新型國六傳感器,讓你不再難「CAN」

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伴隨著法規的不斷推進，新技術也在不斷推陳出新。只有跟上新技術腳步，才能不被這個時代所淘汰。本期小軌就帶大家去看看國六的新技術。

CAN網絡是控制器區域網路的簡稱，由德國BOSCH公司開發，並最終成為國際標準，是目前國際上應用最廣泛的現場總線之一。隨著CAN網絡技術在國內商用車上應用的不斷深化，國六系統中將有大量的傳感器開始使用CAN進行信號傳輸，下面就帶大家走進這些不為人知的國六CAN網絡模塊。

1、尿素質量傳感器總成

基於法規的要求，在所有的國六系統中，都需要對尿素質量進行檢測，所以尿素質量傳感器成為國六系統中的標配。

尿素質量傳感器總成集成了尿素液位、尿素溫度以及尿素質量傳感器。尿素質量傳感器檢測濃度的原理為：超聲波在不同介質，不同的液體濃度下具有不同的傳播速度；以標準尿素32.5%濃度液體下超聲波表現為基準，識別並將其它液體特性與之對比。

尿素質量傳感器總成採用CAN網絡通訊，採用標準CAN總線J1939格式傳輸數據，250K波特率數據傳輸。尿素質量傳感器總成將尿素質量信號、尿素液位信號和尿素溫度信號通過CAN信號傳遞給ECU，ECU得到具體信息後控制後處理系統運作。

2、後處理溫度傳感器

在國六後處理系統中，需要的溫度傳感器較多，為了方便布局和信號傳輸，部分廠家(東風、錫柴)將溫度傳感器的信號打包集成在CAN網絡控制模塊內，其具體原理如下：

●將若干個溫度傳感器的信號（每個傳感器2根物理線束）集成到一個控制單元SCU（Sensor Control Unit）；

●在SCU中各個溫度信號進行轉換（電壓—溫度）；

●然後將此若干個溫度傳感器的溫度物理值打包通過CAN消息發給ECU（4根線束）。

該溫度類型的CAN網絡傳感器目前所見的最多是在康明斯系統中。

3、寬域氧傳感器

在國四、國五階段，柴油機並沒有加入氧傳感器，在國六階段，部分廠家（主要是輕卡和乘用車）將在排氣管上加上氧傳感器。氧傳感器的主要作用是檢測尾氣中的氧含量，進而控制燃燒的空燃比和EGR率。

氧傳感器的關鍵部件為一個平板傳感器單元。該單元是基於能斯特傳感器原理，併集成測量元件和加熱器。氧傳感器採用二氧化鋯介質，該介質在高溫下（約650℃）會進行氧離子電解傳遞，從而產生電壓。

由於該特性，基於二氧化鋯的氧傳感器可以確定不同氣體間的氧氣體分壓（氧濃度差）。氧傳感器測量介質一側暴露到尾氣流中，另一側暴露到參照物中，通常使用環境空氣作為氧傳感器的參照物。一般常見傳感器通常直接或從單獨氣路將空氣引到傳感器，參照空氣中可能會含有CO2、C0、水、油或燃料蒸汽等汙染物的風險。

為解決以上問題，博世氧傳感器通過使用信號模擬，在傳感器內部密封空間中建立了一個虛擬的原氧氣參照物，以滿足傳感器對參照物的需求。

對於國六輕卡，其氧傳感器的安裝位置如下：

通過氧傳感器測量的氧含量對節氣門和增壓器進行閉環控制，進而精確控制進氣量。

寬域氧傳感器採用的是CAN網絡的信息傳輸，在初始化時，氧傳感器給ECU發送一個定值，當初始化完成並且加熱也完成後，氧傳感器才能夠正常工作，這一點和NOx傳感器很相似。

4、壓差傳感器

國六排放法規，不但要求顆粒物生產的總量（PM）有大幅下降，而且新增加對顆粒物個數（PN）的要求，這就導致必須使用DPF顆粒捕捉器，為了檢測DPF的狀態，在DPF的兩端都加裝有壓差傳感器。

在國六階段對DPF的效率（PM排放）以及移除的監控要求可基於DPF兩端的壓差傳感器實現；壓差傳感器在空載DPF狀態（綠色empty DPF曲線）與處在PM OBD限制下的DPF狀態（紅色曲線）以及DPF移除狀態（黃色曲線）這三種壓力曲線存在明顯區別。

所以說壓差傳感器可以用於PM監控以及DPF移除的監控。

對於壓差傳感器，不同的系統，採用的壓差傳感器的類型不同；如在博世國六系統中，DPF壓差傳感器採用的是三線式；而對於康明斯系統，DPF壓差傳感器採用的是CAN網絡式。

在博世國六系統中，壓差傳感器不是用來計算煙度的累計值的，而是用來對DPF狀態進行故障性檢測。

註：在目前的博世系統中，壓差傳感器只有兩種類型，分別為sent協議類型和模擬型號類型。

在國六系統中，為了實現高效的燃燒，噴射量必須與發動機氣缸內的空氣供應量完全匹配。在發動機中，燃燒室內的空氣供應量有電子節氣門通過減少或增壓節氣歧管橫截面進行調節。空氣管理系統驅動電子執行器進行絕對精確的空氣供應量調節。

在國六車中，都裝配有DPF系統，節氣門還可以通過開度，提高進入DOC中的廢氣溫度，進而控制DPF還原的進行。

博世的節氣門一般都採用非CAN形式，而對於大陸節氣門現在有採用CAN網絡的形式。

6、智能空氣流量計

智能空氣流量計又被叫做壓差式空氣流量傳感器，是通過文丘裡管原理，在進氣端產生壓差，通過壓差來測量進氣端的進氣量。

該傳感器也是通過CAN網絡進行信號傳輸的。目前，重汽和錫柴在國六系統中匹配該類型的傳感器。

7、PM傳感器

PM傳感器又叫做碳煙顆粒傳感器，主要用來檢測排放到大氣中碳煙顆粒的含量。

可以用於12V和24V電壓供電系統，其主要部件是由加熱器、基質（包含電極）、控制模塊等組成。

在傳感器正常工作時，基質上的電極已經加電工作，這時在正負電極之間產生磁場，當有廢氣流過電極時，細小的顆粒物就在磁場力的作用下，被吸附在電機的兩側。

隨著時間的推移，當正負電極間的顆粒物越積越多，正負電極之間被導通。

當正負之間被導通後，正負極之間產生電流，隨著堆積物越來越多，電流也就越來越大，當電流達到某一個閾值時，完成一個檢測循環。檢測循環的時間的長短，可以判定尾氣中碳煙顆粒的濃度。

PM傳感器與氮氧傳感器一樣，也需要待露點釋放後才能工作，當露點釋放且有測試需求時，PM傳感器先進行加熱再生以燃燒前一個測試循環累計的顆粒物。

PM傳感器也和NOx傳感器一樣是通過CAN網絡傳輸信號的。

下圖為國六的結構布局圖，小軌就把國六的一些小知識點，給大家分享一下。

對於大型商用車，很少有廠家裝配氧傳感器，這是因為通過進氣量的測算和燃油的精確噴射，就可以得到準確的空燃比；在確定的空燃比下，進行充分燃燒，就可以算出燃燒後所剩餘的氧氣量。但是對於輕卡和乘用車因為考慮到對EGR的閉環控制，會有部分廠家選擇加裝氧傳感器。

對於上遊NOx傳感器，一般會選擇安裝在DOC的上遊，這是因為在DOC內部，會發生NO轉化為NO2反應，而NOx傳感器對NO很敏感（測量準確），而對NO2不敏感，為了防止測量不準確，故會將上遊NOx傳感器安裝在DOC的上遊。

上面給大家講解新型國六CAN網絡模塊，那這些CAN網絡模塊是如何進行信號傳輸的呢？

對於CAN網絡通訊的傳輸採用標準幀（11位）和擴展幀（29位），在國六的系統中大都採用擴展幀（29位）。

下面就以尿素質量傳感器給大家講解CAN網絡信號的傳輸。

對於尿素質量傳感器總成的CAN ID有兩個，分別為18FE9BA3和18FE56A3。

PGN為CAN信心編號，傳輸間隔為傳輸的間隔時間；開始字節為數據起始位置，「位」代表有效數據，其實例演示如下：

尿素液位

對於數據場內的第一位數9B（十六進位），查上述表格可知，其代表的為尿素液位信號，其轉化關係如下表：

由表可以其最終的轉化關係為：

●9B（十六進位）=155（十進位）

●尿素液位=（155*0.4%）+0=62 %

尿素溫度

對於數據場內的第二位數據41（十六進位），查表可知，其代表的為尿素溫度信號，其轉化關係為下表：

由表可以其最終的轉化關係為：

●41（十六進位）=65（十進位）

●尿素溫度=（65*1）+（-40）=25℃

尿素液位高度

對於數據場內的第三位和第四位，查表可知其代表為尿素液位高度信息，其轉化關係如下表：

由表可知其最終的轉化關係為：

●第三位80（低8位）與第四位07（高8位）數據組合為0780(十六進位)=1920（十進位）

●尿素液位高度=（1920*0.1）+0=192mm

尿素濃度

對於另一個ID，其數據值為：

對於數據場內的第一位數80（十六進位），查上述表格可知，其代表的為尿素濃度信號，其轉化關係如下表：

由表可以其最終的轉化關係為：

●80（十六進位）=128（十進位）

●尿素濃度=（128*0.25%）+0=32 %

初始溫度

●取第四位55H(十六進位)；轉化關係如下：

0x55H=01010101(二進位) ；

●保留5位為01010（從左往右數）；

●01010（二進位）=0xA（十六進位）

（文/卡車之家特約作者：共軌之家）