Czujnik NOx
Czujnik NOx: Budowa, diagnostyka i opis naprawy
Tutaj znajdziesz cenne i przydatne wskazówki dla warsztatów na temat budowy, funkcji i diagnostyki czujnika NOx.
Czujnik tlenku azotu składa się z sondy i sterownika, połączonych ze sobą na stałe za pomocą wiązki przewodów. Całość jest zamontowana w układzie wydechowym i służy do wykrywania tlenków azotu w spalinach. Tlenki azotu są szkodliwe dla zdrowia i powstają pod wpływem wysokich temperatur, wysokiego ciśnienia lub nadmiaru tlenu podczas spalania w silniku. Czujnik NOx jest zatem ważnym elementem systemu zarządzania spalinami w nowoczesnych pojazdach z silnikiem spalinowym.
Wskazówka dotycząca bezpieczeństwa
Poniższe informacje i porady praktyczne zostały przygotowane przez firmę HELLA w celu zapewnienia profesjonalnego wsparcia dla warsztatów samochodowych. Informacje udostępnione na tej stronie internetowej powinny być wykorzystywane tylko przez odpowiednio wykwalifikowany personel.
SPIS TREŚCI
Czujnik NOx: Budowa i zasada działania
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.
Czujnik ze sterownikiem
Przykładowe rozmieszczenie czujników w pojeździe z systemem SCR: 1. Czujnik NOX przed katalizatorem, 2. Czujnik NOX za katalizatorem, 3. Katalizator SCR
Przykładowa topologia w pojeździe: 1. BCM / sterownik układu elektrycznego pojazdu, 2. ECU / sterownik silnika, 3. Sterownik NOX, 4. Sonda pomiarowa
Zasada działania sondy: Warto wiedzieć
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.
Grafika Element czujnika / schemat
- Komora pomiarowa 1
- Komora pomiarowa 2
- Elektroda powlekana
Zintegrowana grzałka w czujniku NOx: Warto wiedzieć
Zintegrowana grzałka umożliwia utrzymanie stałej i optymalnej temperatury pracy czujnika. Umożliwia to podgrzanie czujnika do wstępnie zdefiniowanej temperatury roboczej niezależnie od temperatury otoczenia i temperatury silnika. Zapewnia to optymalną reakcję czujnika NOx nawet w niskich temperaturach. Temperatura grzałki jest zwykle regulowana przez układ sterowania silnikiem. Sterownik silnika dostosowuje moc grzewczą do warunków otoczenia. Nie tylko poprawia to dokładność pomiaru tlenku azotu, ale także ma pozytywny wpływ na żywotność czujnika.
Przyczyny awarii i objawy: Wskazówki
Ze względu na miejsce montażu w układzie wydechowym i panujące tam warunki, żywotność czujnika nie jest nieograniczona.
Następujące przyczyny mogą być odpowiedzialne za wadliwe działanie lub awarię
- Spadek efektywności czujnika
- Zużycie spowodowane starzeniem. Podobnie jak sonda lambda, czujnik NOx może się również zużywać
- Ze względu na warunki pracy, takie jak skład spalin, temperatury i wibracje
- Głowica czujnika pokryta sadzą
- Jazda na krótkich dystansach, nieprawidłowy skład mieszanki lub wysokie zużycie oleju
- Wpływ środowiska
- Wilgoć, woda lub sól drogowa
- Uszkodzenia mechaniczne
- Nieprawidłowy montaż, wypadek lub pogryzienie przez kunę
- Wadliwe zasilanie
- Przerwane przewody
- Zwarcia zewnętrzne lub wewnętrzne
- Usterka układu SCR
- Wadliwe komponenty – nieprawidłowe dozowanie AdBlue® może prowadzić do powstawania osadów. Mogą one uszkodzić czujnik i spowodować jego awarię
W przypadku awarii czujnika NOx mogą wystąpić następujące objawy.
- Zaświecenie się lampki kontrolnej silnika
- Ostrzeżenie systemu SCR na desce rozdzielczej
- Zapisanie kodu błędu w sterowniku
- Nieprawidłowe działanie lub tryb awaryjny systemu SCR
- Zwiększone zużycie paliwa lub słabe osiągi silnika
Diagnostyka czujnika NOx: Praktyczne porady
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.
Przykładowa diagnostyka sterownika: Instrukcja
W zależności od pojazdu i systemu można nie tylko odczytać pamięć błędów, ale także wybrać i wyświetlić dodatkowe funkcje, takie jak parametry lub schematy elektryczne. Poniższe przykładowe informacje dotyczą samochodu BMW 520D G31.
Odczyt pamięci błędów sterownika silnika
Za pomocą tej funkcji można odczytać i skasować kody błędów zapisane w pamięci sterownika.
W naszym przypadku błąd związany z czujnikiem NOx za katalizatorem SCR został zapisany w pamięci błędów.
- Kod błędu 2FB 800 "Brak komunikatu OBD CAN"
- Wystąpił błąd
- Lampka błędu nie jest włączona
Odczyt parametrów
Uszkodzony czujnik NOx za katalizatorem
Parametry czujników NOx
Funkcja ta może być używana do wyświetlania bieżących wartości pomiarowych, takich jak prędkość obrotowa silnika, wartość NOx przed i za katalizatorem SCR, a także temperatura katalizatora SCR.
Odczytane parametry mogą być wykorzystywane do bieżącej kontroli, czy czujniki spalin i system SCR działają prawidłowo.
Jak widać w naszym przykładzie, dla wadliwego czujnika NOx za katalizatorem SCR nie jest wyświetlana żadna wartość.
Ustawienie podstawowe
Po zainstalowaniu czujnika NOx ze sterownikiem należy dostosować go do pojazdu.
Za pomocą tej funkcji można zresetować wartości kalibracji i zapisać nowy czujnik w sterowniku nadrzędnym.
Schematy elektryczne
Widok rozmieszczenia czujników na schemacie: 1. Czujnik NOX przed katalizatorem, 2. Czujnik NOX za katalizatorem, 3. Sterownik silnika, 4. Sterownik układu elektrycznego pojazdu
W celu zlokalizowania uszkodzenia można wykorzystać schematy elektryczne dla danego układu, pobrane z informacji o pojeździe. Tutaj można na przykład sprawdzić wyprowadzenie pinów w czujniku NOX w celu dalszej diagnostyki usterki.
Wskazówki dotyczące serwisowania i napraw: Wskazówki warsztatowe
- Montaż może wykonywać wyłącznie przeszkolony, wykwalifikowany personel.
- W ramach diagnostyki usterki po przeprowadzeniu diagnostyki ECU należy najpierw przeprowadzić kontrolę wzrokową elementów i osprzętu w komorze silnika.
- Czujnik należy wymienić w przypadku uszkodzenia przewodu lub obudowy czujnika.
- W przypadku naprawy czujnik powinien być zawsze wymieniany jako kompletna jednostka.
- Zwrócić uwagę na użycie prawidłowego czujnika i pozycję jego montażu! Uważać, aby nie pomylić pozycji przed i za katalizatorem.
- Gwint czujnika NOx nie może być dodatkowo pokryty pastą miedzianą.
- Czujniki NOx muszą być dokręcane określonym momentem dokręcenia! Do czujników temperatury spalin HELLA zalecamy moment dokręcania 50 Nm.
- Przed przystąpieniem do montażu należy sprawdzić, czy produkt jest odpowiedni oraz czy posiada wymagane wymiary, złącza i właściwości.
- Po zamontowaniu czujnika NOx w sterowniku może być konieczna adaptacja w pojeździe za pomocą odpowiedniego urządzenia diagnostycznego!
- W tym kontekście należy się stosować do wskazówek producenta pojazdu dotyczących demontażu i montażu!
- HELLA nie ponosi odpowiedzialności za szkody spowodowane niewłaściwą obsługą lub nieprawidłowym montażem produktu!
Wskazówka!
Różne możliwości diagnostyczne przedstawiono na przykładzie testera diagnostycznego mega macs X. Zakres badania i dostępnych funkcji mogą się różnić w zależności od marki pojazdu i są zależne od konfiguracji sterownika. Schematy, rysunki, zdjęcia i opisy mają tylko charakter objaśniający oraz opisowy i nie mogą być wykorzystywane jako podstawa naprawy danego pojazdu.