O2-Sonden Bauteilbeschreibung

P07.04-2161-11

Dargestellt Typ 219

157 Stirnwandkatalysator

158 Unterbodenkatalysator

G3/3 O2-Sonde links, vor KAT

G3/4 O2-Sonde rechts, vor KAT

G3/5 O2-Sonde links, nach KAT

G3/6 O2-Sonde rechts, nach KAT

Anordnung

Die O2-Sonden sind im vorderen Teil der Auspuffanlage wie folgt angeordnet:

 Typ 219 vor und nach den Stirnwandkatalysatoren

 Typ 164.1, 251 vor und seitlich am Katalysator (Auspuffanlage ohne Unterbodenkatalysatoren).

G3/3 O2-Sonde links, vor KAT

G3/4 O2-Sonde rechts, vor KAT

G3/5 O2-Sonde links, nach KAT

G3/6 O2-Sonde rechts, nach KAT

A Anschlussleitung (eingegossen)

B Anschlussstecker (4-polig)

1 Spannung Sondenheizung

2 Masse Sondenheizung

3 Masse O2-Sondensignal

4 O2-Sondensignal

P07.04-2150-03

P07.04-2396-01

Steckverbindung O2-Sonden

runde und eckige Ausführung

(Ansicht Stecker an O2-Sonde)

1 Spannung Sondenheizung

2 Masse Sondenheizung

3 Masse O2-Sondensignal

4 O2-Sondensignal

P07.04-2397-01

Aufgabe

Die O2-Sonden erfassen den Restsauerstoffgehalt im Abgas und geben entsprechende Spannungssignale an das Steuergerät ME. Folgende Funktionen sind von den O2-Sondensignalen abhängig:

O2-Sondensignal von O2-Sonden vor KAT (Regelsonden)

 Lambda-Regelung

 Selbstanpassung der Gemischbildung

 Wirkungskettenprüfungen.

O2-Sondensignal von O2-Sonden nach KAT (Führungs- oder Diagnosesonden)

 Zweisondenregelung

 Überwachung der Katalysatorwirkung.

Aufbau

Es werden potentialfrei isolierte O2-Planarsonden eingesetzt.

Die aktive Sondenkeramik besteht aus einem gasdurchlässigen Keramikkörper aus Zirkoniumdioxid. Ein Schutzrohr mit mehreren Schlitzen schützt den Keramikkörper vor mechanischer Belastung und vor Temperatursprüngen.

Der elektrische Anschluss erfolgt über eine 4-polige Steckverbindung. Die Masseleitung für das Sondensignal wird für jede O2-Sonde einzeln zum Steuergerät ME geführt.

P07.61-0403-01

Funktionsprinzip

1 Sondenkeramik

2 Elektroden an Grenzflächen

3 Auspuffrohr

Pfeile schwarz: Abgase

weiß: Außenluft

Funktion

Die Sondenkeramik wird ab ca. 300 °C für Sauerstoffionen leitend. Ist auf beiden Seiten der Sondenkeramik der Sauerstoffanteil unterschiedlich groß, entsteht durch die besonderen Eigenschaften der Sondenkeramik an den Grenzflächen eine Spannung (Nernst-Spannung). Diese Nernst-Spannung ergibt das

O2-Sondensignal, das ein Maß für den Restsauerstoffgehalt im Abgas ist.

Die Auswerteschaltung des O2-Sondensignals (im Steuergerät ME) gibt eine sogenannte Sondengegenspannung von ca. 450 mV an die O2-Sonde.

Bei kalter O2-Sonde ist der Sondeninnenwiderstand so hoch,

dass unabhängig von der Gemischzusammensetzung die

O2-Sondenspannung zunächst gleich der Gegenspannung ist.



Bei ausgesteckter O2-Sonde kann die Gegenspannung am Steuergerät ME gegen die Masse des O2-Sondensignals gemessen werden.

O2-Sondenheizung

Um die Sondenkeramik schnell auf Betriebstemperatur zu bringen, werden die O2-Sonden beheizt. Die Sondenheizung wird vom Steuergerät ME über ein Massesignal angesteuert. Im kalten Zustand ist der Heizstrom ca. um den Faktor 4 erhöht.

Bei Kühlmitteltemperaturen unter ca. 20 °C und bei hohen Motordrehzahlen ist die Sondenheizung zur Vermeidung einer Überhitzung (Thermoschock) ausgeschaltet.

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Verlauf O2-Sondensignal über mehrere Signalwechsel (schematisch)

Über das O2-Sondensignal können Fehler an der O2-Sonde erkannt werden.

Für die O2-Sondenspannung, die Periodendauer und den Sonden-Zustandswechsel müssen festgelegte Grenzwerte eingehalten werden.

A Minimale Sondenspannung

(mageres Gemisch)

B Maximale Sondenspannung

(fettes Gemisch)

C Unterer Grenzwert für Zeitmessung

D Oberer Grenzwert für Zeitmessung

E Dauer Sonden-Zustandswechsel für Mager-Fett-Übergang

F Dauer Sonden-Zustandswechsel für Fett-Mager-Übergang

G Dauer zwischen Sonden-Zustandswechsel

H Schwelle für Fettbereich

(z. B. größer 475 mV)

I Schwelle für Magerbereich

(z. B. kleiner 425 mV)

U Sondenspannung in mV

t Zeit in ms

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O2-Sondensignal

A Fettes Gemisch

B Mageres Gemisch

λ Lambda (Kraftstoff-Luftverhältnis)

Das O2-Sondensignal hat beim Übergang vom fetten zum mageren Gemisch (λ=1) einen steilen Spannungssprung. Diese Eigenschaft wird für die Lambda-Regelung genutzt.