Датчик оксида азота автомобиля: назначение, устройство, неисправности

В список оснащения современного автомобиля входит большое количество дополнительного оборудования, которое обеспечивает максимальный комфорт для водителя и пассажиров, а также делает автомобиль более безопасным на разных скоростях. Но ужесточение экологических стандартов, особенно для дизельного транспорта, заставляет производителей оснащать свои модели дополнительным оборудованием, которое обеспечивает силовому агрегату максимально чистый выхлоп.

Среди такого оборудования – система впрыска мочевины. О ней мы уже подробно говорили в другом обзоре. Сейчас сосредоточимся на датчике, без которого система не будет работать, либо будет функционировать с ошибками. Рассмотрим, зачем нужен датчик NOx не только в дизельном, но и в бензиновом автомобиле, как он работает, и как определить его неисправность.

Что такое датчик оксида азота автомобиля?

Другое название датчика оксида азота это сенсор обедненной смеси. Автолюбитель может и не догадываться о том, что его автомобиль может оснащаться подобным оборудованием. Единственное, что может указать на наличие этого датчика, это соответствующий сигнал на приборной панели (Check Engine).

Данное устройство устанавливается возле катализатора. В зависимости от модификации силовой установки таких датчиков может быть два. Один установлен до каталитического анализатора, а другой – за ним. Например, система AdBlue часто работает именно с двумя сенсорами. Это необходимо для того, чтобы выхлоп имел минимальное содержание оксида азота. Если система будет работать неисправно, автомобиль не будет соответствовать экологическим стандартам, заявленным производителем.

Большинство бензиновых моторов с распределенной системой впрыска топлива (о других модификациях топливных систем рассказывается в другом обзоре) получают другой датчик, который фиксирует количество кислорода в выхлопе. Благодаря лямбда-зонду блок управления регулирует состав воздушно-топливной смеси в зависимости от нагрузки на силовой агрегат. Подробней о назначении и принципе работы сенсора читайте здесь.

Назначение устройства

Раньше непосредственным впрыском оснащался только дизельный агрегат, но для современного автомобиля с бензиновым мотором такая топливная система уже не диковинка. Такая модификация впрыска позволяет внедрить в двигатель ряд новшеств. Примером тому является система отключения нескольких цилиндров при минимальных нагрузках. Такие технологии не только позволяют обеспечивать максимальную экономию топлива, но и снимать наивысший КПД с силовой установки.

Когда мотор с подобной системой впрыска топлива работает с минимальными нагрузками, электронное управление формирует обедненную смесь (минимальная концентрация кислорода). Но при сгорании такой ВТС в выхлопе содержится большое количество токсичных газов, среди которых оксид азота и углерода. Что касается углеродистых соединений, их нейтрализует катализатор (о том, как он работает и как определить его неисправности, читайте отдельно). Однако азотистые соединения нейтрализуются гораздо сложнее.

Частично проблема высокого содержания токсичных веществ решается установкой дополнительного катализатора, который имеет накопительный тип (в нем улавливаются оксиды азота). Подобные емкости имеют ограниченную мощность накопления, и чтобы выхлопные газы были максимально чистыми, содержание NO необходимо регистрировать. Эта задача как раз для одноименного датчика.

По сути, это тот же лямбда зонд, только устанавливается он после накопительного катализатора в случае бензинового агрегата. Выхлопная система дизельного автомобиля имеет восстановительный каталитический нейтрализатор, и измерительный прибор устанавливается за ним. Если первый датчик корректирует состав ВТС, то второй влияет на содержание выхлопных газов. Эти сенсоры входят в обязательную комплектацию системы избирательной каталитической нейтрализации.

Когда NOx-сенсор регистрирует увеличенное содержание азотистых соединений, устройство посылает сигнал на блок управления. В микропроцессоре активируется соответствующий алгоритм, и на исполнительные механизмы топливной системы подаются необходимые команды, с помощью которых корректируется обогащение воздушно-топливной смеси.

В случае с дизелем соответствующий сигнал от датчика поступает на управление системы впрыска мочевины. В результате в поток выхлопных газов распыляется химическое вещество, нейтрализующее токсичные газы. У бензиновых моторов просто меняется состав ВТС.

Устройство датчика NOx

Сенсоры, улавливающие токсичный состав в выхлопных газах, представляют собой сложные электрохимические приборы. В их конструкцию входят:

• Нагреватель;
• Камера накачки;
• Камера измерения.

В некоторых модификациях приборы оснащаются дополнительной, третьей, камерой. Работа устройства сводится к следующему. Отработанные газы покидают силовой агрегат и идут через катализатор на второй лямбда-зонд. В него подается ток, и нагревательный элемент доводит температуру среды до 650 градусов и более.

В этих условиях снижается содержание О2 за счет воздействия тока откачки, который создает электрод. Поступая во вторую камеру, азотистые соединения распадаются на более безопасные химические элементы (оксиген и азот). Чем выше содержание оксидов, тем сильнее будет ток откачки.

Третья камера, которая присутствует в некоторых модификациях датчиков, регулирует чувствительность двух других ячеек. Чтобы происходила нейтрализация токсичных веществ, помимо воздействия тока и высокой температуры, электроды изготавливаются из драгоценных металлов, которые также можно найти и в катализаторе.

В любом сенсоре NOx также имеется как минимум два мини насоса. Первый захватывает излишек кислорода в выхлопе, а второй осуществляет забор контрольной порции газов для определения количества кислорода в потоке (он появляется при распаде оксида азота). Также измеритель оснащается собственным блоком управления. Задача этого элемента в том, чтобы улавливать сигналы датчика, усиливать их и передавать эти импульсы на центральный блок управления.

Работа датчиков NOx для дизеля и для бензинового агрегата отличается. В первом случае устройство определяет, насколько эффективно работает восстановительный катализатор. Если этот элемент выхлопной системы перестает справляться со своей задачей, сенсор начинает регистрировать слишком высокое содержание токсических веществ в потоке отработанных газов. На ЭБУ поступает соответствующий сигнал, и на панели управления загорается маркировка мотора или надпись Check Engine.

Так как подобное сообщение появляется и при других неисправностях силового агрегата, то прежде чем пытаться что-то ремонтировать, нужно провести компьютерную диагностику в сервисном центре. В некоторых автомобилях можно вызвать функцию самодиагностики (о том, как это сделать, рассказывается отдельно), чтобы узнать код ошибки. Эта информация мало чем поможет рядовому автомобилисту. Если имеется список обозначений, в некоторых моделях авто блок управления выдает соответствующий код, но в большинстве автомобилей на экране бортового компьютера выводится лишь общая информация о неисправностях. По этой причине если нет опыта в выполнении подобных диагностических процедур, то ремонт нужно делать только после посещения СТО.

В случае бензиновых моторов датчик так же посылает импульс на блок управления, но теперь ЭБУ посылает команду на исполнительные механизмы, чтобы они подкорректировали обогащение ВТС. Самостоятельно каталитический нейтрализатор не может устранить азотистые соединения. По этой причине мотор может выбрасывать более чистые отработанные газы только в случае изменения режима впрыска бензина, чтобы он правильным образом сгорал.

С небольшим количеством токсических веществ катализатор может справиться, но как только их содержание увеличивается, датчик инициирует более качественное сгорание воздушно-топливной смеси, чтобы этот элемент выхлопной системы смог немного «восстановиться».

Отдельный вопрос, касающийся данного датчика, это его проводы. Так как он имеет сложное устройство, то и его проводка состоит из большего количества проводов. В самых продвинутых датчиках проводка может состоять из шести кабелей. Каждый из них имеет свою маркировку (изоляционный слой окрашен в свой цвет), поэтому при подключении устройства необходимо соблюдать распиновку, чтобы сенсор работал правильно.

Вот назначение каждого из таких проводов:

• Желтый – минусовый для нагревателя;
• Синий – плюсовой для нагревателя;
• Белый – сигнальный провод тока накачки (LP I+);
• Зеленый – сигнальный кабель тока накачки (LP II+);
• Серый – сигнальный кабель камеры измерения (VS+);
• Черный – соединительный кабель между камерами.

В некоторых модификациях в проводке имеется оранжевый кабель. Зачастую он встречается в распиновке датчиков для американских моделей авто. Данная информация больше нужна работникам СТО, а для рядового автолюбителя достаточно знать, что проводка не имеет повреждений и контактные фишки хорошо соединены с контактами блока управления.

Неисправности и их последствия

Исправный датчик оксида азота не только обеспечивает более экологичный выброс, но и в некоторой степени снижает прожорливость силового агрегата. Это устройство позволяет более тонко настроить работу ДВС при малых нагрузках. Благодаря этому мотор будет задействовать минимальное количество топлива, но при этом воздушно-топливная смесь будет сгорать максимально эффективно.

Если датчик выходит из строя, то он будет слишком медленно передавать сигнал или этот импульс будет сильно слабым, даже на выходе из блока управления устройства. Когда ЭБУ не регистрирует сигнал от данного сенсора или этот импульс слишком слабый, то электроника переходит в аварийный режим. В соответствии с заводской прошивкой активируется алгоритм, в согласии с которым в цилиндры подается более обогащенная смесь. Похожее решение предпринимается при выходе из строя датчика детонации, о котором мы говорили в другом обзоре.

В аварийном режиме невозможно достичь максимальной экономичности мотора. Во многих случаях увеличение расхода топлива наблюдается в пределах 15-20 процентов, а в городском режиме даже больше.

Если датчик сломан, то накопительный катализатор начинает работать некорректно из-за того, что нарушен восстановительный цикл. Если автомобиль проходит проверку на соответствие экологическим стандартам, то замена данного датчика обязательна, так как из-за некорректной работы системы нейтрализации в окружающую среду выбрасывается большое количество токсичных веществ, и машина не пройдет контроль.

Что касается диагностики, то не всегда поломку продвинутого датчика можно распознать по конкретному коду ошибки. Если ориентироваться только на этот параметр, то придется менять все зонды. Более точное определение неисправности возможно только на сервисном центре при помощи компьютерной диагностики. Для этого используется осциллограф (о нем рассказывается здесь).

Выбор нового датчика

На рынке автозапчастей часто можно найти бюджетные запчасти. Однако в случае с датчиками оксида азота этого сделать не получится – в магазинах продается оригинальный товар. Причина тому – в устройстве используются дорогостоящие материалы, которые обеспечивают химическую реакцию. Стоимость дешевых датчиков не будет кардинально отличаться от стоимости оригинала.

Однако это не мешает недобросовестным производителям пытаться подделать даже такое дорогостоящее оборудование (цена датчика может быть такой же, что и габаритные детали автомобиля, например, кузовная панель или лобовое стекло в некоторых моделях авто).

Внешне подделка ничем не отличается от оригинала. Даже наклейки на продукции могут быть соответствующими. Единственное, что поможет распознать подделку, это низкое качество изоляции кабеля и контактных фишек. Плата, на которой закреплен блок управления и контактная фишка, будет тоже качеством похуже. На этой части у подделки также будет отсутствовать термическая, влаго- и виброизоляция.

Лучше всего приобретать продукцию известных производителей, например, Denso и NTK (японские производители), Bosch (немецкая продукция). Если подбор ведется по электронному каталогу, то лучше это делать через VIN-код. Так легче всего найти оригинальное устройство. Можно также искать продукцию по коду датчика, но в большинстве случаев рядовому автомобилисту эта информация неизвестна.

Если нет возможности найти товар перечисленных производителей, следует обратить внимание на упаковку. На ней может указываться, что перед покупателем ОЕМ-продукция, которую реализует компания-упаковщик. Часто в упаковке будет находиться товар перечисленных фирм-производителей.

Многие автомобилисты задают вопрос: почему этот датчик стоит так дорого? Причина в том, что при изготовлении используются драгоценные металлы, а его работа связана с измерением высокой точности и большим рабочим ресурсом.

Вывод

Итак, датчик оксида азота – один из многочисленных электронных устройств, без которых не работает ни один современный автомобиль. Если подобное оборудование выходит из строя, автомобилисту придется серьезно потратиться. Корректно диагностировать его неисправности смогут далеко не все СТО.

Несмотря на высокую стоимость диагностики, сложность устройства и тонкость работы, у датчика NOx большой ресурс. По этой причине автомобилисты редко сталкиваются с необходимостью замены этого оборудования. Но если датчик сломался, то его нужно искать среди оригинальной продукции.

Дополнительно предлагаем небольшое видео о работе рассмотренного выше датчика:

22/34: Диагностика системы управления бензиновым ДВС. Датчик NOX. Теория.

Вопросы и ответы:

Что делает Датчик NOx? Этот датчик обнаруживает оксиды азота в выхлопных газах автомобиля. Его устанавливают на все современные авто, чтобы транспорт соответствовал экологическим стандартам.

Где находится датчик NOx? Он устанавливается возле катализатора, чтобы блок управления мог подстроить работу мотора для более качественного сжигания топлива и нейтрализации вредных веществ в выхлопе.

Чем опасен NOx? Вдыхание этого газа вредно для здоровья человека. Концентрация вещества выше 60 ppm вызывает жжение в легких. Меньшие концентрации вызывают головную боль, проблемы с легкими. В большой концентрации смертелен.

Что такое NOХ? Это собирательное название оксидов азота (NO и NO2), которые появляются в результате химической реакции, сопровождаемой горением. NO2 образуется при контакте с холодным воздухом.