Technische Informationen
Die Lambdasonde wird auch Sauerstoff- bzw. O2-Sensor oder HEGO-Sensor (HEGO = Heated Exhaust Gas Oxygen) genannt und trägt wesentlich zur Minderung der Abgase von Fahrzeugen bei, die mit Katalysator ausgestattet sind. Die Lambdasonde ist vor dem Katalysator in die Auspuffleitung eingebaut, und Fahrzeuge, die das neue Diagnosesystem EOBD2 verwenden, sind ebenfalls mit einer Lambdasonde nach dem Katalysator ausgerüstet.
Die Sonde verfügt über verschiedene elektrische Anschlüsse und kann bis zu vier Drähte haben; sie reagieren auf den Sauerstoffgehalt im Auspuffsystem und erzeugen eine geringe Spannung, die das jeweilige Luft-Kraftstoff-Gemisch anzeigt. Diese Spannung liegt meist zwischen 0,2 und 0,8 Volt: 0,2 Volt weist ein mageres Gemisch und eine Spannung von 0,8 Volt ein fetteres Gemisch aus.
Bei Fahrzeugen, die mit einer Lambdasonde ausgerüstet sind, spricht man von einem geschlossenen Kreislauf. Das bedeutet, dass die Sonde die durch das Verbrennen des Kraftstoffs entstandenen Abgase misst und die Kraftstoffversorgung des Motors entsprechend angepasst wird.
Lambdasonden können ein Heizelement aufweisen, das die Sonde auf ihre optimale Betriebstemperatur von 600°C aufheizt.; dadurch kann die Sonde von der Wärmequelle am Krümmer weiter und an einer saubereren Stelle angebracht werden. Bei Temperaturen unter 300 °C funktioniert die Sonde nicht.
Die Lambdasonde besteht im Wesentlichen aus zwei porösen Platinelektroden. Die Außenoberfläche der Elektroden wird den Abgasen ausgesetzt und ist mit einer porösen Keramikschicht beschichtet, während die innere beschichtete Oberfläche der Frischluft ausgesetzt ist.
Die meisten Lambdasonden enthalten ein Zirconia Element und erzeugen Spannung, wenn sich der Sauerstoffgehalt der beiden Elektroden unterscheidet. Dieses Signal wird dann zum elektronischen Steuergerät gesendet und das Gemisch entsprechend angepasst.
Eine weitere Art Lambdasonden ist Titania; sie werden mit Titandioxidelementen hergestellt, und bieten schnellere Reaktionszeiten als die verbreiteteren Zirkondioxidsonden.
Die Titandioxidsonde unterscheidet sich von den Zirkondioxidsonden dadurch, dass sie keine eigene Spannung ausgibt und daher über die 5-Volt-Versorgung des Fahrzeug-Steuergeräts gespeist werden muss. Die Referenzspannung wird dem Luft-Kraftstoffgemisch des Motors entsprechend geändert. Ein mageres Gemisch gibt nur etwa 0,4 Volt aus, während ein fetteres Gemisch ungefähr 4,0 Volt erzeugt.
Ein Steuergerät steuert die Kraftstoffversorgung nur in geschlossenen Kreisläufen, wenn es die entsprechenden Bedingungen zulassen, also gewöhnlich im Leerlauf, bei geringer Last und bei gleichmäßigem Tempo. Wenn das Fahrzeug beschleunigt, erlaubt das Steuergerät zusätzliche Kraftstoffversorgung und ignoriert die Lambdasignale. Dies ist auch der Fall beim anfänglichen Aufwärmen des Motors.
Wenn sie ordnungsgemäß funktionieren, schalten Zirkon- und Titandioxidsonden erst nach dem Erreichen der normalen Betriebstemperatur und dann ungefähr einmal pro Sekunde (1 Hz). Dies kann man auf einem Oszilloskop oder im Niederspannungsbereich auf einem Multimeter beobachten. Auf einem Oszilloskop sollte die Signaldarstellung wie nachstehend abgebildet aussehen. Schaltet die Schwingung langsamer als erwartet, so bauen Sie die Sonde aus und reinigen Sie sie mit einem Lösungsmittel, um die Reaktionszeiten zu verbessern.
Eine konstant hohe Spannungsausgabe der Zirkondioxidsonde weist darauf hin, dass der Motor außerhalb des Steuergerät-Einstellbereichs ständig mit einem fetten Gemisch läuft. Niedrige Spannung hingegen weist auf ein mageres oder schwaches Gemisch hin.
Abbildung 2 zeigt ein Beispiel von einer zweipoligen Zirconia-Lambdasonde an.
Elektrische Anschlüsse (nur für Zirconia-Modelle)
Eindraht: Dieser Draht ist der selbsterzeugte Spannungsausgang der Sonde und üblicherweise schwarz.
Zweidraht: weist einen Ausgangsdraht und eine Ausgangserdungsrückleitung auf.
Dreidraht: weist einen einzigen Ausgang und zwei Drähte für das Heizelement (Versorgung und Erde) auf. Das interne Heizelement hebt die Temperatur, um eine schnellere Regelung beim Kaltstarten sicherzustellen.
Vierdraht: diese Einheit verfügt über Signal- und Signalerdrückleitungsdrähte. Die zusätzlichen zwei Drähte sind für das Heizelement bestimmt.
Typische Verdrahtungen für beide Sondentypen werden auf Abbildung 3dargestellt.
