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）

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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