这次车辆故障给我上了一课，氧传感器原来这么重要

共轨导读

氧传感器在国四、国五阶段应用较少，于是就产生了如下对话：

小轨：您听说过氧传感器吗？

师傅：啥？氮氧传感器？

小轨：不不不，没有氮，就是氧传感器。

师傅：氧传什么？

小轨：氧传感器。

师傅：氧什么器？

小轨：氧传感器。

师傅：什么传感器？

小轨：。。。

但是，终于在一次批量性故障中，常年不配拥有姓名的氧传感器，咸鱼翻身，给大家上了一课，用实力证明了氧传感器的自身价值以及维修的商机。今天小轨就带大家来看一下这个氧传感器的故障案例。

故障案例

故障排查

1.读取故障码

使用诊断能手读取故障码，报出一个当前故障。

P015A00：氧传感器动态跟随性差。

故障分析

动态跟随性差，就是指氧传感器的感应速度较慢，当氧浓度发生变化时，不能及时感应到变化，输出信号给ECU的速度慢。

而这一故障其实就是有一些碳附着在传感器头上，顺着孔进入内部造成的，之前的同批次车也出现过这种情况，都是氧传感器有积碳导致的故障。结合故障现象和故障码，决定把排查的重点放在氧传感器上。

2.检查氧传感器是否正常

既然已经锁定了排查方向，那么第一步肯定是检查氧传感器了，拆开氧传感器发现，果不其然，氧传感器探头处有许多积碳，已经堵塞探头。

3.进一步测试

经过上述基本检查后，初步判定是氧传感器探头堵塞，造成了故障灯亮，怠速抖动等现象。为了进一步确认是否为氧传感器的问题，在清除探头积碳后，对车辆进行路试，观察故障灯是否熄灭，车辆是否正常。

4.路试

对车辆进行大约60公里的路试后，车辆故障灯保持熄灭状态，且没有任何故障现象出现。故障处理到这一步，其实只能算是完成了一半，虽然车辆恢复正常，但是为了找到故障的根源，还是要找到积碳的原因。

最可能产生积碳的原因就是燃烧不好，所以优先对影响燃烧的部分进行检查。

小贴士： 这一步相当于只治标没治本，堵塞传感器只是表面现象，产生了更多的颗粒才是问题本质！所以各位师傅在维修过程中一定要多思考，透过现象，直达本质，方能成为高手！

5.检查进气管路

检查确定增压器没有问题，进气也没有漏气的情况。拆开EGR阀也没有发现积碳、堵塞、卡滞的情况。基本可以确定进气系统没有异常。

6.检查排放及喷油器

观察排气口处，原地加油门也没有任何黑烟冒出，并且也用台架测试过喷油器，结果都是没有问题的。脱开排气管，查看原地加油门时的原排，没有明显黑烟，但这不能完全确定燃烧良好，所以出于严谨考虑，通过读取数据流进一步进行判断燃烧状况。

7.读取数据流

数据流显示再生请求次数为55次，且读取里程数仅为5420km。正常情况下，车辆每行驶1000km左右，才会进行一次DPF再生，而该车竟然几乎每100km就要再生一次，此数值明显过于频繁，初步怀疑该车本身产生的碳烟颗粒就较多。

小贴士： DPF为颗粒捕捉器，主要用于发动机尾气的颗粒捕集，当DPF吸附的颗粒达到限制才需要再生。在本案例中，故障车几乎每行驶100km就要进行一次再生，说明燃烧产生的PM较多，由此推断燃烧不好。

8.再次检查氧传感器

为验证想法，拆开试车后的氧传感器进行检查，果然发现氧传感器探头再次出现明显积碳。

小贴士： 该车的后处理是EGR+DPF的结构布置，本来在排气管最前端，不经DPF捕集颗粒的原排产生的碳烟颗粒就会比较多，而不论国五还是国六，氧传感器就是安装在这个位置的，这样就非常容易积碳了。

故障处理到这一阶段，对于影响燃烧的部分已经都做了检查，并没有找到燃烧不好导致积碳的原因，只能整理整个故障的处理过程，交由厂家做进一步分析和测试，从而判断积碳原因。

9.厂家处理

经厂家测试发现，该车的燃烧标定数据存在一些问题，是发动机燃烧不好导致积碳的原因之一，并且氧传感器也没有处在最合理的推荐安装位置上，这是导致积碳的另一原因。

不同角度的氧传感器安装位置

对燃烧标定数据进行优化后，又通过CFD模拟位置模型，在保证测量准确及温度的适当性前提下，重新优化了氧传感器的安装位置，以保证气流不要直接冲击到传感器的所有孔，背风的孔不会堵住，从而保证正常检测。

小贴士： CFD是一种模拟仿真技术，用于模拟预测空气或其他工质流体的流动情况。

10.重新安装氧传感器

按照优化后的位置安装氧传感器，再次试车，故障现象没有再出现，且氧传感器正常。（只有厂家经过严格计算才可以这么干，服务站不建议这么干，乱移是会有问题的）

案例梳理

1、什么会导致氧传感器积碳？

氧传感器积碳是氧传感器表面有油胶和碳质的混合物附着，而这种混合物就是由于柴油燃烧不完全产生的，也就是说，导致柴油燃烧不完全的因素（如：进气不畅、喷油器雾化不良等）就是积碳产生的原因。

另外，如果氧传感器安装位置不正确，内部容易被油污或尘埃等沉积物覆盖，会阻碍气体进入氧传感器内部，使氧传感器感应减慢，收集信号出现延迟，ECU不能及时地修正空燃比，也会有部分积碳产生。

2、为什么氧传感器积碳会导致故障灯亮、怠速不稳、油耗高？

故障灯亮： 类似于一些传感器故障，比如空气流量计、水温传感器等故障时，发动机故障灯会点亮，同样的，氧传感器发生故障时，故障灯也会点亮，这是判断氧传感器是否出现问题的初步依据之一。

怠速不稳： ECU通过氧传感器反馈的信号对进气量进行修正，氧传感器积碳后，感应会变慢，反馈给ECU的信号会发生延时，造成新鲜进气量波动，从而造成怠速不稳。

油耗高： 道理与怠速不稳类似，当进气波动时，动力会受到影响，而司机会通过加大油门等方式来保证动力，造成油耗增加。

知识拓展

故障码的报错逻辑

故障码P015A00： 氧传感器动态跟随性差。

检测工况： 松开油门进入倒拖工况时，EGR 阀关闭，并且不进行喷油，不发生燃烧的情况下排出的尾气基本接近从大气中进入的空气。

报错条件： 氧传感器实时检测此时尾气中的氧含量，记录氧含量上升至两个阈值的时间。（T30 阈值:0.1323；T60阈值:0.1656）

这里的T30阈值和T60阈值是经过试验确定的标定值，T30表示氧浓度达到13.23%，T60表示氧浓度达到16.56%。进入倒拖工况后，排气管中的废气还是存在的状态，氧气含量不能立即达到大气中的氧含量，而是需要一定的时间增加达到。

大气中的氧含量是21%左右，废气中氧含量在上升到21%的过程中，会经过13.23%与16.56%这两个状态，而达到这个状态的时间长短，就作为氧传感器感应快慢的评判标准，也就是氧传感器动态跟随性的评价标准。

当上升至T30阈值的时间大于2.65s时，则报错；

当从T30阈值上升到T60阈值的时间大于1.5s时，则报错；

当上升至T60阈值的时间大于4.15s时，则报错。

故障车路试： 测试数据发现，T30上升至T60阈值时间超过限值，说明氧传感器的动态跟随性较差，这是由于积碳附着在氧传感器表面，使得氧传感器检测困难、感应变慢导致的。

图中我们可以看到代表测试量的黄色线与代表模拟量红色线偏差较大，这就有很大可能性说明氧传感器的动态跟随性差了，再查看对应的达到阈值时间，果然超出了限度。

清除积碳 ，试车，测试数据，感应时间大幅降低，故障现象消除。

图中我们可以看到代表测试量的黄色线与代表模拟量红色线，在清除积碳后，已经几乎重合了，这就说明氧传感器的动态跟随性变好了，再查看对应的达到阈值时间，恢复了正常。

写在最后

对于柴油车来讲，氧传感器在国四国五阶段应用较少，一般只在部分装有TVA的车型上有所装配。而到现在的国六阶段，一般小车会安装有氧传感器，也就是N1类车辆。（N1类车辆是指最大设计总质量不超过3500kg的载货车辆，排量一般为1.9~2.8L）

看到这里，可能有师傅觉得委屈，感觉被小轨欺骗了。明明到最后，故障都是厂家处理的，说好的商机呢？

这里小轨要强调的是：国六阶段氧传感器可是有很多车型装配的，而前面已经把氧传感器故障的排查思路理清了呦~学好了氧传感器，还怕赚不到金子？（文/卡家号：共轨之家）

「干货」中国汽车电子行业报告——传感器

第二篇传感器

1.1 汽车传感器概论

汽车传感器是汽车电子控制系统的不可或缺的一部分，用以测量位置、压力、力矩、温度、角度、距离、加速度、空气流量等信息，并将这些信息转换成电信号作为输入给到汽车电子控制器。传感器的精确性、可靠性将直接影响汽车电子控制系统的控制效果。

图1：部分汽车传感器示意图

传感器在汽车上的应用主要有以下三大领域：动力系统、底盘、车身& 安全舒适领域。传感器种类很多，并且在不断丰富中。由于汽车的复杂工况和高可靠要求，要求传感器在-40℃ ~125℃温度下正常工作，误差范围1% 以内等，同时成本能够推广应用。

图2：汽车传感器的三大应用领域

汽车传感器在车上的应用越来越广泛，从刚开始的发动机用传感器拓展到底盘、车身等领域，数量和种类不断增加。汽车传感器按被测物理量可分为：压力传感器、温度传感器、流量传感器、速度传感器、加速度传感器等。按工作原理可分为：物理传感器、化学传感器、生物传感器。传感器一般由敏感元件和转换元件组成，需要感知被测量并按照一定规律转换成可用的电信号。传感器需要良好的灵敏性、精度和动态响应特性等。

图3：共轨压力传感器结构图

汽车传感器产业：

据初步估算，普通轿车一般安装有数十个传感器，高级车上可以达到上百个传感器。根据市场调研机构Strategy Analytics 报告，2010 年全球汽车传感器出货量达到21.9亿个，预测到2020 年全球传感器出货量达到55 亿个，年复合增长率约为10%，高于同期全球汽车销量增长率。

图4：全球传感器市场规模（亿个）

在汽车传感器几大应用领域中，由于油耗排放的法规日益严格，动力系统传感器用量最大，用以提高燃油效率、降低碳排放；其次是安全辅助类传感器，此类传感器增速最大，鉴于各国纷纷出台的交通安全法规以及智能网联化趋势，可预计安全辅助类传感器（摄像头、毫米波雷达等）市场前景广阔。

图5：几种安全辅助类传感器

根据市场调研机构Strategy Analytics 报告，全球汽车传感器市场将以6.8％的年复合增长率（CAGR）从2012 年的169 亿美元向2017 年235 亿美元迈进。汽车厂商对车辆安全性、排放和燃油经济性上的改进规划，将驱动汽车传感器全球市场规模在2020 年超过252 亿美元。

图6：全球传感器市场（亿美元）

汽车传感器作为一类高精密元器件，从研发到制造的各个环节，要求都为严格。汽车传感器厂家需要具备较高的技术研发能力和产业链管控能力。目前全球汽车先传感器企业主要有博世、大陆、森萨塔、英飞凌、霍尼韦尔、天合、德尔福等企业，这些企业传感器产品线较广，技术领先，客户众多，形成了较高的汽车传感器行业市场进入门槛。

图7：传感器产业链全景图

更进一步看，汽车传感器细分市场众多，不同的细分市场领先企业略有不同，呈现各领千秋的市场格局。

国内汽车传感器行业市场基本被外资公司垄断，国内汽车传感器领先企业主要有歌尔声学等。

汽车传感器行业驱动因素：

1、动力系统传感器的需求驱动因素：越来越严苛的油耗排放法规，需要动力系统满足低排放、提高燃油经济性要求，同时消费者对优秀驾驶操控性的追求都促使动力系统使用大量传感器，并不断提高相关传感器的性能。

2、底盘系统传感器的需求驱动因素：更安全行驶、汽车轻量化发展趋势以及像碰撞避免系统（如AEB）、胎压监测等安全法规的出台，这促进了速度传感器、陀螺仪、毫米波雷达、摄像头、胎压传感器、车高传感器等普及应用速度。

3、车身系统传感器的需求驱动因素：消费者日益看重的舒适、便利购车要求，以及越来越完善的被动安全系统驱动（前、后、侧边碰撞传感器，翻转传感器，乘员感应传感器等）。

4、摩尔定律：摩尔定律是电子工业一个很重要的驱动因素，每18 个月性能提高一倍，汽车电子将极大获益，可以提供更好的电子控制系统以及高性能汽车传感器。

发展趋势：智能化、集成化、传感器融合

技术趋势：

1、集成化趋势: 利用半导体制造技术和微机械加工技术制造传感器，实现传感器集成化，便于传感器大规模批量化生产，降低传感器成本。

2、智能化趋势：将传传感器与微处理器结合，使传感器同时具有检测、信号处理和通信等功能，提高传感器再现性、适应性和可靠性。

汽车传感器使用较多的传感器类别为压力、温度、气体、运动类传感器。这些传感器逐渐向着MEMS 传感器方向发展，MEMS 传感器成为汽车传感器市场增长的驱动因素。同时由于汽车各个电子系统的协同工作、集成化发展，各类传感器的信息需要综合处理，传感器融合成为不可阻挡的趋势。

（1）MEMS 是汽车传感器重要发展方向

MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）传感器是在半导体制造技术基础上发展起来，将微电路和微机械按功能要求在芯片上集成，使一个毫米或微米级别的 MEMS系统具备精确而完整的电气、机械、光学等特性。

MEMS 传感器在汽车上应用较多的是压力传感器、加速度计以及陀螺仪。这三类传感器也是MEMS较为成熟的器件，其市场增长主要得益于汽车、消费电子市场的增长。未来随着集成化系统的趋势以及MEMS相关器件的研发，将会有更多种类、数量的MEMS传感器应用到汽车上。随着MEMS技术的成熟与成本的下降，越来越多的MEMS传感器应用于汽车。

MEMS市场格局：BOSCH在MEMS领域技术、产品领先，凭借其在汽车领域的深厚积累取得较大市场领先地位，紧接其后的是 STM、TI和AVAGO公司。中国MEMS领先厂家为瑞声声学和歌尔股份。其中博世、电装、霍尼韦尔、ADI 公司在汽车MEMS传感器产品线较广。

（2）传感器融合趋势：

不同的传感器有各自的优势和劣势，汽车电子控制系统的高安全、高可靠性要求系统有一定的冗余性，所以传感器各取所长，融合协同工作成为重要的安全设计思路。我们知道，毫米波雷达在速度测量、恶劣天气等环境下表现优势明显，但测量范围、分辨率略低；激光雷达可以360各类传感器优势可形成互补（如下表），传感器融合成为趋势。

2.1 常用传感器介绍

2.1.1 压力传感器

半导体压力传感器：压力作用在硅膜片上，膜片上有用微机械加工技术制造的压敏电阻，传感器与信号处理电路一般同置于一个壳体内。它们的尺寸非常紧凑，易于装配布局。常用逆向装配技术，将被测量的压力于传感器芯片。

2.1.2 转速传感器

空间的绝对转速和相对转速是有区别的。如绝对转速的例子是汽车绕其轴线的横摆率（横摆速度），这是汽车动力学必须的。相对转速的例子是曲轴和凸轮轴的速度，车轮速度（ABS/TCS 用），主要利用增量传感器系统（包含一个齿轮和一个转速传感器）来测定。

电磁感应式传感器是利用导体和磁场发生相对运动产生感应电动势，是一种机电能量变换型传感器。这类传感器具有电路简单、性能稳定、输出阻抗小且频率响应广等特点。

2.1.3 温度传感器

测量汽车上的温度几乎全利用热敏电阻材料对温度变化的敏感性来测量，电阻材料具有正（PTC）和负（NTC）的温度系数。将热敏电阻变化转换为模拟电压，几乎完全借助于温度呈中性或逆敏性的附加电阻来进行。

2.1.4 毫米波雷达

毫米波雷达是测量被测物体相对距离、现对速度、方位的高精度传感器，是支持安全驾驶的关键零部件。毫米波雷达主要有脉冲类型和连续波类型。其中连续波类型又可以分为CW( 恒频连续波)、FSK( 频移键控)、PSK（相移键控）、FMCW（调频连续波）等方式。FMCW 雷达是最常用的毫米波雷达。

FMCW 雷达系统主要包括收发天线、射频前端、调制信号、信号处理模块等。毫米波雷达通过接收信号和发射信号的相关处理实现对目标的探测距离、方位、相对速度。

毫米波雷达可全天候工作，相对于其它传感器，毫米波雷达在速度测量、恶劣天气等环境下表现优势明显，用于ACC、AEB、FCW 等系统，被称为汽车之眼。

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