Czujnik NOx: Budowa, diagnostyka i opis naprawy

Czujnik NOx jest montowany zarówno w pojazdach z silnikiem benzynowym, jak i wysokoprężnym od normy Euro 5/6 i zapewnia zgodność z surowymi wartościami emisji spalin. Dane z czujnika są wykorzystywane przez odpowiednie systemy zarządzania silnikiem do obliczania współczynnika recyrkulacji spalin, mieszanki paliwowo-powietrznej lub ilości wtryskiwanego mocznika (AdBlue®). Czujnik jest niezbędny w pojazdach z bezpośrednim wtryskiem benzyny, ponieważ wytwarzają one większe ilości tlenków azotu ze względu na napełnianie warstwowe. Pojazdy te posiadają również katalizator magazynujący NOx.

W pojazdach z silnikiem wysokoprężnym czujnik jest używany w połączeniu z systemem selektywnej redukcji katalitycznej (SCR). W tym przypadku mocznik jest wprowadzany do strumienia spalin i redukuje tlenki azotu do nieszkodliwego azotu (N2) i wody (H2O). Poprzez pomiar parametrów spalin czujnik NOx umożliwia optymalne dozowanie AdBlue® przez system zarządzania silnikiem, a tym samym skuteczną redukcję szkodliwych dla środowiska tlenków azotu. Po osiągnięciu wymaganej temperatury roboczej czujnik NOx w sposób ciągły mierzy zawartość tlenków azotu w spalinach. Zmierzone wartości są przetwarzane przez sterownik czujnika NOX i przesyłane do za pośrednictwem magistrali danych CAN do sterowników nadrzędnych, takich jak SCR czy sterownik silnika. Na podstawie otrzymanych informacji sterowniki mogą obliczyć, ile AdBlue® należy wtrysnąć przed katalizatorem SCR, aby uzyskać optymalną redukcję tlenków azotu. Grzałka zintegrowana bezpośrednio z sondą zapewnia dodatkowo wymaganą temperaturę pracy czujnika wynoszącą około 300°. W układzie wydechowym może być zamontowany jeden lub dwa czujniki NOx. Zależy to od wersji systemu zainstalowanego w danym pojeździe. Jeśli używane są dwa czujniki, jeden znajduje się przed, a drugi za katalizatorem SCR. Czujnik za katalizatorem ma za zadanie monitorować działanie katalizatora SCR. Zapewnia to prawidłowe działanie systemu i bardziej precyzyjną kontrolę systemów oczyszczania spalin. Takie rozwiązanie przyczynia się do zapewnienia zgodności z coraz bardziej rygorystycznymi limitami emisji.

Spaliny dostają się do pierwszej komory przez barierę dyfuzyjną. Znajduje się tam pierwsza komora pompy i ogniwo pomiarowe. Zawartość tlenu w spalinach jest mierzona za pomocą ogniwa pomiarowego w pierwszej komorze. Jako referencja służy kolejne ogniwo pomiarowe z połączeniem z powietrzem zewnętrznym. Różnica między zawartością tlenu w spalinach i powietrzu referencyjnym powoduje powstanie napięcia między dwoma ogniwami pomiarowymi, które sterownik czujnika wykorzystuje jako zmienną mierzoną i w ten sposób steruje prądem pierwszej komory pompy. Komora pompy transportuje tlen z pierwszej komory pomiarowej. Pozostałe tlenki azotu (NOx) przechodzą przez kolejną barierę dyfuzyjną do komory drugiej, w której znajduje się powlekana elektroda. Elektroda ta ma właściwości katalitycznego rozszczepiania tlenków azotu (NOx) na azot (N²) i tlen (O²).

Powstałe składniki azotu (N²) dyfundują na zewnątrz przez porowatą warstwę. Składniki tlenu (O²) są transportowane do powietrza zewnętrznego przez drugą komorę pompy. Sterownik czujnika mierzy prąd drugiej komory pompy i wysyła przetworzone informacje do sterownika silnika za pośrednictwem magistrali danych. Sygnał z czujnika jest tam przetwarzany, co pozwala monitorować i kontrolować redukcję NOx.

Działanie czujnika NOX jest monitorowane przez odpowiedni sterownik nadrzędnego systemu, a tym samym przez diagnostykę pokładową (OBD). Usterki związane z podzespołami, takie jak nieprawidłowa gotowość do pracy, zwarcia elektryczne lub przerwanie przewodu, są wykrywane bezpośrednio i zapisywane w pamięci błędów. W związku z tym pamięć błędów układów wydechowych należy najpierw odczytać za pomocą odpowiedniego urządzenia diagnostycznego. Dane uzyskane z komunikacji ze sterownikiem są podstawą do właściwej lokalizacji usterki i skutecznej naprawy. Jednak przed bezpośrednim rozpoczęciem rozszerzonej diagnostyki sterownika należy sprawdzić wzrokowo cały układ wydechowy. Uszkodzenia zewnętrzne są zazwyczaj zauważalne już po nietypowych dźwiękach i mogą być spowodowane pęknięciami lub rdzą na rurach, przyłączach lub tłumikach. Również zainstalowane tłumiki i katalizatory należy sprawdzić pod kątem usterek, takich jak luźne części wewnątrz, potrząsając lub pukając w odpowiedni element. W tym miejscu mogło dojść do uszkodzenia przewodów lub złączy elektrycznych na skutek działania czynników środowiskowych, takich jak brud, woda lub sól drogowa. W związku z tym w ramach diagnostyki należy również uwzględnić złącze elektryczne w sterowniku. Jeśli nie zostanie wykryte żadne uszkodzenie, należy sprawdzić zasilanie i komunikację magistrali danych za pomocą odpowiedniego urządzenia pomiarowego zgodnie ze specyfikacją producenta.