Czujnik tlenków azotu

Czujnik tlenków azotu w spalinach jest rozwinięciem pomysłu na szerokopasmową sondę lambda, wykorzystującego “pompę tlenu”. Schemat takiego czujnika przedstawiono na poniższym rysunku. Spaliny silnikowe przepływają przez barierę dyfuzyjną (kanał dyfuzyjny 1) do komory dyfuzyjnej 1. Przyłożenie napięcia do elektrod po obu stronach komory powoduje, że jony tlenu są pompowane od anody do katody (identycznie jak w przypadku szerokopasmowej sondy lambda). Wartoœć przepływającego prądu wynosi I_p1. Skład spalin w komorze dyfuzyjnej odpowiada stechiometrycznej mieszaninie paliwowo–powietrznej. Z komory dyfuzyjnej 1 dyfundują jedynie jony tlenu, niezdysocjowane tlenki azotu dyfundują poprzez kanał dyfuzyjny 2 do komory dyfuzyjnej 2. W tej komorze tlenki azotu dysocjują na czysty azot N₂ i tlen O₂. Jony tlenu przenikają przez elektrolit 2 pomiędzy elektrodami, do których również przyłożono napięcie. Wartoœć przepływającego prądu, skorelowanego ze stężeniem tlenu powstałego z dysocjacji NO_x, wynosi I_p2. Na poniższym rysunku zamieszczono schematy charakterystyk prądu I_p1 i I_p2.

 

Schemat czujnika tlenków azotu

Czujnik tlenków azotu wykonywany jest w postaci zintegrowanej z elektronicznym układem przetwarzającym – rysunek poniższy. Zadecydowały o tym trzy przyczyny. Zakres pomiarowy prądu podczas detekcji tlenków azotu wynosi zaledwie 2,5 µ A. Oznacza to, że rozdzielczoœć pomiaru prądu powinna wynosić kilkadziesiąt nA. Tak małe wartoœci prądu są narażone na zakłócenia przy zbyt długich połączeniach elektrycznych. Rezystancja przewodów musiałaby być większa od 500 MΩ. Wreszcie, dokładna kalibracja charakterystyk czujnika podczas produkcji jest dużo łatwiejsza gdy układ elektronicznego przetwarzania sygnału zintegrowany jest z czujnikiem.

Czujnik tlenków azotu dostarcza do układu sterowania informacje o stężeniu tlenu i stężeniu tlenków azotu. Z tego względu może być używany do kontroli działania katalizatora tlenków azotu wykrywając jego nasycenie i ułatwiając działanie procedury regeneracji.

 

Czujnik tlenków azotu firmy Siemens

Charakterystyka czujnika tlenków azotu firmy Siemens

Parametr		NOx	O2
Zakres pomiarowy		0 – 1500 ppm	0 – 16%
Dokładność		< 200 ppm: ≠ 30 ppm > 200 ppm: ≠ 15%
Czas reakcji		350 ms	150 ms
Czas uzyskania gotowości		< 30s
Temperatura pracy		200...800 ° C