Lambdasonde - Typen
Beigesteuert von gerd_
19.10.2009
1 Sprungsonde (normal in Benzinern)
  * misst den Restsauerstoffgehalt im Abgas.   * vergleicht den Restsauerstoffgehalt im Abgas
    mit dem Sauerstoffgehalt der Umgebungsluft.
  * erkennt den Übergang vom fetten Gemisch (=Luftmangel λ < 1)
    zum mageren Gemisch (=Luftüberschuss λ > 1) und umgekehrt.
  * erzeugt im betriebswarmen Zustand (350 °C) eine variable, fast sprunghafte Spannung
    zwischen ca. 25 und 900 mV entsprechend dem Sauerstoffgehalt im Abgas.

1.1 Funktionsweise
Bei Lambdasonden gibt es verschiedene Funktionsweisen:
OTA = Titanoxyd-Sonden verändern den Widerstand, müssen mit Spannung versorgt werden. Diese kann praktisch der Betriebsspannung der Regelanlage entsprechen (oft 5 V), und haben dann einen höheren verwertbaren Spannungshub (~4,5 V)
OZA = Zirkonium-Sonden. Diese erzeugen eine Spannung zwischen ca. 25 und 900 mV und sind einfacher und billiger.
Meist werden Letztere eingesetzt.

L-typ01t
L-typ01t
1.2
Nach dem intern unterschiedlichen Aufbau  bei fast identischem Aussehen teilt man Lambdasonden auch ein in
Fingersonden oder
Planarsonden

1.3.1 Unbeheizte Finger- Lambdasonden EGO = Exhaust Gas Oxygen = unbeheizte Abgassonde
Lambdasonde mit 1 Kabel (EGO): Kabelfarbe schwarz = Signal für das Steuergerät, Masse über Gehäuse
Lambdasonde mit 2 Kabeln (ISO-EGO) Signal (schwarz) + Masse isoliert (grau); bei NGK
Die unbeheizten Lambdasonden ebneten den Weg für die Abgasregelung der Zukunft. Sie benötigen eine Mindest-Arbeitstemperatur von 350 °C und müssen deshalb in unmittelbarer Motornähe eingebaut werden.
Wechselintervall: alle 50.000 – 80.000 km

1.3.2 Beheizte Finger- Lambdasonden HEGO = Heated Exhaust Gas Oxygen = beheizte Abgassonde
Sondenheizung und Verkabelung Um die Sonde nach dem Motorstart schnell auf Betriebstemperatur (250°C) zu bringen, werden beheizte Sonden eingesetzt. Die optimale Arbeitstemperatur liegt bei λ=1-Sonden zwischen 550 und 700 °C.
Diese weisen nicht nur einen, sondern drei bzw. vier elektrische Anschlüsse auf.

1.3.3 Beheizte Finger- Lambdasonden, 3-polig
Lambdasonde mit 3 Kabeln (HEGO): Kabelfarbe schwarz = Signal für das Steuergerät, 2 x Weiß = Spannungsversorgung für Sondenheizung, Masse über Gehäuse
Um Lambdasonden auch „motorfern“ einbauen zu können, wurden sie im nächsten Entwicklungsschritt mit einer Heizung versehen. Erstmals wurde so die Funktionstemperatur des Sensorelements von über 350 °C kontinuierlich gewährleistet.
Wechselintervall: alle 100.000 – 160.000 km

1.3.4 Beheizte Finger- Lambdasonden, 4-polig ISO = isolated = isolierte Masse (nicht über Gehäuse)
Lambdasonde mit 4 Kabeln (ISO-HEGO): Kabelfarbe schwarz = Signal für das Steuergerät, 2 x Weiß = Spannungsversorgung für Sondenheizung, Grau = Masse
Bei den 4-poligen Sonden wird das Sensorsignal nicht über das Gehäuse, sondern über einen zusätzlichen vierten Anschluss geleitet. Durch Beaufschlagung des Sensorsignals mit weiteren Signalen kann z. B. ein Kabelbruch erkannt werden, der die Lambda-Regelung unwirksam machen würde. Durch die getrennte Masse für Sondensignal und Heizelement werden Störungen vermieden (keine Übergangswiderstände). Moderne Sonden werden innerhalb von 10 s auf Arbeitstemperatur aufgeheizt.
Wechselintervall: alle 160.000 km

L-typ02t
L-typ02t
1.4 Planare Lambdasonden
(2009 noch ziemlich neu und selten)
Planare Lambdasonden verkörpern den letzten Konstruktionsstand der Sprungsonden. Sie bestehen aus mehreren keramischen Folien mit integriertem Heizer. Sie erreichen ihre Betriebstemperatur doppelt so schnell wie bisherige Lambdasonden und halbieren so die Emissionen in der kritischen Kaltstartphase.
Wechselintervall: alle 160.000 km

1.5 Universal-Lambdasonden
Mit Hilfe ihres Universalsteckers können wenige Universalsonden eine grosse Zahl von Originalsonden ersetzen. Dabei wird das Kabel der eingebauten Sonde an einer geeigneten Stelle durchtrennt. Der Universalstecker verbindet nun die Universalsonde mit dem Kabelende im Fahrzeug.
Diese Aussage stammt (nicht nur) von BOSCH! Etliche Anbieter bieten Universalsonden an zu denen es lediglich „Adapterstecker“ gibt.
Hintergrund: Die Dinger sind nur wenig unterschiedlich. In der Praxis werden bei normalen Ottomotoren Zirkonium-Sprungausführungen eingesetzt. Die ersten waren zwar unbeheizt, werden aber ohne nicht mehr verwendet. Also kommen praktisch nur noch 4-polige, beheizte Sonden vor. Und die unterscheiden sich nur durch Kabellänge, Stecker, Hitzeschutzschläuche für das Kabel, sozusagen „uninteressante“ Feinheiten.

Kurz gesagt liefern alle Sprungsonden nur eine Aussage OB nicht aber WIE VIEL das Gemisch zu mager oder zu fett ist. Die Abtastrate muss also sehr schnell sein um eine Abweichung sofort zu erkennen und schnell nachführen zu können.

2 Planare Breitbandsonde (in Benzinern kaum zu finden)
  * misst den Restsauerstoffgehalt im Abgas und
     erzeugt daraus eine eher kontinuierliche Spannung
  * misst sowohl im fetten als auch im mageren Bereich äußerst genau.
  * hat einen größeren Messbereich    von 0,7 < λ < ∞ (Luft)
  * ist geeignet auch für den Einsatz in Diesel- und Gasmotoren
  * hat 5-adrigen Anschluss (Heizung Plus; Heiz-Masse; Mess 1; Mess-Masse; Mess 2)
  * sieht aus wie eine planare Sprungsonde (mit 5 Anschlüssen)

Die optimale Arbeitstemperatur liegt bei Breitbandsonden zwischen 650 und 900 °C. Im Gegensatz zu bisherigen Sonden besitzen sie zwei Messzellen und 5 Adern. Sie messen sowohl im fetten als auch im mageren Bereich äusserst genau. Auch Gas- und Dieselmotoren lassen sich damit regeln.
Wechselintervall: alle 160.000 km

Dieselmotoren und die sog. mageren Ottomotoren werden nicht bzw. nur selten im λ=1 Bereich betrieben. Insbesondere der Dieselmotor ist ein klassisches Magerkonzept, der also stets mit einem Luftüberschuss (λ>1) fährt. Für die Regelung des Dieselmotors und der mageren Ottomotoren kann die λ=1-Sonde nicht verwendet werden, da ihr Signalverhalten im Fetten bzw. im Mageren (mit vertretbarem Aufwand) nicht auswertbar ist. Für diese Einsatzzwecke wurde daher die Breitbandlambdasonde entwickelt. Das Konzept dieser Sonde weicht grundsätzlich vom Prinzip der λ=1-Sonde ab. Wird bei der klassischen Lambdasonde noch ein Spannungshub als Signal verwertet, so wird bei den Breitbandsonden ein Strom gemessen. Die Richtung des Stroms liefert eine qualitative Aussage darüber, ob das Abgas fett oder mager ist. Die zugehörige Stromstärke erlaubt es quantitativ über eine Strom-Lambda Kennlinie den Lambdawert im Fetten oder Mageren zu bestimmen. Die Regelung und Auswertung der Breitbandlambdasonde erfordert einen eigenen Steuerchip.
Während die Lambdaregelung im Ottomotor einen direkten Eingriff auf die eingespritzte Kraftstoffmenge erlaubt, ist solch ein Eingriff beim Dieselmotor aus Sicherheitsgründen verboten. Die Lambdaregelung beim Dieselmotor erfolgt stattdessen über das Luftsystem, durch Regulierung der Abgasrückführrate. Erweiterte Zusatzfunktionen wie z.B. eine Rauchbegrenzung beim Diesel sind auf diesem Weg ebenfalls möglich.

Kurz gesagt liefern die Breitbandsonden nicht nur eine Aussage OB sondern auch WIE VIEL das Gemisch zu mager oder zu fett ist. Die Grösse der Abweichung wird erkannt und es kann gezielter geregelt werden.

3 Sprung- und Breitbandsonden kann man nicht gegeneinander tauschen da die Regelungselektronik nichts mit den Signalen der jeweilig anderen Sonde anfangen kann

Link
Lambdasonde-Test
Lambdasonde-Funktion
Lambdasonde-Typen
Lambdasonde-und-KAT
Lambdasondeneinbau 
Letzte Aktualisierung ( 21.10.2009 )
 
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