Pourquoi le capteur NOx se compose-t-il toujours d'une sonde et d'un calculateur formant un ensemble indissociable ?

Le capteur NOx nécessite un traitement de signal spécifique, car la mesure repose sur les courants de pompage et les boucles de régulation internes. Ces signaux ne sont pas directement comparables aux entrées analogiques classiques. Le calculateur intégré traite les données brutes en fonction de la température et du système, puis fournit à partir de celles-ci des valeurs de mesure compatibles CAN pour le calculateur du moteur ou le calculateur SCR.

Pourquoi un capteur NOx peut-il fonctionner normalement sur le plan électrique tout en fournissant des valeurs de mesure erronées ?

Le vieillissement des éléments de capteur modifie les propriétés électrochimiques des cellules de mesure et de pompage. L'alimentation électrique et la communication sur le bus fonctionnent souvent sans faille. Le calculateur détecte toutefois de plus en plus souvent, des valeurs NOx non plausibles ou des écarts de régulation, qui ne sont mis en évidence qu'après comparaison des paramètres ou surveillance du rendement du système SCR.

Quel rôle joue l'élément chauffant intégré lors du diagnostic des capteurs NOx ?

Le capteur ne fonctionne de manière fiable qu'à partir d'une température de fonctionnement définie. L'élément chauffant assure cela indépendamment de la température des gaz d'échappement. Des défauts dans le système de régulation du chauffage peuvent entraîner un retard dans la mise en service des mesures, des valeurs NOx non plausibles ou l'absence de signaux. Ces défauts sont souvent enregistrés comme des dysfonctionnements plutôt que comme de simples défauts de chauffage.

Pourquoi les anomalies des capteurs NOx sont-elles plus fréquentes après de courtes distances ?

En cas d'utilisation principalement sur de courtes distances, le capteur n'atteint sa température de fonctionnement que brièvement, voire de manière insuffisante. La présence de condensat, de carburant ou d'huile dans la ligne d'échappement favorise la formation de dépôts sur l'élément capteur. Cela accélère le vieillissement et peut entraîner un retard dans la transmission du signal ou des valeurs de mesure NOx erronées.

Comment faire la distinction entre un défaut électrique du capteur NOx et un défaut de mesure fonctionnel ?

Les défauts électriques se manifestent généralement par des valeurs de mesure manquantes ou constantes, des interruptions de communication ou des codes défaut liés au bus CAN. Les défauts de mesure fonctionnels, en revanche, affichent des valeurs NOx non plausibles, mais variables. Ces valeurs demeurent souvent dans les limites des valeurs électriques, mais entraînent des écarts de régulation dans le système SCR ou des stratégies de dosage d'AdBlue défectueuses.

Quelles sont les conséquences d'un mauvais dosage d'AdBlue sur la durée de vie du capteur NOx ?

Un surdosage ou un sous-dosage entraîne la formation de dépôts ou une pollution chimique dans la ligne d'échappement. Les résidus cristallisés ou les émanations d'ammoniac peuvent endommager l'élément capteur. Le capteur NOx réagit alors par un retard dans la transmission du signal ou par une panne totale, bien qu'il n'y ait pas de défaut électrique.

Pourquoi est-il souvent nécessaire de programmer ou d'initialiser un nouveau capteur NOx ?

Le calculateur hiérarchiquement supérieur enregistre les valeurs d'initialisation spécifiques aux capteurs et au système. Après remplacement, il faut les réinitialiser afin que le nouvel élément capteur soit correctement intégré dans la boucle de régulation. Sans réglage de base, des messages de défaut peuvent continuer à s'afficher ou le fonctionnement du SCR peut rester limité, même si le capteur est en état de marche.

Pourquoi le couple de serrage correct des capteurs NOx est-il important d'un point de vue technique ?

Un couple trop faible favorise les fuites de gaz d'échappement et fausse les conditions de mesure. Un couple excessif peut endommager le boîtier de capteur ou la structure en céramique. Ces deux facteurs ont une incidence directe sur la précision des mesures et sur la durée de vie de l'appareil, ce qui peut entraîner des défauts sporadiques ou persistants.

Pourquoi est-il judicieux de procéder à un contrôle visuel et à un contrôle du système d'échappement avant de faire le diagnostic des capteurs ?

Fuites, fissures ou composants desserrés dans la ligne d'échappement peuvent modifier localement la composition des gaz d'échappement. Le capteur NOx mesure alors des valeurs erronées, bien qu'il soit techniquement intact. Sans contrôle mécanique préalable, le diagnostic risque d'être erroné et de provoquer un remplacement inutile du capteur.

Quelles sont les erreurs de diagnostic courantes lors du contrôle du capteur NOx en atelier ?

Il arrive souvent que l'on se concentre exclusivement sur le capteur, sans tenir compte des interactions au sein du système. Une alimentation en tension non contrôlée, des problèmes de communication CAN, des fuites de gaz d'échappement ou des composants SCR défectueux entraînent des pannes récurrentes. Se limiter à examiner uniquement le capteur NOx est insuffisant pour le dépannage.

Capteur NOx : structure, dépannage et remarques pour la réparation

Le capteur d’oxyde d’azote se compose d’une sonde et d’un calculateur, reliés en permanence l’un à l’autre par un faisceau de câbles pour former un ensemble. Cet ensemble est installé sur la ligne d’échappement et sert à détecter les oxydes d’azote dans le flux des gaz d’échappement. Les oxydes d’azote sont nocifs pour la santé et sont produits par des températures élevées, une pression élevée ou un excès d’oxygène lors de la combustion dans le moteur. Le capteur NOx est donc un composant important du système de gestion des gaz d’échappement des véhicules thermiques modernes.

Les informations techniques, les conseils et astuces pratiques compilés ci-après ont été rédigés par HELLA afin de fournir une aide professionnelle aux ateliers de réparation automobile dans le cadre de leurs activités. Toutes les informations mises à disposition sur ce site sont destinées à être exploitées uniquement par des professionnels dûment qualifiés.

Capteur NOx

Légende : Capteur avec calculateur — Capteur avec calculateur

Légende : représentation du positionnement des capteurs sur un véhicule équipé d’un système SCR — Représentation du positionnement des capteurs sur un véhicule équipé d’un système SCR : 1. Capteur NOx en amont du catalyseur, 2. Capteur NOx en aval du catalyseur, 3. Catalyseur SCR

Représentation de l’agencement dans le véhicule : 1. BCM / calculateur du réseau de bord, 2. ECU / calculateur moteur, 3. Calculateur NOx, 4. Sonde de mesure

Le capteur NOx s’installe aussi bien dans les véhicules à essence que dans les véhicules diesel à partir des normes Euro 5/6 et permet de respecter les valeurs limites d’émission. Les données du capteur sont utilisées par le système de gestion du moteur pour calculer le taux de recirculation des gaz d’échappement, le mélange air-carburant ou la quantité d’urée injectée. Le capteur est nécessaire aux véhicules à injection directe d’essence, car ceux-ci produisent une plus grande quantité d’oxydes d’azote en raison du fonctionnement en charge stratifiée. Sur ces véhicules, un catalyseur accumulateur de NOx est utilisé en parallèle.

Dans les véhicules diesel, le capteur est utilisé en combinaison avec un système de réduction catalytique sélective (Selective Catalytic Reduction - SCR). L’urée est introduite à ce niveau dans le flux des gaz d’échappement et réduit les oxydes d’azote en azote (N2) et en eau (H2O), substances inoffensives. En collectant les données de mesure relatives aux gaz d’échappement, le capteur NOx permet un dosage optimal de l’AdBlue® grâce au système de gestion du moteur et assure ainsi une réduction efficace des oxydes d’azote polluants. Dès que la température de fonctionnement requise est atteinte, le capteur NOx mesure en permanence le taux d’oxyde d’azote dans les gaz d’échappement. Les valeurs obtenues sont traitées par le calculateur du capteur NOx et transmises via le bus de données CAN aux calculateurs supérieurs, par exemple au calculateur SCR ou au calculateur moteur. Sur la base des informations reçues, ces calculateurs peuvent calculer la quantité d’AdBlue® à injecter en amont du catalyseur SCR afin d’obtenir une réduction optimale de l’oxyde d’azote. Un élément de chauffage intégré directement dans la sonde fournit en outre la température de fonctionnement nécessaire au capteur, soit environ 300°. L’unité de détection de NOx peut être installée seule ou en doublon dans le système d’échappement. Cela dépend du type de système installé sur le véhicule. Si deux capteurs sont utilisés, l’un se trouve en amont et l’autre en aval du catalyseur SCR. Le capteur en aval a pour fonction de surveiller l’action du catalyseur SCR. Cela permet de garantir le bon fonctionnement du système et d’obtenir une régulation plus précise des systèmes de nettoyage des gaz d’échappement. Cette configuration contribue au respect des limites d’émission, qui sont de plus en plus strictes.

Principe de fonctionnement de la sonde

Les gaz d’échappement passent par la barrière de diffusion et arrivent dans la première chambre. Celle-ci contient la première cellule de pompage ainsi qu’une cellule de mesure. L’oxygène résiduel contenu dans les gaz d’échappement est dosé à l’aide de la cellule de mesure de la première chambre. Une autre cellule de mesure reliée à l’air extérieur sert de référence. La différence entre la teneur en oxygène des gaz d’échappement et celle de l’air de référence génère une tension entre les deux cellules de mesure, que le calculateur de l’unité de détection utilise comme grandeur de mesure pour créer le courant de la première cellule de pompage. La cellule de pompage évacue l’oxygène résiduel de la première chambre de mesure. Les oxydes d’azote (NOx) restants passent à travers une autre barrière de diffusion pour atteindre la deuxième chambre, où se trouve une électrode présentant un revêtement. Cette électrode a la propriété de décomposer par catalyse les oxydes d’azote (NOx) en azote (N2) et en oxygène (O2).

L’azote (N2) qui en résulte se diffuse vers l’extérieur à travers une couche poreuse. L’oxygène (O2) est transféré vers l’air extérieur par la deuxième cellule de pompage. Le calculateur de l’unité de détection détecte le courant de pompage de la deuxième cellule de pompage et envoie l’information traitée au calculateur moteur via le bus de données. Le signal du capteur est alors traité, ce qui permet la surveillance et le contrôle de la réduction des oxydes d’azote.

Élément de chauffage intégré dans le capteur NOx

L’élément de chauffage intégré permet de maintenir une température de fonctionnement constante et optimale dans le capteur. Le capteur peut ainsi être amené à la température de fonctionnement prédéfinie, indépendamment de la température ambiante et de la température du moteur. Cela a pour effet de garantir une réactivité optimale du capteur de NOx, même à basses températures. La régulation de la température par l’élément de chauffage est généralement assurée par la commande moteur. Le calculateur moteur adapte la puissance de chauffage aux conditions ambiantes. Cela permet non seulement d’améliorer la précision de la mesure des oxydes d’azote, mais aussi d’influer positivement sur la durée de vie du capteur.

Causes et symptômes des pannes

En raison de sa position de montage dans le système d’échappement et des conditions ambiantes, la durée de fonctionnement du capteur n’est pas illimitée.
Les facteurs suivants peuvent être à l’origine d’un fonctionnement défectueux ou d’une panne

Le capteur perd en efficacité
- Usure due au vieillissement. Comme n’importe quelle sonde, l’unité de détection peut s’user
- Conditions d’utilisation (composition des gaz d’échappement, température et vibrations)
Tête de capteur encrassée
- Utilisation sur de courtes distances, composition incorrecte du mélange ou consommation d’huile élevée
Conditions environnementales
- Humidité, eau ou sel de déneigement
Endommagements mécaniques
- Montage défectueux, accident ou morsure de rongeurs
Alimentation en tension défectueuse
- Ruptures de câbles
- Courts-circuits externes ou internes
Système SCR défectueux
- Composants défectueux - un mauvais dosage d’AdBlue® peut entraîner des dépôts. Ceux-ci peuvent endommager le capteur et entraîner une panne

Une panne du capteur NOx peut entraîner les symptômes suivants.

Allumage du voyant moteur
Avertissement du système SCR sur l’écran du combiné d’instruments
Enregistrement d’un code défaut dans le calculateur
Dysfonctionnement ou mode secours du système SCR
Augmentation de la consommation de carburant ou mauvaises performances du moteur

Dépannage du capteur NOx

Le fonctionnement du capteur NOx est surveillé par le calculateur système supérieur et donc par le diagnostic embarqué (OBD). Les défauts liés aux composants, tels qu’un état de fonctionnement défectueux, des courts-circuits électriques ou des ruptures de câbles, sont directement détectés et consignés dans la mémoire des défauts. C’est pourquoi il convient de commencer par lire la mémoire des défauts des systèmes liés aux gaz d’échappement avec un appareil de diagnostic approprié. Les données de la communication du calculateur sont la base pour le dépannage en situation réelle et pour la réussite d’une réparation. Toutefois, avant de procéder directement à un diagnostic étendu du calculateur, il convient de procéder à un contrôle visuel de l’ensemble du système d’échappement. Les dommages extérieurs se manifestent généralement par une modification du comportement sonore et peuvent être causés par des tubes, des raccordements ou des silencieux fissurés ou corrodés. Il convient également de vérifier si les silencieux et les catalyseurs installés présentent des défauts, par exemple des pièces non fixées à l’intérieur, en secouant ou en tapant sur le composant concerné. Le câblage ou les connecteurs électriques peuvent avoir été endommagés en raison d’influences environnementales comme la saleté, l’eau ou le sel de déneigement. Le dépannage doit donc inclure la vérification des connexions du calculateur. Si aucun dommage n’est visible, il convient, si nécessaire, de vérifier la tension d’alimentation et la communication du bus de données à l’aide d’un appareil de mesure approprié, conformément aux instructions du fabricant.

Représentation du diagnostic du calculateur

Selon le véhicule et le système, il est possible non seulement de lire la mémoire des défauts, mais aussi de sélectionner et d’afficher des fonctions supplémentaires telles que des paramètres ou des schémas électriques. Les informations suivantes, par exemple, proviennent d’une BMW 520D G31.

Lecture de la mémoire des défauts de la commande moteur

Cette fonction permet de lire et d’effacer les codes défauts enregistrés dans la commande moteur.Dans notre exemple, un défaut concernant le capteur NOx en aval du catalyseur SCR a été enregistré dans la mémoire des défauts.

Code défaut 2FB 800 "Message CAN OBD manquant"

Défaut présent
Témoin de défaut non allumé

Lecture de la mémoire des défauts de la commande moteur

Lecture des paramètres

Cette fonction permet d’afficher les valeurs de mesure actuelles telles que le régime moteur, la valeur NOx en aval et en amont du catalyseur SCR, ainsi que la température du catalyseur SCR.

Cette demande de paramètres permet de vérifier en cours de fonctionnement si les capteurs de gaz d’échappement ainsi que le système SCR fonctionnent correctement.

Comme on peut le voir dans notre exemple, aucune valeur n’est affichée pour le capteur NOx défectueux en aval du catalyseur SCR.

Légende : Paramètres du capteur NOx en aval du catalyseur incorrects — Paramètres du capteur NOx en aval du catalyseur incorrects

Légende : Paramètres des capteurs NOx en fonctionnement — Paramètres des capteurs NOx en fonctionnement

Réglage de base

Après l’installation du capteur NOx équipé de son calculateur, une adaptation au véhicule doit être effectuée sur ce véhicule.
Cette fonction permet de réinitialiser les valeurs d’apprentissage et de programmer le nouveau capteur dans le calculateur supérieur.

Schémas électriques

Pour faciliter le dépannage, il est possible d’utiliser des schémas électriques spécifiques au système et provenant des informations relatives au véhicule. Le schéma ci-contre permet par exemple de visualiser le branchement du capteur NOx et de l’utiliser pour le dépannage.

Consignes de maintenance et de réparation !

Le montage doit être confié exclusivement à des techniciens qualifiés.
Dans le cadre des actions de dépannage, il est conseillé d’effectuer, suite au diagnostic du calculateur, un contrôle visuel des composants et des éléments périphériques se trouvant dans le compartiment moteur ou sur le système d’échappement.
Le capteur NOx doit être remplacé si le câblage ou le boîtier du capteur est endommagé.
Le capteur doit toujours être remplacé dans son ensemble.
Veillez à sélectionner le bon capteur et à l’installer correctement ! Ne pas intervertir les positions en aval et en amont du catalyseur.
Le filetage du capteur NOx ne doit pas être enduit d’une couche supplémentaire de graisse antigrippante haute température.
Les capteurs de NOx doivent être serrés avec le couple de serrage spécifié !
Nous recommandons un couple de serrage de 50 Nm pour les capteurs de NOx HELLA.
Avant de procéder au montage, assurez-vous que le produit correspond à l’emploi prévu et qu’il présente les dimensions, les raccords et les caractéristiques nécessaires.
Après le montage du capteur NOx et de son calculateur, il peut également être nécessaire d’avoir à les adapter au véhicule avec un appareil de diagnostic approprié !
À cet égard, veuillez respecter les consignes de démontage et de montage respectives fournies par le constructeur automobile !
HELLA décline toute responsabilité pour les dommages causés par une manipulation non conforme ou un montage incorrect du produit !

Les différentes options de diagnostic ont été représentées à titre d’exemple à l’aide de l’appareil de diagnostic mega macs X. L’étendue des contrôles et la diversité des fonctions peuvent différer selon le constructeur automobile et dépendent de la configuration système du calculateur. Les schémas, photos et descriptions ne sont donnés qu’à titre d’explication et d’illustration et ne peuvent en aucun cas servir de référence pour les réparations effectuées sur le véhicule.

FAQ – Foire aux questions

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