{"id":43570,"date":"2025-08-17T15:18:29","date_gmt":"2025-08-17T13:18:29","guid":{"rendered":"https:\/\/www.krafthand.de\/truck\/?p=43570"},"modified":"2025-09-13T10:22:25","modified_gmt":"2025-09-13T08:22:25","slug":"der-nox-sensor-funktion-diagnose-ausfallursachen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.krafthand.de\/truck\/artikel\/der-nox-sensor-funktion-diagnose-ausfallursachen-43570\/","title":{"rendered":"Der NOx-Sensor:\u00a0Funktion, Diagnose, Ausfallursachen"},"content":{"rendered":"

Bei der Verbrennung von Dieselkraftstoff unter hohen Temperaturen entstehen gasf\u00f6rmige Stickoxide (NO\u2093), die als umwelt- und gesundheitssch\u00e4dlich gelten. Daher ist ihre gezielte Reduktion entsprechend den gesetzlichen Emissionsgrenzwerten erforderlich. Mithilfe eines SCR-Systems (Selective-Catalytic-Reduction) l\u00e4sst sich der NO\u2093-Aussto\u00df ma\u00dfgeblich reduzieren. M\u00f6glich wird dies durch den Einsatz eines SCR-Katalysators, vor dem AdBlue, eine L\u00f6sung aus Harnstoff (32,5 Prozent) und demineralisiertem Wasser (67,5 Prozent), direkt in den Abgasstrom eingespritzt wird. Die hei\u00dfen Abgase f\u00fchren dazu, dass sich der Harnstoff in Ammoniak umwandelt, der dann im Katalysator mit den Stickoxiden reagiert. Dabei werden die NO\u2093-Verbindungen in Wasserdampf (H\u2082O) und Stickstoff (N\u2082) umgewandelt, wobei als Nebenprodukt eine geringe Menge Kohlendioxid (CO\u2082) entsteht.<\/p>\n

Die Funktion eines NOx-Sensors<\/h3>\n

Mit Hilfe eines NO\u2093-Sensors kann die Stickoxidkonzentration im Abgas ermittelt und zur effektiven Regelung und \u00dcberwachung von Abgasnachbehandlungssystemen herangezogen werden. Je nach Komplexit\u00e4t der Abgasanlage k\u00f6nnen mehrere Sensoren verbaut sein. In der Regel befindet sich ein NO\u2093-Sensor vor und ein weiterer nach dem SCR-Katalysator. Dadurch l\u00e4sst sich nicht nur die aktuelle NO\u2093-Konzentration im Abgas ermitteln, sondern auch die Umwandlungseffizienz des Katalysators \u00fcberwachen. Im Prinzip besteht ein NOx-Sensor aus zwei Teilbereichen: Einer Breitbandlambdasonde und einer weiteren Messeinheit zur Erkennung der NO\u2093-Konzentration. Zudem ist der Sensor mit einem Heizelement versehen, um m\u00f6glichst schnell seine Betriebstemperatur von circa 600 \u00b0C \u2013 800\u00b0C zu erreichen. Das empfindliche Sensorelement ist gegen\u00fcber mechanischen und chemischen Belastungen, etwa durch Vibrationen, Ru\u00dfpartikel, korrosive Gase oder durch saure Kondensate, gesch\u00fctzt in ein Metallgeh\u00e4use eingebettet. Neben weiteren Schutzma\u00dfnahmen wie hitzebest\u00e4ndigen Materialien und keramischen Beschichtungen sorgt eine gezielte Str\u00f6mungsf\u00fchrung f\u00fcr den definierten Gasdurchfluss.
\nDas Geh\u00e4use \u00e4hnelt \u00e4u\u00dferlich dem einer konventionellen Breitbandlambdasonde, die aber zus\u00e4tzlich \u00fcber ein mehradriges Kabel fest mit einem kleinen Steuerger\u00e4t verbunden ist. Dieses \u00fcbernimmt die Regelung des Heizelements, wertet die Messsignale aus und stellt \u00fcber den Datenbus die Kommunikation mit dem Motorsteuerger\u00e4t sicher. Dar\u00fcber hinaus f\u00fchrt es kontinuierlich Plausibilit\u00e4tspr\u00fcfungen und Selbstdiagnosen durch und speichert relevante Kalibrierdaten zur Sicherstellung der Messgenauigkeit.<\/p>\n

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Funktionsschema eines NOx-Sensors. Grafik: Serge Heinen<\/figcaption><\/figure>\n

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Zwei Messeinheiten<\/h3>\n

Der Sensor ist in zwei Messeinheiten unterteilt, die durch Diffusionsbarrieren voneinander getrennt sind. In der ersten Messeinheit entfernt eine Sauerstoff-Pumpzelle gezielt den im Abgas enthaltenen Restsauerstoff, da dieser die nachfolgende NO\u2093-Messung verf\u00e4lschen w\u00fcrde. In der zweiten Messeinheit wird die genaue Stickoxidkonzentration bestimmt. Die Funktion beider Messeinheiten basiert auf einem elektrochemischen Messverfahren, das einen mehrlagigen Zirkondioxid-Festk\u00f6rperelektrolyten als ionenleitendes Medium nutzt. Dieser Werkstoff besitzt die Eigenschaft, bei hohen Temperaturen Sauerstoff-Ionen zu leiten. Ein definierter Anteil des Abgases str\u00f6mt \u00fcber eine Diffusions\u00f6ffnung in die Sensorkammer-1. Dort befindet sich die erste Messeinheit, die funktional mit einer Breitbandlambdasonde zu vergleichen ist. Sie besteht aus einer Mess- und einer Pumpzelle und arbeitet nach dem Prinzip der Pumpstromregelung. Gleichzeitig dient eine weitere Messzelle mit direkter Verbindung zur Au\u00dfenluft als Referenzwert.<\/p>\n

Zwei Elektroden bilden die Grundlage der Messzelle, eine f\u00fcr die Abgasseite, die andere f\u00fcr die Seite der Referenzluft. Aufgrund der unterschiedlichen Sauerstoffanteile entsteht zwischen beiden Elektroden eine f\u00fcr das Steuerger\u00e4t messbare Spannung im Millivolt-Bereich. Gleichzeitig versucht das Steuerger\u00e4t die Spannung auf einen Wert von 450 mV (\u03bb =1) einzustellen, indem die Pumpzelle entsprechend angesteuert wird. Je nach Gemisch f\u00f6rdert die Pumpzelle Sauerstoff in die Messkammer oder leitet ihn ab. Die Stromrichtung in der Pumpzelle bestimmt die F\u00f6rderrichtung des Sauerstoffs. Da die Stromaufnahme der Pumpzelle proportional zur Gemisch-Zusammensetzung ist, kann der dabei entstehende Pumpstrom als Ma\u00df f\u00fcr den Sauerstoffanteil im Abgas herangezogen werden. Durch die vorgeschaltete Breitbandlambdasonde wird der Sauerstoff im Abgas nahezu vollst\u00e4ndig entfernt, sodass in die Sensorkammer-2 \u00fcberwiegend Stickoxide und nur noch minimale Restsauerstoffmengen gelangen.<\/p>\n

Bevor die eigentliche NO\u2093-Messung erfolgt, werden die restlichen Sauerstoffanteile abgepumpt. Zur Erh\u00f6hung der Messegenauigkeit wird der dabei flie\u00dfende Pumpstrom als Korrekturwert ausgewertet. Anschlie\u00dfend werden die NO\u2093-Molek\u00fcle an einer beschichteten Elektrode katalytisch in Stickstoff (N\u2082) und Sauerstoff (O) gespalten. Eine por\u00f6se Schicht erm\u00f6glicht die Diffusion des Stickstoffs nach au\u00dfen. Die restlichen Sauerstoffanteile werden wieder nach dem gleichen Prinzip durch die zweite Pumpzelle \u00fcber den Festelektrolyt abgef\u00fchrt. Der f\u00fcr die Bewegung der Ionen ben\u00f6tigte Pumpstrom diesmal gemessen in Mikroampere, ist proportional zur Menge an Stickoxiden im Abgas. Je mehr NO\u2093 im Abgas enthalten ist, desto mehr Sauerstoffanteile sind vorhanden, was wiederum den Stromfluss erh\u00f6ht. Das NO\u2093-Steuerger\u00e4t misst diesen Strom und berechnet daraus die NO\u2093-Konzentration. Der NO\u2093-Messbereich liegt zwischen 0 und 1.500 ppm (parts per million), die Messgenauigkeit betr\u00e4gt \u00b110 ppm. 1 ppm entspricht einem Teil NO\u2093 pro einer Million Teile Abgas, 100 ppm entsprechen 0,01\u202f Prozent Volumenanteil.<\/p>\n

Pr\u00fcf- und Diagnosem\u00f6glichkeiten im Werkstattalltag<\/h3>\n
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Ab dem Ausgang des Steuerger\u00e4ts reduziert sich der Sondenkabelstrang von acht auf vier Leitungen: Versorgungsspannung (+\/\u2013) sowie CAN-High und CAN-Low. Bilder: Serge Heinen<\/figcaption><\/figure>\n

Weist der NO\u2093-Sensor eine Fehlfunktion auf, wird die Abgasnachbehandlung nicht mehr exakt geregelt. In der Folge kann es zur \u00dcberschreitung der Emissionsgrenzwerte kommen. Neben der \u00dcberwachung durch das Sensorsteuerger\u00e4t unterliegt der Sensor, wie alle abgasrelevanten Komponenten, einer kontinuierlichen Plausibilit\u00e4ts- und Funktionspr\u00fcfung durch das Motorsteuerger\u00e4t.
\nWird eine Abweichung erkannt, erfolgt sowohl ein entsprechender Eintrag im Fehlerspeicher wie zum Beispiel: \u201aP2202 \u2013 NOx-Sensor Signal Low (Bank 1 Sensor 1)\u2018 als auch eine Aktivierung der Motorkontrollleuchte. Je nach Schweregrad der St\u00f6rung kann das Motorsteuerger\u00e4t dar\u00fcber hinaus eine Leistungsreduzierung oder im Extremfall auch eine Startverweigerung vornehmen.
\nDie Sensoreinheit besitzt wegen der schwachen Pumpstr\u00f6me (\u00b5A) ein eigenes Steuerger\u00e4t, welches die Signale aufbereitet und als CAN-Signal an das Motorsteuerger\u00e4t weitergibt. Diese Systemarchitektur erleichtert die Fehlersuche.
\nMit einem herk\u00f6mmlichen Diagnosetester lassen sich beispielsweise die aktuellen NO\u2093-Istwerte vor und nach dem SCR-Katalysator in Echtzeit auslesen. Dieser Abgleich eignet sich besonders, um m\u00f6gliche Unstimmigkeiten zwischen den Messgr\u00f6\u00dfen zu erkennen. Nur bei ausreichend hoher Abgastemperatur lassen sich diese korrekt auswerten, idealerweise unter Last im Fahrbetrieb.
\nDabei sollte der Sensor bei jeder Beschleunigung unter Last einen deutlichen Anstieg der NO\u2093-Werte erfassen. Unmittelbar nach der AdBlue-Einspritzung sowie in einer Verz\u00f6gerungsphase muss dieser binnen weniger Sekunden auf nahezu 0\u202fppm sinken. Ein ausbleibender oder stark schwankender Pumpstrom weist auf Alterung, Verkokung oder Fehlfunktionen im Bereich der Messzelle hin.<\/p>\n

Heizung, Spannungsversorgung, Ru\u00df<\/h3>\n
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Ru\u00dfablagerungen geh\u00f6ren zu den Hauptursachen f\u00fcr den Ausfall von NO\u2093-Sensoren. Bild: Serge Heinen<\/figcaption><\/figure>\n

Einen ma\u00dfgeblichen Einfluss auf die Funktion des NO\u2093-Sensors hat die Sensorheizung. Erst nachdem die Heizphase abgeschlossen ist und die erforderliche Betriebstemperatur erzielt wurde, beginnt der Sensor mit der Messung der NO\u2093-Konzentration. Ein Blick auf den aktuellen Heizstatus kann sich im Rahmen der Diagnose als hilfreich erweisen.
\nOftmals l\u00e4sst sich die Fehlerursache aber schon durch eine einfache \u00dcberpr\u00fcfung der Spannungsversorgung und der Bussignale eingrenzen. Weitere Messungen mit einem Multimeter oder einem Oszilloskop sind nicht m\u00f6glich.
\nZu den h\u00e4ufigsten Ausfallursachen z\u00e4hlen ein \u00fcberm\u00e4\u00dfiger Ru\u00df- oder Ascheanteil im Abgas sowie \u00f6lhaltige R\u00fcckst\u00e4nde, die zur Verschmutzung der Messeinheit f\u00fchren. Es gibt jedoch auch Sensoren, die mit der Zeit altersbedingt an Genauigkeit verlieren oder ohne erkennbaren Grund ausfallen. Dennoch sollte vor dem Austausch stets gepr\u00fcft werden, ob Fremdursachen vorliegen. Nur so l\u00e4sst sich vermeiden, dass auch der neue Sensor vorzeitig wieder ausf\u00e4llt.<\/p>\n

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Unplausible Werte, Verkabelung<\/h3>\n
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Besteht der Verdacht auf einen Verkabelungsfehler, l\u00e4sst sich je nach Busstruktur durch das Messen der Abschlusswiderst\u00e4nde eine schnelle erste Ersteinsch\u00e4tzung gewinnen. Bild: Serge Heinen<\/figcaption><\/figure>\n

Zeigt ein neuer und zum System passender Sensor nach dem Einbau unplausible Messwerte, liegt die Ursache nicht selten an einem Softwareproblem. Kann dies ausgeschlossen werden, sind auch andere Bauteile nicht au\u00dfer Acht zu lassen. So kann ein fehlerhaftes AGR-Ventil zu einem untypisch hohen NO\u2093-Aussto\u00df f\u00fchren oder veraltetes AdBlue die Messergebnisse verf\u00e4lschen.
\nBesteht der Verdacht auf einen Verkabelungsfehler, l\u00e4sst sich je nach Busstruktur durch das Messen der Abschlusswiderst\u00e4nde eine schnelle erste Ersteinsch\u00e4tzung gewinnen. Dazu wird der Stecker am NO\u2093-Steuerger\u00e4t bei ausgeschalteter Z\u00fcndung abgezogen, und der Widerstand zwischen den beiden Kommunikationsleitungen (CAN-High und CAN-Low) in Richtung Motorsteuerger\u00e4t gemessen. Ein korrekter Abschluss des Datenbusses ergibt einen Widerstand von etwa 60 Ohm, da die beiden Endwiderst\u00e4nde mit je 120 Ohm parallel zueinander geschaltet sind. Diese Messung dient lediglich einer schnellen \u00dcbersichtsverschaffung und ist keineswegs mit einer Lastpr\u00fcfung gleichzustellen.
\nEin deutlich abweichender Messwert kann auf eine fehlerhafte Verkabelung oder einen defekten Bus-Teilnehmer hindeuten. Eine Sichtpr\u00fcfung der Steckverbindungen sowie eine Leitungspr\u00fcfung auf Durchgang und Kurzschluss sollte in diesem Fall erfolgen.<\/p>\n

In manchen F\u00e4llen kommt es vor, dass das Steuerger\u00e4t die Zuordnung bei zwei NO\u2093-Sensoren \u00fcber die Geschwindigkeit der Aufheizung vornimmt. Der vordere Sensor sitzt n\u00e4her am Motor, erreicht daher schneller seine Betriebstemperatur und wird vom Steuerger\u00e4t als \u201evorderer Sensor\u201c erkannt.
\nWird jedoch der hintere Sensor ersetzt, kann es passieren, dass der vordere, m\u00f6glicherweise bereits gealterte Sensor durch seine verz\u00f6gerte Aufheizzeit f\u00e4lschlicherweise als \u201ehinterer Sensor\u201c identifiziert wird. In solchen F\u00e4llen muss ggf. auch der vordere Sensor getauscht werden.<\/p>\n

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Auszug aus der Istwert-Pr\u00fcfung zweier NO\u2093-Sensoren. Bild: Serge Heinen<\/figcaption><\/figure>\n

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Der NO\u2093-Sensor ist ein zentrales Element der Abgasnachbehandlung. F\u00fcr seine einwandfreie Funktion m\u00fcssen mehrere Voraussetzungen gegeben sein, darunter eine stabile Versorgungsspannung, eine funktionierende Sensorheizung, eine intakte elektrische Anbindung sowie eine st\u00f6rungsfreie Kommunikation mit dem Steuerger\u00e4t, um nur einige zu nennen. Stimmen diese Rahmenbedingungen nicht, sind Fehlmessungen oder Systemausf\u00e4lle vorprogrammiert.
\nBeim Austausch eines NO\u2093-Sensors ist es daher unerl\u00e4sslich, die jeweiligen Herstellervorgaben zu beachten: Nur so l\u00e4sst sich sicherstellen, dass der neue Sensor korrekt erkannt und eingebunden wird.<\/p>\n

Den Beitrag finden Sie auch in der Print-Ausgabe 3-2025 der Krafthand-Truck<\/a>.<\/i><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Mit Hilfe eines NO\u2093-Sensors kann die Stickoxidkonzentration im Abgas ermittelt und zur effektiven Regelung und \u00dcberwachung von Abgasnachbehandlungssystemen herangezogen werden. Je nach Komplexit\u00e4t der Abgasanlage k\u00f6nnen mehrere Sensoren verbaut sein. Wir werfen einen Blick auf die Funktion, die Fehlerdiagnose und die Ausfallursachen. …<\/span> weiter<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":9,"featured_media":43075,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[4223,4912,4218],"tags":[4449,4013,3945],"settings":[3524,4766,3523],"class_list":["post-43570","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-antrieb","category-ersatzteile-zubehoer","category-werkstattpraxis","tag-abgasanlage","tag-nox-emission","tag-nox-sensor"],"yoast_head":"\nDer NOx-Sensor:\u00a0Funktion, Diagnose, Ausfallursachen - Krafthand-Truck<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Mit Hilfe eines NO\u2093-Sensors kann die Stickoxidkonzentration im Abgas ermittelt werden. 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