Il sensore NOx è un componente cruciale nei moderni veicoli diesel e benzina, in particolare quelli conformi alle normative Euro 6. Questo articolo esplora il funzionamento del sensore NOx, la sua importanza nel sistema di controllo delle emissioni, i sintomi di un malfunzionamento, le procedure di diagnostica e le migliori pratiche per la manutenzione.

Introduzione al Sensore NOx

Il sensore NOx (ossidi di azoto) è un dispositivo elettrochimico progettato per misurare la concentrazione di ossidi di azoto nei gas di scarico di un motore diesel o benzina. Questi gas, prodotti durante la combustione ad alta temperatura, sono tra le emissioni più dannose per l'ambiente e la salute umana. La riduzione delle emissioni è un tema centrale nel settore automotive, e i limiti imposti dalle normative europee giocano un ruolo fondamentale nel futuro dei motori a combustione interna.

Il sensore NOx ha assunto un ruolo fondamentale nel monitorare i livelli di ossido di azoto emessi da un veicolo. A dover essere ridotte non sono infatti solo le emissioni di CO2 ma anche quelle di ossidi di azoto (NOx), che hanno un significativo impatto su salute e ambiente. Quando l’ossido di azoto si unisce con l’ossigeno (a temperature elevate) si viene a creare il biossido di azoto (NO2), cioè quello che nel gergo comune viene chiamato smog. Il sensore di ossido di azoto controlla dunque i livelli di biossido emessi in atmosfera dal veicolo ed è alla base del sistema di gestione delle emissioni del veicolo.

Funzionamento del Sensore NOx

Il sensore NOx lavora in sinergia con diversi componenti del sistema di scarico, tra cui:

  • Catalizzatore SCR (Selective Catalytic Reduction): Riduce gli ossidi di azoto in azoto e acqua tramite una reazione chimica con un agente riducente (AdBlue).
  • Turbocompressore: Aumenta l'efficienza del motore.
  • Filtro Antiparticolato (DPF): Cattura e rimuove le particelle di fuliggine dai gas di scarico.

Il sensore NOx rileva il livello di gas NOX e invia tale informazione al sistema SCR (riduzione catalitica selettiva) che, nel caso in cui il calore sia superiore a quello consentito, gestisce e regola le emissioni per riportarle ad un valore conforme. La parte più importante del sensore Nox è una cella di Nernst, attraversata da corrente, che ha lo scopo di portare la miscela aria carburante al rapporto ottimale λ=1. In un altra cella, solitamente di materiale ceramico e rodio, avviene invece la scomposizione degli ossidi di azoto in azoto e ossigeno. Vicino al sensore è posizionata una centralina che, in base alla rilevazione dei gas di azoto presenti nel gas di scarico, dialoga con la centralina SCR che regola il quantitativo di agente riducente (o agente di risoluzione, link articolo catalizzatore) da iniettare nel catalizzatore per consentirgli di abbattere gli ossidi di azoto trasformandoli in azoto e acqua.

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Posizionamento del Sensore NOx

Il sensore NOx è generalmente posizionato dopo il catalizzatore, per consentire una precisa misurazione delle emissioni e verificare se i livelli di biossido di azoto sono inferiore ai limiti consentiti. In alcuni casi ci possono essere due sensori Nox: uno prima del catalizzatore e uno a valle che monitora l’operato del catalizzatore SCR.

  • Sensore NOx a monte (prima del catalizzatore SCR): Misura il livello grezzo di NOx immediatamente dopo la combustione, fornendo informazioni precise e in tempo reale sulla reale concentrazione di ossidi di azoto nel flusso dei gas di scarico.
  • Sensore NOx a valle (dopo il catalizzatore SCR): Monitora l’efficacia del sistema SCR nella riduzione delle emissioni di NOx. L’unità di controllo del motore (ECU) confronta costantemente le letture di entrambi i sensori per mantenere un equilibrio ottimale tra prestazioni e riduzione delle emissioni.

Componenti del Sensore NOx

L’unità sensore NOx è formata da una centralina e da una sonda tra loro collegati attraverso un cablaggio.

  • Sonda: Misura la concentrazione di NOx nei gas di scarico. Il sensore potenziometrico misura la differenza di tensione tra due elettrodi nel gas di scarico, proporzionale alla quantità di NOx presente.
  • Centralina: Elabora i dati ricevuti dalla sonda e li comunica alla centralina motore (ECU).

Importanza del Sensore NOx

Senza sensore di ossidi di azoto (NOx) e un sistema elettronico di gestione delle emissioni difficilmente un auto con motore diesel potrebbe circolare sulle nostre strade. Per rispettare le normative Euro 6, un motore diesel non può infatti superare gli 80 mg/km di Nox (per gli euro 5 il limite era 180 mg/km). Ed è proprio grazie ai sensori Nox che i livelli di ossidi di azoto inquinanti possono essere costantemente monitorati e “corretti”. I sensori NOx hanno iniziato a diffondersi a partire dagli anni 2000 e da allora sono diventati parte integrante del sistema di controllo emissioni e sono oggi montati su tutti i veicoli diesel, ma anche benzina, immessi sul mercato.

Il sensore NOx ha un ruolo determinante nei motori a benzina più performanti, in particolare quando vengono richieste delle prestazioni extra in fase di accelerazione. Per contenere i consumi, infatti, i motori a benzina a iniezione diretta utilizzano una miscela magra ( a determinare la composizione aria-carburante della miscela è la sonda lambda), rendendo necessario il sensore Nox per consentire al sistema di gestione delle emissioni di abbattere le emissioni inquinanti e non superare i livelli consentiti. Questa operazione è resta possibile dal sistema di controllo elettronico collegato direttamente della sonda lambda, che in questo caso deve operare con valori che si scostano da lambda=1 e quindi al di fuori del valore di funzionamento ottimale del catalizzatore. Per neutralizzare l’aumento di ossidi di azoto che si viene a creare in queste condizioni si utilizza un catalizzatore supplementare che immagazzina temporaneamente tali NOx. Il sensore verifica se la capacità di accumulo dei Nox del catalizzatore supplementare sta per esaurirsi e comunica con la centralina per richiedere per un breve lasso di tempo una miscela più grassa che consenta di abbassare i livelli di Nox, con una rigenerazione che si ripete circa ogni minuto.

Sintomi di un Sensore NOx Difettoso

Generalmente se il sensore NOx non funziona correttamente viene inviato un segnale alla centralina e al computer di bordo che fa scattare la modalità Limp Home mode. Tra i sintomi di un sensore Nox che non funziona correttamente anche le ridotte prestazioni del motore.

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  • Spia del motore accesa: Il malfunzionamento dovrebbe comunque essere segnalato con l’ accensione della spia del motore.
  • Modalità Limp Home: Il motore non si avvia o entra in modalità Limp Home durante la marcia.
  • Prestazioni del motore ridotte: Il veicolo può apparire meno reattivo e accelerare più lentamente.
  • Mancato superamento della revisione: In fase di revisione, un sensore Nox difettoso o non più funzionante potrebbe essere la causa del superamento del limiti delle emissioni di ossidi di azoto consentite, con conseguente necessità di ulteriori controlli e riparazioni per riportare nei limiti le emissioni e superare la revisione.
  • Alternanza di funzionamento: In alcuni casi, l'anomalia può essere segnalata solo per alcuni giorni, per poi scomparire per un breve periodo.

Diagnostica del Sensore NOx

Il modo più sicuro per accertare un guasto al sensore è tramite diagnostica OBD, che segnala gli errori correlati al sensore Nox. Anche la verifica attraverso un multimetro può essere utile per determinare se il sensore nox è guasto.

  1. Diagnostica OBD: Utilizzare uno strumento di diagnostica OBD per leggere i codici di errore memorizzati nella centralina motore.
  2. Verifica con multimetro: Controllare la continuità e la resistenza del sensore NOx utilizzando un multimetro.
  3. Confronto sensori: Minimo: confrontare i sensori a monte e a valle. Consiglio: più che concentrarsi su singoli valori, osservare l’andamento e la differenza tra i sensori.
  4. Verifica perdite di scarico: Verificare eventuali perdite di scarico, poi controllare corrente di riscaldamento e collegamenti elettrici. Controllare anche qualità e dosaggio dell’AdBlue®.

Sostituzione e Manutenzione del Sensore NOx

In caso di guasto, una volta individuata la causa, è sempre consigliata la sostituzione del sensore Nox. Non è infatti consigliabile la pulizia del sensore NOx perchè il sensore potrebbe essere danneggiato e la pulizia non risolutiva. Il sensore Nox è inoltre autopulente, quindi è altamente probabile che il problema sia un guasto e non lo sporco.

Procedura di Sostituzione

In questa guida pratica, i tecnici professionisti vengono accompagnati passo dopo passo nelle fasi di rimozione, installazione, codifica e calibrazione dei sensori NOx diesel nei veicoli Euro 6. Inoltre, la guida offre consigli pratici per la diagnosi e la documentazione, consentendo alle officine di individuare più rapidamente le cause più comuni dei guasti e di evitare resi inutili.

  1. Identificazione del sensore corretto: Per garantire la compatibilità del tuo veicolo, verifica il sensore tramite numero OEM. In alternativa, inviaci il numero di telaio (VIN). I sensori specifici per veicolo garantiscono corretta disposizione dei pin, lunghezza del cavo e compatibilità CAN.
  2. Installazione: Un approccio strutturato - installazione corretta, adattamento ECU accurato e verifica sistematica - permette alle officine di individuare rapidamente i problemi ed evitare resi.
  3. Codifica e calibrazione: Dopo la sostituzione del sensore, in molti veicoli è richiesta una routine di servizio.

Precauzioni

Va inoltre ricordato che la precisione del sensore Nox è un aspetto fondamentale per garantire il corretto funzionamento del sistema di controllo emissioni SCR, e dunque un suo malfunzionamento o elevata imprecisione può compromettere l’efficacia dell’intero sistema, impattando anche sui consumi di carburante. Come tutti i sensori, anche il sensore dei Nox non è esente all’usura e con il tempo può rompersi e richiedere di essere sostituito con un sensore Nox di ricambio. A danneggiare il sensore è in molti casi la fuliggine derivata dalla combustione, che si deposita sul sensore impedendogli una misura precisa del gas e in certi casi danneggiandolo fisicamente.

Relazione tra Iniettori e Sensore NOx

Gli iniettori di carburante e i sensori NOx lavorano a stretto contatto all’interno del sistema di post-trattamento dei gas di scarico. Se gli iniettori sono difettosi e iniettano troppo o troppo poco carburante, l’efficienza della combustione cambia, provocando deviazioni nei livelli di NOx. Il sensore NOx rileva queste deviazioni e l’ECU tenta di correggerle. Tuttavia, problemi persistenti con gli iniettori possono generare misurazioni errate di NOx e sovraccaricare il sistema SCR. Diesel Fix Neuss fornisce iniettori diesel rigenerati testati con precisione e conformi o superiori agli standard OEM. Offriamo iniettori rigenerati pronti all’installazione come alternativa economica e affidabile ai componenti nuovi.

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