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

24种卡车传感器后处理故障

1、进气压力温度传感器损坏现象

①ON档，发动机故障灯常亮;

②原地缓踩油门时冒少量黑烟，急加速冒大量黑烟；

③发动机没劲；

④故障码：P01D6（进气压力传感器电压低于下限）

原因分析：进气压力信号异常，ECU无法接收到正确的进气量信息，导致喷油量也随之异常，则燃烧不充分，发动机没劲，在加油过程中冒黑烟。线束连接出问题和传感器失效都会导致该故障。

解决措施：检查进气压力温度传感器。

2、水温传感器损坏现象

①ON档，发动机故障灯常亮；

②ON档水温始终显示最大值120℃；

③发动机限扭

④故障码：P003D（水温传感器电压低于下限值）

原因分析：水温传感器失效，ECU检测到水温传感器输出信号不可信时使用替代值，ECU出于保护发动机的目的，限制发动机的扭矩。

解决措施：检查水温传感器。

3、机油压力传感器损坏现象

①启动后，机油压力指示灯常亮；

②发动机故障灯常亮；

③怠速，机油压力值显示为0.99；

④故障码：P01CA（机油压力传感器电压高于上限）

原因分析：机油压力传感器探头严重损坏，ECU检测到机油压力传感器无连接，仪表显示值为ECU内部替代值。

解决措施：检查机油压力传感器。

4、OBD插座端子接触不良现象

①ON档，诊断仪供电正常，但无法进入ECU读取相关信息；

②无故障码。

原因分析：OBD插座端子退出，导致接触不良，诊断仪与ECU不能通讯。

解决措施：检查OBD插座端子。

5、氮氧传感器电线束短路现象

①启动后，OBD故障灯常亮；

②发动机限扭

③故障码：P0050（下游氮氧传感器CAN信号接收超时）、P018C（下游氮氧传感器准备超时）。

原因分析：氮氧传感器线束被磨破，短路接地，氮氧传感器无法正常工作，导致排放超标，发动机限扭，系统报警。

解决措施：检查氮氧传感器电线束。

6、后处理加热继电器盒损坏现象

①启动后，OBD故障灯亮；

②故障码：P028F（尿素压力管路加热继电器控制端开路故障）。

原因分析：线束断路故障。

解决措施：检查修复加热继电器盒线束。

7、尿素供给单元驱动电路开路故障现象

①启动后，OBD故障灯常亮；

②发动机限扭、没劲；

③故障码：P3006（尿素供给单元驱动电路开路故障）

④不消耗尿素

原因分析：尿素泵控制线断路，具体表现为，尿素泵电气插接件第10引脚虚接，尿素泵不工作，系统不能正常喷射尿素，导致排放超标，发动机限扭，同时系统报警。

解决措施：检查尿素泵线束端插接件。

8、仪表底层软件错误不发送车速信号现象

①上坡或者急加速时，发动机动力性会有1-2s的短暂下降；

②无故障码。

原因分析：行车过程中，仪表发送的车速信号突然下降为0，车速信号的变化导致ECU控制油量的变化，产生瞬时断油现象。

解决措施：更新为最新版的仪表

9、SCR系统尿素回流管堵塞故障现象

①启动后，OBD故障灯常亮；

②发动机限扭、没劲；

③故障码：P0207（SCR系统尿素回流管堵塞故障）；

④不消耗尿素。

原因分析：尿素回流管中杂物堵塞，导致系统无法正常喷射尿素，排放超标，发动机限扭，系统报警。

解决措施：检查尿素回流管。

10、尿素回流加热管路插接件端子插座现象

①启动后，OBD故障灯常亮；

②故障码：P0287（尿素回流管路加热继电器负载端与电源之间的线路发生开路或对地短路故障）。

原因分析：尿素加热回流管接插件故障。

解决措施：修复端子，重新插接插件。

11、尿素压力管路开路故障现象

①启动后，OBD故障灯常亮；

②故障码：P028E（尿素压力管路加热继电器负载端与电源之间的线路发生开路或对地短路故障）；

③冬季发动机可能限扭

原因分析：尿素泵压力管加热丝断路，导致冬季不能正常给尿素加热，同时系统报警。

解决措施：检查尿素泵压力管。

12、尿素吸液管路开路故障现象

①启动后，OBD故障灯常亮；

②故障码：P029A（尿素吸入管路加热继电器负载端与电源之间的线路发生开路或对地短路故障）；

③冬季发动机可能限扭。

原因分析：尿素泵吸液管加热丝断路，导致冬季不能正常给尿素加热，同时系统报警。

解决措施：检查尿素泵吸液管。

13、尿素回流管路开路故障现象

①启动后，OBD故障灯常亮；

②故障码：P0287（尿素回流管路加热继电器负载端与电源之间的线路发生开路或对地短路故障）；

③冬季发动机可能限扭

原因分析：尿素泵回流管加热丝断路，导致冬季不能正常给尿素加热，同时系统报警。

解决措施：检查尿素泵回流管。

14、尿素泵电气接插件位置漏尿素现象

①启动后，OBD故障灯亮；

②发动机限扭

③不消耗尿素；

④故障码：P0227、P0228、P01FC、P01FB、P02B1、P02A1、P01FA、P01FB

原因分析：尿素泵电气接插件处漏尿素，腐蚀金属插针，导致线路发生短路、断路故障。（严重时会烧坏轨压传感器，轨压传感器与尿素泵内部压力传感器在ECU内部共用同一路电源）

解决措施：检查尿素泵电气插接件，更换损坏件。

15、排温传感器线束断路现象

①启动后，OBD故障灯亮；

②发动机限扭

③不消耗尿素；

④故障码：P027B(SCR催化器上游温度传感器信号电压过高故障)。

原因分析：排温传感器线束被损坏，ECU无法获取SCR催化器上游排气温度，导致尿素泵不进行建压、不消耗尿素，进而导致排放超标，发动机限扭，系统报警。

解决措施：修复线束。

16、曲轴传感器和油量计量单元插接件装反现象

①最高转速被限制到1800rpm；

②启动时间过长；

③故障码：P00EF（曲轴传感器无信号），P01E2（泄压阀被打开）。

原因分析：曲轴传感器和油量计量单元接插件反接，无法给ECU提供正常信号。

解决措施：对调曲轴传感器和油量计量单元的接插件。

17、尿素箱防冻液电磁阀常通现象

尿素箱温度高，尿素箱通气塞处有尿素排出。

原因分析：行驶的过程中，尿素箱防冻液电磁阀常通，即防冻液一直在给尿素箱解冻。

①冷却液内有杂质，堆积在膜片附近，杂物挤压膜片形成凹坑，影响密封；

②电磁阀工作压力范围与实际压力值不匹配。（现用电磁阀工作压力20kPa～250kPa，实际管路压力可能会低于20kPa，低于20kPa时膜片无法压紧，无法有效密封）。

解决措施：根据零件目录将电磁阀总成更改为最新版本。

18、发动机台架标定氮氧传感器浓度限值过于敏感现象

J6出口车氮氧传感器误报故障的频率很最高，国内共轨系统也大量出现同类问题：

①启动后，OBD故障灯常亮；

②发动机限扭、没劲；

③故障码：P01FC：NOx峰值检查故障，P01FF：NOx增量检查故障。

原因分析：氮氧化物NOx浓度限值标定不合理，门限值过于敏感。峰值标定限值应由200ppm更改为50ppm，信号变化范围由400ppm更改为50ppm。

解决措施：刷写最新版本数据。

19、尿素供给单元电机转速偏差永久故障现象

①OBD灯亮,不限扭；

②故障码：P02AB（尿素供给单元电机转速偏差永久故障）。

原因分析：尿素泵电机损坏。

解决措施：更换

20、尿素喷嘴座处结晶现象

尿素喷嘴座处均匀结晶，中间喷孔未被堵塞，能够通气。

原因分析：尿素喷嘴座有局部旋流，造成一薄层尿素结晶物。

解决措施：如不影响排放，不需处理。

21、后处理器进气口处结晶现象

后处理器进气口处均匀结晶，没有大块的结晶尿素。

原因分析：使用过程中，在后处理器与进气管接口附近会产生一薄层尿素结晶。

解决措施：如不影响排放，不需处理。

22、后处理进气管制件质量问题现象

①OBD灯亮；

②发动机限扭

③尿素不消耗。

原因分析：尿素喷嘴座与排气管焊接时偏移，造成尿素结晶，进而堵塞排气管。

解决措施：重新焊接。

23、尿素喷嘴头部结晶堵塞现象

①启动后，OBD故障灯常亮；

②发动机限扭

③不消耗尿素。

④尿素喷嘴头部结晶，喷孔堵塞。

原因分析：尿素喷嘴座与排气管间角度不满足系统工程设计规范。

解决措施：更换。

24、凸轮轴传感器插件未插，导致发动机启动困难现象

①启动后，OBD故障灯常亮；

②发动机启动困难；

③故障码：P0032—CAN B被动故障，P00EC—没有检测到凸轮轴信号。

原因分析：

①CAN B被动故障是数据问题，应该屏蔽；

②无凸轮轴信号，导致启动时无法准确判断缸号，使得启动困难。

解决措施：

①针对P0032故障，重新刷写2014年9月后发布的最新版电控数据，屏蔽该故障码；

②针对P00EC故障，检查凸轮轴传感器接插件。

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