Lambdasonde Test

Details

Veröffentlicht am Mittwoch, 21. Oktober 2009 10:14

Geschrieben von gerd_

Wirklich testen lässt sich eine Sonde nur mit relativ hohem Messaufwand (Oszilloskop)  in eingebautem Zustand.
Abgeklemmt lässt sich nur Grundlegendes mit einem einfachen Messgerät messen.

Zirkonsprungsonde (der weit überwiegende Normalfall)
Die Zweipunkt-Lambdasonde soll das Steuergerät ständig durch ein Spannungssignal über die Abweichung von der idealen Gemischzusammensetzung informieren.
Sie misst den Restsauerstoffgehalt im Abgas, erkennt so den Übergang vom fetten Gemisch (Luftmangel λ < 1) zum mageren Gemisch (Luftüberschuss λ > 1) und umgekehrt, und reagiert im betriebswarmen Zustand (350 °C) mit einem Spannungssprung zwischen ca. 25 und 900 mV.

Messung Zirkonsonden
Auch im Fahrzeugbetrieb kann man ein Messinstrument parallel zur Sonde betreiben.
Der Zeigerausschlag eines Analog-Multimeters sagt nicht viel über die wahre Veränderung der Messwerte pro Zeiteinheit. Die Abtastrate einer Lambdasonde ist zu hoch und das Instrument kann nicht schnell genung folgen. Allerdings wird die Sonde bei einem kalt gestarteten Motor immer niedrige Spannung abgeben (bis die Heizung auf Temperatur ist). So lässt sich zumindest die absolute Funktionstüchtigkeit messen.
Bleibt die Spannung dauerhaft niedrig (unter 0,3V) dann ist das Gemisch entweder hoffnungslos zu mager oder die Sonde ist defekt. Steigt die Spannung dauerhaft hoch (über 0,7V), dann ist das Gemisch brutal überfettet.
Wenn die Regelung funktioniert werden dazwischen liegende Durchschnittswerte angezeigt. Auch ein Digital-Multimeter ist zu langsam. Es reicht also bestenfalls zu einem Urteil „Scheinbar funktioniert es“ (oder eben nicht)

Lambdasonden werden normaler Weise mit einem Oszilloskop getestet. Vor Testbeginn ist sicherzustellen, dass der Motor nach den Angaben des Herstellers eingestellt ist. Danach muss der Motor auf Betriebstemperatur warmlaufen, da die Lambdasonde nur funktioniert, wenn sie die richtige Temperatur erreicht hat.
Mit einem entsprechenden Zwischenstecker o. Ä. wird der Sondenausgang an das Messgerät angeschlossen. Die Sonde darf nicht von der Motorsteuerung getrennt sein. Die Motordrehzahl sollte bei ca. 2.000 U/min liegen.
Die Bilder zeigen unterschiedliche Oszillogramme.
(Hinweis: Auch das GS911 ist zu langsam um die Sprünge korrekt auflösen zu können und zeigt nur näherungsweise integrierte Werte an.)

 
Wenn Lambdasonde und Regelung richtig funktionieren, zeigt sich ein Spannungssprung zwischen ca. 0,4 und 0,6 Volt. Die Zeit, die für diesen Sprung benötigt wird (Reaktionszeit "mager-fett"), sollte ca. 300 Millisekunden betragen. Die Reaktionszeit "fett-mager" liegt im gleichen Bereich.
Tabelle nach BOSCH

Prüfpunkte	Maßnahmen bei Abweichung	Zu beachten
Messen der Referenzspannung Richtwerte: 400...500 mV	Steuergerät/Elektrik prüfen	Messung an der getrennten Steckverbindung steuergeräteseitig durchführen.
Messen der Frequenz des Lambdasondensignals Richtwerte im Leerlauf: > 0,5 Hz  (Periode < 2 sec)	Lambdasonde austauschen	Steckverbindungen schließen. Die Frequenz der Sondensignalspannung erhöht sich mit steigender Motor-drehzahl. Hierzu kann auch ein Lambdaregelungstester verwendet werden
Messen des Heizwiderstandes	Falls > 30 Ohm:    Lambdasonde austauschen	Bei getrennter Steckverbindung sondenseitig an den weißen Leitungen messen. Ein Multimeter genügt
Messen der Heizspannung Richtwerte: 10 – 14,5 V	Steuergerät/Elektrik prüfen	Es kann keine Heizspannung gemessen werden, wenn in modernen Systemen die Lambdasondenheizung aufgrund erreichter Betriebs-temperatur der Sonde abgeschaltet wird. Ein Multimeter genügt
Messen der Sondenspannung Richtwerte bei warmem Motor: Fettwerte > 0,6 V Magerwerte < 0,4 V	Lambdasonde austauschen	Messung an der schwarzen und grauen Leitung (bei 4-adrigen Sonden) bzw. an der schwarzen Leitung (bei 3-adrigen Sonden) und dem Gehäuse durchführen. Ein Multimeter genügt nur bedingt

Test mit Vorrichtung und ausgebauter Sonde
Der Versuch soll die Wirkungsweise der Zweipunktsonde erklären. Man nehme eine Lambdasonde, schraube sie in ein Stück Abgasrohr und verbinde die evtl. vorhandene Heizung mit einer 12V-Spannungsquelle. Mit einem handelsüblichen Camping-Brenner kann man jetzt von unten anheizen, bis ca. 300 °C erreicht sind. Dies funktioniert aber nur, wenn man die Öffnung des Rohres oben bis auf ca. 10 - 12 mm Durchmesser verschließt (damit sich die Luft staut). Jetzt braucht man nur noch ein Multimeter an Masse und an die Leitung für die Lambdasonden-Spannungen anzuschließen und kann je nach Luftzufuhr unten (Brenner verschieben) ein mageres Gemisch mit weniger als 0,5 Volt Spannung oder ein fettes mit mehr als 0,5 Volt erzeugen.
Das Diagramm in (Bild Sprung) zeigt die Regelungscharakteristik dieses Typs Lambdasonde. Es gibt einen äußerst steilen Nulldurchgang. Dadurch wird das Steuergerät bei schon geringer Abweichung von Lambda = 1 veranlasst, durch Änderung der Einspritzdauer dagegen zu regeln. Den relativ kleinen Bereich der Abweichung nennt man auch Lambdafenster.

Breitbandsonden
Die an ihnen gemessene Spannung sollte sich nicht sprunghaft sondern kontinuierlich ändern. Allerdings werden Breitbandsonden derzeit kaum an Benzinern eingesetzt.
Ähnlich exotisch sind TiO2 Sonden (Link Lambdasonde-Typ)

Optische Beurteilung
Wie auch bei Zündkerzen lassen sich Lambdasonden optisch beurteilen
Bild L-son10 zeigt zwei unterschiedlich verfärbte Planarsonden die sich im Wesentlichen durch ihren inneren Aufbau (Keramikmultilayer) in ihrer Aufheizzeit von den Fingersonden unterscheiden.

Bild L-son11 zeigt zwei normale Fingersonden
Die Fehler zeigen sich an allen Sondentypen gleichartig. Eine Breitbandsonde ist von einer Planarsonde nur durch die Zahl der Anschlüsse zu unterscheiden (oder die Aufschrift :-))




Link
Lambdasonde-Test
Lambdasonde-Funktion
Lambdasonde-Typen
4V Prüfen der Lambda-Regelung
Lambdasonde-und-KAT
Lambdasondeneinbau