手把手教你检修氮氧传感器

氮氧传感器结构分类及工作原理

1、氮氧传感器总成分为：测量探头、线束、控制单元。

目前市面上按照控制插口一共有三种：扁口四针、扁口五针和方口四针。扁口四针和方口四针接口以康明斯为代表，扁口五针以博世氮氧传感器为代表。测量探头通过8根颜色不同的线与控制盒连接，控制盒再通过CAN总线实现与后处理控制单元通信。

2、目前常见的氮氧传感器有三种

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3、传感器工作原理

氮氧传感器核心元件是多孔的Zro2氧化锆陶瓷管，他是一种固态电解质，两侧面分别烧结上多孔锆（pt）电极。在加热到一定温度下（800℃），由于两侧氧浓度不同，氧化锆会产生化学反应，电极两侧产生电荷移动，移动电荷产生电流，根据产生电流的大小反映出氧的浓度不同，将氧的浓度反馈至控制器计算出当前氮氧浓度通过CAN总线传送给ECU。

1） NOx传感器的主要作用是检测排气中的NOx浓度值是否超限，同时为诊断催化器是否老化，拆除等故障作为依据。

2） NOx传感器通过CAN总线与控制单元通讯，其自带诊断功能。在传感器自检无故障后，控制单元指令加热对NOx传感器加热，加热过程中，若超过最大加热时间限值仍未收到传感器信号，则判定传感器信号不可信。

3）连接方式氮氧传感器的计算芯片是比较复杂的，市场上用的最多的氧探头上面有8根线，这些都是连接到传感器的控制芯片上的。主要有两个作用：一是控制陶瓷探头的加热，另一个是反馈电流信号给芯片，在芯片内部进行一些比较计算。

传感器测量原理、参数及影响

1、传感器工作测量原理

监控诊断

氮氧化合物传感器在正常工作后实时的把排气中NOx值传送到ECU。ECU并不是通过监测实时的NOx值来判断排气是否合格，而是通过一套氮氧化物监测程序来对排气中的NOx值是否超标进行检测。

以下条件必须满足，以运行NOx监控

● 没有冷却水温度传感器相关故障码

● 没有环境压力传感器相关故障码

● 冷却水温度高于70摄氏度

● 海拔低于1600米

2、氮氧传感器的参数

工作电压：（16~36）V

工作电流：0.6A

启动峰值电流：12A

供电功率：20W

NOX 输出范围：0~3000ppm

O2浓度数值范围: 0-21％

操作环境温度：（-40~105）℃

探头工作温度范围：（200~800）℃

探头拧紧力矩：（50±10）Nm

探头与处理单元线束长度：（908±8）mm

3、氮氧传感器的故障的影响

①启动后，OBD故障灯常亮；

②发动机限扭、没劲；

③氮氧传感器无法正常工作，不烧尿素，系统报警。

L235S检测氮氧传感器步骤

1、首先我们打开L235S诊断仪，找到“电控系统”，把氮氧传感器线连接好

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（大陆扁4针氮氧传感器使用解码器测试方法）

2、在后处理系统中，第17个选项：“氮氧传感器引线测试”， 这个就是我们检测氮氧传感器的一个测试系统。

可在车上直接破线进行引线也可在车下接线，如在车下接线can之间需要开启120欧姆电阻。

3、点击功能测试→点击氮氧测试

4、点击启动测试

5、测试结果：氮氧化物超标，需要更换传感器

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本次氮氧功能测试中，对引线进行测试，根据系统测出的NOx和O2等数值，得出结论氮氧化物已超标，传感器可能老化。这时我们更换氮氧传感器探头或者氮氧传感器总成，问题即可得到解决。

氮氧传感器排查步骤

1、找到氮氧传感器连接插头，拔下插头测量传感器的供电线，分别为25.6V和0V，说明传感器供电正常，接下来测量氮氧传感器通讯线，CAN高2.7V和CAN低2.3V通讯线正常，关闭钥匙门测量两线间电阻为60Ω正常。

2、处理氮氧传感器插头以防插头接虚造成故障，之后连接“L235S解码仪”使用氮氧传感器测试功能测试发现传感器依旧无法通讯。

3、至此确定是氮氧传感器本身故障，更换氮氧传感器后，故障解决动力恢复正常！(如Nox传感器与其他传感器共用同一个供电线，也要检查)

知识拓展

博世电控系统EDC17CV44/54ECU氮氧传感器

线束检查之开路检查

1）将点火开关置于OFF档（如果点火开关的上一个状态为ON，则置于OFF档后，请等待足够长的时间（至少2分钟）后再进行后续操作以免带电插拔）；

2）拔出整车线束K；

3）拔出NOx传感器线束接头；

4）测量引脚4和引脚3到ECU整车线束K引脚的电阻值：

正常值：～ 0Ω / 引脚4到ECU 引脚K54

正常值：～ 0Ω / 引脚3到ECU 引脚K76

测试异常的可能原因：

-线束开路

-线束接头损坏（目视检查）。

线束检查之短路检查

1）将点火开关置于OFF档（如果点火开关的上一个状态为ON，则置于OFF档后，请等待足够长的时间（至少2分钟）后再进行后续操作以免带电插拔）；

2）拔出ECU整车线束；

3）拔出NOx传感器线束接头；

4）测量引脚4和引脚3到车厢地的电阻：

正常值：≥ 1MΩ / 引脚4到车厢地

正常值：≥ 1MΩ / 引脚3 到车厢地

测试异常的可能原因：

-线束短路到地

-接头损坏（目视检查）。

传感器CAN通讯线电阻值测量：

连接传感器插头，测量传感器CAN通讯线之间的电阻值，正常值：为60Ω。（个别车系约为120Ω）。

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提到不为人知的国六CAN网络模块，还要从新型传感器说起

伴随着法规的不断推进，新技术也在不断推陈出新。只有跟上新技术脚步，才能不被这个时代所淘汰。本期小轨就带大家去看看国六的新技术。

CAN网络是控制器局域网络的简称，由德国BOSCH公司开发，并最终成为国际标准，是目前国际上应用最广泛的现场总线之一。随着CAN网络技术在国内商用车上应用的不断深化，国六系统中将有大量的传感器开始使用CAN进行信号传输，下面就带大家走进这些不为人知的国六CAN网络模块。

1、尿素质量传感器总成

基于法规的要求，在所有的国六系统中，都需要对尿素质量进行检测，所以尿素质量传感器成为国六系统中的标配。

尿素质量传感器总成集成了尿素液位、尿素温度以及尿素质量传感器。尿素质量传感器检测浓度的原理为：超声波在不同介质，不同的液体浓度下具有不同的传播速度；以标准尿素32.5%浓度液体下超声波表现为基准，识别并将其它液体特性与之对比。

尿素质量传感器总成采用CAN网络通讯，采用标准CAN总线J1939格式传输数据，250K波特率数据传输。尿素质量传感器总成将尿素质量信号、尿素液位信号和尿素温度信号通过CAN信号传递给ECU，ECU得到具体信息后控制后处理系统运作。

2、后处理温度传感器

在国六后处理系统中，需要的温度传感器较多，为了方便布局和信号传输，部分厂家(东风、锡柴)将温度传感器的信号打包集成在CAN网络控制模块内，其具体原理如下：

●将若干个温度传感器的信号（每个传感器2根物理线束）集成到一个控制单元SCU（Sensor Control Unit）；

●在SCU中各个温度信号进行转换（电压—温度）；

●然后将此若干个温度传感器的温度物理值打包通过CAN消息发给ECU（4根线束）。

该温度类型的CAN网络传感器目前所见的最多是在康明斯系统中。

3、宽域氧传感器

在国四、国五阶段，柴油机并没有加入氧传感器，在国六阶段，部分厂家（主要是轻卡和乘用车）将在排气管上加上氧传感器。氧传感器的主要作用是检测尾气中的氧含量，进而控制燃烧的空燃比和EGR率。

氧传感器的关键部件为一个平板传感器单元。该单元是基于能斯特传感器原理，并集成测量元件和加热器。氧传感器采用二氧化锆介质，该介质在高温下（约650℃）会进行氧离子电解传递，从而产生电压。

由于该特性，基于二氧化锆的氧传感器可以确定不同气体间的氧气体分压（氧浓度差）。氧传感器测量介质一侧暴露到尾气流中，另一侧暴露到参照物中，通常使用环境空气作为氧传感器的参照物。一般常见传感器通常直接或从单独气路将空气引到传感器，参照空气中可能会含有CO2、C0、水、油或燃料蒸汽等污染物的风险。

为解决以上问题，博世氧传感器通过使用信号模拟，在传感器内部密封空间中建立了一个虚拟的原氧气参照物，以满足传感器对参照物的需求。

对于国六轻卡，其氧传感器的安装位置如下：

通过氧传感器测量的氧含量对节气门和增压器进行闭环控制，进而精确控制进气量。

宽域氧传感器采用的是CAN网络的信息传输，在初始化时，氧传感器给ECU发送一个定值，当初始化完成并且加热也完成后，氧传感器才能够正常工作，这一点和NOx传感器很相似。

4、压差传感器

国六排放法规，不但要求颗粒物生产的总量（PM）有大幅下降，而且新增加对颗粒物个数（PN）的要求，这就导致必须使用DPF颗粒捕捉器，为了检测DPF的状态，在DPF的两端都加装有压差传感器。

在国六阶段对DPF的效率（PM排放）以及移除的监控要求可基于DPF两端的压差传感器实现；压差传感器在空载DPF状态（绿色empty DPF曲线）与处在PM OBD限制下的DPF状态（红色曲线）以及DPF移除状态（黄色曲线）这三种压力曲线存在明显区别。

所以说压差传感器可以用于PM监控以及DPF移除的监控。

对于压差传感器，不同的系统，采用的压差传感器的类型不同；如在博世国六系统中，DPF压差传感器采用的是三线式；而对于康明斯系统，DPF压差传感器采用的是CAN网络式。

在博世国六系统中，压差传感器不是用来计算烟度的累计值的，而是用来对DPF状态进行故障性检测。

注： 在目前的博世系统中，压差传感器只有两种类型，分别为sent协议类型和模拟型号类型。

5、节气门

在国六系统中，为了实现高效的燃烧，喷射量必须与发动机气缸内的空气供应量完全匹配。在发动机中，燃烧室内的空气供应量有电子节气门通过减少或增压节气歧管横截面进行调节。空气管理系统驱动电子执行器进行绝对精确的空气供应量调节。

在国六车中，都装配有DPF系统，节气门还可以通过开度，提高进入DOC中的废气温度，进而控制DPF还原的进行。

博世的节气门一般都采用非CAN形式，而对于大陆节气门现在有采用CAN网络的形式。

6、智能空气流量计

智能空气流量计又被叫做压差式空气流量传感器，是通过文丘里管原理，在进气端产生压差，通过压差来测量进气端的进气量。

该传感器也是通过CAN网络进行信号传输的。目前，重汽和锡柴在国六系统中匹配该类型的传感器。

7、PM传感器

PM传感器又叫做碳烟颗粒传感器，主要用来检测排放到大气中碳烟颗粒的含量。

可以用于12V和24V电压供电系统，其主要部件是由加热器、基质（包含电极）、控制模块等组成。

在传感器正常工作时，基质上的电极已经加电工作，这时在正负电极之间产生磁场，当有废气流过电极时，细小的颗粒物就在磁场力的作用下，被吸附在电机的两侧。

随着时间的推移，当正负电极间的颗粒物越积越多，正负电极之间被导通。

当正负之间被导通后，正负极之间产生电流，随着堆积物越来越多，电流也就越来越大，当电流达到某一个阈值时，完成一个检测循环。检测循环的时间的长短，可以判定尾气中碳烟颗粒的浓度。

PM传感器与氮氧传感器一样，也需要待露点释放后才能工作，当露点释放且有测试需求时，PM传感器先进行加热再生以燃烧前一个测试循环累计的颗粒物。

PM传感器也和NOx传感器一样是通过CAN网络传输信号的。

下图为国六的结构布局图，小轨就把国六的一些小知识点，给大家分享一下。

对于大型商用车，很少有厂家装配氧传感器，这是因为通过进气量的测算和燃油的精确喷射，就可以得到准确的空燃比；在确定的空燃比下，进行充分燃烧，就可以算出燃烧后所剩余的氧气量。但是对于轻卡和乘用车因为考虑到对EGR的闭环控制，会有部分厂家选择加装氧传感器。

对于上游NOx传感器，一般会选择安装在DOC的上游，这是因为在DOC内部，会发生NO转化为NO2反应，而NOx传感器对NO很敏感（测量准确），而对NO2不敏感，为了防止测量不准确，故会将上游NOx传感器安装在DOC的上游。

上面给大家讲解新型国六CAN网络模块，那这些CAN网络模块是如何进行信号传输的呢？

对于CAN网络通讯的传输采用标准帧（11位）和扩展帧（29位），在国六的系统中大都采用扩展帧（29位）。

下面就以尿素质量传感器给大家讲解CAN网络信号的传输。

对于尿素质量传感器总成的CAN ID有两个，分别为18FE9BA3和18FE56A3。

PGN为CAN信心编号，传输间隔为传输的间隔时间；开始字节为数据起始位置，“位”代表有效数据，其实例演示如下：

尿素液位

对于数据场内的第一位数9B（十六进制），查上述表格可知，其代表的为尿素液位信号，其转化关系如下表：

由表可以其最终的转化关系为：

●9B（十六进制）=155（十进制）

●尿素液位=（155*0.4%）+0=62 %

尿素温度

对于数据场内的第二位数据41（十六进制），查表可知，其代表的为尿素温度信号，其转化关系为下表：

由表可以其最终的转化关系为：

●41（十六进制）=65（十进制）

●尿素温度=（65*1）+（-40）=25℃

尿素液位高度

对于数据场内的第三位和第四位，查表可知其代表为尿素液位高度信息，其转化关系如下表：

由表可知其最终的转化关系为：

●第三位80（低8位）与第四位07（高8位）数据组合为0780(十六进制)=1920（十进制）

●尿素液位高度=（1920*0.1）+0=192mm

尿素浓度

对于另一个ID，其数据值为：

对于数据场内的第一位数80（十六进制），查上述表格可知，其代表的为尿素浓度信号，其转化关系如下表：

由表可以其最终的转化关系为：

●80（十六进制）=128（十进制）

●尿素浓度=（128*0.25%）+0=32 %

初始温度

对于start byte为4.1；bit为5；

●取第四位55H(十六进制)；转化关系如下：

0x55H=01010101(二进制) ；

●保留5位为01010（从左往右数）；

●01010（二进制）=0xA（十六进制）

本文特约作者：共轨之家

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