收放機(jī)鎖死，帶來(lái)不必要的損失。③進(jìn)行燃油控制系統(tǒng)檢修之前，應(yīng)拆去蓄電池接地線以防損壞機(jī)件，作業(yè)時(shí)切記遠(yuǎn)離明火。需要拆開(kāi)任何油路部分進(jìn)行檢修時(shí)，首先應(yīng)釋放燃油系統(tǒng)的壓力（拔去燃油泵繼電器或熔絲再起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，直至發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)停轉(zhuǎn)），以防止高壓燃油噴灑出來(lái)引起事故。7.1.2故障診斷的注意事項(xiàng)④故障碼與故障部位之間并不是明確的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，出現(xiàn)的故障碼不一定是真實(shí)的故障原因。故障自診斷系統(tǒng)通常只能提供與電子控制系統(tǒng)有關(guān)的線路短路、斷路或電氣裝置損壞所導(dǎo)致的無(wú)輸出信號(hào)等故障碼，并不能檢測(cè)出控制系統(tǒng)中所有類型的故障，特別是無(wú)法檢測(cè)大部分執(zhí)行器及傳感器精度誤差等故障。由于有些故障現(xiàn)象相似，自診斷系統(tǒng)監(jiān)測(cè)失誤，可能顯示錯(cuò)誤的故障碼。另外，由于發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)中各部件工作性能的好壞是相互影響的，自診斷系統(tǒng)往往也會(huì)顯示虛假的故障碼，給出錯(cuò)誤的故障信息。故障碼所指示的不一定就是真正故障部位，故障碼與故障并不是明確的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。不應(yīng)該將故障碼當(dāng)作故障診斷的唯一依據(jù)，應(yīng)綜合分析判斷，以防出現(xiàn)診斷上的失誤。當(dāng)自診斷系統(tǒng)出現(xiàn)故障碼后，還要根據(jù)相應(yīng)的技術(shù)資料（包括電路圖、元器件位置、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)值等），通過(guò)其它方法進(jìn)行深入分析，以得到正確的診斷結(jié)論。1．發(fā)動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)（1）故障現(xiàn)象起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，起動(dòng)機(jī)能帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，但無(wú)著車征兆，發(fā)動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)。（2）故障原因①防盜控制系統(tǒng)。防盜控制系統(tǒng)損壞或進(jìn)行了相應(yīng)的防盜設(shè)置。②燃油控制系統(tǒng)。燃油箱無(wú)油或油量過(guò)少；燃油濾清器嚴(yán)重堵塞；燃油壓力調(diào)節(jié)器損壞；燃油泵繼電器、保險(xiǎn)絲、燃油泵電動(dòng)機(jī)燒損，導(dǎo)致燃油泵不工作；噴油器繼電器、保險(xiǎn)絲、噴油器線圈燒損，或噴油器控制電路斷路、虛接，導(dǎo)致噴油器不噴油。7.2發(fā)動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障的診斷與排除7.2.1發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)不良的診斷與排除③點(diǎn)火控制系統(tǒng)。火花塞間隙不當(dāng)、燒損、漏電，點(diǎn)火線圈損壞，點(diǎn)火控制器損壞，導(dǎo)致火花塞不跳火或火花非常弱；曲軸轉(zhuǎn)速與位置傳感器或凸輪軸位置傳感器無(wú)信號(hào)，導(dǎo)致火花塞不跳火，噴油器不噴油；曲軸轉(zhuǎn)速與位置傳感器或凸輪軸位置傳感器信號(hào)不良，導(dǎo)致點(diǎn)火正時(shí)嚴(yán)重失準(zhǔn)；點(diǎn)火控制電路斷路、虛接，導(dǎo)致火花塞不跳火。④發(fā)動(dòng)機(jī)ECU損壞、內(nèi)部搭鐵不良，喪失控制功能。⑤機(jī)械系統(tǒng)。點(diǎn)火正時(shí)調(diào)整不當(dāng)，發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)帶過(guò)松產(chǎn)生跳齒、斷裂；氣缸壓力不足。（3）故障診斷與排除2．發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難（1）故障現(xiàn)象起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，起動(dòng)機(jī)能帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)，有著車征兆，但發(fā)動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)，或需要連續(xù)多次起動(dòng)或長(zhǎng)時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)起動(dòng)機(jī)才能起動(dòng)。（2）故障原因①空氣控制系統(tǒng)?？諝鉃V清器堵塞，導(dǎo)致進(jìn)氣量不足；空氣流量傳感器后面的進(jìn)氣管漏氣，造成混合氣過(guò)稀，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)；空氣流量傳感器、冷卻液溫度傳感器信號(hào)不良（或進(jìn)氣歧管壓力傳感器信號(hào)不良或真空管脫落），導(dǎo)致噴油量控制失準(zhǔn)。②燃油控制系統(tǒng)。噴油器漏油或堵塞，導(dǎo)致混合氣過(guò)濃或過(guò)??；燃油泵供油不足、燃油濾清器堵塞、燃油壓力調(diào)節(jié)器損壞，導(dǎo)致燃油壓力過(guò)低。③點(diǎn)火控制系統(tǒng)?；鸹ㄈg隙不當(dāng)、燒損、漏電，點(diǎn)火線圈損壞，高壓線漏電、性能不良，導(dǎo)致高壓火花弱。④機(jī)械系統(tǒng)。正時(shí)帶調(diào)整不當(dāng)或跳齒，點(diǎn)火正時(shí)失準(zhǔn)；氣缸壓力過(guò)低。（3）故障診斷與排除1．發(fā)動(dòng)機(jī)怠速過(guò)低、發(fā)抖甚至熄火（1）故障現(xiàn)象發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，怠速轉(zhuǎn)速過(guò)低、發(fā)抖甚至熄火。（2）故障原因①空氣控制系統(tǒng)?？諝鉃V清器、怠速控制閥堵塞，導(dǎo)致進(jìn)氣量不足；進(jìn)氣管漏氣，導(dǎo)致混合氣過(guò)??；空氣流量傳感器或進(jìn)氣歧管壓力傳感器故障，不能準(zhǔn)確檢測(cè)進(jìn)入氣缸的空氣量；冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器故障，檢測(cè)溫度比實(shí)際溫度高，導(dǎo)致噴油量控制失準(zhǔn)。②燃油控制系統(tǒng)。燃油泵供油不足；燃油壓力調(diào)節(jié)器損壞，導(dǎo)致燃油壓力過(guò)低；個(gè)別氣缸噴油器堵塞，導(dǎo)致實(shí)際噴油量少或霧化不良；個(gè)別氣缸噴油器控制電路故障或虛接，導(dǎo)致不噴油。7.2.2發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不良的診斷與排除③點(diǎn)火控制系統(tǒng)。個(gè)別氣缸火花塞積碳、間隙不當(dāng)、燒損、漏電，點(diǎn)火