Sensor NOx, AdBlue, DPF, SCR

Sustitución de un sensor NOx en un Mercedes C220 Bluetec, y limpieza del inyector del AdBlue. Descripción y funcionamiento de los nuevos elementos que se montan en la salida de gases de los coches diésel: Filtro de partículas, Catalizador, etc.

Indicador: ‘Fallo Motor’

Al conectar el lector de códigos OBDII en el puerto DLC del coche, el display muestra el código de error P229F. Está fallando el sensor 2 del óxido de nitrógeno (NOx), el que va montado después del catalizador.

El sensor NOx de Mercedes incluye su propia electrónica de medida, y al sustituirlo es necesario activarlo para que el sistema de control lo reconozca. Por lo tanto, es imprescindible comprar el repuesto original de Mercedes, pero existe una alternativa mucho más económica. Lo más normal es que el fallo sea el propio sensor, no el módulo de control.

De manera que si se sustituye sólo el sensor NOx por otro compatible, utilizando el mismo módulo de control, el nuevo sensor funcionará sin tener que darlo de alta en el sistema.

Smog/Neblina tóxica

El Smog o Neblina tóxica es una forma de contaminación del aire caracterizada por una mezcla de humo y sustancias químicas nocivas, generada principalmente por las emisiones de los vehículos de combustión y las industrias.

¿Cómo se genera el Smog por los vehículos?

Los motores de combustión interna emiten contaminantes como:

Óxidos de nitrógeno (NOₓ)
Monóxido de carbono (CO)
Hidrocarburos no quemados (HC)
Material particulado (PM10, PM2.5)

Cuando estos gases reaccionan con la luz solar, especialmente en climas cálidos y sin viento, se forma smog fotoquímico, que contiene:

Ozono troposférico (O₃) → Irritante para el sistema respiratorio
Dióxido de nitrógeno (NO₂) → Responsable del color marrón de la neblina/smog

Debido al aumento progresivo de la contaminación del aire en las ciudades, en la misma medida se ha endurecido la normativa anticontaminación para los vehículos de combustión. En la actualidad todos los vehículos de combustión, sobre todo los diesel, incorporan nuevos elementos en la línea de escape que antes no existían, haciendo más costosa su fabricación y mantenimiento.

Un malfuncionamiento del sistema de control anticontaminación del vehículo afecta directamente al rendimiento del motor, incluso podría impedir su arranque.

Los motores diésel han sido esenciales en el transporte y la industria, pero también han sido señalados como una fuente importante de contaminación. Para cumplir con las normativas ambientales y reducir el impacto de las emisiones, se han desarrollado dos componentes clave:

Filtro de partículas (DPF) → Captura y elimina el hollín y partículas contaminantes.
Catalizador (SCR) junto con el aditivo AdBlue → Transforman los óxidos de nitrógeno en gases inofensivos.

¿Qué es y cómo funciona un filtro de partículas (DPF)?

Un filtro de partículas diésel (DPF, Diesel Particulate Filter) es un dispositivo ubicado en el sistema de escape de vehículos diésel. Su función principal es atrapar y eliminar el material particulado (PM10 y PM2.5) generado por la combustión del diésel, reduciendo la contaminación del aire.

Filtros de partículas en motores diésel (DPF)

PM10 y PM2.5 son tipos de material particulado (PM), una mezcla de diminutas partículas sólidas y líquidas suspendidas en el aire. Se clasifican según su tamaño:

PM10 (Partículas de diámetro ≤ 10 micrómetros)
Pueden penetrar en el sistema respiratorio superior (nariz y garganta). Se generan por polvo, cenizas, hollín, emisiones de vehículos e industrias.
PM2.5 (Partículas de diámetro ≤ 2.5 micrómetros)
Más peligrosas porque pueden llegar a los pulmones y el torrente sanguíneo. Se producen por la quema de combustibles, el tráfico y procesos industriales.

Efectos en la salud y el ambiente

Irritación en ojos, nariz y garganta
Aumento de enfermedades respiratorias y cardiovasculares
Puede agravar asma y enfermedades pulmonares crónicas

Funcionamiento del DPF

Captura de partículas: Los gases de escape pasan a través del filtro, que retiene el hollín y otras partículas contaminantes.

Acumulación de residuos: Con el tiempo, el filtro se llena de partículas y necesita limpiarse para seguir funcionando.

Regeneración del DPF (eliminación de hollín): Existen tres tipos de regeneración para quemar y eliminar las partículas atrapadas:

Regeneración pasiva: Se produce de forma natural cuando el escape alcanza temperaturas superiores a 350-600°C, quemando el hollín sin intervención.
Regeneración activa: Si la temperatura del escape no es suficiente, el sistema inyecta más combustible para elevar la temperatura y quemar las partículas acumuladas.
Regeneración forzada (manual): Se realiza en el taller con herramientas especializadas si el filtro está demasiado obstruido.

Problemas comunes del DPF y soluciones

Acumulación excesiva de hollín → Pérdida de potencia
Solución: Conducir en carretera a altas revoluciones para ayudar a la regeneración.
Regeneración fallida → Activación del modo emergencia
Solución: Llevar el vehículo al taller para una regeneración forzada o limpieza del filtro.
Uso de aceite incorrecto → Obstrucción del DPF
Solución: Usar aceites bajo en cenizas (Low SAPS) para evitar residuos en el filtro.

¿Cómo se generan los óxidos de nitrógeno?

Los NOₓ se producen principalmente por la combustión de combustibles fósiles en:

Motores de automóviles
Industrias
Plantas de energía
Quema de biomasa

Efectos perjudiciales

Contaminación del aire: Favorece la formación de niebla tóxica (smog) y lluvia ácida.
Problemas respiratorios: Puede agravar el asma y causar irritación pulmonar.
Toxicidad: En altas concentraciones, es dañino para la salud humana y los ecosistemas.

Sistema de Reducción Catalítica Selectiva (SCR)

El catalizar reduce los óxidos de nitrógeno (NOₓ) convirtiéndolos en nitrógeno (N₂) y agua (H₂O).
Proceso: Se inyecta un aditivo llamado AdBlue (urea) en los gases de escape, que reacciona con el NOₓ en presencia del catalizador y lo convierte en nitrógeno y vapor de agua.

Reacción química simplificada:
NOₓ + NH₃ (urea) + O₂ → N₂ + H₂O

Los vehículos diésel emplean un catalizador de oxidación y, en algunos casos, un filtro de partículas (DPF) y un sistema SCR con AdBlue para reducir NOx.

Beneficios del catalizador en coches diésel

Menos emisiones contaminantes
Cumplimiento de normativas ambientales (Euro 6)
Mayor eficiencia del motor con menor impacto ambiental

Función del sensor NOx

Detecta la concentración de NOₓ en el escape.
Regula la inyección de AdBlue (urea) para reducir los NOₓ de manera eficiente.
Ayuda a detectar fallos en el sistema de post-tratamiento de gases.
Asegura que el vehículo cumple con las normas de emisiones (Euro 6, por ejemplo).

Ubicación del sensor NOx

Normalmente hay uno o dos sensores NOx en un coche diesel. Por ejemplo, el Mercedes-Benz C220 BlueTEC está equipado con dos sensores NOx en su sistema de escape. Estos sensores se ubican antes y después del catalizador SCR (Reducción Catalítica Selectiva) para monitorizar y controlar eficazmente las emisiones de óxidos de nitrógeno. La información proporcionada por ambos sensores es crucial para el correcto funcionamiento del sistema de reducción de emisiones y para garantizar el cumplimiento de las normativas ambientales.

Antes del catalizador SCR: Mide los NOₓ generados por el motor.
Después del catalizador SCR: Verifica que el sistema ha reducido correctamente las emisiones.

Un fallo en alguno de estos sensores puede activar la luz de advertencia del motor y afectar el rendimiento del vehículo.

AdBlue

El AdBlue es una solución acuosa utilizada en vehículos diésel con reducción catalítica selectiva (SCR), para reducir las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOₓ).

Composición química del AdBlue, según la norma ISO 22241 :

32.5% de urea sintética (CO(NH₂)₂)
67.5% de agua desionizada (H₂O)

Esta composición está normalizada, garantiza su calidad y compatibilidad con los sistemas SCR de los vehículos diésel.

¿Cómo funciona el AdBlue en el motor?

Inyección en el escape: El AdBlue se pulveriza en los gases de escape antes de entrar en el catalizador SCR.
Descomposición de la urea: Con el calor, la urea se descompone en amoníaco (NH₃) y dióxido de carbono (CO₂).
Reacción química con los NOₓ:

- NOₓ + NH₃ → N₂ (nitrógeno) + H₂O (agua)
- Se eliminan hasta un 90% de los NOₓ antes de salir por el tubo de escape.

Características del AdBlue

No es inflamable ni tóxico
Se cristaliza a temperaturas menores a -11°C
Requiere almacenamiento en un lugar fresco y sin exposición al sol

Mantenimiento del inyector del AdBlue

En el Mercedes C220 Bluetec, el inyector de AdBlue está situado antes del catalizador, y va sujeto con una abrazadera. En los servicios oficiales no suelen contemplar la revisión y limpieza del inyector del AdBlue, y es importante porque si se obstruye se podría generar una avería bastante cara.

Este Mercedes C220 Bluetec ha pasado todas las revisiones de mantenimiento en un servicio oficial (9 años), y el inyector estaba totalmente pegado al conducto. Para despegarlo tuvimos que golpear con la punta de un destornillador y un martillo, en los dos resaltes metálicos que lleva la carcasa del inyector.

Los depósitos del AdBlue son como escayola, pero con agua caliente se deshacen. Con la ayuda de un punzón y una brocha mojada se puede limpiar todo con facilidad. Por el orificio del inyector no se debería introducir ningún útil de limpieza, sólo agua caliente y dejarlo escurrir.

Es conveniente añadir algún aditivo anticristalizante al AdBlue, siempre que se vaya a rellenar el depósito (el servicio oficial no lo hace). Los fabricantes recomiendan añadir 25 ml del tratamiento anticristalizante por cada 10 litros de AdBlue como método preventivo, para mantener limpio el catalizador SCR y todo el circuito de inyección del sistema AdBlue.

Conexiones del nuevo sensor NOx con el antiguo módulo de control

El nuevo sensor NOx incluye unos empalmadores especiales, para evitar que entre humedad en las conexiones. Como el sensor NOx tiene 8 cables, es conveniente espaciar los empalmes entre si: NO cortar todos los cables con la misma medida.

Cada cable tiene un color diferente, coincidiendo con los del sensor original… es difícil equivocarse.

¿Necesitas fabricar un circuito impreso?

Actualmente hay muchas empresas que se dedican a fabricar circuitos impresos (PCB), pero no en todas podemos conseguir pequeñas tiradas a buen precio. Por suerte, ahora disponemos de Internet y es mucho más fácil que antes. Podemos buscar empresas en cualquier parte del mundo, y es más fácil encontrar un fabricante que haga nuestros prototipos (PCB) a buen precio. Una de las empresas más grandes del sector es PCBWay.

https://www.pcbway.es/

Logo: PCBWay

Luz portátil LED para averías

Construcción de una luz portátil de 5W LED, para utilizar en caso de avería del automóvil. Se modifica el interior de una luz portátil con bombilla de filamento de 21W, para instalar dentro un conjunto de 6 diodos LED de potencia y su circuito de control. En este montaje se utiliza el material sobrante de otros proyectos, recuperando también el driver de corriente de un foco LED averiado. Aprovechando que este driver de corriente dispone de un pin para su habilitación, se añade un circuito multivibrador astable, y así se tiene la posibilidad de funcionar como una baliza intermitente (flash). Cuando los LED funcionan en modo FLASH, el consumo se reduce a 0,6 vatios.

Umbral de encendido LED

Con el fin de poder utilizar el control de habilitación del driver de corriente (pin 1 del XL6001), para hacer funcionar la luz en modo intermitente (flash), se mide el umbral de encendido de una serie de 6 diodos LED.

Se comprueba que la tensión umbral, necesaria para el encendido de los 6 diodos en serie, es de 15V. Como esta tensión es ligeramente superior a la máxima que podría entregar la batería de un automóvil en marcha, es posible realizar el efecto parpadeo controlando el estado del pin 1 (Enable) del driver de corriente XL6001. El driver de corriente que se utiliza en este montaje, está recuperado de un foco LED de 12V averiado.

Modos de funcionamiento

Después de realizar la modificación de la luz portátil, sustituyendo la bombilla de 21W por un conjunto LED de 5W, se dispondrá de 2 modos de funcionamiento:

Modo CONTINUO
Modo FLASH

Otra ventaja que se obtiene al utilizar LED como iluminación, es su baja persistencia lumínica, y así es posible hacer intermitencias con alta velocidad.

Como se puede ver en el esquema, el circuito encargado de realizar el efecto Flash es un sencillo multivibrador astable, compuesto por 2 transistores NPN. El cambio de modo de funcionamiento: Continuo/Flash, se realiza con un interruptor. Cuando el interruptor está en reposo, el multivibrador controla los tiempos de encendido y apagado del conjunto LED, modificando el nivel lógico en el pin 1, Enable del driver de corriente. Cuando el interruptor se cierra, se juntan la base y emisor del transistor que controla el driver de corriente, habilitando de forma permanente el driver y dejando la luz encendida sin parpadeos.

Montaje

Cada diodo LED de 1W se suelda en una pequeña placa de circuito impreso con base de aluminio, haciendo también la función de disipador. El conjunto de los 6 diodos LED se montan en 2 trozos de perfil de aluminio en forma de ‘U’, poniendo 3 diodos en cada tramo y conectando todos los diodos en serie. A pesar de que este soporte de aluminio está sobre dimensionado como disipador, es conveniente poner pasta térmica en la base de cada diodo y apretar fuertemente los tornillos contra el perfil de aluminio.

Para evitar posibles contactos eléctricos entre los tornillos y los terminales de conexión de los diodos LED, se intercalan arandelas de plástico.

Como se puede observar en las imágenes, hay muy poca separación entre los diodos, y algunos tornillos quedan un poco girados. A pesar de esto, como se utilizan tornillos de cabeza cónica, el asiento del perfil de aluminio con la base del diodo es bueno. También se utilizan separadores de 1 cm de longitud en lugar de tuercas, permitiendo así realizar un mejor apriete.

El consumo de este portátil LED es de tan solo 5,2W cuando trabaja en modo continuo. Al reducir en 1/4 el consumo, se evita el calentamiento del proyector de luz, y también se puede mantener más tiempo encendida la luz con el coche parado.

Ciclo de trabajo en modo FLASH

Se miden los tiempos de encendido y apagado del LED con un osciloscopio, midiendo también la cadencia del parpadeo.

Ciclo ON: 12,2%
Ciclo OFF: 87,8%
Cadencia: 4,8 Hz
Consumo: 0,63W

Cuando se utiliza la luz portátil para señalizar un obstáculo, es mejor utilizarla en modo FLASH y colocar su carcasa de plástico rojo encima del proyector de luz. De esta forma funciona a modo de baliza, sin deslumbrar ni molestar a nadie, pero haciendo muy visible el obstáculo. Además, cuando se utiliza el modo FLASH se reduce notablemente el consumo, permitiendo dejar la lámpara encendida durante horas sin provocar una descarga excesiva de la batería… y evitando un problema posterior cuando se tenga que arrancar el coche de nuevo.

Orientar cámara frontal (Mercedes)

Orientar cámara frontal

Mejorar la orientación de la cámara frontal, instalada en la estrella de un Mercedes clase C (W205). Se modifica el anclaje de la cámara, con el fin de que aparezca en la imagen alguna referencia del frontal del coche. Esta referencia es muy importante para calcular la distancia que hay entre coches, cuando se están haciendo maniobras de aparcamiento.

Todos los detalles de instalación de esta cámara, se detallan en esta entrada del blog:

Cámara frontal (Mercedes)

Cuando realicé la instalación de la cámara, pensaba que su soporte ya venía ajustado con su inclinación adecuada y sólo era necesario montarlo dentro del anagrama de Mercedes, la estrella.

Como puede apreciarse en la imagen anterior, en la pantalla no se ve ninguna referencia del frontal del coche (flechas amarillas). Como la óptica de la cámara es un ‘gran angular’, al acercarse se deforma la imagen y es muy difícil calcular las distancias cuando se está aparcando.

Ajuste del soporte

La solución más rápida y fácil, es desmontar el soporte de plástico de la cámara y modificarlo. Calentando la pieza de plástico con aire caliente y la ayuda de un alicate, es posible adaptar la inclinación del soporte para conseguir que la cámara apunte más abajo.

Una vez corregida la inclinación del soporte, ya aparece en el monitor una pequeña parte del frontal del coche (círculos amarillos en la imagen anterior).

Todos el proceso y detalles de este ajuste, los puedes ver en el siguiente video:

Flexo LED para el automóvil… con ajuste de luz

Construcción de un flexo LED de 3W para el automóvil (12/24 VDC). El ciruito de control está basado en el módulo Set Down Converter MP1584, de alto rendimiento (90% aprox.) y puede alimentarse con 12 o 24V a través de un conector de tipo mechero. El circuito de control do tensión del MP1584 se modifica, adaptándolo a las necesidades del diodo LED que se utiliza. De esta manera es posible controlar la cantidad de luz que suministra el diodo LED (Dimmer), sin permitir que se pueda sobrepasar la corriente máxima del diodo.

Construcción del flexo

Para fabricar el flexo vamos a construir una espiral con alambre o cobre, yo he utilizado hilo de cobre de 1,3 mm. Con la ayuda de una varilla roscada de 6 mm, se arrolla el cobre, de esta manera quedará en su interior el hueco suficiente para introducir los 2 hilos de alimentación y el alambre tensor, imprescindible para dar rigidez al flexo. El espiral de cobre se protege con macarrón termo-retráctil de 10 mm.

La carcasa/soporte del LED se construye utilizando un tirador de aluminio, cortándolo por la mitad para construir así una caja. Los laterales se cierran con dos trozos de metacrilato, pegados en el lateral de la tapa superior con adhesivo de 2 componentes (Araldit, Nural).

Control de brillo

Este flexo se construye con un diodo LED de 3W, el cuál funciona con una corriente nominal de 300 mA. Para conseguir que en este flexo sea regulable su luz, calculamos la tensión mínima de encendido del diodo LED y su tensión nominal de funcionamiento. El circuito de control del LED está construido con el módulo MP1584 (Step-Down Converter). Este módulo puede funcionar con tensiones de entrada entre 4,5 y 28 VDC. De esta manera el flexo puede utilizarse en vehículos de 12 y 24 V, ya que su tensión de salida no depende de la tensión de entrada.

Tensión mínima del LED

Ponemos el ajuste de tensión de salida del módulo MP1584 al mínimo y vamos subiendo la tensión de salida hasta que el diodo LED comience a iluminar (umbral de encendido). Este valor de tensión es el que utilizaremos como referencia, para calcular el valor de la resistencia con el brillo ajustado al mínimo.

Tensión nominal del LED

Intercalando un amperímetro entre la salida del módulo de control y el diodo LED, ajustamos la tensión de salida hasta medir los 300 mA de consumo. En este caso medimos una tensión de 10,09 voltios, y esta será la tensión máxima que debería entregar el módulo MP1584 cuando el brillo esté ajustado al máximo.

Esquema

Una vez conocidos los valores mínimo y máximo que necesitamos para regular el brillo, calculamos los valores de la resistencia y potenciómetro que debemos utilizar. Sustituimos la resistencia ajustable del circuito MP1584 (150 K) por una resistencia de 68 K en serie con un potenciómetro de 20 K.

Montaje

A continuación se puede ver el aspecto del interior de este flexo LED. El circuito impreso está sujeto con cinta adhesiva de doble cara, intercalando un aislante entre el aluminio y la placa. El potenciómetro también está sujeto a la caja de la misma forma, pero reforzado con adhesivo termo-fundible.

Mejorar los agudos (Mercedes W205)

Mejorar los agudos (Mercedes W205): para mejorar los sonidos agudos de un Mercedes clase C (W205), se instalan dos altavoces tweeter, en paralelo con los altavoces de medios de las puertas delanteras. Desmontaje del guarnecido de las puertas delanteras, para acceder al cableado y montar los tweeter en la rejilla superior que ya viene de serie. Al finalizar el montaje, se realizan unas pruebas de sonido.

Altavoces de agudos TS-T120

Los altavoces que he elegido son bastante económicos, pero sus prestaciones son muy buenas y el sonido mejora notablemente. A continuación se pueden ver las características de este par de altavoces de agudos (tweeter):

Montaje en la rejilla de la puerta

Para acceder al cableado de conexión del altavoz, es necesario desmontar el guarnecido de la puerta delantera. Aunque el desmontaje parece aparatoso, es muy fácil. Sólo hay que soltar dos tornillos de tipo Torx de 25 y tirar del panel hacia fuera. Luego hay que soltar los 2 conectores de color azul, el amarillo del altavoz y el cable de la palanca de apertura. El acceso a todo ello, se realiza desde la parte superior. En el video final, se puede ver todo el proceso con más detalle.

La conexión del altavoz de agudos se realiza soldando sus cables en paralelo con el cableado del altavoz de la puerta, el cuál ya viene instalado de serie (altavoz de medios). Hay que tener en cuenta que el modelo de altavoz que vamos a instalar (tweeter), necesita un filtro de agudos. En este modelo de altavoz (TS-T120), el condensador de filtro ya viene montado en el cableado. Por otra parte, es conveniente conectar ambos altavoces en fase. Para ello, nos podemos guiar por las marcas negras que lleva uno de los dos cables de cada altavoz, para unirlas entre si… y hacerlo igual en ambos lados del coche (canales izquierdo y derecho).

Aunque este modelo de altavoz (TS-T120) se adapta perfectamente al hueco de la rejilla del coche, es conveniente sujetarlo bien para evitar vibraciones. Yo lo hice con el aro de sujeción que se incluye en el kit, y con adhesivo termo-fundible.

En el siguiente video se pueden ver todos los detalles de este montaje, paso a paso: