Was ist eine Lambdasonde. Wie regelt der Sauerstoffsensor den Betrieb des Verbrennungsmotors?
Heutige Autos sind buchstäblich vollgestopft mit allerlei Sensoren, die Reifen- und Bremsdruck, Frostschutzmittel und Öltemperatur im Schmiersystem, Kraftstoffstand, Raddrehzahl, Lenkwinkel und vieles mehr kontrollieren. Zur Regelung der Betriebsmodi der Brennkraftmaschine werden mehrere Sensoren verwendet. Darunter ist ein Gerät mit dem mysteriösen Namen Lambda-Sonde, das in diesem Artikel besprochen wird.
Der griechische Buchstabe Lambda (λ) bezeichnet einen Koeffizienten, der die Abweichung der Zusammensetzung des den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemisches von der optimalen charakterisiert. Beachten Sie, dass in der russischsprachigen Fachliteratur für diesen Koeffizienten häufig ein anderer griechischer Buchstabe verwendet wird - Alpha (α).
Der maximale Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors wird bei einem bestimmten Verhältnis der in die Zylinder eintretenden Luft- und Kraftstoffmengen erreicht. In einem solchen Luftgemisch genau so viel Luft, wie zur vollständigen Verbrennung des Kraftstoffs benötigt wird. Nicht mehr und nicht weniger. Dieses Verhältnis von Luft und Kraftstoff wird als stöchiometrisch bezeichnet.
Für Benzinaggregate beträgt das stöchiometrische Verhältnis 14,7, für Dieselaggregate - 14,6, für Flüssiggas (Propan-Butan-Gemisch) - 15,5, für Druckgas (Methan) - 17,2.
Für ein stöchiometrisches Gemisch ist λ = 1. Ist λ größer als 1, dann ist mehr Luft vorhanden als nötig, dann spricht man von einem mageren Gemisch. Wenn λ kleiner als 1 ist, spricht man von einer angereicherten Mischung.
Ein mageres Gemisch verringert die Leistung des Verbrennungsmotors und verschlechtert den Kraftstoffverbrauch. Und ab einem gewissen Anteil geht der Verbrennungsmotor einfach aus.
Bei Betrieb mit angereichertem Gemisch erhöht sich die Leistung. Der Preis für eine solche Leistung ist eine große Kraftstoffverschwendung. Eine weitere Erhöhung des Kraftstoffanteils im Gemisch führt zu Zündproblemen und einem instabilen Betrieb des Geräts. Der Sauerstoffmangel verhindert, dass der Kraftstoff vollständig verbrennt, was die Schadstoffkonzentration im Abgas dramatisch erhöht. Benzin brennt teilweise im Abgassystem aus und verursacht einen Defekt im Schalldämpfer und Katalysator. Dies wird durch Knacken und dunklen Rauch aus dem Auspuffrohr angezeigt. Wenn diese Symptome auftreten, sollten Sie zuerst den Luftfilter diagnostizieren. Vielleicht ist es einfach verstopft und lässt keine Luft in den Verbrennungsmotor.
Das Motorsteuergerät überwacht ständig die Zusammensetzung des Gemischs in den Zylindern und regelt die Menge des eingespritzten Kraftstoffs, wobei der Wert des Koeffizienten λ dynamisch so nahe wie möglich bei 1 gehalten wird. wobei λ = 1,03 ... Dies ist der wirtschaftlichste Modus, außerdem werden schädliche Emissionen minimiert, da das Vorhandensein einer geringen Sauerstoffmenge es ermöglicht, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe im Katalysator zu verbrennen.
Die Lambdasonde ist genau das Gerät, das die Zusammensetzung des Luft-Kraftstoff-Gemisches überwacht und ein entsprechendes Signal an das Motorsteuergerät gibt.
Es wird normalerweise am Einlass des Katalysators installiert und reagiert auf das Vorhandensein von Sauerstoff in den Abgasen. Daher wird die Lambdasonde auch als Restsauerstoffsonde oder einfach als Lambdasonde bezeichnet.
Der Sensor basiert auf einem Keramikelement (1) aus Zirkoniumdioxid mit Zusatz von Yttriumoxid, das als Festkörperelektrolyt wirkt. Die Platinbeschichtung bildet Elektroden - außen (2) und innen (3). Von den Kontakten (5 und 4) wird die Spannung entfernt, die über die Drähte dem Computer zugeführt wird.
Die äußere Elektrode wird mit erhitzten Abgasen angeblasen, die durch das Abgasrohr strömen, und die innere Elektrode steht in Kontakt mit atmosphärischer Luft. Die unterschiedliche Sauerstoffmenge an Außen- und Innenelektrode bewirkt eine Spannung an den Signalkontakten der Sonde und die entsprechende Reaktion des Steuergeräts.
In Abwesenheit von Sauerstoff an der äußeren Elektrode des Sensors erhält das Steuergerät an seinem Eingang eine Spannung von etwa 0,9 V. Infolgedessen reduziert der Computer die Kraftstoffzufuhr zu den Einspritzdüsen, magert das Gemisch und Sauerstoff erscheint auf dem Außenelektrode der Lambdasonde. Dies führt zu einer Abnahme der vom Sauerstoffsensor erzeugten Ausgangsspannung.
Steigt die durch die Außenelektrode strömende Sauerstoffmenge auf einen bestimmten Wert, sinkt die Spannung am Sensorausgang auf ca. 0,1 V. Das Steuergerät nimmt dies als mageres Gemisch wahr und korrigiert dies durch eine erhöhte Kraftstoffeinspritzung.
Auf diese Weise wird die Zusammensetzung des Gemischs dynamisch gesteuert und der Wert des Koeffizienten λ schwankt ständig um 1. Wenn Sie das Oszilloskop an die Kontakte einer ordnungsgemäß funktionierenden Lambdasonde anschließen, sehen wir ein Signal, das einer reinen Sinuskurve nahe kommt .
Eine genauere Korrektur mit geringeren Lambda-Schwankungen ist möglich, wenn eine zusätzliche Lambdasonde am Ausgang des Katalysators eingebaut wird. Gleichzeitig wird der Betrieb des Katalysators überwacht.
- Ansaugkrümmer;
- EIS;
- ECU;
- Einspritzdüsen;
- Hauptsauerstoffsensor;
- zusätzlicher Sauerstoffsensor;
- Katalysator.
Festkörperelektrolyt wird erst bei Erwärmung auf ca. 300...400 °C leitfähig. Das bedeutet, dass die Lambdasonde nach dem Start der Brennkraftmaschine einige Zeit inaktiv ist, bis die Abgase sie ausreichend erwärmen. In diesem Fall wird das Gemisch anhand von Signalen anderer Sensoren und Werksdaten im Speicher des Computers geregelt. Um die Inbetriebnahme des Sauerstoffsensors zu beschleunigen, wird dieser häufig elektrisch beheizt, indem ein Heizelement in die Keramik eingebettet wird.
Jeder Sensor beginnt früher oder später zu reagieren und muss repariert oder ersetzt werden. Die Lambdasonde ist da keine Ausnahme. Unter ukrainischen realen Bedingungen funktioniert es durchschnittlich 60 ... 100 Kilometer lang einwandfrei. Eine Reihe von Gründen kann seine Lebensdauer verkürzen.
- Schlechter Kraftstoff und fragwürdige Zusatzstoffe. Verunreinigungen können die empfindlichen Elemente des Sensors kontaminieren.
- Verunreinigung mit Öl, das aufgrund von Problemen in der Kolbengruppe in die Abgase gelangt.
- Die Lambdasonde ist für den Betrieb bei hohen Temperaturen ausgelegt, jedoch nur bis zu einer bestimmten Grenze (ca. 900 ... 1000 ° C). Überhitzung durch unsachgemäßen Betrieb des Verbrennungsmotors oder der Zündanlage kann die Lambdasonde beschädigen.
- Elektrische Probleme - Oxidation von Kontakten, offene oder kurzgeschlossene Drähte und so weiter.
- Mechanische Defekte.
Außer im Fall von Stoßdefekten stirbt der Restsauerstoffsensor normalerweise langsam ab, und die Ausfallerscheinungen treten allmählich auf und werden erst im Laufe der Zeit ausgeprägter. Die Symptome einer defekten Lambdasonde sind wie folgt:
- Erhöhter Kraftstoffverbrauch.
- Verringerte Motorleistung.
- Verschlechterung der Dynamik.
- Ruckelt während der Bewegung des Autos.
- Schwebender Leerlauf.
- Anstieg der Abgastoxizität. Es wird hauptsächlich mit Hilfe geeigneter Diagnostik bestimmt, seltener manifestiert es sich durch einen stechenden Geruch oder schwarzen Rauch.
- Überhitzung des Katalysators.
Es ist zu beachten, dass diese Symptome nicht immer mit einer Fehlfunktion des Sauerstoffsensors verbunden sind. Daher ist eine zusätzliche Diagnose erforderlich, um die genaue Ursache des Problems zu ermitteln.
Sie können die Integrität der Verkabelung diagnostizieren, indem Sie mit einem Multimeter wählen. Achten Sie auch darauf, dass kein Kurzschluss der Adern zum Gehäuse und untereinander entsteht.
diagnostizieren Sie den Widerstand des Heizelements, er sollte ungefähr 5 ... 15 Ohm betragen.
Die Versorgungsspannung des Heizgerätes muss nahe an der Spannung des Bordnetzes liegen.
Es ist durchaus möglich, Probleme im Zusammenhang mit Kabeln oder fehlendem Kontakt im Stecker zu lösen, aber im Allgemeinen kann der Sauerstoffsensor nicht repariert werden.
Die Reinigung des Sensors von Verunreinigungen ist sehr problematisch und in vielen Fällen einfach unmöglich. Vor allem, wenn es um eine glänzende Silberbeschichtung geht, die durch das Vorhandensein von Blei im Benzin verursacht wird. Die Verwendung von Scheuermitteln und Reinigungsmitteln macht das Gerät vollständig und unwiderruflich fertig. Auch viele chemisch aktive Substanzen können ihm schaden.
Die im Netz gefundenen Empfehlungen zur Reinigung der Lambdasonde mit Phosphorsäure bringen in einem von hundert Fällen den gewünschten Effekt. Wer möchte, kann es versuchen.
Durch das Deaktivieren einer defekten Lambdasonde wird das Kraftstoffeinspritzsystem auf den durchschnittlichen Werksmodus umgeschaltet, der im ECU-Speicher registriert ist. Es könnte sich herausstellen, dass es alles andere als optimal ist, daher sollte das ausgefallene Gerät so schnell wie möglich durch ein neues ersetzt werden.
Beim Abschrauben des Sensors ist Vorsicht geboten, um die Gewinde im Abgasrohr nicht zu beschädigen. Vor der Installation eines neuen Geräts sollten die Gewinde gereinigt und mit Wärmeleitpaste oder Graphitfett geschmiert werden (darauf achten, dass es nicht auf das empfindliche Element des Sensors gelangt). Schrauben Sie die Lambdasonde mit einem Drehmomentschlüssel mit dem richtigen Drehmoment ein.
Verwenden Sie bei der Montage des Sauerstoffsensors kein Silikon oder andere Dichtmittel.
Durch die Einhaltung bestimmter Bedingungen bleibt die Lambdasonde länger in gutem Zustand.
- Tanken Sie Qualitätskraftstoff.
- Vermeiden Sie fragwürdige Kraftstoffzusätze.
- Abgasanlage temperieren, nicht überhitzen lassen
- Mehrfachstarts des Verbrennungsmotors in kurzer Zeit vermeiden.
- Verwenden Sie keine Scheuermittel oder Chemikalien, um die Spitzen des Sauerstoffsensors zu reinigen.
