Sensor de NOx: estructura, localización de averías e indicaciones de reparación

Aquí encontrará valiosas y útiles indicaciones para el taller sobre el tema de la estructura, el funcionamiento y el diagnóstico de los sensores de NOx.

El sensor de óxido nítrico consta de una sonda y una unidad de control conectadas entre sí fijamente como una unidad, mediante un mazo de cables. Esta unidad de sensor está instalada en el conducto de gases de escape y se utiliza para detectar los óxidos nítricos en la corriente de gases de escape. Los óxidos nítricos son perjudiciales para la salud y se producen por las altas temperaturas, la alta presión o el exceso de oxígeno durante la combustión en el motor. Por ello, el sensor de NOx es un componente importante del sistema de gestión de los gases de escape de los vehículos modernos con motor de combustión interna.

Indicación de seguridad importante
La siguiente información técnica y consejos prácticos han sido elaborados por HELLA con el fin de ayudar de forma profesional a los talleres de vehículos en su trabajo diario. La información facilitada en esta página web está pensada solamente para personal debidamente cualificado y con formación específica.

Sensor de NOx: Estructura y funcionamiento

El sensor de NOx se instala tanto en vehículos de gasolina como diésel a partir de Euro 5/6 y permite respetar los estrictos valores de emisiones. Los respectivos sistemas de gestión del motor necesitan los datos de los sensores para calcular la tasa de recirculación de los gases de escape, la mezcla de aire y combustible o la cantidad de inyección de urea. El sensor es necesario para los vehículos con inyección directa de gasolina, ya que éstos producen una mayor cantidad de óxidos nítricos debido al funcionamiento de carga estratificada. Estos vehículos también disponen de un catalizador de almacenamiento de NOx.

En los vehículos diésel, el sensor se utiliza junto con un sistema de reducción catalítica selectiva (Selective Catalytic Reduction, SCR). Aquí, la urea se introduce en el flujo de gases de escape y reduce los óxidos nítricos a nitrógeno (N2) inofensivo y agua (H2O). Mediante el registro de los datos de medición relevantes para los gases de escape, el sensor de NOx permite una dosificación óptima de AdBlue® por parte del sistema de gestión del motor y, de esa manera, una reducción eficaz de los óxidos nítricos, perjudiciales para el medio ambiente. En cuanto se alcanza la temperatura de funcionamiento requerida, el sensor de NOx mide permanentemente el contenido de óxido nítrico en los gases de escape. Los valores determinados son procesados por la unidad de control del sensor de NOX y transmitidos a través del bus de datos CAN a unidades de control de nivel superior, como el SCR o la unidad de control del motor. Basándose en la información recibida, estas unidades de control pueden calcular la cantidad de AdBlue® que debe inyectarse delante del catalizador SCR para conseguir una reducción óptima de los óxidos nítricos. Además, un elemento calefactor integrado directamente en la sonda garantiza la temperatura de funcionamiento de aprox. 300° requerida para el sensor. La unidad del sensor de NOx puede instalarse individualmente o como un par de sistemas en el sistema de gases de escape. Esto depende del modelo del sistema instalado en cada vehículo. Si se utilizan dos sensores, uno se sitúa delante y otro detrás del catalizador SCR. El sensor que se encuentra detrás supervisa el efecto del catalizador SCR. Así se garantiza el funcionamiento del sistema y se logra un control más preciso de los sistemas de depuración de gases de escape. Esta disposición contribuye al cumplimiento de los límites de emisiones, cada vez más estrictos.

Principio de funcionamiento de la sonda: Información importante

Los gases de escape entran en la primera cámara a través de la barrera de difusión. Esta cámara alberga la primera celda de bombeo y una celda de medición. El oxígeno residual en el gas de escape se determina mediante la celda de medición de la primera cámara. Otra celda de medición con conexión al aire exterior sirve como referencia. La diferencia entre el contenido de oxígeno en el gas de escape y el aire de referencia crea una tensión entre las dos celdas de medición. Esta es utilizada por la unidad de control de la unidad de sensor como magnitud medida para controlar la corriente de la primera celda de bombeo. La celda de bombeo transporta el oxígeno residual fuera de la primera cámara de medición. Los óxidos nítricos (NOx) restantes pasan a través de otra barrera de difusión a la cámara dos, que contiene un electrodo revestido. Este electrodo tiene la propiedad de desdoblar catalíticamente los óxidos nítricos (NOx) en nitrógeno (N²) y oxígeno (O²).

Las partes de nitrógeno (N²) resultantes se difunden hacia el exterior a través de una capa porosa. Las partes de oxígeno (O²) son transportadas al aire exterior por la segunda celda de bombeo. La unidad de control de la unidad del sensor registra la corriente de bombeo de la segunda celda de bombeo y envía la información procesada a la unidad de control del motor a través del bus de datos. Esta señal del sensor se procesa allí y permite así supervisar y controlar la reducción de NOx.

Elemento calefactor integrado en el sensor de NOx: Información importante

El elemento calefactor integrado permite mantener una temperatura de funcionamiento constante y óptima en el sensor. Así, es posible calentar el sensor hasta la temperatura de funcionamiento predefinida, independientemente de la temperatura ambiente y de la temperatura del motor. Esto garantiza que el sensor de NOx pueda reaccionar de forma óptima incluso a bajas temperaturas. La temperatura del elemento calefactor se regula generalmente a través del control del motor. La unidad de control del motor adapta la potencia de calefacción a las condiciones ambientales. Esto no solo mejora la precisión de la medición del óxido nítrico, sino que también tiene un efecto positivo en la vida útil del sensor.

Causas de avería y síntomas: Indicaciones

Debido a la posición de montaje en el sistema de escape y a las condiciones ambientales del mismo, la vida útil del sensor no es ilimitada.

Las siguientes causas pueden dar lugar a un funcionamiento defectuoso o a una avería

  • El sensor pierde eficacia
    • Desgaste por envejecimiento. Al igual que una sonda Lambda, la unidad de sensor de NOx también envejece
    • Debido a las condiciones de uso, como la composición de los gases de escape, las temperaturas y las vibraciones
  • Cabezal del sensor sucio de hollín
    • Funcionamiento en distancias cortas, composición incorrecta de la mezcla o consumo elevado de aceite
  • Influencias del medio ambiente
    • Humedad, agua o sal de carretera
  • Daños mecánicos
    • Montaje incorrecto, accidente o mordedura de marta
  • Alimentación de tensión defectuosa
    • Interrupciones del cable
    • Cortocircuitos externos o internos
  • Sistema SCR defectuoso
    • Componentes defectuosos: una dosificación incorrecta de AdBlue® puede provocar sedimentaciones. Estas pueden dañar el sensor y provocar una avería

Una avería del sensor de NOx puede presentar los siguientes síntomas.

  • Encendido del testigo de aviso del motor
  • Advertencia del sistema SCR en la pantalla del cuadro de instrumentos
  • Almacenamiento de un código de error en la unidad de control
  • Mal funcionamiento o funcionamiento de emergencia del sistema SCR
  • Aumento del consumo de combustible o rendimiento deficiente del motor

Localización de averías en el sensor de NOx: Consejos prácticos

El funcionamiento del sensor de NOX es supervisado por la correspondiente unidad de control del sistema de nivel superior y, por tanto, a través del sistema de diagnóstico a bordo (OBD). Los defectos relacionados con los componentes, como una disponibilidad operativa defectuosa, cortocircuitos eléctricos o interrupciones de cables, se reconocen directamente y se registran en la memoria de averías. Por lo tanto, debe leerse primero la memoria de averías de los sistemas relevantes para los gases de escape mediante un dispositivo de diagnóstico adecuado. Los datos de la comunicación con la unidad de control son la base para la localización de averías propiamente dicha y una reparación exitosa. No obstante, antes de comenzar directamente con un diagnóstico ampliado de la unidad de control, debe inspeccionarse visualmente todo el sistema de gases de escape. Los daños externos suelen notarse ya por un cambio en el comportamiento acústico y pueden estar causados por grietas u oxidación en las tuberías, en las uniones o en los silenciadores. También se debe comprobar que los silenciadores y catalizadores instalados no presenten defectos, como piezas sueltas en el interior, sacudiendo o golpeando el componente respectivo. El cableado o las conexiones eléctricas enchufables pueden haberse dañado aquí debido a influencias ambientales como la suciedad, el agua o la sal de la carretera. Por lo tanto, en el proceso de localización de averías debe incluirse también la conexión eléctrica de la unidad de control. Si no se detectan daños, deben comprobarse en caso necesario la alimentación eléctrica y la comunicación del bus de datos mediante un dispositivo de medición adecuado, de acuerdo con las especificaciones del fabricante.

Esquema de ejemplo del diagnóstico de la unidad de control: Instrucciones

Dependiendo del vehículo y del sistema, no solo se puede leer la memoria de averías, sino que también se pueden seleccionar y visualizar funciones adicionales como parámetros o esquemas eléctricos. La siguiente información se ha elaborado tomando como ejemplo un BMW 520D G31.

Leer la memoria de averías del control del motor

Mediante esta función pueden leerse y borrarse los códigos de avería almacenados en el control del motor.

En nuestro ejemplo, se almacenó en la memoria de averías un fallo relacionado con el sensor de NOx situado detrás del catalizador SCR.

  • Código de avería 2FB 800 "Falta mensaje OBD CAN"
    • Avería presente
    • Lámpara de avería no encendida

Leer los parámetros

Esta función se puede utilizar para mostrar los valores medidos actuales, como el régimen del motor, el valor de NOx delante y detrás del catalizador SCR, así como la temperatura del catalizador SCR.

Esta consulta de parámetros puede utilizarse durante el funcionamiento para comprobar si los sensores de gases de escape y el sistema SCR funcionan correctamente.

Como puede verse en nuestro ejemplo, no se muestra ningún valor para el sensor de NOx defectuoso detrás del catalizador SCR.

Ajuste básico

Después de montar el sensor de NOx con unidad de control, es necesario en este caso adaptarlo al vehículo.
En esta función se pueden reponer los valores de programación y el nuevo sensor puede programarse en la unidad de control de nivel superior.

Esquemas de conexiones

Para la búsqueda de averías puede recurrirse a los esquemas de conexiones específicos de cada sistema, incluidos en la información de cada vehículo. Aquí, por ejemplo, se puede leer la asignación de pines en el sensor de NOX y se puede utilizar para la posterior localización de averías.

Indicaciones de mantenimiento y reparación: Consejos para el Taller

  • El montaje solo debe llevarlo a cabo personal cualificado.
  • En el marco de la localización de averías, después del diagnóstico de la unidad de control se debe realizar primero una inspección visual de los componentes y periféricos en el compartimento del motor o en el sistema de gases de escape.
  • El sensor de NOx se debe reemplazar si el cableado o la carcasa del sensor están dañados.
  • En caso de reparación, el sensor debe sustituirse siempre como una unidad completa.
  • ¡Asegúrese de que el sensor y la posición de montaje son correctos! No confunda las posiciones delante y detrás del catalizador.
  • La rosca del sensor de NOx no debe recubrirse adicionalmente con pasta para tornillos calientes.
  • ¡Los sensores de NOx deben apretarse con el par de apriete prescrito! Para los sensores de temperatura de gases de escape HELLA recomendamos un par de apriete de 50 Nm.
  • Antes del montaje, asegúrese de que el producto corresponde al uso previsto y presenta las medidas, conexiones y características requeridas.
  • Después del montaje del sensor de NOx con unidad de control, puede ser necesario realizar adicionalmente una adaptación al vehículo mediante un dispositivo de diagnóstico adecuado.
  • ¡Se deben observar en este contexto las correspondientes instrucciones de montaje y desmontaje del fabricante del vehículo!
  • ¡HELLA no asume ninguna responsabilidad por los daños causados por un manejo inadecuado o un montaje incorrecto del producto!

¡Nota!
Las distintas posibilidades de diagnóstico se representan aquí tomando como ejemplo un equipo de diagnóstico mega macs X. Dependiendo del fabricante del vehículo, tanto el alcance de las pruebas como la diversidad de funciones pueden variar, y dependen de la configuración del sistema de la unidad de control. Las representaciones esquemáticas, imágenes y descripciones sirven para aclarar e ilustrar los textos del documento y no pueden considerarse la base de una reparación específica de vehículos.