يعمل مستشعر أكاسيد النيتروجين بمثابة قلب التغذية الراجعة لأنظمة التخفيض الحفزي الانتقائية SCR، المقترنة بمضخات DOC وDPF ومضخات جرعات اليوريا ومحفزات SCR داخل أنابيب عادم الديزل. يوجد موضعان لتركيب المعدات الصناعية: مستشعر أكاسيد النيتروجين قبل المحفز ومستشعر أكاسيد النيتروجين بعد التفاعل الحفاز. يقدم المستشعران بيانات تركيز منفصلة إلى وحدة التحكم الإلكترونية لتعديل حقن اليوريا. يؤدي احتراق الديزل إلى توليد أكاسيد النيتروجين الممزوجة بغاز العادم؛ يتحلل سائل اليوريا المحقون في خطوط الأنابيب إلى غاز الأمونيا تحت درجة حرارة عالية. تتفاعل الأمونيا مع أكاسيد النيتروجين على أسطح المحفز لتوليد النيتروجين وبخار الماء. يسجل مستشعر أكاسيد النيتروجين تركيز غاز ما بعد التفاعل وينقل البيانات لضبط تدفق حقن اليوريا في الوقت الفعلي.
تسجل أجهزة الاستشعار الأولية تركيز أكاسيد النيتروجين الخام قبل المعالجة الحفازة لحساب الطلب النظري على اليوريا. تقوم أجهزة الاستشعار النهائية بمراقبة أكاسيد النيتروجين المتبقية بعد التفاعل لتصحيح حجم الحقن وموازنة كفاءة التحويل ضمن نطاق درجة الحرارة الفعالة للمحفز.
يعتمد المستشعر مواد إلكتروليتية صلبة ومبادئ خلية تركيز Nernst لحساب اختلافات التركيز بين الأكسجين وأكاسيد النيتروجين داخل غاز العادم. تولد المكونات الداخلية إشارات كهربائية مقابلة لفصل قراءات تركيز الأكسجين وأكاسيد النيتروجين لمعالجة وحدة التحكم الإلكترونية. يدعم هيكل الأجهزة أخذ عينات الغاز بشكل مستمر في بيئات العادم ذات درجة الحرارة العالية.
تعمل دوائر معالجة الإشارات داخل الحساس على تصفية الضوضاء الكهربائية الناتجة عن اهتزاز العادم وتقلب درجات الحرارة. يتم إرسال الإشارات الرقمية المعالجة إلى وحدات التحكم في المحرك لدعم ضبط تدفق اليوريا الديناميكي طوال عملية تشغيل المعدات.
البند المعلمة |
القيمة المسجلة |
|---|---|
نطاق درجة حرارة العمل الكامل |
-40 درجة مئوية – 800 درجة مئوية |
نطاق درجة الحرارة عالي الكفاءة لمحفز SCR |
200 درجة مئوية – 400 درجة مئوية |
الفاصل الزمني الصالح لكفاءة تحويل أكاسيد النيتروجين |
80% – 97% |
ينطبق معدل تحويل أكاسيد النيتروجين بنسبة 80% - 97% فقط عندما يظل غاز العادم ضمن نافذة درجة حرارة المحفز التي تتراوح بين 200 درجة مئوية و400 درجة مئوية. يحافظ مستشعر أكاسيد النيتروجين نفسه على خرج إشارة طبيعي خارج هذا النطاق، لكن كفاءة تفاعل SCR ستنخفض إذا انحرفت درجة حرارة العادم عن الفاصل الزمني عالي الكفاءة. يرشد هذا التمييز في درجة الحرارة المكون من جزأين فرق الصيانة إلى الحكم على أداء النظام بشكل منفصل.
يفي هيكل غلاف المستشعر بالمعايير الدولية لحماية الدخول ضد اختراق جزيئات الماء والغبار. يمكن تشغيل الأجهزة بشكل مستمر في مواقع البناء المتربة وبيئات الحقول الزراعية ومحطات المولدات الخارجية دون انخفاض الأداء على المدى القصير.
يتم تصنيع عناصر الاستشعار من مواد خام مقاومة لدرجات الحرارة العالية. في ظل درجة حرارة العادم المقدرة وظروف الحمل، تبلغ فترة الخدمة المسجلة في الصناعة ما بين 30000 - 50000 ساعة تشغيل. يعتمد تكرار الاستبدال على مدة تشغيل المعدات اليومية ومستويات شوائب العادم. يحل هذا الفاصل الزمني محل قيمة 100000 ساعة غير المؤكدة المذكورة في مواد المسودة المبكرة.
تقوم خوارزميات معالجة الإشارات المدمجة بإزالة إشارات التداخل الناتجة عن تأثير جسيمات العادم والاهتزاز الكهرومغناطيسي من محركات الديزل. تعمل بيانات التركيز النظيفة على تقليل التصحيح المتكرر لحقن اليوريا وتحقيق الاستقرار في تشغيل نظام SCR على المدى الطويل للمعدات التجارية.
تعمل القشرة المختومة وهيكل عنصر الاستشعار الداخلي الثابت على تقليل انجراف الأداء تحت الاهتزاز الميكانيكي المتكرر. يمكن لمركبات البناء على الطرق الوعرة وآلات خدمة الطوارئ اعتماد هذا المستشعر للمراقبة المستمرة للانبعاثات في ظل ظروف الموقع القاسية.
تشير قراءات تركيز أكاسيد النيتروجين غير المستقرة والمستمرة المنقولة إلى وحدة التحكم الإلكترونية إلى احتمالية انجراف عنصر الاستشعار أو انسداد خط الأنابيب. يمكن لفرق الصيانة تشغيل أدوات التشخيص لقراءة سجلات مخرجات المستشعر وترتيب فحص المكونات.
يغطي نطاق درجة حرارة العمل الكامل للمستشعر -40 درجة مئوية درجة حرارة محيطة منخفضة. يتم تنشيط دوائر التسخين المسبق داخل الجهاز تلقائيًا بعد بدء تشغيل الجهاز للوصول إلى حالة قياس صالحة خلال وقت بدء التشغيل الثابت.
تستقبل وحدة التحكم الإلكترونية بيانات أكاسيد النيتروجين الأولية والنهائية في الوقت الفعلي لضبط معدل حقن مضخة اليوريا. تؤدي قراءات أكاسيد النيتروجين المتبقية الأعلى من أجهزة الاستشعار النهائية إلى زيادة إمدادات اليوريا؛ تعمل إشارات التركيز المنخفضة على تقليل تدفق اليوريا لتقليل استهلاك المواد للعمليات التجارية.
