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氮氧传感器知识

   2021-01-22 2370
核心提示:车用氮氧传感器,我们并不陌生,在现行国六的排放标准下,氮氧传感器依然是重要的一种尾气测量工具,配合卡车后处理系统,确保车辆尾气达标排放。
 氮氧传感器

车用氮氧传感器,我们并不陌生,在现行国六的排放标准下,氮氧传感器依然是重要的一种尾气测量工具,配合卡车后处理系统,确保车辆尾气达标排放。借着各品牌卡车统一配套国六系统之际,我们再来回顾一下氮氧传感器的相关知识,同时,我们卡车维学院也在紧张制作国六后处理的整套线上课程。

 

传感器结构介绍

WINTER

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以前的氮氧传感器只用于测量出口NOx的值,现在配置两个氮氧传感器,分别检测后处理箱进口和出口的NOx的值。它通过车身总线与ECU通讯,同时在NOx传感器总成内部也有温控系统,诊断系统和控制系统,传感器监测自身的工作情况并通过车身CAN总线向ECU汇报是否出现故障。整个NOx传感器由传感器探头、控制模块、连接插头和连接电缆组成。

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。

氮氧传感器测量的参数及范围

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1传感器插头

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传感器探头

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HD、HF型探头内部结构

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Bc4型探头内部结构

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上游与下游的区分

以前的氮氧传感器只用于测量出口NOx的值,现在配置两个氮氧传感器,分别检测后处理箱进口和出口的NOx的值。它通过车身总线与ECU通讯,同时在NOx传感器总成内部也有温控系统,诊断系统和控制系统,传感器监测自身的工作情况并通过车身CAN总线向ECU汇报是否出现故障。整个NOx传感器由传感器探头、控制模块、连接插头和连接电缆组成。

 

二、传感器工作测量原理

 

工作过程:

氮氧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,而是每一个排气循环进行一次检测NOx值,进而判断是否超标。

整个工作过程是这样的。发动机启动后,氮氧传感器将探头加热至100摄氏度(露点温度),等待ECU的检测指令。ECU根据排气温度传感器的温度信号(大于120摄氏度)后,每个排气循环对氮氧传感器发出一次检测指令。接到指令后,氮氧传感器继续加热探头,探头中的二氧化锆在高温下完成测量,通过控制模块计算后得出氮氧含量。具体工作原理如下图所示。

 

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● 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。

 

氮氧检测条件:

 

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

 

● 计量喷射量在800 to 3800 ml/h

● 发动机转速范围在1400 – 1700 rpm

● 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。

 

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● 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。

 

传感器维修指导案例

 

传感器问题检测

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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。
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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

 

传感器针脚数值的检测:

在钥匙门处于通电状态下,用万用表测量传感器插头电压,即可判断传感器是否故障。

以2号针脚作为负极,检测1号脚与2号脚之间的电压,正常电压范围是23V—28V,与蓄电池电压一致。(传感器电源有15电 常电供应)

测量3号脚与2号脚之间的电压,正常电压范围为1.5V-2.5V。

测量4号脚与2号脚之间的电压,正常电压范围为2.5V-3.5V。

(CAN线路电压相加应为5V)

判断传感器CAN信号是否异常时,应测量断电状态下,整车CAN线路之间电阻,正常值为120Ω左右,若数值正常,说明整车CAN通讯不存在问题,传感器CAN信号异常为传感器故障。

若整车CAN通讯电阻大于120Ω,则先检查传感器到ECU的CAN网络通讯。

 

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传感器装配及安装操作指南

 

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。

 

传感器装配及安装操作指南

 

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。

 

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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。

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