Perché il sensore NOx è sempre costituito da una sonda e da una centralina che formano un'unità fissa?

Il sensore NOx richiede una propria elaborazione del segnale, poiché la misurazione si basa sulle correnti della pompa e sui circuiti di regolazione interni. Questi segnali non sono direttamente paragonabili ai classici ingressi analogici. La centralina integrata elabora i dati grezzi in base alla temperatura e alle condizioni di sistema e solo in seguito fornisce valori di misura compatibili con il CAN per la centralina motore o SCR.

Perché un sensore NOx può funzionare correttamente dal punto di vista elettrico, ma fornire comunque valori di misura errati?

L'invecchiamento degli elementi del sensore altera le proprietà elettrochimiche delle celle di misurazione e di pompaggio. L'alimentazione di tensione e la comunicazione bus spesso continuano a funzionare senza problemi. Tuttavia la centralina rileva sempre più spesso valori di NOx non plausibili o scostamenti di regolazione che sono rilevati solo attraverso il confronto dei parametri o il monitoraggio dell'efficienza del sistema SCR.

Qual è il ruolo dell'elemento riscaldante integrato nella diagnosi dei sensori NOx?

Il sensore funziona in modo affidabile solo al di sopra di una determinata temperatura di esercizio. L'elemento riscaldante garantisce questo funzionamento indipendentemente dalla temperatura dei gas di scarico. Errori nella regolazione del riscaldamento causano ritardi di misurazione, valori NOx instabili o segnali mancanti. Spesso questi errori sono registrati come malfunzionamenti e non come semplici difetti di riscaldamento.

Perché dopo un utilizzo su brevi distanze si verificano più spesso anomalie del sensore NOx?

Se il funzionamento avviene prevalentemente su brevi distanze, il sensore raggiunge la temperatura di esercizio solo per periodi ridotti o in modo insufficiente. La presenza di condensa, carburante o olio nei gas di scarico favorisce la formazione di depositi sull'elemento del sensore. Questo accelera l'invecchiamento e può causare una risposta lenta del segnale o valori di misura NOx errati.

Come si distingue un guasto elettrico nel sensore NOx da un errore di misurazione dovuto al funzionamento?

I guasti elettrici si manifestano solitamente con valori di misurazione mancanti o costanti, interruzioni della comunicazione o codici di errore relativi al CAN. Gli errori di misura funzionali, invece, indicano valori di NOx non plausibili ma dinamici. Questi valori spesso rientrano ancora nei limiti elettrici, ma causano deviazioni di regolazione nel sistema SCR o strategie di dosaggio AdBlue errate.

Quali sono le conseguenze di un dosaggio AdBlue errato sulla durata del sensore NOx?

Un dosaggio eccessivo o insufficiente provoca depositi o un carico chimico nel condotto di scarico. I residui cristallizzati o le perdite di ammoniaca possono danneggiare l'elemento sensibile. Il sensore NOx reagisce con un ritardo nella generazione del segnale o con un guasto completo, sebbene non vi siano anomalie elettriche.

Perché spesso è necessario programmare o inizializzare un nuovo sensore NOx?

La centralina principale memorizza i valori di inizializzazione relativi ai sensori e al sistema. Dopo la sostituzione è necessario reimpostarli affinché il nuovo elemento del sensore venga correttamente integrato nel circuito di regolazione. Senza la regolazione di base, nonostante il sensore sia funzionante, potrebbero verificarsi messaggi di errore o limitazioni di funzionamento SCR.

Perché una coppia di serraggio corretta dei sensori NOx è importante dal punto di vista tecnico?

Una coppia troppo bassa favorisce le perdite di gas di scarico e condizioni di misurazione errate. Una coppia eccessiva può danneggiare l'alloggiamento del sensore o la struttura in ceramica. Entrambi questi fattori influiscono direttamente sulla precisione di misurazione e sulla durata e possono causare errori sporadici o permanenti.

Perché è opportuno effettuare un controllo visivo e un controllo dell'impianto di scarico prima della diagnosi tramite sensori?

Perdite, crepe o componenti allentati nel condotto di scarico alterano localmente la composizione dei gas di scarico. Il sensore NOx rileva pertanto valori errati, sebbene sia tecnicamente integro. Senza una precedente verifica meccanica si corre il rischio di una diagnosi errata e di una sostituzione non necessaria del sensore.

Quali sono gli errori di diagnosi più comuni che si verificano durante il controllo del sensore NOx in officina?

Spesso l'attenzione si concentra esclusivamente sul sensore, senza tenere conto delle interazioni all'interno del sistema. Un'alimentazione elettrica non controllata, problemi nella comunicazione CAN, perdite di gas di scarico o componenti SCR difettosi causano errori ricorrenti. Una valutazione isolata del sensore NOx non è sufficiente per la ricerca dei guasti.

Sensore NOx: struttura, ricerca guasti e istruzioni per la riparazione

Sensore di ossido di azoto – Sensore NOx

Il sensore NOx (sensore di ossido di azoto) è composto da una sonda e una centralina collegate in modo fisso tra loro come unità tramite un cablaggio. Questa unità sensore è installata nell'impianto di scarico e viene utilizzata per rilevare gli ossidi di azoto nel flusso dei gas di scarico. Gli ossidi di azoto sono nocivi per la salute e vengono generati a causa di temperature elevate, alta pressione o eccesso di ossigeno durante la combustione nel motore. Il sensore NOx è quindi un componente importante del sistema di gestione dei gas di scarico dei moderni autoveicoli con motore a combustione interna.

Le informazioni tecniche e i suggerimenti pratici riportati di seguito sono stati redatti da HELLA per offrire un'assistenza professionale alle officine. Le informazioni contenute in questo sito web devono essere utilizzate esclusivamente da personale tecnico specializzato.

Sensore NOx

Didascalia: Sensore con centralina — Sensore con centralina

Firma: Esempio di posizionamento dei sensori su un veicolo con sistema SCR — Esempio di posizionamento dei sensori su un veicolo con sistema SCR: 1. Sensore NOX a monte del CAT, 2. Sensore NOX a valle del CAT, 3. Catalizzatore SCR

Esempio della topologia nel veicolo: 1. BCM/centralina della rete di bordo, 2. ECU/centralina del motore, 3. Centralina NOX, 4. Sonda di misurazione

Il sensore NOx viene montato sia in veicoli a benzina che diesel Euro 5/6 e consente di rispettare i severi valori di emissione della norma Euro 5. I dati del sensore sono necessari per i rispettivi sistemi di gestione del motore per calcolare il tasso di ricircolo dei gas di scarico, la miscela aria-carburante o la quantità di urea iniettata. Il sensore è necessario per i veicoli con iniezione diretta di benzina, poiché questi producono una maggiore quantità di ossidi di azoto a causa della carica stratificata. Questi veicoli sono dotati contemporaneamente di un catalizzatore ad accumulo di NOx.
Nei veicoli diesel, il sensore viene utilizzato in combinazione con un sistema per la riduzione catalitica selettiva (SCR). L'urea viene introdotta nel flusso dei gas di scarico e riduce gli ossidi di azoto in azoto innocuo (N2) e acqua (H2O). Tramite il rilevamento dei dati relativi ai gas di scarico, il sensore NOx consente un dosaggio ottimale di AdBlue® attraverso il sistema di gestione del motore garantendo una riduzione efficace degli ossidi di azoto dannosi per l'ambiente. Non appena viene raggiunta la temperatura di esercizio richiesta, il sensore NOx misura in modo permanente la percentuale di ossido di azoto nel gas di scarico. I valori rilevati vengono elaborati dalla centralina del sensore NOX e inoltrati alle centraline sovraordinate, come la centralina SCR o del motore, tramite il bus dati CAN. In base a queste informazioni ricevute, queste centraline possono calcolare la quantità di AdBlue® da iniettare a monte del catalizzatore SCR per ottenere una riduzione ottimale degli ossidi di azoto. Un elemento riscaldante integrato direttamente nella sonda garantisce inoltre la temperatura di esercizio richiesta per il sensore, pari a circa 300°. L’unità sensore NOx può essere montata singolarmente o come coppia di sistemi nell’impianto di scarico. Ciò dipende dalla versione del sistema montata nel veicolo in questione. Se si utilizzano due sensori, uno è situato a monte e l'altro a valle del catalizzatore SCR. Il sensore a valle ha il compito di monitorare l' efficienza del catalizzatore SCR. Ciò garantisce il funzionamento del sistema e una regolazione più precisa dei sistemi di depurazione dei gas di scarico. Questa disposizione contribuisce a rispettare i limiti di emissione sempre più severi.

Principio di funzionamento della sonda

I gas di scarico entrano nella prima camera attraverso la barriera di diffusione. Qui si trovano la prima cella di pompaggio e una cella di misura. L'ossigeno residuo nei gas di scarico viene determinato utilizzando la cella di misura nella prima camera. Un'altra cella di misura collegata all'aria esterna funge da riferimento. La differenza tra il contenuto di ossigeno nei gas di scarico e l'aria di riferimento crea una tensione tra le due celle di misura, che la centralina dell'unità sensore utilizza come grandezza di misurazione controllando la corrente della prima cella di pompaggio. La cella di pompaggio trasporta l'ossigeno residuo fuori dalla prima camera di misurazione. Gli ossidi di azoto (NOx) rimanenti passano attraverso un'altra barriera di diffusione nella camera due, in cui è presente un elettrodo rivestito. Questo elettrodo ha la proprietà di scindere cataliticamente gli ossidi di azoto (NOx) in azoto (N₂) e ossigeno (O₂).
Le particelle di azoto risultanti (N₂) si diffondono verso l'esterno attraverso uno strato poroso. Le particelle di ossigeno (O₂) vengono convogliate nell'aria esterna dalla seconda cella di pompaggio. La centralina dell'unità sensore rileva la corrente di pompaggio della seconda cella di pompaggio e invia le informazioni elaborate alla centralina del motore tramite il bus dati. Questo segnale del sensore viene qui elaborato in modo da poter monitorare e controllare la riduzione di NOx.

Elemento riscaldante integrato nel sensore NOx

L'elemento riscaldante integrato consente di mantenere una temperatura di esercizio costante e ottimale nel sensore. Ciò permette di riscaldare il sensore alla temperatura di esercizio predefinita, indipendentemente dalla temperatura ambiente e dalla temperatura del motore. Questo garantisce che il sensore NOx possa reagire in modo ottimale anche a basse temperature. La temperatura dell'elemento riscaldante viene solitamente regolata dalla centralina del motore. La centralina del motore adatta la potenza di riscaldamento alle condizioni ambientali. Questo non solo migliora l'accuratezza della misurazione dell'ossido di azoto, ma ha anche un effetto positivo sulla durata del sensore.

Cause del guasto e sintomi

A causa della posizione di montaggio nell’impianto di scarico e delle condizioni ambientali qui presenti, la durata del sensore non è illimitata.

I seguenti motivi possono essere responsabili di un funzionamento difettoso o di un guasto

La funzione del sensore perde efficienza
- Usura dovuta all'invecchiamento. Come la sonda lambda, anche l’unità sensore NOx può invecchiare
- A causa delle condizioni di impiego, come la composizione dei gas di scarico, le temperature e le vibrazioni
Testa del sensore imbrattata di fuliggine
- Modalità per brevi distanze, composizione errata della miscela o consumo elevato di olio
Influenze ambientali
- Umidità, acqua o sale antigelo
Danni meccanici
- Montaggio errato, incidente o morso di martora
Alimentazione di tensione difettosa
- Interruzioni dei cavi
- Cortocircuiti esterni o interni
Sistema SCR guasto
- Componenti difettosi – Un dosaggio errato di AdBlue® può causare depositi. Questi possono danneggiare il sensore e causarne il guasto

In caso di guasto del sensore NOx possono verificarsi i seguenti sintomi.

Accensione della spia motore
Avviso del sistema SCR sul display dello strumento combinato
Memorizzazione di un codice di guasto nella centralina
Malfunzionamento o funzionamento di emergenza del sistema SCR
Aumento del consumo di carburante o scarse prestazioni del motore

Ricerca guasti del sensore NOx

La funzione del sensore NOX è monitorata dalla rispettiva centralina del sistema sovraordinata e quindi tramite la diagnostica di bordo (OBD). I guasti legati ai componenti, come uno stato di pronto all’uso non corretto, cortocircuiti elettrici o interruzioni dei cavi, vengono riconosciuti direttamente e registrati nella memoria guasti. Pertanto, deve essere prima letta la memoria guasti dei sistemi rilevanti per i gas di scarico con un dispositivo di diagnostica adatto. I dati della comunicazione della centralina sono la base per la ricerca guasti vera e propria e una riparazione di successo. Tuttavia, prima di iniziare direttamente la diagnostica della centralina estesa, è necessario eseguire un controllo visivo dell'intero impianto di scarico. I danni esterni sono di solito già evidenti nel cambiamento dei rumori emessi e possono essere causati da crepe o ruggine in corrispondenza di tubi, connessioni o silenziatori. Anche i silenziatori e i catalizzatori montati dovrebbero essere controllati scuotendo o battendo sul rispettivo componente per accertarsi che non siano presenti difetti, come ad esempio parti allentate all'interno. I cablaggi o i connettori elettrici qui possono essere stati danneggiati a causa di influenze ambientali come sporcizia, acqua o sale antigelo. Pertanto, anche il connettore elettrico della centralina deve essere considerato nella ricerca guasti. Se non si rilevano danni, è eventualmente necessario controllare l'alimentazione di tensione e la comunicazione del bus dati con un dispositivo di misurazione adatto, secondo le specifiche del costruttore.

Rappresentazione di esempio della diagnostica delle centraline

A seconda del veicolo e del sistema, è possibile non solo leggere la memoria guasti, ma anche selezionare e visualizzare funzioni aggiuntive come parametri o schemi elettrici. Le seguenti informazioni sono state elaborate per una BMW 520D G31.

Lettura della memoria guasti della centralina motore

Con questa funzione è possibile leggere e cancellare i codici di guasto memorizzati nella centralina motore.
Nel nostro caso di esempio, nella memoria guasti è stato memorizzato un guasto sul sensore NOx a valle del catalizzatore SCR.

Codice di guasto 2FB 800 “Messaggio OBD CAN assente”
- Guasto presente
- Spia di guasto non accesa

Ler a memória de erros do comando do motor

Lettura dei parametri

Questa funzione può essere utilizzata per visualizzare i valori misurati attuali, come il regime del motore, il valore di NOx a monte e a valle del catalizzatore SCR e la temperatura del catalizzatore SCR.
Questa interrogazione di parametro può essere utilizzata durante il funzionamento per verificare se i sensori dei gas di scarico e il sistema SCR funzionano correttamente.
Come si può rilevare dal nostro esempio, per il sensore NOx difettoso a valle del catalizzatore SCR non viene visualizzato nessun valore.

Didascalia: Parametro sensore NOx a valle del catalizzatore difettoso — Parametro sensore NOx a valle del catalizzatore difettoso

Didascalia: Parametri sensori NOx in funzione — Parametri sensori NOx in funzione

Regolazione di base

Dopo il montaggio del sensore NOx con la centralina, è necessario un adattamento al veicolo.
In questa funzione, è possibile resettare i valori di inizializzazione e il nuovo sensore può essere inizializzato nella centralina sovraordinata.

Schemi elettrici

Per la ricerca guasti si possono utilizzare gli schemi elettrici specifici del sistema compresi tra i dati del veicolo. Qui, ad esempio, è possibile leggere l'assegnazione PIN sul sensore NOX e utilizzarla per l'ulteriore ricerca guasti.

Istruzioni per la manutenzione e la riparazione

Il montaggio dovrebbe essere eseguito solo da personale qualificato.
Nell'ambito della ricerca guasti, dopo la diagnosi della centralina, si dovrebbe prima eseguire un controllo visivo dei componenti e della periferica nel vano motore o sull’impianto di scarico.
Il sensore NOx dovrebbe essere sostituito se di cablaggio o l’alloggiamento del sensore NOx sono danneggiati.
In caso di riparazione, il sensore dovrebbe essere sempre sostituito come unità completa.
Assicurarsi che il sensore e la posizione di montaggio siano corretti! Non confondere la posizione a monte e a valle del catalizzatore.
La filettatura del sensore NOx non deve essere ulteriormente spalmata con pasta per viti per alte temperature.
I sensori NOx devono essere serrati con la coppia di serraggio specificata!
Per i sensori NOx HELLA si consiglia una coppia di serraggio di 50 Nm".
Prima del montaggio, assicurarsi che il prodotto sia adatto all'uso previsto e che abbia le dimensioni, le caratteristiche e gli attacchi necessari.
Dopo il montaggio del sensore NOx con centralina, può essere necessario eseguire anche un adattamento con un dispositivo di diagnostica adatto al veicolo!
In questo contesto si raccomanda di osservare le istruzioni di smontaggio e montaggio fornite dal costruttore del veicolo!
HELLA non si assume alcuna responsabilità per danni causati da un uso improprio o da un montaggio errato del prodotto!

Le varie opzioni di diagnostica sono mostrate come esempio sul dispositivo di diagnostica mega macs X. La profondità di analisi e la varietà delle funzioni variano a seconda del costruttore del veicolo e dipendono dalla relativa configurazione della centralina. Le illustrazioni schematiche, le immagini e le descrizioni servono a spiegare e illustrare il testo del documento e non possono essere utilizzate come base per le riparazioni specifiche del veicolo.

FAQ - Domande frequenti

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