ما هو حساس أكسيد النيتروجين NOx - تقنيات السيارات الحديثة

Nitrogen Oxides (NOx) Sensor حساس أكسيد النيتروجين (NOx)

مكانه (Location)

يوجد في نظام العادم، عادةً بعد محول الحفاز (الكاتالايزر) الرئيسي وقبل محول الحفاز الخاص باختزال NOx (في سيارات الديزل)، أو في نظام العادم لسيارات البنزين المزودة بتقنية الحقن المباشر.

وظيفته (Function)

يقوم حساس NOx بمراقبة وقياس كمية غازات أكاسيد النيتروجين (NOx) الضارة المنبعثة من عادم المحرك وإرسال هذه البيانات إلى وحدة التحكم في المحرك (ECM) أو وحدة التحكم في نظام التخلص من NOx (SCR Control Unit).

طريقة العمل

يعمل الحساس على مبدأ الخلية الكهروكيميائية. يحتوي على شقين (خلتين):

الخلية الأولى (خلية الضخ - Pump Cell): مهمتها قياس نسبة الأكسجين في غازات العادم وتنظيمها لتهيئة الظروف المثلى للخلية الثانية.
الخلية الثانية (خلية القياس - Sensing Cell): تتحسس هذه الخلية بشكل خاص جزيئات أكاسيد النيتروجين (NOx). عندما تمر جزيئات NOx عبر الحساس، تتفكك إلى نيتروجين وأكسجين. تسبب ذرات الأكسجين المنفصلة تيارًا كهربائيًا دقيقًا. تكون شدة هذا التيار متناسبة طرديًا مع كمية NOx في العادم.

تقوم وحدة التحكم بقراءة هذا التيار وتحويله إلى إشارة يمكن استخدامها للتحكم في نظام التخلص من NOx.

قيم الإشارة

إشارة منخفضة (تيار منخفض): تشير إلى انخفاض مستوى انبعاثات NOx.
إشارة عالية (تيار عالي): تشير إلى ارتفاع مستوى انبعاثات NOx، مما يتطلب تدخلًا من نظام التخلص من NOx (مثل حقن اليوريا AdBlue® في سيارات الديزل).

الدائرة الكهربية (Electrical circuit)

الطرف الأول: تغذية رئيسية (عادة 12 فولت من Relay).
الطرف الثاني: تأريض (Ground).
الطرف الثالث: إشارة NOx إلى وحدة التحكم (إشارة تيار متغيرة).
الطرف الرابع: توصيلات إضافية للتدفئة أو اتصال CAN (حسب الموديل).

Info!
ملاحظة: يحتوي الحساس على دائرة تدفئة مدمجة (Heater) لتسريع وصوله إلى درجة حرارة التشغيل المثلى (عادة فوق 600°C) حتى يعمل بدقة، خاصة في بدء التشغيل البارد.

خاصية ووصف الحساس

يعتبر هذا الحساس عنصرًا حاسمًا في أنظمة التحكم في الانبعاثات الحديثة (مثل Euro 5, Euro 6) لضمان الامتثال للقوانين البيئية الصارمة. وهو حساس عالي الدقة والحساسية.

انبعاثات! أكاسيد النيتروجين (NOx) هي ملوثات خطرة تتكون في درجات حرارة احتراق عالية جدًا داخل المحرك. يساعد هذا الحساس في السيطرة عليها.

أنواع أنظمة التعامل مع حساس NOx

يعمل الحساس ضمن أنظمة مختلفة حسب نوع المحرك وتقنية السيارة.

1- في سيارات الديزل (نظام SCR)

هو النظام الأكثر شيوعًا. يستخدم الحساس لمراقبة كفاءة نظام Selective Catalytic Reduction (SCR). يقوم الحساس بقياس كمية NOx قبل وبعد محول حفاز SCR لتحديد كفاءة عملية الاختزال بواسطة سائل AdBlue® (اليوريا).

2- في سيارات البنزين (المحركات ذات الحقن المباشر)

في بعض سيارات البنزين الحديثة ذات الحقن المباشر، والتي يمكن أن تنتج كميات أعلى من NOx، يتم استخدام الحساس للتحكم في نظام إعادة تدوير غازات العادم (EGR) أو أنظمة حفازات خاصة أخرى لضمان انخفاض الانبعاثات.

وظيفة حساس NOx بالتفصيل

الوظيفة الأساسية هي حماية البيئة عبر تقليل انبعاثات NOx. يعمل الحساس كـ "عيون" لوحدة التحكم على كفاءة نظام معالجة العادم.

دورة العمل الطبيعية (في سيارات الديزل مع SCR)

1. تقيس وحدة التحكم إشارة الحساس (كمية NOx الخارجة من المحرك).
2. بناءً على هذه القراءة، تحسب الكمية المطلوبة من سائل AdBlue® (اليوريا) التي يجب حقنها في نظام العادم.
3. يتحول سائل AdBlue® إلى أمونيا (NH3) بفعل الحرارة.
4. تتفاعل الأمونيا مع جزيئات NOx داخل محول حفاز SCR لتحويلها إلى نيتروجين (N2) وماء (H2O) غير ضارين.
5. قد يوجد حساس NOx ثان *بعد* محول SCR للتحقق من كفاءة عملية التنقية النهائية.

حالة فشل نظام التخلص من NOx

إذا اكتشف الحساس أن مستوى NOx بعد محول الحفاز لا يزال مرتفعًا (بسبب نقص AdBlue®، أو عطل في مضخة الحقن، أو تلف المحول الحفاز نفسه)، فإنه يرسل إشارة إلى وحدة التحكم. تقوم وحدة التحكم بعدة إجراءات تصحيحية وتصعيدية:

تشغيل لمبة CHECK ENGINE.
تقليل أداء المحرك (Limp Mode) لتقليل الانبعاثات الضارة.
في النهاية، قد تمنع وحدة التحكم إعادة تشغيل المحرك بعد إيقافه حتى يتم إصلاح العطل.

أعراض عطل حساس NOx

ظهور لمبة فحص المحرك (CHECK ENGINE) على لوحة القيادة.
ضعف أداء المحرك ووصوله إلى وضعية التقييد (Limp Mode).
زيادة ملحوظة في استهلاك الوقود.
رائحة كريهة تشبه الأمونيا من العادم (في السيارات المزودة بنظام SCR).
فشل فحص الانبعاثات بسبب ارتفاع قيم NOx.
تخزين أكواد أعطال متعلقة بحساس NOx (مثل P2200, P2201, P229F).

Warning! عطل حساس NOx نفسه أو نظام معالجة NOx (مثل نفاد سائل AdBlue®) قد يؤدي إلى منع السيارة من التشغيل بعد إيقافها كإجراء وقائي بيئي.

نصائح مهمة للصيانة والفحص

استخدام سائل AdBlue® عالي الجودة والنقي لمنع انسداد وتلف نظام الحقن والحساس.
عدم تجاهل لمبة CHECK ENGINE أبدًا، ففحص الأكواد المخزنة هو الخطوة الأولى للتشخيص.
فحص مستوى ونوعية سائل AdBlue® كخطوة أولى عند ظهور أعطال متعلقة بـ NOx.
التأكد من عدم وجود تسريب في نظام العادم قبل الحساس، حيث أن دخول الهواء الخارجي سيؤدي إلى قراءات خاطئة.
فحص التوصيلات والأسلاك الكهربائية لدائرة تدفئة الحساس، ففشل الدائرة المسخنة يمنع الحساس من العمل بشكل صحيح.

الخلاصة

حساس NOx هو حارس البيئة في السيارات الحديثة، خاصة الديزل.
يعمل بقياس التيار الكهربي الناتج عن تفكك جزيئات NOx.
إشارة عالية = NOx عالية = نظام المعالجة لا يعمل بكفاءة.
عطله أو عطل النظام المرتبط به يؤدي إلى تقييد أداء المحرك وحتى منع إعادة التشغيل.