Lambdaregelung Funktion

D07.10-0089-79

Funktionsvoraussetzungen Lambdaregelung allgemein

 Klemme 87M (Motormanagement EIN)

 Motor läuft.

 Kühlmitteltemperatur (abhängig von der jeweiligen Betriebsbedingung)

 Betriebstemperatur der Lambdasonde vor Katalysator erreicht

 Schubabschaltung nicht aktiv

Lambdaregelung allgemein

Um eine hohe Abgaskonvertierung (Abgasumwandlung) im Katalysator (Dreiwegekatalysator) zu erreichen, wird die Gemischzusammensetzung in engen Grenzen um das Kraftstoff­Luftverhältnis (λ) = 1 geregelt.

Dazu liest das Steuergerät ME folgende Signale ein:

 Temperatursensor Kühlmittel

 Saugrohrdruck-Sensor, Motorlast

 Sensorelement Lambdasonde nach Katalysator, Lambdasondensignal

 Sensorelement Lambdasonde vor Katalysator, Lambdasondensignal

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Lambdaregelung Funktionsablauf

Die Lambdaregelung wird in folgenden Punkten beschrieben:

 Funktionsablauf Regelkreis

 Funktionsablauf Zweisondenregelung

 Funktionsablauf Lambdasondenheizung

 Funktionsablauf Selbstanpassung der Gemischbildung

 Funktionsablauf Katalysatorüberwachung

Funktionsablauf Regelkreis

Das Sensorelement Lambdasonde vor Katalysator reagiert auf den Sauerstoffanteil im Abgas und übermittelt dementsprechende Signale an das Steuergerät ME.

Bei niedrigem Sauerstoffanteil (λ < 1) im Abgas gibt das Sensorelement Lambdasonde vor Katalysator das Signal "fettes Gemisch" an das Steuergerät ME. Dieses verringert dann die Einspritzmenge durch Regelung der Kraftstoffinjektoren und verändert die Gemischzusammensetzung in Richtung "mager". Der Sauerstoffanteil im Abgas steigt und der Wert verändert sich in Richtung λ = 1.

Bei hohem Sauerstoffanteil (λ > 1) im Abgas gibt das Sensorelement Lambdasonde vor Katalysator das Signal "mageres Gemisch" an das Steuergerät ME. Dieses vergrößert dann die Einspritzmenge durch Regelung der Kraftstoffinjektoren und verändert die Gemischzusammensetzung in Richtung "fett". Der Sauerstoffanteil im Abgas sinkt und der Wert verändert sich in Richtung λ = 1.

Dieser Vorgang wiederholt sich (Regelkreis). Um Ruckelerscheinungen zu vermeiden, verändert das Steuergerät ME die Gemischzusammensetzung langsam.

 In XENTRY Diagnostics erfolgt die Anzeige des Regelzustands anhand eines Lambdaregelungsfaktors, der sich bei Abmagerung des Gemischs in positiver Richtung und bei Anfettung des Gemischs in negativer Richtung verändert.

Zusätzliche Funktionsvoraussetzungen Zweisondenregelung

 Betriebstemperatur des Katalysators erreicht

 Lambdaregelung aktiv

 Lambdasonde nach Katalysator fehlerfrei

Funktionsablauf Zweisondenregelung

Mit der Zweisondenregelung werden die Funktion der Lambdasonde vor Katalysator und die Wirkung des Katalysators überwacht. Dazu liest das Steuergerät ME folgende Signale ein:

 Sensorelement Lambdasonde vor Katalysator, Lambdasondensignal

 Sensorelement Lambdasonde nach Katalysator, Lambdasondensignal

Das Steuergerät ME bestimmt aus den Signalen des Sensorelements Lambdasonde nach Katalysator den Lambda-Mittelwert. Dieser Wert wird mit einem gespeicherten Wert für optimales Abgas verglichen.

Ist bei mehreren Messungen die Abweichung zu groß, wird ein Korrekturwert für die Lambdaregelung bestimmt. Mit dem Korrekturwert wird die Alterung der Lambdasonde vor Katalysator in bestimmten Grenzen ausgeglichen.

 Der Korrekturwert bei neuer Lambdasonde vor Katalysator ist ca. 0.

Der Korrekturwert ist kennfeldabhängig und wird vom Steuergerät ME durch Anpassung der Einspritzdauer der Kraftstoffinjektoren erreicht. Überschreitet er den vorgegebenen Grenzwert und sind nachfolgende Fehlerursachen bei der Gemischbildung ausgeschlossen, muss die Lambdasonde vor Katalysator erneuert werden.

Bei der Gemischbildung können z. B. folgende Fehler auftreten:

 Falschluft aufgrund Undichtigkeiten in der Abgasanlage vor der Lambdasonde

 Verschleiß oder Verkoken der Kraftstoffinjektoren

 Schadhafter Saugrohrdruck-Sensor

 Schadhafter Druck- und Temperatursensor Kraftstoff

 Schadhafte Lambdasonden

 Schadhaftes Umschaltventil Regenerierung

 Verschleiß am Motor (z. B. undichte Ventile)

Wird der vorgegebene Grenzwert überschritten oder fällt die Plausibilitätsprüfung der Lambdasondensignale (vor oder nach Katalysator) negativ aus, steuert das Steuergerät ME die Kontrollsymbole im Kombiinstrument über den Antriebs-CAN, Steuergerät Antriebsstrang, Fahrwerk-FlexRay, Steuergerät EZS und den Benutzerschnittstelle-CAN an.

Die Überschreitung des Grenzwerts wird im Fehlerspeicher vom Steuergerät ME abgelegt und kann mit XENTRY Diagnostics ausgelesen und gelöscht werden.

Funktionsablauf Lambdasondenheizung

Die Heizungen Lambdasonden nach und vor Katalysator bringen die Lambdasonden schneller auf Betriebstemperatur. Zusätzlich verhindern sie durch eine gesteuerte Heizung Keramikschäden der Lambdasonden.

Bei sehr kalter Abgasanlage (solange Kondenswasser vorhanden ist) sind die Heizungen Lambdasonden nach und vor Katalysator zur Vermeidung von Beschädigungen (Thermoschock) ausgeschaltet.

Zusätzliche Funktionsvoraussetzungen Selbstanpassung der Gemischbildung

 Lambdaregelung aktiv

 Motor im Leerlauf oder Teillast

 Motor im Homogenbetrieb

Funktionsablauf Selbstanpassung der Gemischbildung

Bei geregelten Katalysatoren bestimmt die Lambdaregelung die Einspritzdauer so exakt, dass in allen Betriebszuständen ein vorgegebenes Kraftstoff-Luftverhältnis (λ) eingehalten wird.

Die Selbstanpassung bewirkt, dass die Gemischzusammensetzung im Steuerbetrieb (z. B. Warmlauf) nicht zu fett oder zu mager ist. Außerdem wird verhindert, dass sich die Lambdaregelung in Höhenlagen am Regelungsanschlag befindet.

Tritt ein Fehler auf, dann nimmt das Steuergerät ME selbsttätig eine Korrektur der Gemischbildung vor. Dabei wird das Lambda-Kennfeld in vorgegebenen Regelgrenzen so verschoben, dass die Lambdaregelung sich nicht am unteren oder oberen Regelungsanschlag befindet.

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Driftet die Gemischzusammensetzung ständig aus dem mittleren Regelbereich heraus, verschiebt das Steuergerät ME unter bestimmten Betriebsbedingungen das Lambda-Kennfeld so weit, bis sich wieder ein Lambdaregelungsfaktor von ca. 0 ergibt.

Darstellung der Selbstanpassungswerte mit XENTRY Diagnostics

Mit XENTRY Diagnostics kann Folgendes ausgelesen werden:

 Verschiebung des Lambda-Kennfelds

 Richtung der Verschiebung (fett oder mager)

 Größe der Verschiebung

Die Darstellung erfolgt in Form eines Faktors und bedeutet, dass der gemessene Luftmassenwert mit dem Faktor multipliziert wird. Beispiel:

 Gemessene Luftmasse: 150,0 kg/h

 Angezeigter Faktor im XENTRY Diagnostics: 1,1

 Zur Bestimmung der Einspritzdauer (Kraftstoffeinspritzmenge) wird vom Steuergerät ME ein rechnerischer Luftmassenwert verwendet:

165 kg/h (= 150 kg/h  1,1)

 Maximale Korrekturwerte: ­0,68 bis 1,32

Zusätzliche Funktionsvoraussetzungen Katalysatorüberwachung

 Betriebstemperatur der Katalysatoren erreicht

 Lambdaregelung aktiv

Katalysatorüberwachung allgemein

Der Gesetzgeber schreibt vor, dass die Kohlenwasserstoff-Emissionen einen bestimmten Wert nicht überschreiten dürfen. Daher ist es nötig, den Katalysator ständig auf seine Alterung hin zu überprüfen. Die Alterung eines Katalysators ergibt sich aus der mit der Zeit abnehmenden Sauerstoffspeicherfähigkeit und der daraus resultierenden verminderten Kohlenwasserstoff-Konvertierung. Dabei speichert der Katalysator während der Abmagerung des Gemischs (Regelkreis) Sauerstoff und gibt diesen während der Anfettung des Gemischs zur Kohlenwasserstoff-Konvertierung wieder ab.

Funktionsablauf Katalysatorüberwachung

Zur Überprüfung der Sauerstoffspeicherfähigkeit wird so lange ein fettes Gemisch (λ < 1) ausgegeben, bis die Lambdasonde nach Katalysator einen bestimmten Maximalwert erreicht hat und der größte Teil des Sauerstoffs abgebaut ist.

Danach wird ein mageres Gemisch (λ > 1) ausgegeben und dabei die Zeit gemessen, wie lange es dauert, bis die Lambdasonde nach Katalysator einen bestimmten Minimalwert erreicht hat und der Katalysator seinen Sauerstoffspeicher aufgefüllt hat.

Liegt die gemessene Zeit unterhalb einer hinterlegten Kennlinie, ist die Sauerstoffspeicherfähigkeit unzureichend und es wird ein Fehler im Steuergerät ME hinterlegt.