Moderneissa polttomoottoreissa erilaisten anturien rooli on muuttunut yhä tärkeämmäksi. Etenkin dieseleissä anturien ja toimilaitteiden määrä on kasvanut valtavasti, jotta moottorinohjaus ja mahdollinen pakokaasujen jälkikäsittely toimisivat oikein. Yksi näistä on erityisesti dieselajoneuvoissa käytetty NOx-anturi.
NOx-anturia käytetään pakokaasun typen oksidien (yleisnimitys ”NOx”) määrän mittaamiseen eri ajotilanteissa. Tarkat mittaustiedot pakokaasujen koostumuksesta erilaisissa ajotilanteissa ovat erittäin tärkeää dataa, jotta polttoaineen kulutus saataisiin mahdollisimman alhaiseksi ja päästöt kuriin.
Typen oksidit ovat haitallisia kaasuja, joita syntyy polttomoottoreissa etenkin suurissa sylinteripaineissa ja -lämpötiloissa. NOx-päästöjen on tutkittu olevan haitallisia sekä ihmisille että ympäristölle. Kaasujen haitallisuuden vuoksi Euroopan Unioni rajoittaa järjestelmällisesti NOx-päästöjä.
NOx-antureita löytyy niin diesel- kuin bensiiniajoneuvoistakin
Autoalalla EU-tyyppihyväksynnästä tutut EURO-päästöluokitukset sitovat ajoneuvovalmistajat noudattamaan uusien autojen valmistuksessaan asetettuja, jatkuvasti kiristyviä, tyyppihyväksynnän päästörajoja. Pakokaasujen takaisinkierrätys (EGR) vähentää NOx-päästöjä kaikissa polttomoottoreissa tehokkaasti, mutta jatkuvasti kiristyvät päästörajat ovat tuoneet rinnalle myös pakokaasujen jälkikäsittelyn (SCR).
NOx-antureita löytyy käytännössä kaikista nykyaikaisista dieselautoista osana SCR-järjestelmää, mutta myös tietyissä bensiinimoottoreissa on käytetty NOx-antureita jo yli vuosikymmenen ajan. Anturit ovat yleistyneet henkilöautoissa EURO 5 -luokituksen täyttävissä ja sitä uudemmissa autoissa. Raskaassa kalustossa niitä on käytetty jo 2000-luvun alusta alkaen.
SCR-järjestelmässä dieselmoottorin pakokaasujen joukkoon suihkutetaan pelkistysliuosta (esimerkiksi ureaa ja vettä sisältävää AdBlueta). AdBlue muuttuu lämmön vaikutuksesta ammoniakiksi, joka pelkistää haitalliset NOx-päästöt vaarattomaksi typeksi (N) ja vesihöyryksi (H2O). Jotta suihkutettavan liuoksen määrä olisi tismalleen oikea, NOx-antureiden tehtävänä on mitata jatkuvasti pakokaasujen happi- ja typenoksidipitoisuutta.
SCR-katalysaattorilla varustetuissa autoissa on tyypillisesti yksi NOx-anturi katalysaattorin kummallakin puolella. Mittaustulosten perusteella SCR-ohjainlaite ja moottorinohjainlaite voivat valvoa katalysaattorin olevan kunnossa, sillä jälkimmäisen NOx-anturin NOx-pitoisuuden tulee olla merkittävästi alhaisempi kuin etummaisen. Katso esimerkkikuva.
Miten NOx-anturi toimii ja millaisia vikoja siinä esiintyy?
NOx-anturit ovat varsin korkean teknologian sähkökemiallisia laitteita, joiden toiminnan keskiössä on pakokaasun typen oksidien ja happipitoisuuden määrän mittaava keraaminen elementti. Mittausteknologiana on tyypillisesti amperometrinen kaksoiskammio -periaate. Toimintaperiaate on samankaltainen kuin laajakaista lambda-anturin Nernst-kennossa. Anturi vaatii elektroniikkapiirin, joka tuottaa anturisignaalin ja säätelee anturin lämpötilaa. Nernst-pumppausvirran suuruudet mittaamalla pumppu- ja mittauskammioissa saadaan selville pakokaasun happipitoisuus (eli ilma-polttoaine-seos) ja NOx-pitoisuus.
NOx-anturi on herkkä tärähtelyille, vedelle, kemikaaleille, öljylle ja muille ulkoisille tekijöille, joten se voi vikaantua ajan myötä. Suomen olosuhteet lämpötilavaihteluineen ja teiden suolauksineen ovatkin erityisen haastavia NOx-järjestelmille. Anturit voivat vaurioitua myös muiden pakokaasujärjestelmän vikojen tai epätäydellisen palamisen johdosta. Mikäli anturi on esimerkiksi tukossa noesta tai vaurioitunut ulkoisesti, on syy selvitettävä ja korjattava vaihdon yhteydessä. Pelkällä NOx-anturin vaihdolla ilman laajempaa diagnoosia vika voi toistua nopeasti uudelleen.
Tyypillinen vikakoodi ”P02EE” voi esiintyä minkä tahansa NOx-päästöihin vaikuttavan häiriön yhteydessä. Pakovuodot, EGR-järjestelmän viat, huohotukseen liittyvät ongelmat, huonolaatuinen AdBlue, puutteellisesti toimiva SCR-katalysaattori tai huonosti toimiva annostelusuutin voivat olla syitä NOx-anturiin liittyvälle vialle. Vuotava SCR-annostelusuutin voi päästää liikaa AdBlueta läpi, jolloin jälkimmäinen anturi kyllästyy ammoniakilla, ja sensori näyttää liian korkeita NOx-arvoja. Ammoniakki käyttäytyy sensorielementissä vastaavalla tavalla kuin NOx-päästö – sensori ei osaa erottaa kummasta on kyse.
NOx-anturin vaihtaminen on tarkkaa puuhaa
Jos NOx-anturin elementtiosa vaurioituu, pelkän elementtiosan vaihto ei valitettavasti ole mahdollista. Valmistusteknologiasta johtuen jokainen anturielementti on yksilöllinen, ja se on paritettu täydellisesti juuri kyseisen ohjainlaitteen kanssa. Osana laatu- ja valmistusprosessia anturi-ohjainlaite-yhdistelmän kalibrointi ja toiminnan testaus on prosessi, joka voi kestää tehdasolosuhteissa useita päiviä.
NOx-anturia vaihdettaessa on otettava huomioon tarvittavat sopeutukset ja koodaukset, ja joissain tapauksissa molemmat anturit on vaihdettava samanaikaisesti. Ennen osien vaihtoa onkin syytä selvittää tarkasti, miten anturin vaihto suoritetaan juuri kyseiseen ajoneuvoon ja mitä ohjelmointeja prosessissa tarvitaan.
Ennen osien paikoilleen asentamista vanhan anturin alkuperäisnumeroa kannattaa verrata uuden anturin alkuperäisnumeroon. Jos ne vastaavat toisiaan, toiminnan voi olettaa olevan tismalleen oikea. Jos taas valmistajan korjausohjeet kehottavat käyttämään uudempaa anturirevisiota, auton moottorin ohjainlaitteen ohjelmisto on päivitettävä ennen NOx-anturin vaihtoa! Suosittelemme, että korjauksessa käytetään aina uusinta OE-revisiota. Anturi tulee vaihtaa ehdottomasti juuri niin kuin autonvalmistaja neuvoo korjausohjeissaan.
Vaihtotyön jälkeen uusi anturi on sopeutettava ja vanhat, tallennetut NOx-arvot on tyhjennettävä sopivalla diagnostiikkatesterillä – tietyissä autoissa tämä voi vaatia yhteydenottoa tehdaspalvelimeen. Kun teet NOx-toiminnon tarkastusta diagnostiikkatesterillä, huomioithan, että sekä moottorin että SCR-järjestelmän tulee olla lämmenneitä toimintalämpötilaansa.
NOx-anturi – Vinkkejä käsittelyyn ja vianetsintään
Kuten jo aikaisemmin kerroimme, NOx-anturi on herkkä esimerkiksi tärähtelyille, paineilmalle, kemikaaleille ja kosteudelle. Siksi on erittäin tärkeää käsitellä antureita varoen. Mikäli anturi pääsee putoamaan, ei sitä tule asentaa paikoilleen. Tarkista vikatilanteissa, että anturin virransyöttö on kunnossa ja että vika ei piile todellisuudessa johdotuksissa.
Yksi tyypillinen NOx-anturiongelma syntyy, kun vanhan revision anturin tilalle asennetaan uudemman revision anturi, joka vaatii moottorinohjaimen päivityksen. Päivittäminen johtaa tilanteeseen, jossa toinen, aiemmin toiminut, anturi ei enää kelpaakaan moottorinohjaimelle ja sekin joudutaan vaihtamaan uudempaan revisioon.
Kootut NOx-anturivinkit
- Seurattava valmistajan ohjattua vianhakua ja sen vaatimia toimenpiteitä.
- Löydät NOx-antureiden vianhakuun ja toimintaan liittyviä ohjeita esimerkiksi AutoFrontal-palvelusta. Yleinen vianetsintäopas: FI-7666.
- Älä koskaan vaihda antureita 1 ja 2 ristiin vianhaussa. Muissa antureissa hyvä tapa etsiä vikoja, mutta ei toimi NOx-antureissa.
- Tyypillinen vikakoodi ”P02EE” voi esiintyä minkä tahansa NOx-päästöihin vaikuttavan häiriön yhteydessä.
- Vikojen selvitys, sopeuttaminen ja ohjainlaitepäivitys onnistuu esimerkiksi Bosch Redi -etädiagnoosin avulla (Mercedes-Benz: vaatii usein Pass Thrun /Xentry-ohjatun vikadiagnoosin, sekä SCN-koodauksen).
- Uuden anturin käyttöönotto vaatii erikseen NOx-sopeutusarvojen nollauksen – lisäksi voi olla tarpeen nollata muitakin sopeutusarvoja! Seuraa autonvalmistajan korjausohjeita.
- Puhdista asennusalue huolellisesti ja käsittele uutta anturia varoen.
Ajoneuvoon sopivat anturit löydät Autoluettelon rekisterinumerohaun avulla.
