Capteur NOx : structure, dépannage et remarques pour la réparation

Le capteur NOx s’installe aussi bien dans les véhicules à essence que dans les véhicules diesel à partir des normes Euro 5/6 et permet de respecter les valeurs limites d’émission. Les données du capteur sont utilisées par le système de gestion du moteur pour calculer le taux de recirculation des gaz d’échappement, le mélange air-carburant ou la quantité d’urée injectée. Le capteur est nécessaire aux véhicules à injection directe d’essence, car ceux-ci produisent une plus grande quantité d’oxydes d’azote en raison du fonctionnement en charge stratifiée. Sur ces véhicules, un catalyseur accumulateur de NOx est utilisé en parallèle.

Dans les véhicules diesel, le capteur est utilisé en combinaison avec un système de réduction catalytique sélective (Selective Catalytic Reduction - SCR). L’urée est introduite à ce niveau dans le flux des gaz d’échappement et réduit les oxydes d’azote en azote (N2) et en eau (H2O), substances inoffensives. En collectant les données de mesure relatives aux gaz d’échappement, le capteur NOx permet un dosage optimal de l’AdBlue® grâce au système de gestion du moteur et assure ainsi une réduction efficace des oxydes d’azote polluants. Dès que la température de fonctionnement requise est atteinte, le capteur NOx mesure en permanence le taux d’oxyde d’azote dans les gaz d’échappement. Les valeurs obtenues sont traitées par le calculateur du capteur NOx et transmises via le bus de données CAN aux calculateurs supérieurs, par exemple au calculateur SCR ou au calculateur moteur. Sur la base des informations reçues, ces calculateurs peuvent calculer la quantité d’AdBlue® à injecter en amont du catalyseur SCR afin d’obtenir une réduction optimale de l’oxyde d’azote. Un élément de chauffage intégré directement dans la sonde fournit en outre la température de fonctionnement nécessaire au capteur, soit environ 300°. L’unité de détection de NOx peut être installée seule ou en doublon dans le système d’échappement. Cela dépend du type de système installé sur le véhicule. Si deux capteurs sont utilisés, l’un se trouve en amont et l’autre en aval du catalyseur SCR. Le capteur en aval a pour fonction de surveiller l’action du catalyseur SCR. Cela permet de garantir le bon fonctionnement du système et d’obtenir une régulation plus précise des systèmes de nettoyage des gaz d’échappement. Cette configuration contribue au respect des limites d’émission, qui sont de plus en plus strictes.

Les gaz d’échappement passent par la barrière de diffusion et arrivent dans la première chambre. Celle-ci contient la première cellule de pompage ainsi qu’une cellule de mesure. L’oxygène résiduel contenu dans les gaz d’échappement est dosé à l’aide de la cellule de mesure de la première chambre. Une autre cellule de mesure reliée à l’air extérieur sert de référence. La différence entre la teneur en oxygène des gaz d’échappement et celle de l’air de référence génère une tension entre les deux cellules de mesure, que le calculateur de l’unité de détection utilise comme grandeur de mesure pour créer le courant de la première cellule de pompage. La cellule de pompage évacue l’oxygène résiduel de la première chambre de mesure. Les oxydes d’azote (NOx) restants passent à travers une autre barrière de diffusion pour atteindre la deuxième chambre, où se trouve une électrode présentant un revêtement. Cette électrode a la propriété de décomposer par catalyse les oxydes d’azote (NOx) en azote (N2) et en oxygène (O2).

L’azote (N2) qui en résulte se diffuse vers l’extérieur à travers une couche poreuse. L’oxygène (O2) est transféré vers l’air extérieur par la deuxième cellule de pompage. Le calculateur de l’unité de détection détecte le courant de pompage de la deuxième cellule de pompage et envoie l’information traitée au calculateur moteur via le bus de données. Le signal du capteur est alors traité, ce qui permet la surveillance et le contrôle de la réduction des oxydes d’azote.

Le fonctionnement du capteur NOx est surveillé par le calculateur système supérieur et donc par le diagnostic embarqué (OBD). Les défauts liés aux composants, tels qu’un état de fonctionnement défectueux, des courts-circuits électriques ou des ruptures de câbles, sont directement détectés et consignés dans la mémoire des défauts. C’est pourquoi il convient de commencer par lire la mémoire des défauts des systèmes liés aux gaz d’échappement avec un appareil de diagnostic approprié. Les données de la communication du calculateur sont la base pour le dépannage en situation réelle et pour la réussite d’une réparation. Toutefois, avant de procéder directement à un diagnostic étendu du calculateur, il convient de procéder à un contrôle visuel de l’ensemble du système d’échappement. Les dommages extérieurs se manifestent généralement par une modification du comportement sonore et peuvent être causés par des tubes, des raccordements ou des silencieux fissurés ou corrodés. Il convient également de vérifier si les silencieux et les catalyseurs installés présentent des défauts, par exemple des pièces non fixées à l’intérieur, en secouant ou en tapant sur le composant concerné. Le câblage ou les connecteurs électriques peuvent avoir été endommagés en raison d’influences environnementales comme la saleté, l’eau ou le sel de déneigement. Le dépannage doit donc inclure la vérification des connexions du calculateur. Si aucun dommage n’est visible, il convient, si nécessaire, de vérifier la tension d’alimentation et la communication du bus de données à l’aide d’un appareil de mesure approprié, conformément aux instructions du fabricant.