Beschreibung der Lambdasonde und verwandte Informationen
Sie möchten also etwas mehr darüber erfahren, wie eine Lambdasonde funktioniert? Nun, wie Sie vielleicht bereits wissen, sind viele Sensoren notwendig, damit ein moderner Motor läuft, aber keiner ist wohl so wichtig wie die Lambdasonden. Diese Sensoren messen die Menge an unverbranntem Sauerstoff im Abgas. Der Motorsteuergerät (ECU) nutzt diese Messung dann, um das Kraftstoff-Luft-Gemisch auszugleichen.
Wie die Lambdasonde arbeitet
Wenn der Sauerstoffgehalt im Abgas steigt (bekannt als „mageres“ Gemisch), sinkt die Spannungsmessung der Sensoren. Dies signalisiert dem Steuergerät, die Kraftstoffmenge zu erhöhen, die von den Einspritzdüsen abgegeben wird. Dadurch sinkt wiederum der Sauerstoffgehalt im Abgas (bekannt als „fettes“ Gemisch).
Die Spannung der Lambdasonde steigt aufgrund dieser Anreicherung, und das Steuergerät reagiert, indem es den Kraftstofffluss reduziert. Wenn die Kraftstoffmenge abnimmt, kehren wir zu einem mageren Gemisch zurück und die Sensorspannung fällt. Dieser Prozess wiederholt sich, solange der Motor läuft. Diese kontinuierliche Rückkopplungsschleife ist das Herzstück des Kraftstoffregelsystems.
- Typische magere Spannungswerte: liegen zwischen 0 und 0,3 Volt.
- Typische fette Spannungswerte: liegen zwischen 0,6 und 1 Volt.
- Ideales Kraftstoffgemisch (14,7:1): erzeugt eine Spannung von etwa 0,5 Volt.
Warum ist eine konstante Regelung notwendig?
Warum hält man nicht einfach eine konstant gemessene Kraftstoffmenge, die sich je nach Drosselklappenstellung ändert? Nun, viele Faktoren beeinflussen die benötigte Kraftstoffmenge, um ein Verhältnis von 14,7:1 aufrechtzuerhalten. Einige dieser Faktoren sind Kraftstoffqualität, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit und mehr. Daher die Notwendigkeit von Lambdasonden!
Die Schaltfrequenzen der Sensoren variieren, aber die meisten modernen Sensoren schalten im Durchschnitt mindestens ein halbes Dutzend Mal pro Sekunde. Ältere Sensoren schalteten nur etwa einmal pro Sekunde, sodass Sie sich vorstellen können, wie sehr die neuen Sensoren die Emissionen verbessert haben!
Entwicklung der Lambdasonden
Ältere Lambdasonden, die vor 1982 verwendet wurden, waren 1- oder 2-Draht-Sonden ohne Heizung. Diese Sensoren begannen erst dann eine korrekte Messung zu liefern, wenn der Abgasstrom den Sensor auf seine Betriebstemperatur gebracht hatte. Dies führte dazu, dass das Steuergerät für längere Zeit im „Open-Loop“-Betrieb lief (unter Verwendung vordefinierter Kraftstoffwerte, die den Motor sogar fett laufen lassen).
Alle neueren Sensoren sind „beheizte Lambdasonden“ (HO2S), die ein Heizelement integriert haben, um den Sensor schneller auf Betriebstemperatur zu bringen – normalerweise in weniger als einer Minute, manchmal sogar in nur 10 Sekunden! Die Heizelemente verhindern auch, dass die Sensoren im Leerlauf abkühlen. Diese beheizten Sensoren haben in der Regel 3- oder 4-Draht-Ausführungen.
Verschiedene Sensortypen und Funktionsweisen
Es gibt einige unterschiedliche Bauarten, die sich in chemischer Zusammensetzung und Konstruktion unterscheiden, aber ihr Zweck und ihre Funktion bleiben gleich. Die technischen Details gehen über den Rahmen dieser Seite hinaus, aber es gibt einige Punkte zu beachten.
Lambdasonden vergleichen den Sauerstoffgehalt der Außenluft mit dem Sauerstoffgehalt des Abgases. Die Außenluft gelangt entweder durch eine Entlüftungsöffnung im Sensorgehäuse oder durch den Kabelstecker selbst in den Sensor. Einige Sensortypen erzeugen eine Spannung, wenn sich der Sauerstoffgehalt im Abgas ändert, andere haben einen variablen Widerstand.
Der neueste Stil, die Breitband-Lambdasonden, haben einen Spannungsbereich von 2 bis 5 Volt. Trotz all dieser Unterschiede und der tatsächlich erzeugten Messwerte verarbeitet das Steuergerät die Informationen so, dass wir die erwarteten Werte von 0 bis 1 Volt erhalten. Es gibt natürlich Ausnahmen. Einige beheizte Titania-Lambdasonden können eine Spannung von bis zu 5 Volt erzeugen. Diese Messung wird vom Steuergerät nicht geändert. Eine andere Bauart desselben Sondentyps ist so konfiguriert, dass sie entgegengesetzte Werte zu dem liefert, was man erwartet: Hohe Spannungen zeigen ein mageres Gemisch und niedrige Spannungen ein fettes Gemisch an. Diese beiden Arten von Lambdasonden sind nicht weit verbreitet und wurden hauptsächlich in einigen Nissan-, Jeep- und Eagle-Fahrzeugen verbaut. Es muss ja immer eine Ausnahme geben!
Die Rolle der zweiten Lambdasonde
Sie werden auch feststellen, dass es bei den meisten Fahrzeugen ab Baujahr 1996 einen zweiten Satz Lambdasonden hinter dem Katalysator gibt. Diese funktionieren auf die gleiche Weise wie die vorderen Lambdasonden, aber ihre Messwerte werden anders verwendet. Ihr Zweck ist es, die Effizienz des Katalysators zu messen und nicht das Kraftstoffgemisch des Motors zu überwachen.
Bitte lesen Sie unseren Artikel über Lambdasonden-Fehlercodes für Diagnosehilfen und eine detailliertere Beschreibung der O2-Monitore. Dieser Artikel bietet wertvolle Diagnoseunterstützung, Testverfahren und die wahrscheinlichen Ursachen für Fehlercodes, die auf ein zu fettes oder zu mageres Gemisch hinweisen.
Wir hoffen, Sie fanden diese Informationen hilfreich!