国六排气管上有9个传感器，排温就有4个！

2019年7月1日，《重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》法规正式出台，通常称之为“国六”，该法规可以说是目前世界上最严格的排放标准之一。2020年7月1日，国六排放法规正式对城市车实施，届时国六将大范围普及，所以对于各车企、发动机厂或售后维修是一个不小的挑战，在设计制造上必须做出相当大的改变。

 

博世对于国六的策略，重点肯定是跟排放直接相关的后处理上了，上下游氮氧传感器采用闭环控制，更加精准地控制尿素喷射量。并且在对于PM颗粒物的处理上，博世也下了大功夫，采用DPM+DPF的技术，更加高效地燃烧掉PM颗粒物。

 

“国六”相比于之前的“国四”、“国五”有着更为严格的NOx、PM颗粒物等排放限值，并新增了对于粒子数量（PN）与NH3的排放要求。

 

上图为“国六”法规对于NOx和PM的限制，NOx被限制在不能超过0.4g/KWh，PM颗粒物被限制在不能超过0.01g/KWh。

 

▲“国六”法规排放物限值表

注：表中WHSC循环为稳态试验循环，WHTC为瞬态试验循环。

  

上面简单介绍了一下国六法规和博世在国六阶段应用的新技术，那么下面就从传感器的角度，带大家具体了解一下，博世在后处理系统中出了哪些改变与创新。

 

1、 氮氧传感器

 

在国四、国五阶段，车上只装一个下游氮氧传感器，主要作用用来检测尾气中的NOx值，而尿素的消耗是一个开环控制形式，跟氮氧传感器检测的氮氧值没有关系。

 

▲ 氮氧传感器

 

而在国六阶段，博世采用两个氮氧传感器，上游氮氧传感器安装在DOC前，用于测量发动机原排的NOx含量。这是因为在DOC中，会发生NO转化为NO2的反应，而氮氧传感器对于NO很敏感，对NO2则不敏感，为了防止测量不准确，所以将上游氮氧传感器安装在DOC上游。

 

下游氮氧传感器安装在排气管最末端，测量发动机尾气中NOx含量，同时反馈NOx用来调节尿素喷射量（防止尿素多喷或少喷）实现闭环控制，这也是跟国四、国五阶段不同的地方。

  

2、PM传感器

  

在国六阶段，博世为了严格把控排放物，又在排气管最末端安装了一个PM传感器，其作用是检测排放尾气中的PM颗粒物，并将相应的信号传输给ECU来进行OBD和PM的监控。

 

 

从外观上看，PM传感器和氮氧传感器很相似，而且PM传感器与ECU的信号也是通过CAN线进行传输的。

 

 

PM传感器采用12V/24V供电，其主要部件是由加热器、基质（包含电极）控制模块等组成，在传感器正常工作时，基质上的电极已经加电工作，这时在正负电极之间产生磁场，当有废气流过电极时，细小的颗粒物就在磁场力的作用下，被吸附在电机的两侧。

 

 

随着时间的推移，当正负电极间的颗粒物越积越多，正负电极之间被导通。

当正负之间被导通后，正负极之间产生电流，随着堆积物越来越多，电流也就越来越大，当电流达到某一个阈值时，完成一个检测循环。检测循环的时间的长短，可以判定尾气中碳烟颗粒的浓度。

 

PM 传感器与氮氧传感器一样，也需要待露点释放后才能工作，当露点释放且有测试需求时，PM 传感器先进行加热再生以燃烧前一个测试循环累计的颗粒物。

 

3、 压差传感器

  

压差传感器在国四、国五阶段已经应用，想必大家也十分熟悉。其安装在DPF两端，检测DPF两端压力差，从而判断DPF是否有堵塞或移除的情况。

 

在国六阶段，博世依然采用的是三线式的压差传感器。但是与国五阶段不同的是，在博世国六系统中，压差传感器并不是用来计算烟度的累计值的，而是对DPF进行故障性检测。

 

4、排温传感器

   

对于博世国六的后处理改变，恐怕最大的要数排温传感器了，竟然从1个上游排温传感器增加到了4个排温传感器。究竟为什么加了这么多？这就带您一探究竟。

 

首先，我们需要明确它们都装在哪里？

测量的是哪里的温度？

 

为什么要安装T4、T5温度传感器？

这就不得不提到在国六阶段，博世采用的一种新系统——DPM+DPF。我们知道，在之前DPF已经在部分轻卡上使用了，但是满足不了国六的标准，所以博世推出了自己的DPM+DPF技术。

 

▲ DPM系统布局图

 

DPF 主动再生，最重要的限制条件是 DPF 的进口温度，当进口温度高于 600℃时，DPF 主动再生就会进行。DPM 的作用就是使 DPF 的进口温度达到 600℃以上。

 

温度提升分为两个阶段：

 

阶段一：提升DOC前端温度。

当温度小于350~400°C时，发动机通过缸内措施（进气阀、调节喷油提前角等）将DOC前端温度提升至350°C左右以充分激活DOC的转换效率。

 

阶段二：提升进入到 DPF 的废气温度。

当检测到排气温度高于 350-400℃时，DPM 系统在 DOC 上游喷射燃油。喷射的燃油在尾管内和尾气充分混合以形成充分均匀的分布状态，混合状态的燃油在 DOC 尾部 1 燃烧将尾气温度加热至 600℃左右，DPF 捕捉的颗粒物在高温下燃烧消除。

 

当Soot值已经达到再生请求条件并且系统无故障时，DOC前端温度T4＞250°C时，DPM系统就会向排气管中喷油。T4温度决定DPM什么时候开始工作，而DPM喷射量也与T4、T5温度有关。

 

T4_EDC：T4温度传感器监测值

T5_EDC：T5温度传感器监测值

 

说完了T4、T5温度传感器，下面讲讲T6和T7。

 

T6和T7是我们所熟悉的上游排温传感器和下游排温传感器，在国四国五阶段已经有应用，其中T6是配备SCR系统的车型必须装配的传感器，而T7有些系统会装配，有些则不会装配。一般情况下，上游排温要比下游排温高20~40°C，所以这些不装配T7的车型的下游排温是通过T6测得的上游排温标定的。

 

在国六阶段，博世采用双排温传感器的形式，两者协同检测判断SCR系统的工作条件（建压、喷射的起喷/停喷温度），从而可以更准确的控制计算尿素喷射量。

 

5、氧传感器

   

在国四、国五阶段，氧传感器应用较少，一般只在部分装有TVA的车型上有所装配，而在国六阶段，N1类车辆（最大设计总质量不超过3500kg的载货车辆）会装配氧传感器。

 

氧传感器安装在排气管前端，测量发动机原排放中的氧含量，进而控制燃烧的空燃比和EGR率。

 

柴油机的燃烧多数工况都是稀燃且空燃比宽泛，废气中有一部分空气并未参入燃烧而随废气排除，这部分未参与燃烧的空气与废气一起直接通过 EGR 计算，导致进入气缸的有效EGR 率低于期望值，而实际空燃比高于期望值。

为了解决空气管理系统存在的问题，现将氧传感器引入，从理论上准确计算柴油机的实际 EGR 率和空燃比，以提高燃烧控制精度，剔除环境的影响，以达到简化控制的目标，有效控制 NOx 的排放。

 

以上就是博世在国六阶段后处理排气管上面增加的传感器，希望大家在看完本文之后能对国六阶段的控制逻辑有所了解！

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