2016年01月5日转载共轨之家---共轨原创 | 氮氧传感器工作原理与常见失效分析

共轨导读

柴油车排放法规日趋严格，国四上来以后增加了尿素后处理系统，其中特别增加监控氮氧化物NOX的监控系统。在日常维修过程中，氮氧传感器相关的故障经常让各位泵友摸不着头脑。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？出现故障后又要怎么解决？小轨今天就来和大家分享氮氧传感器的工作原理与常见失效。

故障案例：

还是从故障案例说起：一台某品牌吊车，配备玉柴4110博士共轨发动机，加装SCR后处理系统，未过保修期。司机反映车辆限速并且尿素不减少，检查发现报以下故障：

以上都是典型的氮氧传感器的故障。从故障码可以明显看出是后处理氮氧传感器出问题了。

找到NOX 传感器后发现：因为是改装车型，安装消声器的大梁处正好多出一些，与传感器触碰到，车辆行驶过程中把NOX传感器磨破皮，从而导致传感器工作不正常。因为手上没有备件，只能先把破损的NOX传感器修复好让司机使用。

修复好后把多余的大梁接触点切除，安装好传感器后故障依然依旧。那就奇了怪了，还能有什么故障原因呢？

确定氮氧传感器没有问题后，接着排查氮氧传感器相关的线束。排查后发现，NOX 传感器线束插头1、2、3、4对应的电压分别是0V、0V、2.3V、2.8V。1号插孔没上电，正常情况下应该是24V电的。

顺着1号头的线去找，找到给1号线供电的线束上保险没插牢，保险插上后故障排除。

以上故障就是简单的线束问题导致氮氧传感器不工作，从而尿素系统不工作，车辆限速。氮氧传感器作为国四阶段最重要的监控传感器，它具体是怎么工作的，又有哪些常见的故障呢，小轨为大家详细解析：

传感器原理

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传感器作用：

氮氧传感器用于测量发动机尾气中氮氧浓度，以满足发动机后处理系统闭环控制的需要及车载OBD诊断系统的需要。一般装在排气管的催化剂后端。可应用于气体机或者柴油发动机，其结构包括陶瓷探头、线缆和处理芯片控制器，通过CAN通讯和ECU进行通讯连接。

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工作原理

氮氧传感器核心元件是多孔的ZrO2氧化锆陶瓷管，它是一种固态电解质，两侧面分别烧结上多孔铂（Pt）电极。在加热到一定温度下，由于两侧氧浓度不同，氧化锆会产生化学反应，电极两侧产生电荷移动，移动的电荷产生电流，根据产生电流的大小反映出氮氧的浓度不同，将氮氧的浓度通过CAN通讯反馈给电脑板ECU：

露点保护功能：因为氮氧传感器本身电极工作时就需要较高的温度才能进行，氮氧传感器内部有陶瓷结构。大家都知道陶瓷在高温情况下是万万不能碰到水的，碰到水后就会炸裂，所以氮氧传感器会设置一个露点保护功能，这个功能的作用就是在检测排温达到一定的温度后再等待一段时间。电脑版认为在这么高温度下，经过这么长时间后就算传感器上有水也能被高温的废气吹干。这就是为什么氮氧传感器不是起动后立即检测氮氧浓度，而是要经过一段时间后才开始检测，就是为了保护传感器不炸裂。

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连接方式

氮氧传感器的计算芯片是比较复杂的，市场上用的最多的氧探头上面有8根线，这些线都是连接到传感器的控制芯片上的。主要有两个作用：一是控制陶瓷探头的加热，另一个是反馈一些电流信号给芯片，在芯片内部进行一些比较计算。

芯片计算过的氮氧信号再通过CAN通讯传输给电脑版，芯片出来的有五个针脚。但其实只有其中的4四根针脚有线跟电源以及电脑版进行连接，其中一个针脚没有使用，是标示位。其余的4跟针脚分别对应的是电源的正负极、CAN线的高位K54和低位K76（以博世EDC17CV电脑版为例）：

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氮氧传感器相关故障码

氮氧传感器作为监控后处理唯一的一个传感器，出现故障后会导致无法正常监控后处理的排放，有些故障还会导致车辆限速后处理系统不工作。OBD法规要求，很多的后处理故障都会存为不可清楚的历史故障，不可清除的时间是400天或9600个小时（发动机运行时间），与氮氧传感器相关故障码如下：

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氮氧传感器常见失效

除了上面讲的传感器线束容易出问题外，还有最常见的问题是：由于线束防水不好，导致水进入传感器芯片内部，造成芯片腐蚀，导致传感器失效，如下图所示：

特别鸣谢

感谢共轨之家资深会员，湖南益阳小詹电喷维修部的詹总提供故障案例；

感谢共轨之家资深会员，浙江宁波畅达油泵油嘴维修部的毛总提供图片素材。