氧传感器有什么作用？是怎样工作的？

氧传感器安装在三元催化转换器上。

氧传感器安装位置

1—催化转换器前氧传感器；2—废气涡轮增压器上的接口；3—陶瓷载体Ⅰ；4—催化转换器；5—陶瓷载体Ⅱ；6—催化转换器后氧传感器

氧传感器将废气中氧的浓度信息反馈给ECM，氧的浓度直接与空燃比相关。浓混合气产生的氧浓度低，稀混合气产生的氧浓度高。传感器测量氧的含量，并向控制单元提供可变电压信号。根据该信号，ECU 确定氧的浓度水平，并改变喷射脉冲持续时间，以加浓或稀释混合气，进而导致氧的浓度变化，且该循环再次开始。这种由反馈信息和调节组成的持续环路称为闭环控制。

简单来说，氧传感器是提供混合气浓度信息，用于修正喷油量，实现对空燃比的闭环控制，保证发动机实际的空燃比接近理论空燃比的主要元件。 氧传感器结构见下图。

失效影响：怠速不稳，耗量过大。

氧传感器的工作原理与干电池相似，传感器中的氧化锆起类似电解液的作用。其基本工作原理是：在一定条件下(高温和铂催化)，利用氧化锆内外两侧的氧浓度差，产生电位差，且浓度差越大，电位差越大。大气中氧的含量为21%，浓混合气燃烧后的废气实际上不含氧，稀混合气燃烧后生成的废气或因缺火产生的废气中含有较多的氧，但仍比大气中的氧少得多。

在高温及铂的催化下，带负电的氧离子吸附在氧化锆套管的内外表面上。由于大气中的氧气比废气中的氧气多，套管上与大气相通一侧比废气一侧吸附更多的负离子，两侧离子的浓度差产生电动势。当套管废气一侧的氧浓度低时，在电极之间产生一个高电压(0.6~1V)，这个电压信号被送到ECU放大处理，ECU 把高电压信号看作浓混合气，而把低电压信号看作稀混合气。根据氧传感器的电压信号，发动机ECU 按照尽可能接近14.7∶1的理论最佳空燃比来稀释或加浓混合气。因此氧传感器是电子控制燃油计量的关键传感器。

一篇文章讲透氮氧传感器！

柴油车排放法规越来越严，而氮氧传感器作为后处理系统最贵的一个传感器，它是怎么工作的？出现故障后又该如何解决？今天我为大家详细讲解氮氧传感器的工作原理及故障。

一、传感器结构介绍

目前氮氧化合物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！

1.1. 氮氧传感器类型

● 按品牌分类：潍柴、玉柴、锡柴、上柴、重汽、康明斯等等。

● 按供电电压分类: 24V跟12V两种。

● 按插头分类：五针和四针两种。

1.2. 氮氧传感器测量的参数及范围

1.3.氮氧传感器结构组成

氮氧化合物传感器由传感器探头、控制模块、连接插头和连接电缆组成。

1.4.传感器插头

1.5.传感器探头

1.6.HD、HF型探头内部结构

1.7.Bc4型探头内部结构

二、传感器工作测量原理

2.1.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

● 在第一测量室内尾气中的氧气被泵出同时在铂金 材料上HC, CO, H2 被氧化。

● 第二测量室中，NOx在催化材料上还原同时释放出O2。

● 测量第二测量室产生O2的量就代表了NOx含量。

2.2.氮氧化物监控－常规监控

氮氧化物常规监控程序工作的条件为：

● 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，ECU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。欧5的发动机上不会执行附加监控程序，当第一次常规NOx监控不合格ECU会再运行一次常规监控程序。

● 第一个腔室 泵出了氧气但是剩下了NO。因为第一腔室有氧，所以还原反应不能发生。

● NO 渗透进入第二个腔室并被还原成氮气和氧气。

● 测量第二个腔室中被转换出来的氧气的含量。

2.3.氮氧化物监控－附加监控

在以下条件下运行附加监控程序:

● 第一次运行常规监控程序的结果超标

● 发动机转速范围在-1500 rpm 6 缸发动机1500 rpm 4 缸发动机

● 进入排气系统的NOx（NOx in）估算值在800 to 1800 ppm, 这就意味着发动机在有一定负荷的运转条件下计量泵在喷射计量状态

● NOx 传感器读值稳定

● 在以上条件满足后，系统将监测NOx值15秒钟然后给出一个读数平均值，接下来命令计量泵停止工作，然后再监测20秒后给出另一个读值平均值。将两次取得的读值平均值进行比，如果超过设定的阈值，将确认NOX超标。

● 如果在运行监控程序时上述的条件一旦不满足将退出附加监控程序，然后等条件再一次满足后重新执行附加监控。

● 一旦附加监控程序完成，ECU将对两组数据进行比较：如果两组数据差值过小，监测器会

● 记录一次错误，如果连续两次差值过小，故障代码将被记录，MIL灯将被点亮。如果前后两次取样差值大于预设值，监控通过

注意

只有在常规监控程序超差后才会执行附加监控程序。如果常规监控合格将不执行附加监控程序。

要想清除降扭的影响，监控程序必须运行，且结果必须达标。

百分比负荷与喷射量及催化器前氮氧化物值之间的关系如下：

● 负荷大于50%时喷射量超过：800ml/h 6缸发动机，600ml/h 4缸发动机；

● 6缸发动机负荷大于60%、4缸发动机负荷大于45%时，催化器前氮氧化物值将超过800ppm.

2.4.传感器的精度

三、传感器维修指导案例

3.1.传感器问题检测

探头老化检测不达标：当探头在加热高温突然遇到水，容易膨胀冷缩导致陶瓷开裂。

电路问题：当电路承受过大的电流和电压时容易损坏元器件。

氮氧化合物传感器室内理论ppm值为：0±20ppm

3.2.传感器探头更换演示

使用尿素泵检测设备检测“确定”是否氮氧ppm超标。

1、取下故障探头，将损坏的氮氧化合物传感器电缆线的外皮退去至电路板端，并使用胶布或扎带固定住，防止退回原始位置（如下图所示）。

2、在氮氧化合物传感器电缆线的中间位置将其剪断，取新探头，将8根电缆线对应相连接（如下图所示）。

3、探头匹配：将8条电缆线连接好后，使用尿素泵检测设备将新探头跟电路板进行匹配设置，直到新的探头和电路板成功匹配为止，（如下图所示）。

4、探头匹配成功后使用热缩管套入电缆线上，并使用烙铁将连接好的8条线进行焊接，焊接完成后将热缩管加热处理（如下图所示）。

5、将焊接好的传感器外皮退回原来位置并固定好（如下图所示）。

6、将维修完成的氮氧化合物传感器再次使用尿素泵检测设备测试确认正常。

四、传感器运输和储存注意事项

4.1.氮氧化合物传感器储存条件

氮氧化合物传感器原理决定了传感器的工作温度应大于600℃，故处于高温状态下的陶瓷感应体溅入的液态或水会非常敏感，液态或水会造成瞬间收缩造成机械应力损伤。

运输箱必须在密封的环境下运输和储存，推荐客户要保证传感器在最初的密封包装箱

内储存知道使用，储存温度范围为：-40℃至+105℃（无供电条件下）。

4.2.传感器存储注意事项

氮氧化合物传感器是极为敏感的产品，为避免损坏，请严格遵守以下操作指南：

● 机械振动：避免任何对传感器产生的任何机械振动，如果不小心将传感器跌落在地上，应做报废处理，注意：保护帽是为保护感应单元隔离灰尘和污垢，不是为保护机械振动的。

● 清洁：传感器应该在干净、干燥、无污染污垢和无坏气候条件（如水、冰雪、沙尘）条件下操作和储存，在安装感应原件到排气系统前拿掉保护帽后尽量避免任何灰尘、水、液体、污垢落在感应原件上。

● 上漆：不要在传感器的任何地方喷漆或涂鸦。

● 传感器的清洗：不要使用机械性、化学性以及压缩气体对传感器任何部件进行清洗那样会使传感器中毒或老化，感应原件和内部未连接的连接器不应接触任何液体。

● 电子插头：给传感器供电后，不要拔出连接器插头，这样会造成严重损坏发动机电子控制单元。

● 供电电压：不要将供电电压反向，连接器有保护反向安装的措施。

● 防静电：操作过程必须满足防静电

● 在组装线是储存和运输：请用合适的方式对传感器储存，避免任何潜在的机械振动，请单个拿传感器，避免成捆拿（如下图所示）。

1、不要将电缆线缠绕在传感器电子控制单元上方（如下图所示）

2、不要拖拽电缆线（如下图所示）

3、不要把电缆线打结（如下图所示）

4、不要折叠电缆线（如下图所示）

5、在感应单元索环处，电缆线弯曲半径要大于20mm（如下图所示）

6、支路电缆与传感器电子控制单元纵向轴角度应小于15度（如下图所示）

7、由于环境温度变化产生的水滴（如下图所示）

五、传感器装配及安装操作指南

5.1.传感器安装及注意事项

为将氮氧化合物传感器安装至尾气系统上，请使用完好、清洁、干燥的工具，务必使用标准扭矩扳手来紧固螺丝，当发现氮氧化合物传感器有机械损伤时，请勿安装。同时请遵照以下顺序安装：

1、用螺丝将传感器的电子控制单元固定在汽车的相应位置，依据螺丝类型确定相应的扭矩，扭矩最大容许力由安装表规定（＜60N/mm2）。

2、摘去传感器探头的保护盖，并勿使任何尘土弄脏被润滑的螺纹，请勿擦拭螺纹表面的防磨剂。

3、将传感器探头插入尾气系统的排气管，用手拧紧六角螺母，在拧六角螺母时，握住传感器触头底部，接触金属卡扣的部分，防止电缆线弯曲扭转。

4、最后用标准扭力扳手（推荐扭矩在50±10Nm之间）来紧固六角螺母，紧固后线缆的最大允许转角为180°。

5、将配对的插头连接到传感器电子控制单元部分的插座上，保证插座内清洁，为防止反接插头插座均使用了接插指示标号。

注意

若有多个传感器安装于该系统，请注意将不同安装位置（上游/下游）传感器的相应插头插座标号匹配正确，对于Uninox传感器，没有相应的标号，标准传输地址由pin5开路获得，另外的传输地址由pin5短路到GND获得，获得地址在设计汽车线路时确定。

不同安装位置（上游/下游）传感器标号匹配

5.2.氮氧化物电控模块安装时

需要注意连接电缆拉伸不能过紧，同时还要考虑到应力的释放。必须要考虑保护传感器模块，安装位置应避开排气系统高温的影响。为了保证传感器背面的透气膜片不被杂质堵塞、遮蔽或污染。

5.3.传感器拆卸及注意事项

若需要从尾气系统拆卸氮氧化合物传感器，请遵照以下顺序。

1、拆除传感器的电子控制单元部分与插座相连接的接插头，在氮氧化合物传感器上电时请勿拆除，带电拆除可能导致发动机电子控制单元的严重故障。

2、将传感器电子控制单元部分拆除。

3、将排气管上的传感器探头拆除

注意

为防止探头温度过高引起烫伤，请在传感器断电至少15分钟后进行拆除，一个传感器不能使用超过2个安装拆卸周期，因为传感器探头上螺纹的防磨剂会逐渐损耗，当需要更多次安装时需在螺纹处涂抹更多的防磨剂，推荐电子控制单元连接器的插头插拔次数不超过20次。

一般氮氧化合物传感器在车身上的安装位置

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