Mit Festelektrolyt in Form von Zirkondioxid (ZrO2) Keramik. Die Keramik wird mit Yttriumoxid dotiert und darauf elektrisch leitfähige poröse Platinelektroden abgeschieden. Eine der Elektroden "atmet" mit Abgasen und die andere - mit Luft aus der Atmosphäre. Die Lambdasonde bietet eine effektive Messung des Restsauerstoffs in den Abgasen nach dem Aufwärmen auf eine bestimmte Temperatur (bei Automotoren 300-400°C). Nur unter solchen Bedingungen wird der Zirkoniumelektrolyt leitfähig, und der Unterschied in der Menge an Luftsauerstoff und Sauerstoff im Abgasrohr führt zum Auftreten einer Ausgangsspannung an den Elektroden des Sauerstoffsensors.

Bei gleicher Sauerstoffkonzentration auf beiden Seiten des Elektrolyten befindet sich der Sensor im Gleichgewicht und seine Potentialdifferenz ist Null. Ändert sich die Sauerstoffkonzentration an einer der Platinelektroden, so entsteht auf der Arbeitsseite des Sensors eine Potentialdifferenz proportional zum Logarithmus der Sauerstoffkonzentration. Bei Erreichen der stöchiometrischen Zusammensetzung des brennbaren Gemisches sinkt die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen hunderttausendfach ab, was mit einer sprunghaften Änderung der EMK einhergeht. Sensor, der durch den hochohmigen Eingang des Messgerätes (Bordcomputer des Autos) fixiert wird.

1. Termin, Bewerbung.

Zur Einstellung des optimalen Kraftstoff-Luft-Gemischs.
Die Anwendung führt zu einer Steigerung der Effizienz des Autos, beeinflusst die Motorleistung, die Dynamik sowie die Umweltleistung.

Ein Benzinmotor benötigt zum Betrieb ein Gemisch mit einem bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Das Verhältnis, bei dem der Kraftstoff möglichst vollständig und effizient verbrennt, wird als stöchiometrisch bezeichnet und beträgt 14,7:1. Dies bedeutet, dass für einen Teil des Kraftstoffs 14,7 Teile Luft entnommen werden sollten. In der Praxis ändert sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in Abhängigkeit von den Motorbetriebsbedingungen und der Gemischbildung. Der Motor wird unwirtschaftlich. Das ist verständlich!

Somit ist der Sauerstoffsensor eine Art Schalter (Trigger), der den Einspritzregler über die Qualitätskonzentration des Sauerstoffs in den Abgasen informiert. Die Signalfront zwischen den High- und Low-Positionen ist sehr klein. So klein, dass man es vielleicht nicht ernst nimmt. Der Controller empfängt das Signal vom LP, vergleicht es mit dem in seinem Speicher programmierten Wert und passt die Dauer der Kraftstoffeinspritzung in die eine oder andere Richtung an, wenn das Signal vom optimalen für den aktuellen Modus abweicht. Somit erfolgt eine Rückkopplung mit dem Einspritzregler und eine Feinabstimmung der Motorbetriebsarten auf die aktuelle Situation mit dem Erreichen eines maximalen Kraftstoffverbrauchs und einer Minimierung der Schadstoffemissionen.

Funktionell arbeitet die Lambdasonde als Schalter und liefert bei niedrigem Sauerstoffgehalt in den Abgasen eine Referenzspannung (0,45V). Bei hohem Sauerstoffgehalt verringert der O2-Sensor seine Spannung auf ~ 0,1-0,2 V. Ein wichtiger Parameter ist in diesem Fall die Geschwindigkeit der Sensorumschaltung. Bei den meisten Kraftstoffeinspritzsystemen hat der O2-Sensor eine Ausgangsspannung von 0,04..0,1 bis 0,7 ... 1,0 V. Die Dauer der Front sollte nicht mehr als 120 ms betragen. Zu beachten ist, dass viele Fehlfunktionen der Lambdasonde von den Steuergeräten nicht erfasst werden und deren ordnungsgemäße Funktion erst nach entsprechender Prüfung beurteilt werden kann.

Der Sauerstoffsensor arbeitet nach dem Prinzip einer galvanischen Zelle mit einem Festelektrolyten in Form von Zirkondioxid (ZrO2)-Keramik. Die Keramik wird mit Yttriumoxid dotiert und darauf elektrisch leitfähige poröse Platinelektroden abgeschieden. Eine der Elektroden "atmet" mit Abgasen und die andere - mit Luft aus der Atmosphäre. Die Lambdasonde ermöglicht eine effektive Messung des Restsauerstoffs in den Abgasen nach Erwärmung auf eine Temperatur von 300 - 400 °C. Nur unter solchen Bedingungen wird der Zirkoniumelektrolyt leitfähig, und der Unterschied in der Menge an Luftsauerstoff und Sauerstoff im Abgasrohr führt zum Auftreten einer Ausgangsspannung an den Elektroden der Lambdasonde.

Um die Empfindlichkeit des Sauerstoffsensors bei niedrigen Temperaturen und nach dem Starten eines kalten Motors zu erhöhen, wird eine Zwangsheizung verwendet. Das Heizelement (NE) befindet sich im Keramikkörper des Sensors und wird an das Bordnetz des Fahrzeugs angeschlossen

Sondenelemente auf Basis von Titandioxid erzeugen keine Spannung, sondern ändern ihren Widerstand (dieser Typ betrifft uns nicht).

Beim Starten und Warmlaufen eines kalten Motors wird die Kraftstoffeinspritzung ohne Beteiligung dieses Sensors gesteuert und die Korrektur des Kraftstoff-Luft-Gemischs erfolgt entsprechend den Signalen anderer Sensoren (Drosselklappenstellung, Kühlmitteltemperatur, Kurbelwellendrehzahl usw. ).

Neben Zirkonium gibt es Sauerstoffsensoren aus Titandioxid (TiO2). Wenn sich der Sauerstoff (O2)-Gehalt in den Abgasen ändert, ändern diese ihren Durchgangswiderstand. Titansensoren können keine EMF erzeugen; sie sind strukturell komplex und teurer als Zirkoniumoxid, daher sind sie trotz ihrer Verwendung in einigen Autos (Nissan, BMW, Jaguar) nicht weit verbreitet.

2. Kompatibilität, Austauschbarkeit.

• Das Funktionsprinzip des Sauerstoffsensors ist grundsätzlich bei allen Herstellern gleich. Die Kompatibilität wird am häufigsten auf der Ebene der Passformgrößen bestimmt.
• unterscheiden sich in Einbaumaßen und Stecker
• Sie können einen gebrauchten Originalsensor kaufen, der mit Abfall behaftet ist: Er sagt nicht aus, in welchem ​​​​Zustand er sich befindet, und Sie können ihn nur an einem Auto überprüfen

3. Typen.

• beheizt und unbeheizt
• Anzahl der Adern: 1-2-3-4 d.h. bzw. eine Kombination mit / ohne Heizung.
• aus verschiedenen Materialien: Zirkonium-Platin und teurere Titandioxid (TiO2) Sauerstoffsensoren Titan-Sauerstoffsensoren sind leicht von Zirkonium-Sensoren durch die Farbe des "Filament"-Heizkabels zu unterscheiden - es ist immer rot.
• Breitband für Diesel- und Magermotoren.

4. Wie und warum stirbt.

• schlechtes Benzin, Blei, Eisen verstopfen Platinelektroden für ein paar "erfolgreiche" Tankvorgänge.
• Öl im Auspuffrohr - Schlechter Zustand der Ölabstreifringe
• Kontakt mit Reinigungsflüssigkeiten und Lösungsmitteln
• "knallt" in der Veröffentlichung und zerstört zerbrechliche Keramik
• Schläge
• Überhitzung seines Körpers durch einen falsch eingestellten Zündzeitpunkt, ein stark überangereichertes Kraftstoffgemisch.
• Kontakt mit der keramischen Sondenspitze von Betriebsflüssigkeiten, Lösungsmitteln, Reinigungsmitteln, Frostschutzmitteln
• angereichertes Kraftstoff-Luft-Gemisch
• Fehlfunktionen in der Zündanlage, knallt im Schalldämpfer
• Verwendung von bei Raumtemperatur aushärtenden oder silikonbasierten Dichtstoffen bei der Installation des Sensors
• Wiederholte (erfolglose) Versuche, den Motor in kurzen Abständen zu starten, was zur Ansammlung von unverbranntem Kraftstoff im Auspuffrohr führt, der sich unter Bildung einer Stoßwelle entzünden kann.
• Offen, schlechter Kontakt oder Masseschluss im Sensorausgangskreis.

Die Lebensdauer des Sauerstoffgehaltsensors in den Abgasen beträgt normalerweise 30 bis 70.000 km. und hängt stark von den Betriebsbedingungen ab. Beheizte Sensoren halten in der Regel länger. Die Betriebstemperatur für sie beträgt normalerweise 315-320 ° C.

Liste möglicher Fehlfunktionen von Sauerstoffsensoren:

• funktionsunfähige Heizung
• Sensibilitätsverlust - Leistungsabfall

Außerdem wird dies in der Regel nicht von der Eigendiagnose des Autos erfasst. Die Entscheidung zum Austausch des Sensors kann nach Überprüfung am Oszilloskop getroffen werden. Es ist besonders zu beachten, dass Versuche, einen defekten Sauerstoffsensor durch einen Simulator zu ersetzen, zu nichts führen - die ECU erkennt keine "fremden" Signale und verwendet sie nicht, um die Zusammensetzung des vorbereiteten brennbaren Gemisches zu korrigieren, d.h. einfach "ignoriert".

Noch komplizierter ist die Situation bei Fahrzeugen mit l-Korrektursystem, das über zwei Lambdasonden verfügt. Bei Ausfall der zweiten Lambdasonde (oder "Stanzen" der Katalysatorstrecke) ist ein normaler Motorbetrieb nur schwer zu erreichen.

Wie kann man verstehen, wie effizient der Sensor ist?
Dies erfordert ein Oszilloskop. Nun, oder ein spezieller Motortester, auf dessen Display Sie das Oszillogramm der Signaländerung am Ausgang des LZ beobachten können. Am interessantesten sind die Schwellenpegel von Hoch- und Niederspannungssignalen (im Laufe der Zeit, wenn der Sensor ausfällt, steigt das Niederpegelsignal an (mehr als 0,2 V ist ein Verbrechen) und ein Hochpegelsignal nimmt ab (weniger als 0,8 V ist ein Kriminalität)), und auch die Änderungsrate der Vorderseite des Sensorschalters von niedrig auf hoch. Wenn die Dauer dieser Front 300 ms überschreitet, gibt es Grund, über den bevorstehenden Sensoraustausch nachzudenken.
Dies sind gemittelte Daten.

Mögliche Symptome eines defekten Sauerstoffsensors:

• Instabiler Motorbetrieb bei niedrigen Drehzahlen.
• Erhöhter Kraftstoffverbrauch.
• Verschlechterung der dynamischen Leistung des Fahrzeugs.
• Typisches Knistern um den Katalysator herum nach dem Abstellen des Motors.
• Eine Temperaturerhöhung im Bereich des Katalysators oder dessen Erwärmung in einen glühenden Zustand.
• Bei einigen Fahrzeugen leuchtet die Lampe "SNESK ENGINE" auf, wenn der Fahrmodus aktiviert wird.

Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor kann das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis über einen weiten Bereich (von mager bis fett) messen. Die Ausgangsspannung des Sensors zeigt nicht fett / schlecht an, wie dies bei einem herkömmlichen Sauerstoffsensor der Fall ist. Der Breitbandsensor informiert das Steuergerät anhand des Sauerstoffgehalts in den Abgasen über das genaue Kraftstoff-Luft-Verhältnis.

Der Sensortest muss in Verbindung mit dem Scanner durchgeführt werden. Der Gemischsensor und der Sauerstoffsensor sind völlig unterschiedliche Geräte. Verschwenden Sie besser keine Zeit und kein Geld, sondern wenden Sie sich an unser Autodiagnostikzentrum "Livland" auf Gogol unter der Adresse: Wladiwostok str. Krylova, 10 Tel. 261-58-58.

Sie wissen wahrscheinlich, dass Ihr Auto einen Sauerstoffsensor hat (oder sogar zwei!) ... Aber warum wird er benötigt und wie funktioniert er? Häufig gestellte Fragen beantwortet Stefan Verhoef, DENSO Produktmanager (Sauerstoffsensoren).

F: Welche Aufgabe hat ein Sauerstoffsensor in einem Auto?
Ö: Sauerstoffsensoren (auch Lambdasonden genannt) helfen bei der Überwachung des Kraftstoffverbrauchs Ihres Fahrzeugs, wodurch schädliche Emissionen reduziert werden. Der Sensor misst kontinuierlich die Menge an unverbranntem Sauerstoff in den Abgasen und übermittelt diese Daten an das elektronische Steuergerät (ECU). Basierend auf diesen Daten regelt die ECU das Verhältnis von Kraftstoff zu Luft im in den Motor eintretenden Luft-Kraftstoff-Gemisch, wodurch der Katalysator (Katalysator) effizienter arbeitet und die Menge schädlicher Partikel in den Abgasen reduziert wird.

F: Wo befindet sich der Sauerstoffsensor?
Ö: Jedes neue Auto und die meisten Autos, die nach 1980 gebaut wurden, sind mit einem Sauerstoffsensor ausgestattet. Üblicherweise wird der Sensor im Abgasrohr vor dem Katalysator verbaut. Die genaue Position des Sauerstoffsensors hängt vom Motortyp (V-förmig oder Reihenmotor) sowie von der Marke und dem Modell des Fahrzeugs ab. Um zu bestimmen, wo sich der Sauerstoffsensor in Ihrem Auto befindet, schlagen Sie in Ihrem Benutzerhandbuch nach.

F: Warum muss das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ständig angepasst werden?
Ö: Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist entscheidend, da es die Effizienz des Katalysators beeinflusst, der Kohlenmonoxid (CO), unverbrannte Kohlenwasserstoffe (CH) und Stickoxide (NOx) in den Abgasen reduziert. Für einen effizienten Betrieb ist eine bestimmte Menge Sauerstoff in den Abgasen erforderlich. Der Sauerstoffsensor hilft der ECU, das genaue Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Motor eintretenden Gemischs zu bestimmen, indem ein sich schnell änderndes Spannungssignal an die ECU gesendet wird, das sich je nach Sauerstoffgehalt des Gemischs ändert: zu hoch (mageres Gemisch) oder zu niedrig ( fette Mischung). Die ECU reagiert auf das Signal und ändert die Zusammensetzung des Luft-Kraftstoff-Gemischs, das in den Motor gelangt. Wenn das Gemisch zu fett ist, wird die Kraftstoffeinspritzung reduziert. Wenn das Gemisch zu mager ist, erhöht es sich. Das optimale Luft-Kraftstoff-Verhältnis sorgt für eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffs und nutzt fast den gesamten Sauerstoff aus der Luft. Der verbleibende Sauerstoff geht mit giftigen Gasen eine chemische Reaktion ein, wodurch harmlose Gase aus dem Neutralisator abgegeben werden.

F: Warum haben manche Fahrzeuge zwei Sauerstoffsensoren?
Ö: Neben dem Sauerstoffsensor vor dem Katalysator sind viele moderne Autos zusätzlich mit einem zweiten Sensor ausgestattet, der dahinter installiert ist. Der erste Sensor ist der Hauptsensor und hilft dem elektronischen Steuergerät, die Zusammensetzung des Luft-Kraftstoff-Gemisches zu regulieren. Ein zweiter Sensor, stromabwärts des Katalysators, überwacht die Effizienz des Katalysators, indem er den Sauerstoffgehalt im Abgas am Auslass misst. Wird der gesamte Sauerstoff durch die chemische Reaktion zwischen Sauerstoff und Schadstoffen aufgenommen, erzeugt der Sensor ein Hochspannungssignal. Dies bedeutet, dass der Katalysator ordnungsgemäß funktioniert. Mit der Abnutzung des Katalysators nimmt eine gewisse Menge schädlicher Gase und Sauerstoff an der Reaktion nicht mehr teil und lässt sie unverändert, was sich im Spannungssignal widerspiegelt. Wenn die Signale gleich werden, weist dies auf einen Katalysatorfehler hin.

F: Welche Sensoren gibt es?
Ö: Es gibt drei Haupttypen von Lambdasonden: Zirkonia-Sensoren, Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren und Titan-Sensoren. Sie alle erfüllen die gleiche Funktion, verwenden jedoch unterschiedliche Methoden zur Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und unterschiedliche Ausgangssignale zur Übermittlung der Messergebnisse.

Die am weitesten verbreitete Technologie basiert auf der Verwendung von Zirkonoxid-Sensoren(sowohl zylindrische als auch flache Typen). Diese Sensoren können nur den relativen Wert des Koeffizienten erfassen: höher oder niedriger das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Lambda-Koeffizienten 1,00 (ideales stöchiometrisches Verhältnis). Als Reaktion darauf ändert die Motor-ECU die eingespritzte Kraftstoffmenge allmählich, bis der Sensor anzeigt, dass sich das Verhältnis ins Gegenteil geändert hat. Ab diesem Moment beginnt die ECU erneut, die Kraftstoffzufuhr in die andere Richtung anzupassen. Diese Methode ermöglicht ein langsames und kontinuierliches "Schweben" um den Lambda-Koeffizienten von 1,00, während Sie keinen genauen Koeffizienten von 1,00 beibehalten können. Infolgedessen liefern Systeme mit einem Zirkonoxidsensor unter unterschiedlichen Bedingungen, wie z. B. plötzlicher Beschleunigung oder Verzögerung, zu wenig oder zu viel Kraftstoff, was zu einer verringerten Katalysatoreffizienz führt.

Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor zeigt das genaue Verhältnis von Kraftstoff und Luft im Gemisch an. Dies bedeutet, dass die Motor-ECU genau weiß, wie stark dieses Verhältnis vom Lambda-Koeffizienten von 1,00 abweicht und dementsprechend die Kraftstoffzufuhr angepasst werden muss, wodurch die ECU die eingespritzte Kraftstoffmenge ändern und einen Lambda-Koeffizienten von . erhalten kann 1,00 fast sofort.

Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren (zylindrisch und flach) wurden zuerst von DENSO entwickelt, um sicherzustellen, dass Fahrzeuge strenge Emissionsnormen erfüllen. Diese Sensoren sind empfindlicher und effizienter als Zirkonoxidsensoren. Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren übertragen ein lineares elektronisches Signal über das genaue Verhältnis von Luft zu Kraftstoff im Gemisch. Basierend auf dem Wert des empfangenen Signals analysiert die ECU die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vom stöchiometrischen (dh Lambda 1) und korrigiert die Kraftstoffeinspritzung. Dadurch kann die ECU die eingespritzte Kraftstoffmenge sehr genau einstellen und das stöchiometrische Verhältnis von Luft und Kraftstoff im Gemisch sofort erreichen und beibehalten. Systeme, die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren verwenden, minimieren die Möglichkeit einer unzureichenden oder überschüssigen Kraftstoffzufuhr, was zu einer Verringerung der Menge schädlicher Emissionen in die Atmosphäre, einer Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und einer besseren Fahrzeughandhabung führt.

Titan-Anzeigenähneln in vielerlei Hinsicht Zirkonoxidsensoren, Titansensoren benötigen jedoch keine Umgebungsluft zum Betrieb. Daher sind Titansensoren die optimale Lösung für Fahrzeuge, die tiefe Furten durchqueren müssen, wie beispielsweise SUVs mit Allradantrieb, da Titansensoren auch unter Wasser funktionieren können. Ein weiterer Unterschied zwischen Titansensoren und anderen ist das von ihnen übertragene Signal, das vom elektrischen Widerstand des Titanelements und nicht von Spannung oder Strom abhängt. Aufgrund dieser Eigenschaften können Titansensoren nur durch ähnliche ersetzt werden und andere Arten von Lambdasonden können nicht verwendet werden.

F: Was ist der Unterschied zwischen Spezial- und Universalsensoren?
Ö: Diese Sensoren haben unterschiedliche Installationsmethoden. Spezielle Sensoren haben bereits einen Stecker im Bausatz und sind einbaufertig. Universalsensoren werden möglicherweise nicht mit einem Stecker geliefert, daher müssen Sie den alten Sensorstecker verwenden.

F: Was passiert, wenn der Sauerstoffsensor ausfällt?
Ö: Bei einem Ausfall des Sauerstoffsensors erhält die ECU kein Signal über das Verhältnis von Kraftstoff und Luft im Gemisch und stellt daher die Kraftstoffzufuhrmenge willkürlich ein. Dies kann zu einer weniger effizienten Kraftstoffnutzung und damit zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führen. Es kann auch die Katalysatoreffizienz verringern und die Emissionen erhöhen.

F: Wie oft müssen Sie den Sauerstoffsensor wechseln?
Ö: DENSO empfiehlt, den Sensor gemäß den Anweisungen des Herstellers auszutauschen. Sie sollten jedoch bei jeder Wartung des Fahrzeugs die Leistungsfähigkeit des Sauerstoffsensors überprüfen. Bei Motoren mit langer Lebensdauer oder bei Anzeichen von erhöhtem Ölverbrauch sollte das Intervall zwischen den Sensorwechseln verkürzt werden.

Reichweite des Sauerstoffsensors

412 Katalognummern decken 5394 Anwendungen ab, was 68 % der europäischen Fahrzeugflotte entspricht.
Beheizte und nicht beheizte Sauerstoffsensoren (umschaltbarer Typ), Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren (linearer Typ), Magergemischsensoren und Titansensoren; zwei Arten: universell und speziell.
Regelsensoren (vor dem Katalysator installiert) und Diagnose (nach dem Katalysator installiert).
Laserschweißen und mehrstufige Inspektion stellen sicher, dass alle Spezifikationen genau auf die OE-Spezifikationen abgestimmt sind, um eine effiziente Leistung und Zuverlässigkeit über lange Zeiträume zu gewährleisten.

DENSO hat das Problem der Kraftstoffqualität gelöst!

Sind Sie sich bewusst, dass schlechte Qualität oder verunreinigter Kraftstoff die Lebensdauer und Leistung Ihres Sauerstoffsensors verkürzen kann? Kraftstoff kann nach der Entschwefelung mit Motoröladditiven, Benzinadditiven, Dichtmitteln an Motorteilen und Ölablagerungen verunreinigt werden. Verunreinigter Kraftstoff gibt bei Erwärmung über 700 °C Dämpfe ab, die für den Sensor schädlich sind. Sie beeinträchtigen die Leistung des Sensors, indem sie Ablagerungen bilden oder seine Elektroden zerstören, was eine häufige Ursache für Sensorausfälle ist. DENSO bietet eine Lösung für dieses Problem: Das Keramikelement der DENSO-Sensoren ist mit einer einzigartigen Schutzschicht aus Aluminiumoxid bedeckt, die den Sensor vor minderwertigem Kraftstoff schützt, seine Lebensdauer verlängert und seine Leistung auf dem erforderlichen Niveau hält.

Weitere Informationen

Weitere Informationen über die Sauerstoffsensoren von DENSO finden Sie im Abschnitt Sauerstoffsensoren, TecDoc, oder wenden Sie sich an Ihren DENSO-Vertreter.

An moderne Fahrzeuge werden recht strenge Anforderungen an den Schadstoffgehalt der Abgase gestellt. Die erforderliche Reinheit des Abgases wird von mehreren Fahrzeugsystemen gleichzeitig bereitgestellt, basierend auf den Messwerten vieler Sensoren. Die Hauptverantwortung für die „Neutralisierung“ der Abgase liegt jedoch auf den Schultern des Katalysators, der in die Abgasanlage eingebaut ist. Der Katalysator ist aufgrund der Besonderheiten der darin ablaufenden chemischen Prozesse ein sehr empfindliches Element, das mit einem Strom mit einer genau definierten Zusammensetzung der Komponenten versorgt werden muss. Um dies zu gewährleisten, ist es notwendig, eine möglichst vollständige Verbrennung des in die Motorzylinder eintretenden Arbeitsgemisches zu erreichen, was nur mit dem Luft / Kraftstoff-Verhältnis von 14,7: 1 möglich ist. Bei diesem Verhältnis gilt die Mischung als ideal und der Index λ = 1 (das Verhältnis der tatsächlichen zur erforderlichen Luftmenge). Ein mageres Arbeitsgemisch (Sauerstoffüberschuss) entspricht λ> 1, fett (Kraftstoffübersättigung) - λ<1.

Die exakte Dosierung erfolgt durch die vom Controller gesteuerte elektronische Einspritzanlage, allerdings muss die Qualität der Gemischbildung noch irgendwie kontrolliert werden, da in jedem Fall Abweichungen vom vorgegebenen Anteil möglich sind. Diese Aufgabe wird mit der sogenannten Lambdasonde oder Lambdasonde gelöst. Wir werden das Design und die Funktionsweise analysieren und über mögliche Störungen sprechen.

Design und Betrieb des Sauerstoffsensors

Die Lambdasonde soll also die Qualität des Luft-Kraftstoff-Gemisches bestimmen. Dies geschieht durch die Messung der Restsauerstoffmenge in den Abgasen. Anschließend werden die Daten an die elektronische Steuereinheit gesendet, die die Zusammensetzung des Gemisches in Richtung Abreicherung oder Anreicherung korrigiert. Die Lambdasonde ist im Auspuffkrümmer oder Schalldämpfervorderrohr eingebaut. Das Auto kann mit einem oder zwei Sensoren ausgestattet werden. Im ersten Fall wird die Lambdasonde vor dem Katalysator installiert, im zweiten - am Einlass und Auslass des Katalysators. Durch das Vorhandensein von zwei Sauerstoffsensoren können Sie die Zusammensetzung des Arbeitsgemischs subtiler beeinflussen und steuern, wie effektiv der Katalysator seine Funktion erfüllt.

Es gibt zwei Arten von Sauerstoffsensoren – konventionelle Bi-Level- und Breitband-Sensoren. Eine herkömmliche Lambdasonde ist relativ einfach aufgebaut und erzeugt ein wellenförmiges Signal. Je nach Vorhandensein / Fehlen eines eingebauten Heizelements kann ein solcher Sensor einen Stecker mit einem, zwei, drei oder vier Kontakten haben. Konstruktiv ist ein konventioneller Sauerstoffsensor eine galvanische Zelle mit einem Festelektrolyten, dessen Rolle ein keramisches Material spielt. Typischerweise ist dies Zirkonoxid. Es ist durchlässig für Sauerstoffionen, die Leitfähigkeit tritt jedoch nur bei Erwärmung auf 300-400 ° C auf. Das Signal wird von zwei Elektroden abgenommen, von denen eine (intern) mit dem Abgasstrom in Kontakt steht, die andere (extern) - mit atmosphärischer Luft. Die Potentialdifferenz an den Klemmen tritt nur bei Kontakt mit dem Sensorinneren, Restsauerstoff enthaltenden Abgasen auf. Die Ausgangsspannung beträgt in der Regel 0,1-1,0 V. Voraussetzung für den Betrieb der Lambdasonde ist, wie bereits erwähnt, die hohe Temperatur des Zirkon-Elektrolyten, die durch ein eingebautes Heizelement aus dem Bordnetz des Fahrzeugs gespeist wird .

Das Einspritzsteuersystem, das das Signal von der Lambdasonde empfängt, versucht ein ideales Kraftstoff-Luft-Gemisch (λ = 1) vorzubereiten, dessen Verbrennung zum Auftreten einer Spannung von 0,4-0,6 V an den Kontakten des Sensors führt Bei magerem Gemisch ist der Sauerstoffgehalt im Abgas hoch, daher nur eine geringe Potentialdifferenz (0,2-0,3 V). In diesem Fall wird die Dauer des Impulses zum Öffnen der Injektoren verlängert. Eine übermäßige Anfettung des Gemisches führt zu einer fast vollständigen Verbrennung des Sauerstoffs, was bedeutet, dass sein Gehalt im Abgassystem minimal ist. Die Potenzialdifferenz beträgt 0,7-0,9 V, was eine Abnahme der Kraftstoffmenge im Arbeitsgemisch signalisiert. Da sich der Betriebsmodus des Motors während der Fahrt ständig ändert, erfolgt die Anpassung auch kontinuierlich. Aus diesem Grund schwankt der Spannungswert am Ausgang des Sauerstoffsensors relativ zum Mittelwert in die eine oder andere Richtung. Als Ergebnis ist das Signal wellig.

Die Einführung jeder neuen Norm, die die Abgasnormen verschärft, erhöht die Anforderungen an die Qualität der Gemischbildung im Motor. Herkömmliche Sauerstoffsensoren auf Zirkonbasis weisen keine hohe Signalgenauigkeit auf und werden daher nach und nach durch Breitbandsensoren (LSUs) ersetzt. Im Gegensatz zu ihren Pendants messen Breitband-Lambda-Sonden Daten in einem weiten λ-Bereich (zum Beispiel können moderne Bosch-Sonden Werte bei λ von 0,7 bis unendlich lesen). Die Vorteile derartiger Sensoren sind die Möglichkeit, die Gemischzusammensetzung jedes Zylinders separat zu steuern, schnelle Reaktion auf auftretende Änderungen und eine kurze Einschaltzeit nach dem Anlassen des Motors. Dadurch arbeitet der Motor im wirtschaftlichsten Modus mit minimaler Abgastoxizität.

Das Design einer Breitband-Lambdasonde geht von zwei Arten von Zellen aus: Messen und Pumpen (Pumpen). Sie sind durch einen 10-50 µm breiten Diffusions-(Mess-)Spalt getrennt, in dem konstant die gleiche Zusammensetzung des Gasgemisches aufrechterhalten wird, entsprechend λ = 1. Diese Zusammensetzung liefert eine Spannung zwischen den Elektroden in Höhe von 450 mV. Der Messspalt ist durch eine Diffusionsbarriere zum Evakuieren oder Pumpen von Sauerstoff vom Abgasstrom getrennt. Bei magerem Arbeitsgemisch enthalten die Abgase viel Sauerstoff, so dass dieser durch einen "positiven" Strom, der den Pumpzellen zugeführt wird, aus dem Messspalt gepumpt wird. Ist das Gemisch angereichert, so wird dagegen Sauerstoff in den Messbereich gepumpt, für den die Stromrichtung umgekehrt wird. Die elektronische Steuereinheit liest den Wert des von den Pumpzellen verbrauchten Stroms und findet sein Äquivalent in Lambda. Die Ausgabe eines Breitband-Sauerstoffsensors hat normalerweise die Form einer Kurve, die geringfügig von einer geraden Linie abweicht.

Sensoren vom Typ LSU können 5- oder 6-polig sein. Wie bei zweistufigen Lambdasonden ist für deren Normalbetrieb ein Heizelement erforderlich. Die Betriebstemperatur beträgt ca. 750 °C. Moderne Breitbandautos wärmen sich in nur 5-15 Sekunden auf, was beim Motorstart ein Minimum an schädlichen Emissionen garantiert. Es ist darauf zu achten, dass die Sensoranschlüsse nicht stark verschmutzt werden, da sie Luft als Referenzgas einströmen lassen.

Symptome einer Fehlfunktion der Lambdasonde

Der Sauerstoffsensor ist eines der anfälligsten Elemente des Motors. Seine Lebensdauer ist auf 40-80.000 Kilometer begrenzt, danach kann es zu Betriebsunterbrechungen kommen. Die Schwierigkeit bei der Diagnose von Fehlfunktionen des Sauerstoffsensors liegt darin, dass er in den meisten Fällen nicht sofort "stirbt", sondern allmählich abgebaut wird. Beispielsweise sind die Reaktionszeiten langsam oder es werden fehlerhafte Daten gesendet. Wenn das Steuergerät aus irgendeinem Grund keine Informationen über die Zusammensetzung der Abgase erhält, beginnt es, die gemittelten Parameter in seinem Betrieb zu verwenden, bei dem die Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches alles andere als optimal ist. Anzeichen für einen Ausfall der Lambdasonde sind:

Erhöhter Kraftstoffverbrauch;
Instabiler Motorleerlauf;
Verschlechterung der dynamischen Eigenschaften des Autos;
Erhöhter CO-Gehalt in Abgasen.
Ein Motor mit zwei Lambdasonden reagiert empfindlicher auf Fehlfunktionen des Gemischkorrektursystems. Fällt eine der Sonden aus, ist es fast unmöglich, die normale Funktion des Netzteils sicherzustellen.

Es gibt eine Reihe von Gründen, die zu einem vorzeitigen Ausfall der Lambdasonde oder einer Verkürzung ihrer Lebensdauer führen können. Hier sind einige davon:

Die Verwendung von Benzin von schlechter Qualität (verbleit);
Fehlfunktionen des Einspritzsystems;
Zündaussetzer;
Starker Verschleiß von Teilen des CPG;
Mechanische Beschädigung des Sensors selbst.

Diagnose und Austauschbarkeit von Sauerstoffsensoren

In den meisten Fällen können Sie die Funktionsfähigkeit eines einfachen Zirkoniumsensors mit einem Voltmeter oder einem Oszilloskop überprüfen. Die Diagnose der Sonde selbst besteht in der Messung der Spannung zwischen der Signalleitung (normalerweise schwarz) und Masse (kann gelb, weiß oder grau sein). Die erhaltenen Werte sollten sich ungefähr alle ein bis zwei Sekunden von 0,2-0,3 V auf 0,7-0,9 V ändern. Es ist zu beachten, dass die Messwerte nur dann korrekt sind, wenn der Sensor vollständig aufgewärmt ist, was garantiert danach auftritt der Motor erreicht Betriebstemperatur. Störungen können nicht nur das Messelement der Lambdasonde, sondern auch den Heizkreis betreffen. Aber normalerweise wird die Verletzung der Integrität dieser Schaltung durch ein Selbstdiagnosesystem behoben, das den Fehlercode in den Speicher schreibt. Eine Unterbrechung kann auch durch Messen des Widerstands an den Heizkontakten erkannt werden, nachdem zuvor der Sensorstecker abgezogen wurde.

Wenn die Funktionsfähigkeit der Lambdasonde nicht unabhängig festgestellt werden konnte oder Zweifel an der Richtigkeit der Messungen bestehen, wenden Sie sich besser an einen spezialisierten Service. Es muss genau festgestellt werden, dass die Probleme beim Betrieb des Motors genau mit dem Sauerstoffsensor zusammenhängen, da seine Kosten ziemlich hoch sind und die Fehlfunktion aus ganz anderen Gründen verursacht werden kann. Bei Breitband-Sauerstoffsensoren, für deren Diagnose oft spezielle Geräte eingesetzt werden, kann auf die Hilfe von Spezialisten nicht verzichtet werden.

Besser ist es, eine defekte Lambdasonde durch eine Sonde gleichen Typs zu ersetzen. Es ist auch möglich, vom Hersteller empfohlene Analoga zu installieren, die in Bezug auf Parameter und Anzahl der Kontakte geeignet sind. Anstelle von Fühlern ohne Heizung können Sie eine Sonde mit einer Heizung installieren (ein umgekehrter Austausch ist nicht möglich), jedoch müssen in diesem Fall zusätzliche Drähte für den Heizkreis verlegt werden.

Reparatur und Austausch einer Lambdasonde

Wenn der Sauerstoffsensor längere Zeit in Betrieb war und ausgefallen ist, hat der Sensor höchstwahrscheinlich seine Funktionen nicht mehr ausgeführt. In einer solchen Situation besteht die einzige Lösung darin, zu ersetzen. Manchmal beginnt eine neue oder eine Lambdasonde, die nur sehr kurze Zeit funktioniert hat, auszufallen. Der Grund hierfür kann die Bildung verschiedener Ablagerungen am Körper oder am Arbeitselement des Sensors sein, die die normale Funktion beeinträchtigen. In diesem Fall können Sie versuchen, die Sonde mit Phosphorsäure zu reinigen. Nach dem Reinigungsvorgang wird der Sensor mit Wasser gespült, getrocknet und am Fahrzeug montiert. Wenn die Funktionalität mit Hilfe solcher Aktionen nicht wiederhergestellt werden kann, gibt es keine andere Möglichkeit, als eine neue Kopie zu kaufen.

Beim Austausch einer Lambdasonde sind bestimmte Regeln zu beachten. Es ist besser, den Sensor an einem auf 40-50 Grad abgekühlten Motor abzuschrauben, wenn die thermischen Verformungen nicht so groß sind und die Teile nicht sehr heiß sind. Während der Installation ist es notwendig, die Gewindeoberfläche mit einem speziellen Dichtmittel zu schmieren, das ein Anhaften verhindert, und auch darauf zu achten, dass die Dichtung (O-Ring) intakt ist. Es wird empfohlen, das Anziehen mit dem vom Hersteller eingestellten Drehmoment durchzuführen, um die erforderliche Dichtheit zu gewährleisten. Beim Anschließen des Steckers empfiehlt es sich, den Kabelbaum auf Beschädigungen zu überprüfen. Nach dem Einsetzen der Lambdasonde werden Tests in verschiedenen Motorbetriebsarten durchgeführt. Die korrekte Funktion des Sauerstoffsensors wird durch das Fehlen der oben genannten Anzeichen von Fehlfunktionen und Fehlern im Speicher des elektronischen Steuergeräts bestätigt.

Erhöhte Schadstoffemissionen treten auf, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Gemisch nicht richtig eingestellt ist.

Kraftstoff-Luft-Gemisch und Motorbetrieb

Das ideale Kraftstoff-Luft-Verhältnis für Ottomotoren beträgt 14,7 kg Luft pro kg Kraftstoff. Dieses Verhältnis wird auch als stöchiometrisches Gemisch bezeichnet. Fast alle Ottomotoren werden heute von dieser idealen Mischung angetrieben. Dabei spielt der Sauerstoffsensor eine entscheidende Rolle.

Nur mit diesem Verhältnis ist eine vollständige Kraftstoffverbrennung gewährleistet und der Katalysator wandelt die schädlichen Abgase Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NOx) nahezu vollständig in umweltfreundliche Gase um.
Das Verhältnis der tatsächlich verbrauchten Luft zum theoretischen Bedarf wird als Sauerstoffzahl bezeichnet und mit dem griechischen Buchstaben Lambda bezeichnet. Bei einer stöchiometrischen Mischung ist Lamba gleich Eins.

Wie wird das in der Praxis gemacht?

Für die Zusammensetzung des Gemisches ist das Motormanagement („ECU“ = „Engine Control Unit“) zuständig. Die ECU überwacht das Kraftstoffsystem, das während der Verbrennung ein genau dosiertes Luft-Kraftstoff-Gemisch liefert. Dazu benötigt das Motormanagement jedoch die Information, ob der Motor zu einem bestimmten Zeitpunkt mit fettem (Luftmangel, Lambda kleiner als eins) oder mager (Luftüberschuss, Lambda größer als eins) läuft.
Diese entscheidende Information liefert die Lambdasonde:

Er erzeugt je nach Restsauerstoffgehalt im Abgas unterschiedliche Signale. Das Motormanagement wertet diese Signale aus und regelt die Zufuhr des Kraftstoff-Luft-Gemisches.

Die Technologie der Sauerstoffsensoren entwickelt sich ständig weiter. Heute garantiert die Lambdaregelung einen geringen Schadstoffausstoß, sorgt für einen effizienten Kraftstoffverbrauch und eine lange Katalysatorlebensdauer. Um die Lambdasonde möglichst schnell zu erreichen, wird heute eine hocheffiziente Keramikheizung verwendet.

Die Keramikelemente selbst werden von Jahr zu Jahr besser. Dies garantiert noch genauere
Leistung messen und die Einhaltung strengerer Emissionsnormen sicherstellen. Für spezielle Anwendungen wurden neuartige Lambdasonden entwickelt, beispielsweise Lambdasonden, deren elektrischer Widerstand sich bei Änderung der Gemischzusammensetzung ändert (Titansensoren) oder Breitband-Sauerstoffsensoren.

Das Funktionsprinzip des Sauerstoffsensors (Lambdasonde)

Damit der Katalysator optimal funktioniert, muss das Kraftstoff-Luft-Verhältnis sehr genau aufeinander abgestimmt sein.

Dies ist die Aufgabe der Lambdasonde, die kontinuierlich den Restsauerstoffgehalt in den Abgasen misst. Er regelt über ein Ausgangssignal die Motorsteuerung, die so das Luft-Kraftstoff-Gemisch präzise einstellt.