مستشعر أكسيد النيتروجين
مستشعر أكسيد النيتروجين: التركيب واستكشاف الأخطاء وإرشادات الإصلاح
هنا ستجد معلومات قيمة ومفيدة للوِرش حول تركيب مستشعر أكسيد النيتروجين وطريقة عمله وتشخيص أخطائه.
يشتمل مستشعر أكسيد النيتروجين على مسبار ووحدة تحكم. يتم ربطها ببعضها البعض بقوة باستخدام حزام الكابل لتشكيل وحدة. يتم تركيب هذه الوحدة في نظام العادم وتستخدم للكشف عن أكاسيد النيتروجين في تيار غاز العادم. أكاسيد النيتروجين ضارة بالصحة وتنتج عن درجات الحرارة العالية أو الضغط العالي أو الأكسجين الزائد أثناء الاحتراق في المحرك. ولذلك يعد مستشعر أكسيد النيتروجين عنصرًا مهمًا في نظام إدارة غاز العادم في السيارات الحديثة ذات محركات الاحتراق الداخلي.
إرشادات أمان مهم
ا قامت هيلا بتجميع المعلومات الفنية والنصائح العملية التالية من أجل توفير الدعم المهني لورش المركبات في عملها. المعلومات المقدمة في هذا الموقع مخصصة للاستخدام من قبل الموظفين المؤهلين بشكل مناسب فقط.
جدول المحتويات
مستشعر أكسيد النيتروجين: التركيب وطريقة العمل
يتم تركيب مستشعر أكسيد النيتروجين في السيارات التي تعمل بالبنزين والديزل على حد سواء وفقًا لمعايير المواصفتين Euro 5/6، وهو يساعد على الالتزام بالقيم الصارمة المحددة للانبعاثات. أنظمة إدارة المحرك المعنية تحتاج لبيانات المستشعر من أجل حساب معدل إعادة تدوير غاز العادم أو خليط الهواء والوقود أو كمية حقن اليوريا. يعد المستشعر ضروريًا لسيارات البنزين المزودة بنظام الحقن المباشر للبنزين؛ لأنها تنتج كمية أكبر من أكاسيد النيتروجين بسبب عملية الشحن الطبقي. وفي تلك السيارات يتم أيضًا استخدام محول حفاز يقوم بتخزين أكاسيد النيتروجين.
وفي سيارات الديزل يتم استخدام المستشعر بجانب نظام تخفيض التحفيزي الانتقائي (SCR). حيث يتم إدخال اليوريا في تيار غاز العادم، كما يقلل أكاسيد النيتروجين بتحويلها إلى نيتروجين غير ضار (N2) وماء (H2O). من خلال تسجيل بيانات القياس المتعلقة بغاز العادم فإن مستشعر أكسيد النيتروجين يتيح لنظام إدارة المحرك التحكم في استخدام الكمية المثالية من مادة AdBlue®، وبالتالي يضمن تقليل أكاسيد النيتروجين الضارة بالبيئة بطريقة فعالة. بمجرد الوصول إلى درجة حرارة التشغيل المطلوبة، يقوم مستشعر أكسيد النيتروجين بقياس محتوى أكسيد النيتروجين في غاز العادم بشكل مستمر. تتولى وحدة التحكم بمستشعر أكسيد النيتروجين معالجة القيم الواردة وإرسالها عبر ناقل بيانات CAN إلى وحدات التحكم ذات المستوى الأعلى، مثل وحدة SCR أو وحدة التحكم في المحرك. بناءً على المعلومات الواردة، يمكن لوحدات التحكم هذه حساب مقدار AdBlue® الذي يجب حقنه بواسطة التخفيض التحفيزي الانتقائي بالمحول الحفاز SCR من أجل تخفيض أكسيد النيتروجين بالقدر الأمثل. كما أن عنصر التسخين المدمج مباشرة في المسبار يضمن توفر درجة حرارة التشغيل المطلوبة للمستشعر والتي تبلغ حوالي 300 درجة. يمكن تركيب وحدة مستشعر أكاسيد النيتروجين فردي أو كنظام ثنائي في نظام العادم. وهذا يتوقف على إصدار النظام المثبت في السيارة المعنية. في حالة استخدام مستشعرين يكون أحدهما قبل المحول الحفاز SCR والآخر بعده. يتولى المستشعر الثاني مهمة مراقبة تأثير المحول الحفاز SCR. وهذا يضمن أن يعمل النظام بطريقة صحيحة، ويحقق تحكمًا أكثر دقة في أنظمة تنقية غاز العادم. وهذا الترتيب يساعد على ضمان الالتزام بقيم الانبعاثات التي تزداد صرامة.
مستشعر مع وحدة التحكم
عرض توضيحي لمكان المستشعرات على سيارة مزودة بنظام SCR: ١. مستشعر أكسيد النيتروجين قبل المحول الحفاز، 2. مستشعر أكسيد النيتروجين بعد المحول الحفاز، 3. المحول الحفاز SCR
عرض توضيحي لأماكن الأنظمة والأجهزة في السيارة: ١. وحدة التحكم في الهيكل (BCM) / وحدة التحكم في الشبكة الكهربائية للسيارة، 2. وحدة التحكم الإلكترونية/وحدة التحكم في المحرك، 3. وحدة التحكم في أكاسيد النيتروجين، 4. جهاز استشعار القياس
المبدأ الوظيفي لجهاز الاستشعار: معلومات يجب عليك معرفتها
يدخل غاز العادم إلى الغرفة الأولى عبر حاجز التشتيت. يضم هذا أول خلية مضخة وخلية قياس. يتم تحديد كمية الأكسجين المتبقي التي يتضمنها غاز العادم من خلال خلية القياس الموجودة في الغرفة الأولى. تعمل خلية قياس أخرى متصلة بالهواء الخارجي كمرجع. يؤدي الفرق بين محتوى الأكسجين الموجود في غاز العادم والهواء المرجعي إلى إنشاء جهد كهربائي بين خليتي القياس، والذي تستخدمه وحدة التحكم بوحدة الاستشعار كمتغير مقاس، وبالتالي التحكم في تيار خلية المضخة الأولى. تتولى خلية المضخة نقل الأكسجين المتبقي من غرفة القياس الأولى. تمر أكاسيد النيتروجين المتبقية (NOx) عبر حاجز تشتيت آخر إلى الغرفة الثانية التي تحتوي على قطب كهربائي مطلي. هذا القطب له خاصية تقسيم أكاسيد النيتروجين (NOx) حفزيًا إلى نيتروجين (N²) وأكسجين (O²).
ويتم تشتيت مكونات النيتروجين الناتجة (N²) وتنتقل إلى الخارج عبر طبقة مسامية. يتم ضخ مكونات الأكسجين (O²) إلى الهواء الخارجي بواسطة خلية المضخة الثانية. تقوم وحدة التحكم في وحدة المستشعر بتسجيل قيمة التيار الكهربائي في المضخة الموجودة في خلية المضخة الثانية، وترسل المعلومات بعد معالجتها إلى وحدة التحكم في المحرك عبر ناقل البيانات. وفي وحدة التحكم في المحرك تتم معالجة هذه الإشارة الواردة من المستشعر، وبالتالي يمكنها مراقبة مستوى التقليل الذي يحدث لأكاسيد النيتروجين والتحكم فيه.
عنصر الاستشعار الرسومي / الرسم التخطيطي
- غرفة القياس 1
- غرفة القياس 2
- القطب المطلي
عنصر التسخين المدمج في مستشعر أكسيد النيتروجين: معلومات يجب عليك معرفتها
عنصر التسخين المدمج يسمح بالحفاظ على درجة حرارة تشغيل ثابتة ومثالية داخل المستشعر. يسمح ذلك بتسخين المستشعر إلى درجة حرارة التشغيل المحددة مسبقًا بغض النظر عن درجة الحرارة المحيطة ودرجة حرارة المحرك. وهذا يضمن أن مستشعر أكاسيد النيتروجين يمكنه التفاعل بشكل مثالي حتى في درجات الحرارة المنخفضة. عادة يتم التحكم في درجة حرارة عنصر التسخين عن طريق وحدة التحكم في المحرك. تعمل وحدة التحكم في المحرك على تعديل أداء عنصر التسخين ليتناسب مع الظروف المحيطة. ولا تقتصر فوائد ذلك على تحسين دقة قياس أكسيد النيتروجين فحسب، بل يكون له أيضًا تأثير إيجابي على عمر المستشعر.
أسباب العطل وأعراضه: معلومات مهمة
نظرًا لمكان تركيب المستشعر داخل نظام العادم والظروف المحيطة هناك، فإن العمر الافتراضي للمستشعر ليس بلا نهاية.
يمكن أن تكون الأسباب التالية مسؤولة عن تعطله أو عن عمله بطريقة غير صحيحة
- وظيفة الاستشعار تفقد كفاءتها
- التآكل بسبب التقادم. مثل مستشعر لامدا، قد تتقادم وحدة استشعار أكاسيد النيتروجين أيضًا
- بسبب ظروف التشغيل مثل تكوين غاز العادم ودرجات الحرارة والاهتزازات
- تراكم الكربون على رأس المستشعر
- التشغيل على مسافة قصيرة، أو تركيبة الخليط غير الصحيحة أو استهلاك الزيت العالي
- التأثيرات البيئية
- الرطوبة أو الماء أو ملح الطريق
- وجوود أضرار ميكانيكية
- التركيب غير الصحيح، أو التعرض لحادث أو التعرض لِعَضة عِرسة
- خلل في الإمداد بالكهرباء
- انقطاع الكابلات
- دوائر قصيرة خارجية أو داخلية
- وجود خلل في نظام المحول الحفاز SCR
- وجود عطل في المكونات أو خطأ في كمية مادة AdBlue® يمكن أن يؤدي لتكون رواسب. وذلك يمكن أن يؤدي إلى إتلاف المستشعر وتعطله
في حالة تعطل مستشعر أكسيد النيتروجين يمكن أن تحدث الأعراض التالية.
- إنارة لمبة الكنترول الخاصة بالمُحرِّك
- ظهور تحذير بخصوص نظام المحول الحفاز SCR في شاشة العرض بمجموعة العدادات
- تخزين رمز الخطأ في وحدة التحكم
- تعطل نظام المحول الحفاز SCR، أو تشغيله في وضع الطوارئ
- زيادة استهلاك الوقود أو ضعف أداء المحرك
استكشاف أخطاء مستشعر أكسيد النيتروجين وإصلاحها: نصائح عملية
تتولى وحدة التحكم في النظام من المستوى الأعلى مراقبة عمل مستشعر أكسيد النيتروجين، وبالتالي تحدث المراقبة عبر نظام تشخيص حالة أنظمة السيارة (OBD). يتم اكتشاف حالات القصور المتعلقة بالمكونات مثل عدم الاستعداد للعمل أو وجود دوائر قِصر كهربائية أو انقطاع الكابلات مباشرةً وتسجيلها في ذاكرة الأخطاء. ولذلك يجب أولاً قراءة ذاكرة الخطأ الخاصة بالأنظمة المتعلقة بالانبعاثات باستخدام جهاز تشخيص مناسب. تعتبر البيانات الواردة من اتصالات وحدة التحكم هي الأساس لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها الفعلي والنجاح في عملية الإصلاح. ورغم ذلك فقبل البدء في عملية تشخيص مفصلة لوحدة التحكم، يجب فحص نظام العادم بالكامل بصريًا. عندما يكون هنا ضرر خارجي فعادةً ما يكون ملحوظًا مثلًا من خلال تغير مستوى الضوضاء الصادرة منه، والذي يمكن أن يكون ناتجًا عن وجود شقوق أو صدأ في الأنابيب أو الوصلات أو كواتم الصوت. يجب أيضًا فحص كواتم الصوت والمحولات الحفازة المركبة للتأكد من عدم وجود عيوب، مثل وجود أجزاء غير مثبتة جيدًا بالداخل، وذلك عن طريق رج الجزء المعني أو النقر عليه. قد تكون توصيلات الكابلات أو وصلة القابس الكهربائية تعرضت للتلف؛ مثلًا بسبب تأثيرات بيئية مثل الأوساخ أو الماء أو ملح الطريق. ولذلك يجب أيضًا أخذ وصلة القابس الكهربائي الموجودة بوحدة التحكم في الاعتبار عند استكشاف الأخطاء وإصلاحها. إذا لم يكن هناك أي ضرر ظاهر، يجب فحص مصدر الكهرباء واتصال ناقل البيانات وفقًا لمواصفات الشركة المصنعة باستخدام جهاز قياس مناسب.
مثال لعرض كيفية تشخيص وحدة التحكم: إرشادات
بحسب السيارة والنظام المستخدم قد لا يقتصر الأمر على إمكانية قراءة ذاكرة الخطأ فحسب، بل يمكن أيضًا تحديد وعرض وظائف إضافية مثل البارامترات أو مخططات الدوائر والتوصيلات. تم تنفيذ المعلومات التالية باستخدام سيارة BMW 520D G31 كمثال.
قراءة ذاكرة أخطاء وحدة التحكم في المحرك
في هذه الوظيفة يمكن قراءة وحذف رموز الخطأ المخزنة في وحدة التحكم في المحرك.
في دراسة الحالة التي نجريها نجد أنه قد تم تخزين خطأ في ذاكرة الخطأ بخصوص مستشعر أكسيد النيتروجين الموجود بعد المحول الحفاز SCR.
- رمز الخطأ 2FB 800 "OBD CAN Botschaft fehlt"
- هناك خطأ موجود
- لمبة الأعطال غير مضاءة
قراءة البارامترات
بارامترات مستشعر أكسيد النيتروجين بعد المحول الحفاز بها خلل
بارامتر مستشعرات أكسيد النيتروجين أثناء عملها
في هذه الوظيفة يمكن عرض القيم الحالية المُقاسة مثل سرعة المحرك، وقيمة أكاسيد النيتروجين قبل وبعد المحول الحفاز SCR، وكذلك درجة حرارة المحول الحفاز SCR.
يمكن استخدام هذا الاستعلام الخاص بالبارامتر أثناء التشغيل للتحقق مما إذا كانت أجهزة مستشعر غاز العادم ونظام SCR تعمل بشكل صحيح.
كما يتبين في مثالنا هذا فإنه لا يتم عرض أي قيمة لمستشعر أكسيد النيتروجين بعد المحول الحفاز SCR الذي به العطل.
وضع الضبط الأساسي
بعد تركيب مستشعر أكسيد النيتروجين مع وحدة التحكم، يجب إجراء تعديل على السيارة.
في هذه الوظيفة يمكن إعادة ضبط قيم التعلم ويمكن تدريب وحدة التحكم ذات المستوى الأعلى على المستشعر الجديد.
مخططات الدوائر الكهربائية
عرض يوضح مكان المستشعرات في مخطط الدائرة: ١. مستشعر أكسيد النيتروجين قبل المحول الحفاز، 2. مستشعر أكسيد النيتروجين بعد المحول الحفاز، 3. وحدة التحكم في المحرك، 4. وحدة التحكم في شبكة الكهرباء بالسيارة
يمكن اللجوء إلى مخططات الدوائر الكهربائية الخاصة بالنظام للمساعدة في استكشاف الأخطاء من معلومات السيارة. فهنا مثلًا يمكن قراءة رقم التعريف الشخصي (PIN) من مستشعر أكسيد النيتروجين (NOX) واستخدامه لمواصلة استكشاف الأخطاء وإصلاحها.
إرشادات الصيانة والإصلاح: نصائح لوِرش السيارات
- يجب ألا يقوم بالتركيب سوى متخصصين مُدرّبين.
- كجزء من استكشاف الأخطاء وإصلاحها وبعد تشخيص وحدة التحكم، يجب أولاً إجراء فحص بصري للمكونات والأجهزة الطرفية في حيز المحرك أو نظام العادم.
- يجب استبدال مستشعر أكسيد النيتروجين في حالة تلف الأسلاك أو جسم المستشعر.
- عند الحاجة للإصلاح يجب دائمًا استبدال المستشعر بكامله.
- تأكد من استخدام المستشعر الصحيح ومن تركيبه في الوضع الصحيح. لا تخلط بين مستشعر قبل وبعد المحول الحفاز.
- يجب ألا توضع طبقة إضافية من معجون حراري على الحز الحلزوني الخاص بمستشعر أكسيد النيتروجين.
- يجب إحكام ربط مستشعر أكاسيد النيتروجين طبقًأ لعزم الربط المحدد. نوصي بعزم ربط قدره 50 نيوتن متر لمستشعرات درجة حرارة غاز العادم HELLA.
- قبل التركيب يجب التأكد من أن المنتج يتوافق مع الاستخدام المقصود منه ويتمتع بالأبعاد والوصلات والخصائص المطلوبة.
- بعد تركيب مستشعر أكسيد النيتروجين مع وحدة التحكم، قد يكون من الضروري أيضًا مواءمته مع السيارة باستخدام جهاز تشخيص مناسب.
- وفي هذا السياق يرجى ملاحظة إرشادات الفك والتركيب الخاصة بالشركة المصنعة للسيارة.
- شركة HELLA لا تتحمَّل أيةَ مسؤولية عن الأضرار التي يسببها التعامل غيرُ السليم مع المنتج أو عن تركيبه بطريقة غير صحيحة.
ملاحظة!
تم عرض خيارات التشخيص المختلفة باستخدام جهاز التشخيص mega macs X كمثال. قد تختلف تفاصيل الفحص وتنوع الوظائف المتاحة حسب الشركة الصانعة للسيارة، ويعتمد ذلك على إعدادات نظام وحدة التحكم. الهدف من الرسوم التخطيطية والصور والتوصيفات هو شرح المعلومات النصية الواردة في المستند وعرضها، ولكن لا يمكن استخدامها كأساس لعملية الإصلاح الخاصة بالسيارة.