柴油机的氧传感器 柴油车也有氧传感器了

柴油车也有氧传感器了

国四排放阶段以前对于柴油机来说燃油的控制一直是主要的手段，而进气的控制在国四甚至在国五排放水平以前一直只是辅助控制手段，所以柴油机的燃油控制精度一直是远远高于气体的控制精度。但是随着国六排放法规的实行，对空气的控制已经是“势在必行”，本期小轨带大家走进国六的进气路控制。

为什么要到国六阶段踩会实施对空气控制呢？简单的来说就是单单依靠燃油控制已经满足不了法规的要求了。

燃油空气混合气温度需要在蓝色着火线右侧才能着火燃烧，而作为柴油机最主要排放物的颗粒与氮氧化物颗粒燃烧时应尽量避开生成区域，对应图中的灰色和红色区域。国六柴油机想要正常燃烧又要避开排放物生成区域，实际就只剩上图绿色所围成的区域是我们期望的燃烧控制区。要让柴油机的燃烧精确的控制在极小的期望控制区间，仅仅靠燃油的控制是满足不了要求的，这时空气控制系统就应运而生了。

有了空气控制，燃烧的空燃比、EGR率将变为可控了，空燃比可以控制燃烧的烟度和氮氧化物生产， EGR率可以控制燃烧的温度、速度也有利于控制氮氧化物生产，燃油和空气联合控制时燃烧更趋向于我们控制的区域。

为了满足空气控制，在国六系统中又加了哪些“新玩意”？一起来探究吧。

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从单独气路将空气引到传感器，参照空气中可能会含有源自CO2、C0、水、油或燃料蒸汽等污染物风险。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元氧气参照物，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实行闭环控制，进而精确控制进气量。

02

节气门

节气门在国四、国五部分小车上有装配，首先没有普及，其次并没有实行精确的进气空气控制。

对于国六系统，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加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DPF中的废气温度，进而控制DPF还原的进行。

03

增压器

对于国四、国五阶段来说，发动机配置了可变截面增压器和不可变截面增压器，不可变截面增压器，对于进气量采用开环控制。

对于可变截面增压，对于进气量采用闭环控制，以需求的增压压力和传感器反馈的实际增压压力做闭环控制，与EGR阀类似，也会做基于发动机转速、负荷预做控制处理，通常说以预控制和闭环控制计算的压力的目标开度。在国六中，增压器和节气门相结合，实现精确控制的目标。

3.1

可变截面增压器工作原理

可变截面涡轮增压器的结构如下图，其核心部件就是喷嘴环，喷嘴环由喷嘴叶片组成，这些叶片都由电子控制系统控制，能够围绕各自枢轴转动。当改变喷嘴环叶片的角度，废气进入涡轮的速度和角度都会变化，同时将改变涡轮最小流通截面大小，涡轮的转速就会变化，压气机出口端增压压力会跟着改变。

对于可变截面增压器，通过改变喷灌出口截面积来调节增压压力。当发动机低速运行时，缩小喷管出口截面积，使喷管出口的排气量增加，涡轮机转速随之升高，增压压力和供气量都相应增加；当发动机高速工作时，增大喷管出口截面积，使喷管出口的排气流减速，涡轮机的转速相对降低，这样增压器将不会超速，增压压力也不至于过高。

在国六阶段部分的增压器上会加装涡轮增压转速传感器。

转速传感器检测尾气涡轮增压器的转速，为涡轮增压系统的有限管理提供关键输入参数。

转速传感器带有集成电路的电感式测量传感器。这样，不必在涡轮增压器的压缩上打通孔（只需盲孔）就可以对压缩机轮速度进行测量。这样可以避免泄漏和空气扰动，同时确保壳体结构紧凑。专门开发的ASIC能够放大传感器中的模拟信号，并将其转换成适合控制单元的频率信号，整合到传感器中的保护电路可优化电磁兼容性。

转速传感器信号输入为空气控制路的闭环控制提供了数据支撑和依据。

3.2

双涡轮增压器

在国六阶段部分厂家会选用双涡轮增压的进气系统。

上图所示为串联式双涡轮增压系统，当工作时，空气首先进入小增压器，也就是低压压气机，空气经压缩，温度和压力提高后流入中冷器或大增压器，流入大增压器的空气实现再度增压，两级增压之后的空气经中冷后进入发动机气缸。燃烧后的废气则先经过大的增压器，做工后的废气再依次进入小涡轮增压器做功。两级增压能够大幅提升发动机的升功率和低速扭矩，又能在高速运转时，达到最大功率输出。

04

进气温度压力传感器

在国六阶段同时装配的有进气压力温度传感器，和在国四、国五基本相同，在这里就不做过多的赘述了。

05

进气流量传感器和EGR阀

对于在国六进气系统中的进气流量传感器和EGR阀，和国四、国五系统中基本一致，在这里就不和大家做过多的赘述了。

柴油车氮氧化物传感器作用及使用注意事项

说到氮氧化物传感器，估计各位卡车师傅并不陌生，国四以后的电控发动机都需要装配，还有就是它是易损件，而且它的价格并不便宜。那氮氧化物传感器的作用是什么，平时应该怎么保护它呢？

氮氧化物传感器（Nox传感器）是国四以上柴油机SCR（车用选择性催化还原反应）系统的一个重要部件。由于重卡发动机在高温高压下燃烧会产生较多的氮氧化物有害气体，所以重型卡车会在排气管增加一个有稀有金属涂层的反应器，然后再加入氨气（NH3），让氮氧化物和氨气在反应器中反应，以此来降低排放中的氮氧化物有害气体。既然是经过催化反应的有害物质，而且国家法律规定了相应的排放指标，那么就需要监测SCR系统的催化效率。这样才能时刻知道柴油机的排放是否达标，后处理系统及燃烧系统有没有问题。那Nox传感器就是这个用来监测催化效率的部件，它的好坏影响着发动机的动力甚至能监测发动机的健康状况。

氮氧化物传感器（Nox传感器）的工作条件：当接通点火开关时，NOx传感器将加热到100 ℃ 。之后等待ECM发出一个 “露点”温度信号（Dew Point） （“露点” 温度是指：在这个温度后排气系统内将不会有能损坏 NOx传感器的湿气存在）;目前露点温度被设定为120℃，温度 值是参考EGP的出口温度传感器测出的数值;传感器当接收到ECM发来的露点温度信号后，传感器 将自行加热到一定温度（最大可为800 ℃ ） ， 注意: 此时如果传感器头接触到水将会导致传感器损坏; 加热到工作温度后，传感器才开始正常的测量工作;传感器将氮氧化物值发送到CAN总线上，发动机ECM 通过这些信息对氮氧化物的排放进行监测。

排气处理系统的NOx传感器有 多种安装位置，取决于不同的 发动机应用。但是康明斯通常 将其安装在EGP的消声部分。 用水冲洗工作中的氮氧传感器 会导致传感器损坏。 氮氧化合物传感器总成是一个全智能设备，它由三个部分组成：传感头、 控制模块和连接电缆。 康明斯目前提供的传感器只能用于测量出口 NOx的值。 它通过车身总线与ECM通讯，同时在NOx传感器总成内部 也有自诊断系统，传感器监测自身的工作情况并通过车身CAN总线向 ECM汇报是否出现故障。整个NOx传感器总成是一个零件，任何一个 分部件都不能被独立更换！

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ECM。ECM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 。氮氧化物常规监控程序工作的条件为： DEF计量喷射量在 • 800 to 3800 ml/h 6cyl engine. • 600 to 3800 ml/h 4cy engine；发动机转速范围在 • 1400 - 1700 rpm 6 cylinder engine. • 1400 – 1750 rpm 4 cylinder engine；NOx传感器给出一个相对稳定的读值 ；最少15秒钟稳定的喷油量 。以上条件满足后，ECM将进行两次采样，然后将两次采样的值平均，得到的平均值与设定 好的限值进行比较。 如果得到的平均值低于限值，NOx常规监控完成一次。如果得到的平均 值高于限值将进入附加监控程序。

以上我说了那么多它的工作原理及工作方法，那么平时应该怎么维护它呢？1、由于氮氧传感器上有透气孔和压力平衡孔，加上排气管一般位于驾驶室后方，这个位置容易进水，进水之后整个氮氧化物传感器将损坏。一般损坏的氮氧传感器百分之80都是这个原因。因此平时一定要把这个部件用防水的东西包起来。2、固定在震动较小的地方，氮氧化物传感器本身内部有防震动设计，如果震动较大，会造成氮氧化物传感器工作不正常。3、防止水进排气系统，由于氮氧化物传感器的探头部位为陶瓷结构，它工作时会自行加热到很高的温度，若遇到水会导致探头部位炸裂。4、别对它做手脚，有些修理工为了让后处理少烧尿素或者为了消除某些故障，会对氮氧化物传感器做手脚，殊不知，这样容易造成它的损坏。

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