GS911

 

 

Lambdasonde

 

 

Hier finden Sie einige Informationen bzgl. der Lambdasonde, Lambda-Spannung, Lambdaregelung, Lambda-Heizung sowie typische Kennlinien und Interpretationen der Ergebnisse.

 

 

Hintergrund

Lambdasonden werden auch Sauerstoffsensoren genannt, da diese den Sauerstoffanteil im Abgas messen. Diese Sensoren wurden vor vielen Jahrzenten von der Robert Bosch GmbH entwickelt.

 

Sie sind für die Ermittlung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zuständig und bilden wiederum einen grundlegenden Bestandteil des Regelbetriebs des Kraftstoffeinspritzvorgangs. Durch die Echtzeitermittlung wird bestimmt, ob das Verbrennungsgemisch „fett“ oder „mager“ ist. Anhand der Rückmeldung an das Steuergerät (ECU) passt dieses wiederum die jeweiligen Einspritzimpulse dementsprechend an, damit eine optimale Verbrennung erreicht wird.

 

Das in der Theorie optimale Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die Verbrennung bei Benzinmotoren beträgt 14,7 Teile Luft zu 1 Teil Brennstoff oder 14,7:1. Dieses Verhältnis ist auch als das „Stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis“ bekannt.

 

Die nebenstehende Grafik stellt eine Lambdasonde vom Typ LSM 11 da (Quelle Bosch).

Ein „Fettes“-Gemisch verursacht einen Sauerstoffbedarf innerhalb des Sensors und bedeutet, dass der Sensor eine höhere Spannung benötigt, als wenn das Gemisch „Mager“ ist.
Es gibt zwei Grundtypen von Lambdasonden:

  • Schmalband-Sensoren
  • Breitband-Sensoren

 

Dies ist in der Grafik deutlich dargestellt und bildet die Grundlage für das Verständnis der Sauerstoff-/Lambda-Sensor-Spannungsdiagramme der Echtzeit-Log-Werte des GS-911.

 

Auf den nachfolgenden Wikipedia-Seiten finden Sie grundlegende Informationen zur allgemeinen Theorie und Einzelheiten zur Funktionsweise von Lambda-Sensoren.

 

Wikipedia Eintrag Lambdasonde: https://de.wikipedia.org/wiki/Lambdasonde

Wikipedia Eintrag AFR-Sensor:  https://en.wikipedia.org/wiki/Air%E2%80%93fuel_ratio_meter

 

 

Typische Lambda-Spannungsdiagramme

 

Es gibt keine „perfekten Grafiken“… daher ist es uns nicht möglich, Ihnen eine Referenzgrafik mit dazugehörigen Anweisungen bereitzustellen. Im Allgemeinen können die Lambdasonden nur eine kleine Region beider Seiten des Stöchiometrischen Verhältnisses messen. Die Spannungsausgänge sind auf einen Bereich zwischen null und 1 Volt beschränkt. Die Ausgabe wird im Allgemeinen als Milli-Volt (mV) Wert angegeben.

 

Das elektronische Steuergerät (ECU) misst die Lambdaspannung und nutzt diese, um die Einspritzimpulse (also die effektive Kraftstoffmenge) systematisch zu erhöhen, bis dieser über den eingestellten Mittelwert über dem Nennbetriebspunkt ansteigt. Sobald die „fettere“ Maximaleinstellung erreicht ist, beginnt diese, den Grundwert des Injektorimpulses zu verringern, bis ein minimaler „Magerschwellenwert“ erreicht. wird Bevor eine erneute Wiederholung des Zyklus beginnt, wobei das Steuergerät versucht, das Luft-Kraftstoffverhältnis den vorbestimmten Sollwert beizubehalten.

 

Neben dem Wissen, dass einige Steuergeräte Mindestsollwerte von 150 oder 200 mV und maximale Sollwerte von 600 mV bis hin zu 700 mV, manche sogar bis zu 800 mV haben, können diese Informationen dazu verwendet werden, die Grafikwerte der Lambdasonde auszuwerten.

 

 

Nachfolgend finden Sie ein Diagramm eines Lambda-Sensor-Spannungsprotokolls (S1000RR).

 


 

Hier wird ein vollkommen normales Spannungssignal dargestellt.

 

Das zweite Diagramm zeigt das Lambda-Spannungssignal eines HP2 an. Auch hier sind die Werte vollkommen in Ordnung. Der Unterschied zum S1000RR ist jedoch deutlich zu sehen.

 



 

Auswertung der Sauerstoffsensorfunktionalität bei Betriebstemperatur

 

Hinweis: Während des Kaltstart-Anreicherungszyklus arbeitet der Motorcontroller im Open-Loop-Betrieb. Somit sollten die Funktion der Lambdasonde nur bei Betriebstemperatur ausgewertet werden.

 

 

Was wird gesucht?

 

Ein ausschlagendes Signal, welches zwischen 200 mV und 600/700 mv liegt.

 

 

Was sollte nicht angezeigt werden?

 

  • Eine flache/durchgezogene Linie (bei Betriebstemperatur)
  • Eine flach aufsteigende oder absteigende Linie
  • Eine schwankende Grafik, welche langsam auf- oder absteigt
  • Eine schwankende Grafik mit geringen Ausschlägen, welche den Schwellenwert von 200 mV und 700 mV nicht annähernd erreicht

 

Beispiel eines falschen Signals

Hier sehen Sie ein Signal des gleichen HP2 wie oben. Die Lambdasonde ist jedoch die, des anderen Zylinders.

 



 

Der Unterschied zum vorherigen Signal ist deutlich zu erkennen.

Nun stellt sich die Frage, ob der Sensor defekt ist, oder es sich um eine korrekte Messung eines falschen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses handelt. Wenn der Leerlauf hart ist, so ist es sehr wahrscheinlich, dass es sich um ein schlechtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis handelt. Liegt die Vermutung trotzdem bei der Lambda-Sonde, so können Sie diese vorsorglich tauschen.

In der oben gezeigten Grafik lag das Problem jedoch nicht an der Lambda-Sonde selbst sondern tatsächlich das zu „magere“ Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches auf „verklebte Gegenstände der Drosselklappe“ zurückzuführen war.

 

Lambda-Regelung

 

Definitionen:

 

Lambda ist das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis.

 

Lambda-Regelung (auch als Luftüberschussfaktor bekannt) ist das Verhältnis zwischen dem tatsächlichen und dem idealem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis.

 

Lambda >1 bedeutet es handelt sich um eine „magere“ Mischung
Lambda <1 bedeutet es handelt sich um eine „fette“ Mischung

 

Nachfolgend finden Sie das Diagramm einer Lambda-Regelung einer S1000RR Lambdasonde. Dem Diagramm kann entnommen werden, dass dieser kontinuierlich etwas unter 1 läuft, also ein wenig „fett“ ist.

Das Steuergerät kann die Einspritzzeit/Impulsbreite nur innerhalb bestimmter Grenzen anpassen oder ändern. Bei den meisten BMW Motorrädern liegt dies entweder bei ± 0,20 oder ± 0,25. Dadurch kann das Steuergerät den Lambda-Regelfaktor von 0,8 bis 1,2 bzw. 0,75 bis 1,25 effektiv steuern.

 



 

Das Beispiel der beiden HP2-Lamdasensoren ist ähnlich des S1000RR. Der blaue Zylinder läuft augenscheinlich ziemlich normal, wobei der rote Zylinder sehr „mager“ läuft.

 



 

Lambda-Heizung

Damit die Lambda-Sensoren effektiv arbeiten können, müssen diese auf rund 316°C erhitzt werden. Um dies zu erreichen, verfügen sie über interne Heizelemente, welche vom Steuergerät gesteuert werden. Die meisten Steuergeräte zeigen den Lambda-Heizzustand an (1 = EIN und 0 = AUS). Das nachfolgende Diagramm zeigt den Erwärmungszustand einer der HP2-Zylinder.