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【摘 要】本文描述了一台丰田卡罗拉1.6GL IZR发动机，因排气系统氧传感器损坏而导致的发动机加速不良的故障诊断与排除过程。
【关键词】IZR发动机；加速不良；氧传感器
氧传感器用于检测排气中氧的含量，并将信号传递给ECM，ECM根据此信息进行燃油闭环控制，使发动机在最佳的工况下工作，并使尾气中的废气在三元催化器中最大程度的转化和净化。氧传感器根据发动机排气中氧气含量的浓度而产生不同的电压信号，如此推算燃烧室中混合气是过浓或者过稀。氧传感器有效地检测出当空燃比等于14.7时输出电压信号的突变，ECM可以以此识别任一时刻可燃混合气的浓度，并控制各缸喷油器及时修正喷油量，借此实现燃烧过程的完美统一。当氧传感器输入信号电压过高，电控系统中央处理器根据氧传感器的过浓信号發出修正减少喷油量信号，使系统进入闭环控制后产生加速时的混合气过稀，车辆加速迟滞。
一、故障现象
故障车为一汽丰田生产的卡罗拉GL轿车，该车2009年4月出厂，配备1.6L自然吸气式发动机，5挡手动变速器，已行驶16多万公里。车主反映一个月前做过维护保养。更换了空气滤清器、火花塞等零件，同时也清洗过节气门体、喷油器、燃油箱等零件。车况良好，但行驶3000km左右，发动机故障指示灯（MIL）一直发亮，而且踩下加速踏板时，出现发动机动力不足，加速反应迟缓，提速很小的现象。
二、故障原因分析
接车后进行试车检测，发动机加速反应迟缓，有时加速滞后很严重，且发动机故障灯常亮，与车主报告的故障现象基本相同。根据故障现象，分析发动机加速不良的原因在以下几方面。
1.进、排气系统故障
2.电控燃油喷射系统故障
3.电子控制系统 （传感器 ）故障
4.点火系统故障
5.VVT系统故障
6.发动机机械故障等
三、IZR发动机的氧传感器控制电路
一卡罗拉IZR发动机中有两个氧传感器，S1氧传感器安装在三元催化转化器（TWC）前部，并位于发动机总成附近；S2氧传感器安装在三元催化器后面。其中氧传感器的2#为供电脚；3#为信号输出脚；1#和4#为接地脚。
四、氧传感器的工作原理
氧传感器是用来检测排气中氧的含量，以电压信号输送到ECU，ECU根据氧传感器的输入信号，对实际空燃比相对理论空燃比的偏离情况作出判断，并依此对喷油量进行修正，实现空燃比的精确控制。
由于锆管的活性陶瓷是多孔性的，因而氧能够渗入固体电解质内，当温度较高时电离，若陶瓷体内（大气）和陶瓷体外（废气）两侧氧气含量不一致，即存在浓度差时，固体电解质内部氧离子从大气一侧向排气一侧扩散，此时活性陶瓷相当于一个微电池，在其两铂电极之间产生电压，氧传感器产生的电压在混合气空燃比A/F=14.7时产生突变。空燃比A/F>14.7时氧传感器的输出电压几乎为零，空燃比A/F<14.7时氧传感器的输出电压几乎接近1V。如图2所示。
五、氧传感器反馈控制系统工作原理
氧传感器进行反馈控制的目的是在于保证三元催化反应器的排放净化效果，解决功率，油耗和排放污染之间的矛盾。氧传感器对排气中氧气的浓度进行检测，并将其转换成电压信号输入电控单元ECU，ECU根据氧传感器的信号对喷油量进行修正。如图3所示。
ECU将氧传感器的信号以500mV为界进行划分：大于500mV， 为混合气过浓，小于500mV，为混合气过稀。在发动机运转中，混合气较浓，实际空燃比小于理论空燃比，氧传感器的输出电压大于500mV。ECU指令喷油器减少喷油量，使混合气逐渐变稀，空燃比上升。当实际空燃比升至超过理论空燃比时，氧传感器的输出电压迅速下降，低于500mV，ECU根据这一信号指令喷油器增加喷油量，使混合气逐渐变浓。
六、故障检查过程
1.该车配备的是手动变速器，挂挡试车的过程中，急加油，发现车速提速很慢，而且转速表也上不去。判断除了发动机本身故障外，可能还存在离合器打滑故障。为了确认是否是离合器打滑引起的故障，于是对离合器进行检测。拉紧手刹制动器，踩下离合器踏板，起动发动机，挂入一挡，快抬离合器踏板，车辆立即熄火，说明离合器不存在打滑问题，对发动机动力不造成影响。所以可以排除离合器打滑引起加速不良故障的可能。
2.检查发动机舱外观，没有发现进气管及各种阀破损漏气的情况，也没有发现插件松动或者线束损坏情况。打开空气滤清器盖，拆下滤芯，目测滤芯比较干净，干爽，不存在堵塞的问题，然后将滤芯用高压空气吹干净放回滤清器内。可以排除进气系统故障的可能。
3.起动发动机，观察排气，没有“突”、“突”声，排气顺畅。排除排气系统堵塞造成发动机动力下降，加速不良的可能。
4.用博世KT670故障诊断仪检测，在发动机控制单元中存储有1个故障代码：“P0132，氧传感器（O2B1S1）电压太高，混合比太浓”。表明氧传感器（O2B1S1）存在故障。由于氧传感器（O2B1S1）一直向发动机ECU反馈排气中氧含量过高，混合比过小的信号，导致发动机ECU在每次喷油时指令喷油器减少喷油量，使混合气逐渐变稀，空燃比上升，从而导致发动机出现加速不良的故障现象。至此我们可以将故障范围锁定在氧传感器（O2B1S1）上。
七、故障排除
在征得车主同意后，更换新的氧传感器后，消除故障码，进行行驶试车，使控制系统进入“学习程序”。发动机运转正常，加速顺畅有力，各数据显示正常，发动机故障灯不再亮起，故障排除。
八、小结
引起发动机加速不良的因素较多，在实际故障诊断与排查过程中，我们需要结合发动机依据故障现象进行逐项排查，直至找出故障原因，解决故障现象为止。在这次维修案例中，引起发动机加速不良的电子控制系统氧传感器故障，由于故障码的存在，排查过程相对快速直接。但有时候遇上一些没有故障代码的故障现象，则需要我们更耐心，更细致，更系统的分析。
作者简介：李富喜（1986-），男，广东河源人，本科，助理讲师，研究方向：汽车维修人才培养。
参考文献及资料：
[1]曹红兵著：汽车发动机电控系统结构原理与故障诊断，机械工业出版2007.
[2]杨庆著：《汽车故障诊断与检测技术》，上海人民交通出版社2005.
[3]马东宵、曹景升著：《汽车维修实训教程》，北京人民邮电出版社2005.
[4]张广辉、张广坤著：《汽车故障诊断技术》，北京高等教育出版社2005.
[5]丰田汽车公司：《丰田卡罗拉维修手册》.
【关键词】IZR发动机；加速不良；氧传感器
氧传感器用于检测排气中氧的含量，并将信号传递给ECM，ECM根据此信息进行燃油闭环控制，使发动机在最佳的工况下工作，并使尾气中的废气在三元催化器中最大程度的转化和净化。氧传感器根据发动机排气中氧气含量的浓度而产生不同的电压信号，如此推算燃烧室中混合气是过浓或者过稀。氧传感器有效地检测出当空燃比等于14.7时输出电压信号的突变，ECM可以以此识别任一时刻可燃混合气的浓度，并控制各缸喷油器及时修正喷油量，借此实现燃烧过程的完美统一。当氧传感器输入信号电压过高，电控系统中央处理器根据氧传感器的过浓信号發出修正减少喷油量信号，使系统进入闭环控制后产生加速时的混合气过稀，车辆加速迟滞。
一、故障现象
故障车为一汽丰田生产的卡罗拉GL轿车，该车2009年4月出厂，配备1.6L自然吸气式发动机，5挡手动变速器，已行驶16多万公里。车主反映一个月前做过维护保养。更换了空气滤清器、火花塞等零件，同时也清洗过节气门体、喷油器、燃油箱等零件。车况良好，但行驶3000km左右，发动机故障指示灯（MIL）一直发亮，而且踩下加速踏板时，出现发动机动力不足，加速反应迟缓，提速很小的现象。
二、故障原因分析
接车后进行试车检测，发动机加速反应迟缓，有时加速滞后很严重，且发动机故障灯常亮，与车主报告的故障现象基本相同。根据故障现象，分析发动机加速不良的原因在以下几方面。
1.进、排气系统故障
2.电控燃油喷射系统故障
3.电子控制系统 （传感器 ）故障
4.点火系统故障
5.VVT系统故障
6.发动机机械故障等
三、IZR发动机的氧传感器控制电路
一卡罗拉IZR发动机中有两个氧传感器，S1氧传感器安装在三元催化转化器（TWC）前部，并位于发动机总成附近；S2氧传感器安装在三元催化器后面。其中氧传感器的2#为供电脚；3#为信号输出脚；1#和4#为接地脚。
四、氧传感器的工作原理
氧传感器是用来检测排气中氧的含量，以电压信号输送到ECU，ECU根据氧传感器的输入信号，对实际空燃比相对理论空燃比的偏离情况作出判断，并依此对喷油量进行修正，实现空燃比的精确控制。
由于锆管的活性陶瓷是多孔性的，因而氧能够渗入固体电解质内，当温度较高时电离，若陶瓷体内（大气）和陶瓷体外（废气）两侧氧气含量不一致，即存在浓度差时，固体电解质内部氧离子从大气一侧向排气一侧扩散，此时活性陶瓷相当于一个微电池，在其两铂电极之间产生电压，氧传感器产生的电压在混合气空燃比A/F=14.7时产生突变。空燃比A/F>14.7时氧传感器的输出电压几乎为零，空燃比A/F<14.7时氧传感器的输出电压几乎接近1V。如图2所示。
五、氧传感器反馈控制系统工作原理
氧传感器进行反馈控制的目的是在于保证三元催化反应器的排放净化效果，解决功率，油耗和排放污染之间的矛盾。氧传感器对排气中氧气的浓度进行检测，并将其转换成电压信号输入电控单元ECU，ECU根据氧传感器的信号对喷油量进行修正。如图3所示。
ECU将氧传感器的信号以500mV为界进行划分：大于500mV， 为混合气过浓，小于500mV，为混合气过稀。在发动机运转中，混合气较浓，实际空燃比小于理论空燃比，氧传感器的输出电压大于500mV。ECU指令喷油器减少喷油量，使混合气逐渐变稀，空燃比上升。当实际空燃比升至超过理论空燃比时，氧传感器的输出电压迅速下降，低于500mV，ECU根据这一信号指令喷油器增加喷油量，使混合气逐渐变浓。
六、故障检查过程
1.该车配备的是手动变速器，挂挡试车的过程中，急加油，发现车速提速很慢，而且转速表也上不去。判断除了发动机本身故障外，可能还存在离合器打滑故障。为了确认是否是离合器打滑引起的故障，于是对离合器进行检测。拉紧手刹制动器，踩下离合器踏板，起动发动机，挂入一挡，快抬离合器踏板，车辆立即熄火，说明离合器不存在打滑问题，对发动机动力不造成影响。所以可以排除离合器打滑引起加速不良故障的可能。
2.检查发动机舱外观，没有发现进气管及各种阀破损漏气的情况，也没有发现插件松动或者线束损坏情况。打开空气滤清器盖，拆下滤芯，目测滤芯比较干净，干爽，不存在堵塞的问题，然后将滤芯用高压空气吹干净放回滤清器内。可以排除进气系统故障的可能。
3.起动发动机，观察排气，没有“突”、“突”声，排气顺畅。排除排气系统堵塞造成发动机动力下降，加速不良的可能。
4.用博世KT670故障诊断仪检测，在发动机控制单元中存储有1个故障代码：“P0132，氧传感器（O2B1S1）电压太高，混合比太浓”。表明氧传感器（O2B1S1）存在故障。由于氧传感器（O2B1S1）一直向发动机ECU反馈排气中氧含量过高，混合比过小的信号，导致发动机ECU在每次喷油时指令喷油器减少喷油量，使混合气逐渐变稀，空燃比上升，从而导致发动机出现加速不良的故障现象。至此我们可以将故障范围锁定在氧传感器（O2B1S1）上。
七、故障排除
在征得车主同意后，更换新的氧传感器后，消除故障码，进行行驶试车，使控制系统进入“学习程序”。发动机运转正常，加速顺畅有力，各数据显示正常，发动机故障灯不再亮起，故障排除。
八、小结
引起发动机加速不良的因素较多，在实际故障诊断与排查过程中，我们需要结合发动机依据故障现象进行逐项排查，直至找出故障原因，解决故障现象为止。在这次维修案例中，引起发动机加速不良的电子控制系统氧传感器故障，由于故障码的存在，排查过程相对快速直接。但有时候遇上一些没有故障代码的故障现象，则需要我们更耐心，更细致，更系统的分析。
作者简介：李富喜（1986-），男，广东河源人，本科，助理讲师，研究方向：汽车维修人才培养。
参考文献及资料：
[1]曹红兵著：汽车发动机电控系统结构原理与故障诊断，机械工业出版2007.
[2]杨庆著：《汽车故障诊断与检测技术》，上海人民交通出版社2005.
[3]马东宵、曹景升著：《汽车维修实训教程》，北京人民邮电出版社2005.
[4]张广辉、张广坤著：《汽车故障诊断技术》，北京高等教育出版社2005.
[5]丰田汽车公司：《丰田卡罗拉维修手册》.