2016年01月5日轉(zhuǎn)載共軌之家---共軌原創(chuàng) | 氮氧傳感器工作原理與常見失效分析

時龍飛 2016-01-06

展開全文

共軌導(dǎo)讀

柴油車排放法規(guī)日趨嚴格，國四上來以后增加了尿素后處理系統(tǒng)，其中特別增加監(jiān)控氮氧化物NOX的監(jiān)控系統(tǒng)。在日常維修過程中，氮氧傳感器相關(guān)的故障經(jīng)常讓各位泵友摸不著頭腦。氮氧傳感器作為后處理系統(tǒng)最貴的一個傳感器，它是怎么工作的？出現(xiàn)故障后又要怎么解決？小軌今天就來和大家分享氮氧傳感器的工作原理與常見失效。

故障案例：

還是從故障案例說起：一臺某品牌吊車，配備玉柴4110博士共軌發(fā)動機，加裝SCR后處理系統(tǒng)，未過保修期。司機反映車輛限速并且尿素不減少，檢查發(fā)現(xiàn)報以下故障：

以上都是典型的氮氧傳感器的故障。從故障碼可以明顯看出是后處理氮氧傳感器出問題了。

找到NOX 傳感器后發(fā)現(xiàn)：因為是改裝車型，安裝消聲器的大梁處正好多出一些，與傳感器觸碰到，車輛行駛過程中把NOX傳感器磨破皮，從而導(dǎo)致傳感器工作不正常。因為手上沒有備件，只能先把破損的NOX傳感器修復(fù)好讓司機使用。

修復(fù)好后把多余的大梁接觸點切除，安裝好傳感器后故障依然依舊。那就奇了怪了，還能有什么故障原因呢？

確定氮氧傳感器沒有問題后，接著排查氮氧傳感器相關(guān)的線束。排查后發(fā)現(xiàn)，NOX 傳感器線束插頭1、2、3、4對應(yīng)的電壓分別是0V、0V、2.3V、2.8V。1號插孔沒上電，正常情況下應(yīng)該是24V電的。

順著1號頭的線去找，找到給1號線供電的線束上保險沒插牢，保險插上后故障排除。

以上故障就是簡單的線束問題導(dǎo)致氮氧傳感器不工作，從而尿素系統(tǒng)不工作，車輛限速。氮氧傳感器作為國四階段最重要的監(jiān)控傳感器，它具體是怎么工作的，又有哪些常見的故障呢，小軌為大家詳細解析：

傳感器原理

傳感器作用：

氮氧傳感器用于測量發(fā)動機尾氣中氮氧濃度，以滿足發(fā)動機后處理系統(tǒng)閉環(huán)控制的需要及車載OBD診斷系統(tǒng)的需要。一般裝在排氣管的催化劑后端。可應(yīng)用于氣體機或者柴油發(fā)動機，其結(jié)構(gòu)包括陶瓷探頭、線纜和處理芯片控制器，通過CAN通訊和ECU進行通訊連接。

工作原理

氮氧傳感器核心元件是多孔的ZrO2氧化鋯陶瓷管，它是一種固態(tài)電解質(zhì)，兩側(cè)面分別燒結(jié)上多孔鉑（Pt）電極。在加熱到一定溫度下，由于兩側(cè)氧濃度不同，氧化鋯會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，電極兩側(cè)產(chǎn)生電荷移動，移動的電荷產(chǎn)生電流，根據(jù)產(chǎn)生電流的大小反映出氮氧的濃度不同，將氮氧的濃度通過CAN通訊反饋給電腦板ECU：

露點保護功能：因為氮氧傳感器本身電極工作時就需要較高的溫度才能進行，氮氧傳感器內(nèi)部有陶瓷結(jié)構(gòu)。大家都知道陶瓷在高溫情況下是萬萬不能碰到水的，碰到水后就會炸裂，所以氮氧傳感器會設(shè)置一個露點保護功能，這個功能的作用就是在檢測排溫達到一定的溫度后再等待一段時間。電腦版認為在這么高溫度下，經(jīng)過這么長時間后就算傳感器上有水也能被高溫的廢氣吹干。這就是為什么氮氧傳感器不是起動后立即檢測氮氧濃度，而是要經(jīng)過一段時間后才開始檢測，就是為了保護傳感器不炸裂。

連接方式

氮氧傳感器的計算芯片是比較復(fù)雜的，市場上用的最多的氧探頭上面有8根線，這些線都是連接到傳感器的控制芯片上的。主要有兩個作用：一是控制陶瓷探頭的加熱，另一個是反饋一些電流信號給芯片，在芯片內(nèi)部進行一些比較計算。

芯片計算過的氮氧信號再通過CAN通訊傳輸給電腦版，芯片出來的有五個針腳。但其實只有其中的4四根針腳有線跟電源以及電腦版進行連接，其中一個針腳沒有使用，是標(biāo)示位。其余的4跟針腳分別對應(yīng)的是電源的正負極、CAN線的高位K54和低位K76（以博世EDC17CV電腦版為例）：

氮氧傳感器相關(guān)故障碼

氮氧傳感器作為監(jiān)控后處理唯一的一個傳感器，出現(xiàn)故障后會導(dǎo)致無法正常監(jiān)控后處理的排放，有些故障還會導(dǎo)致車輛限速后處理系統(tǒng)不工作。OBD法規(guī)要求，很多的后處理故障都會存為不可清楚的歷史故障，不可清除的時間是400天或9600個小時（發(fā)動機運行時間），與氮氧傳感器相關(guān)故障碼如下：