◆文/李明权劳模创新工作室 林德强

故障现象

一辆2014年的东风本田CRV，搭载的是2.4L发动机，行驶了约40 000km，因为停放了很长一段时间后启动发动机时发现发动机故障指示灯常亮，送到修理厂检查发现发动机舱线束被老鼠咬破，维修人员对被咬线束进行修复和包扎后，发动机故障指示灯仍然常亮，于是车主将故障车送到我店进行维修。

故障诊断与排除

接车后，首先检查之前的维修部位—空燃比(A/F)传感器线束。因为线束并没有被彻底咬断，只是外面的绝缘层出现了破损，从修复的效果来看，此前的维修人员采取的维修措施没有任何问题，修复后的线束如图1所示。

图1 故障车上被老鼠咬破的线束

发动机故障指示灯点亮，说明发动机控制单元内存储了故障码。连接本田专用诊断仪，在发动机控制单元内发现故障码P0135-空燃比(A/F)传感器(传感器1)加热器电路故障，而且是永久性故障码。

为了降低发动机尾气对环境的影响，汽车排气系统安装了尾气净化装置，其结构如图2所示。加热三元催化转换器(WUTWC)与三元催化转换器(TWC)的作用是通过氧化-还原反应，将废气中的碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化合物(NOx)转换成二氧化碳(CO2)、氮气(N2)和水蒸气。

图2 发动机尾气处理系统结构

A/F空燃比传感器(图3)安装在加热三元催化转换器(WU-TWC)的上游，将信号传送至改变喷油持续时间的发动机控制单元ECM。安装在WU-TWC下游的氧传感器监测加热三元催化转换器(WU-TWC)下游废气中的氧含量，并将氧含量信号发送至ECM，发动机控制单元ECM根据接收的信号改变燃油喷射时间。为稳定传感器的输出，传感器内装有一个加热器。发动机控制单元ECM对氧传感器的输出信号和A/F空燃比传感器的输出信号进行比较，从而确定催化效率。

图3 空燃比传感器结构

无论是空燃比传感器还是氧传感器，它们要正常的工作，就必须要达到正常的工作温度(200～400℃)。要达到这个温度，仅仅依靠排气系统的热量显然是不够的，尤其是冷车状态下，而需要发动机电脑对加热器下达对这两个传感器进行加热的指令。

由此可以看出，导致空燃比传感器和氧传感器无法加热的可能原因有：加热器自身故障、加热器电源故障、传感器到发动机控制单元之间的线路故障、发动机电脑内部故障。

本着“先易后难”的诊断原则，首先测量空燃比传感器加热器的电阻，为4.8Ω，正常。在打开点火钥匙的情况下，测量空燃比传感器的4号脚，有12V的电源电压，说明传感器加热线圈的供电部分没有问题。进一步检测发现，空燃比A/F传感器的3号脚和发动机电脑的C9号脚之间的线束电阻小于1Ω，正常。因此，可能的故障原因只剩下发动机电脑内部故障。

通过上述检查和分析，再结合故障车的实际情况，初步判断是因为老鼠咬破空燃比传感器的线束，导致空燃比传感器的加热器线路之间出现了短路，进而损坏发动机电脑。由于缺少发动机电脑内部的资料，所以只能根据实物简单绘出发动机电脑对加热线路的控制图(图4)。图中，电容C主要起滤波作用；电阻R1的作用是输出反馈；电阻R2的作用是加热器电流检测；电阻R3的作用是下拉电阻，因为场效应管的G极不能悬空，否则G、S容易过压击穿；D/A是将数字信号转换成模拟信号；CPU是电脑板的核心部件，接收信号进行计算后输出控制信号；场效应管的型号220N06，N沟道型，接收CPU的控制，对空燃比传感器进行加热。

图4 发动机电脑内部简图

场效应管有三个极，分别是：控制极G、漏极D、源极S。对于N沟通的场效应管而言，导通条件是高电平导通，也就是G极电压VG大于源极电压VS时，D极和S极之间导通。场效应管和三极管有很大的不同，它不像三极管那样电流只能从一个方向流向另一个方向，场效应管导通以后，电流可以从D极流向S极，也可以从S极流向D极。它有三种工作状态：截止、放大和饱和。在电路中的主要作用是开关和降压。

场效应管分为结型场效应管(JFET)和绝缘栅场效晶体管(MOSFET)两大类。绝缘栅场效晶体管又分为增强型(E-FET)和耗尽型(D-FET)，常见的基本上都是增强型，俗称MOS管或者场效应管，简称“场管”。场效应管属于电压型控制原件，它对电压敏感，G极与S极之间电压差的大小，决定着D极和S极之间的导通程度，场管导通以后，其内阻非常小，有些甚至可以达到mΩ级别，所以常用于大电流电路中。

场效应管G极电流的大小，决定着D极和S极的导通速度，而D极和S极的导通程度则与电压有关。三极管的b极前面需要加一个比较大的电阻进行限流，而场效应管的G极不需要限流。因为G极不能悬空，常常需要一个小电阻，否则场效应管容易被击穿。

VGS小于开启电压时，D极与S极完全截止，即截止状态；VGS大于开启电压但小于饱和电压时，D极与S极之间导通，且导通程度随着VGS的变大而增强，即放大状态；VGS大到一定程度时，D极与S极导通程度无法再增强，即饱和状态。此时D极与S极之间的电阻用RDSON来表示，例如：RDSON1.8-2.2表示场效应管导通以后的电阻为1.8～2.2Ω，当然，不同型号的场效应管，D极与S极之间的电阻也是不一样的。

如果不给场效应管的G极增加下拉电阻，在G极的输入信号断开时，G极将处于悬空状态，在D、G极和G、S之间因为存在电容效应，场管有可能不受控制，VDS电压过高时，容易损坏。增加下拉电阻可以避免这种情况的发生。场管G极前的电阻要求比较小，不能换大电阻也不能直连。因为G、S极之间是一个等效电容，电阻过大容易导致充电导通的时间变慢，如果没有电阻，则G、S极直连，容易被击穿。

通过上述分析可以看出，发动机电脑输出控制信号经过电阻R3以后到达G极，使得D极和S极之间导通，电流流过空燃比A/F传感器的加热器以后，到达场效应管的D极、S极，再经过电阻R2后接地，完成空燃比传感器的加热。也是采用占空比的形式对加热器进行控制。在发动机处于冷车状态时，加热频率较高，甚至是持续加热，在热车以后，则根据信号的输入和计算，降低加热频率。

查阅电路图发现，空燃比传感器输出脚是由场效应管(220N06)控制的，用万用表测量场效应管，发现源极S及输出极D之间已经开路，说明该场效应管已经损坏。由于找不到同型号的场效应管进行更换，但通过查找此管的功率发现其与3055型场效应管型号可通用。换上3055场效应管后试车，故障依旧，发动机电脑的负极依旧没有输出。重新拆检发动机电脑发现，场效应管源极S上的电流检测电阻也损坏了，该电阻值为无穷大，正常应为0.056Ω。由于没有找到相同型号的电阻，但手上刚好有R100(0.1Ω)的电阻，用2个R100电阻并联在一起，刚好是0.05Ω。更换后装车，发动机故障灯熄灭，再次用诊断仪检测，发动机控制单元内的故障码消失，该车故障被彻底排除。

专家点评

李明权

在本案例中，故障原因是由于老鼠咬破线束，导致空燃比传感器的3号脚和4号脚之间出现短路。发动机电脑在控制空燃比传感器时，电路上原本有4Ω的电阻，电流大约为3A，短路后加热器的电阻几乎为0，电流随之变得非常大，导致场效应管和电阻R2直接烧毁。

在本案例中，作者用场效应管和电阻，就为车主节省了4000多元的修车费用。目前，在维修汽车电脑板的过程中，也面临着很多的困难，如：资料匮乏、电子元器件难以替换等，这些都是大家需要面对和克服的问题。唯一的办法就是像本文作者一样，努力学习，积极想办法，一定要坚信办法总比困难多。