Sensor de NOx:
Sensor de NOx: Construção, localização de erros e avisos de reparação
Aqui encontra avisos úteis e práticos para as oficinas, sobre a construção, funcionamento e diagnóstico do sensor de NOx.
O sensor de óxido de azoto é constituído por uma sonda e um módulo de comando, que formam uma unidade e estão permanentemente ligadas entre si através de uma cablagem. Esta unidade está instalada no sistema de escape e é utilizada para detetar óxidos de azoto no fluxo dos gases de escape. Os óxidos de azoto são nocivos para a saúde e são produzidos por temperaturas elevadas, alta pressão ou excesso de oxigénio durante a combustão no motor. O sensor de NOx é, por conseguinte, um componente importante do sistema de gestão dos gases de escape dos veículos a motor modernos, equipados com motores de combustão.
Aviso importante de segurança
As seguintes informações técnicas e dicas práticas foram elaboradas pela HELLA, com o intuito de apoiar as oficinas profissionalmente nos trabalhos do dia a dia. As informações disponibilizadas neste web site apenas devem ser utilizadas por pessoal especializado e devidamente qualificado.
ÍNDICE
Sensor de NOx:: Construção e funcionamento
O sensor de NOx é instalado em veículos a gasolina e a gasóleo, a partir da norma Euro 5/6 e permite o cumprimento dos rigorosos valores de emissão. Os dados do sensor são necessários para os respetivos sistemas de gestão do motor para calcular a taxa de recirculação dos gases de escape, a mistura ar-combustível ou a quantidade de injeção de ureia. O sensor é necessário para os veículos com injeção direta de gasolina, uma vez que estes produzem uma maior quantidade de óxidos de azoto devido à operação estratificada. Estes veículos possuem ainda um catalisador acumulador de NOx.
Nos veículos a diesel, o sensor é utilizado em combinação com um sistema de redução seletiva catalítica (Selective Catalytic Reduction - SCR). Aqui, a ureia é introduzida no fluxo de gases de escape, transformando os óxidos de azoto em azoto inofensivo (N2) e água (H2O). Ao registar os dados de medição relevantes para os gases de escape, o sensor de NOx permite que o sistema de gestão do motor otimize a dosagem de AdBlue®, assegurando assim uma redução eficaz dos óxidos de azoto nocivos para o ambiente. Assim que a temperatura de funcionamento requerida é atingida, o sensor de NOx mede permanentemente o teor de óxido de azoto nos gases de escape. Os valores determinados são processados pelo módulo de comando do sensor NOX e transmitidos, via barramento de dados CAN, para módulos de comando supraordenados como, por exemplo, o módulo de comando do motor ou do SCR. Com base nas informações recebidas, estes módulos de comando podem calcular a quantidade de AdBlue® que tem de ser injetada a montante do catalisador SCR, de modo a obter a redução necessária de óxidos de azoto. A temperatura de funcionamento necessária de aprox. 300° do sensor é assegurada por um elemento de aquecimento diretamente integrado na sonda. A unidade de sensor de NOx pode estar instalada individualmente ou na forma de par de sistema, no sistema de gás de escape. Isto depende da versão do sistema que está instalada no respetivo veículo. Se forem utilizados dois sensores, um está localizado a montante e o outro a jusante do catalisador SCR. O sensor a jusante tem a tarefa de monitorizar o desempenho do catalisador SCR. Assim é assegurado o funcionamento correto do sistema e uma regulação mais precisa dos sistemas de depuração dos gases de escape. Esta disposição contribui para o cumprimento dos limites de emissão cada vez mais rigorosos.
Sensor com módulo de comando
Exemplo do posicionamento dos sensores num veículo equipado com sistema SCR: 1. Sensor de NOX a montante do catalisador, 2. Sensor de NOX a jusante do catalisador, 3. Catalisador SCR
Exemplo da topologia no veículo: 1. BCM / Módulo de comando da rede de bordo, 2. ECU / Módulo de comando do motor, 3. Módulo de comando de NOX, 4. Sonda de medição
Princípio de funcionamento da sonda: Informações interessantes
Os gases de escape entram na primeira câmara, através da barreira de difusão. Aqui estão integradas a primeira célula da bomba e uma célula de medição. O oxigénio residual nos gases de escape é determinado utilizando a célula de medição na primeira câmara. Uma outra célula de medição, com uma ligação ao ar exterior, serve de referência. A diferença entre o teor de oxigénio nos gases de escape e no ar de referência cria uma tensão entre as duas células de medição, que o módulo de comando do sensor utiliza como variável medida e controla, assim, a corrente da primeira célula da bomba. A célula da bomba transporta o oxigénio residual para fora da primeira câmara de medição. Os restantes óxidos de azoto (NOx) passam através de outra barreira de difusão para a câmara dois, que contém um elétrodo revestido. Este elétrodo divide cataliticamente os óxidos de azoto (NOx) em azoto (N²) e oxigénio (O²).
O azoto (N²) difunde-se para o exterior, passando por uma camada porosa. O oxigénio (O²) é transportado para o ar exterior, pela segunda célula da bomba. O módulo de comando do sensor regista a corrente da bomba da segunda célula da bomba e envia a informação processada, através do barramento de dados, para o módulo de comando do motor. Este sinal do sensor é processado e monitoriza, assim, a redução de NOx.
Representação gráfica do elemento sensor/princípio de funcionamento
- Câmara de medição 1
- Câmara de medição 2
- Elétrodo revestido
Elemento de aquecimento integrado no sensor de NOx: Informações interessantes
O elemento de aquecimento integrado permite manter uma temperatura de serviço constante e ideal no sensor. Assim, o sensor pode ser aquecido até à temperatura de serviço predefinida, independentemente da temperatura ambiente e da temperatura do motor. Esta tecnologia assegura o funcionamento perfeito do sensor de NOx, mesmo a baixas temperaturas. Por norma, a regulação de temperatura do elemento de aquecimento é assegurada pelo comando do motor. O módulo de comando do motor adapta a capacidade de aquecimento às condições ambientais. Isto não só melhora a precisão da medição do óxido de azoto, como também tem um efeito positivo sobre a vida útil do sensor.
Causas de avaria e sintomas: Avisos
Devido à posição de instalação do sensor no sistema de escape e às condições adversas a que é exposto, o sensor não tem uma vida útil ilimitada.
As seguintes razões podem ser responsáveis por um mau funcionamento ou avaria
- A função do sensor deteriora-se
- Desgaste devido ao envelhecimento. A unidade do sensor de NOx também envelhece conforme a sonda lambda
- Devido às condições de funcionamento, como a composição dos gases de escape, as temperaturas e as vibrações
- Cabeça do sensor coberta de fuligem
- Curtas viagens, composição incorreta da mistura ou consumo elevado de óleo
- Influências ambientais
- Humidade, água ou sal na estrada
- Danos mecânicos
- Montagem incorreta, acidente ou danos causados por animais (marta)
- Falha na alimentação de tensão
- Interrupções/ruturas nos cabos
- Curto-circuitos externos ou internos
- Sistema SCR com defeito
- Componentes defeituosos — a dosagem incorreta de AdBlue® pode dar origem à formação de depósitos. Estes podem danificar o sensor e provocar a sua avaria
Podem surgir os seguintes sintomas se o sensor de NOx avariar.
- A luz de controlo do motor acende
- Aviso do sistema SCR no painel de instrumentos combinado
- Memorização de um código de erro no módulo de comando
- Falha de funcionamento ou funcionamento do sistema SCR em modo de emergência
- Aumento do consumo de combustível ou redução da potência do motor
Localização de erros no sensor de NOx: Conselhos práticos
O funcionamento do sensor de NOX é monitorizado pelo respetivo módulo de comando do sistema supraordenado e, consequentemente, pelo diagnóstico a bordo (OBD). As falhas ou avarias relacionadas com os componentes, tais como operacionalidade incorreta, curto-circuitos elétricos ou interrupções de cabos, são diretamente identificadas e registadas na memória de erros. Assim sendo, deve-se primeiro proceder à leitura da memória de erros dos sistemas relevantes para os gases de escape, utilizando um aparelho de diagnóstico adequado. Os dados da comunicação do módulo de comando são a base para os trabalhos de localização de erros e para uma reparação bem-sucedida. Contudo, antes de iniciar diretamente com o diagnóstico alargado do módulo de comando, todo o sistema de escape deve ser inspecionado visualmente . Por norma, potenciais danos externos são facilmente percetíveis através de uma alteração no comportamento sonoro que podem ser causados por fissuras ou danos por corrosão nos tubos, ligações ou silenciadores. Os silenciadores e catalisadores instalados também devem ser verificados quanto a defeitos, como peças soltas no interior, agitando ou batendo no respetivo componente. A cablagem ou as conexões de ficha podem ter sido danificadas devido a influências ambientais, tais como sujidade, água ou sal na estrada. Por conseguinte, a conexão de ficha no módulo de comando também deve ser incluída no processo de localização de erros. Se não forem detetados quaisquer danos deve-se eventualmente controlar a alimentação de tensão e a comunicação do barramento de dados com um dispositivo de medição adequado, de acordo com as especificações do fabricante.
Exemplo do diagnóstico do módulo de comando: Instruções
Dependendo do veículo e do sistema, não só pode ser possível ler a memória de erros, como também selecionar e apresentar funções adicionais, como parâmetros ou esquemas de conexão. As informações seguintes foram realizadas, a título de exemplo, num BMW 520D G31.
Ler a memória de erros do comando do motor
Nesta função é possível consultar e apagar os códigos de erro registados no comando do motor.
No nosso exemplo, foi registado um erro na memória de erros relacionado com o sensor de NOx, a jusante do catalisador SCR.
- Código de erro 2FB 800 "OBD CAN Mensagem em falta"
- Erro existente
- Lâmpada de erro não brilha
Consultar os parâmetros
Parâmetro Sensor de NOx a jusante do catalisador com defeito
Parâmetro Sensores de NOx em funcionamento
Nesta função podem ser apresentados os valores de medição atuais, como a velocidade de rotação do motor, o valor de NOx a montante e a jusante do catalisador SCR, bem como a temperatura do catalisador SCR.
Com base na verificação destes parâmetros, é possível identificar durante o funcionamento se os sensores no sistema de gás de escape e o sistema SCR funcionam corretamente.
Como se pode ver no nosso exemplo, não é apresentado qualquer valor para o sensor de NOx com defeito, a jusante do catalisador SCR.
Ajuste base
Após a instalação do sensor de NOx com módulo de comando, é necessária a sua adaptação ao veículo.
Com esta função, é possível repor os valores programados e reprogramar o novo sensor no módulo de comando supraordenado.
Esquemas de conexão
Ilustração do posicionamento dos sensores no esquema de conexão: 1. Sensor de NOX a montante do catalisador, 2. Sensor de NOX a jusante do catalisador, 3. Módulo de comando do motor, 4. Módulo de comando da rede de bordo
Esquemas de conexão específicos do sistema, provenientes das informações do veículo, podem ser utilizados para a procura de erros. Estes podem ser utilizados, por exemplo, para identificar a distribuição dos pinos no sensor de NOx e para outros processos de localização de erros.
Avisos de manutenção e de reparação: Dicas para a oficina
- A montagem apenas deve ser efetuada por técnicos qualificados e devidamente especializados.
- No âmbito da localização de erros, deve-se realizar um diagnóstico do módulo de comando, seguido de um controlo visual dos componentes e dos periféricos no compartimento do motor ou no sistema de gás de escape.
- O sensor de NOx deve ser substituído se a cablagem ou a carcaça do sensor estiverem danificadas.
- Um sensor danificado deve ser sempre substituído como uma unidade completa.
- Prestar atenção à instalação do sensor correto, na posição de montagem correta! Não trocar a posição a montante do catalisador com a posição a jusante do catalisador.
- A rosca do sensor de NOx não pode ser revestida adicionalmente com pasta lubrificante para altas temperaturas.
- Os sensores de NOx têm de ser aparafusados com o binário de aperto especificado! Recomendamos um binário de aperto de 50 Nm para os sensores de temperatura dos gases de escape HELLA.
- Antes de iniciar a montagem, deve-se assegurar que o produto é o correto e que tem as dimensões, conexões e propriedades necessárias.
- Após a instalação do sensor de NOx com o módulo de comando, pode ser necessária a sua adaptação ao veículo com um aparelho de diagnóstico adequado!
- Neste contexto, p. f. considerar os respetivos avisos de desmontagem/montagem do fabricante automóvel!
- A HELLA não se responsabiliza por quaisquer danos que sejam resultado de uma montagem ou manuseamento incorreto do produto!
Aviso!
As diferentes opções de diagnóstico foram apresentadas, a título de exemplo, com base no dispositivo de diagnóstico mega macs X. A profundidade de verificação e a diversidade de funções podem variar consoante o fabricante do veículo e dependem da configuração do sistema do módulo de comando. Apresentações esquemáticas, figuras e descrições têm a finalidade de facilitar a compreensão e exemplificação e não podem ser utilizadas como base para a reparação de veículos específicos.