Lambdaregelung Funktion

Funktionsvoraussetzungen allgemein

 Motor läuft

 Kühlmitteltemperatur (abhängig von der jeweiligen Betriebsbedingung)

 Betriebstemperatur der Lambdasonde nach Katalysator (G3/1) und der Lambdasonde vor Katalysator (G3/2) erreicht

 Schubabschaltung nicht aktiv

Lambdaregelung

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

Das Steuergerät ME (N3/10) liest hierfür folgende Signale ein:

 Motor läuft

Hallsensor Kurbelwelle (B70)

 Kühlmitteltemperatur

Kühlmitteltemperatur-Sensor (B11/4)

 Motorlast

Druck- und Temperatursensor nach Abgasturbolader (B28/17)

 Lambdasonde nach Katalysator

 Sensorelement Lambdasonde nach Katalysator (G3/1b1)

 Lambdasonde vor Katalysator

 Sensorelement Lambdasonde vor Katalysator (G3/2b1)

Die Gemischzusammensetzung wird im Wesentlichen durch das Verändern der Einspritzdauer und des Einspritzdrucks verändert.

Das Steuergerät ME teilt jedem Zylinder die nötige Kraftstoffmenge durch das Ansteuern folgender Bauteile des Kraftstoffeinspritzsystems zu:

 Kraftstoffinjektor Zylinder 1 (Y76/1)

 Kraftstoffinjektor Zylinder 2 (Y76/2)

 Kraftstoffinjektor Zylinder 3 (Y76/3)

 Kraftstoffinjektor Zylinder 4 (Y76/4)

 Kraftstoffinjektor Zylinder 5 (Y76/5)

 Kraftstoffinjektor Zylinder 6 (Y76/6)

P49.10-3272-01

Regelkreis

Das Sensorelement Lambdasonde vor Katalysator reagiert auf den Sauerstoffanteil im Abgas. Das Steuergerät ME liest die Signale des Sensorelements Lambdasonde vor Katalysator direkt ein.

Bei niedrigem Sauerstoffanteil im Abgas (λ < 1) verringert das Steuergerät ME die Einspritzmenge und verändert die Gemischzusammensetzung in Richtung "mager". Der Sauerstoffanteil im Abgas steigt und der Lambdawert verändert sich in Richtung λ = 1.

Bei hohem Sauerstoffanteil im Abgas (λ > 1) erhöht das Steuergerät ME die Einspritzmenge und verändert die Gemischzusammensetzung in Richtung "fett". Der Sauerstoffanteil im Abgas sinkt und der Lambdawert verändert sich in Richtung λ = 1.

Dieser Vorgang wiederholt sich (Regelkreis). Um ein Ruckeln des Motors zu vermeiden, verändert das Steuergerät ME die Gemischzusammensetzung langsam.

 Mit einem Diagnosetester kann der Regelzustand als Lambda-Regelungsfaktor angezeigt werden. Dieser verändert sich bei Abmagerung in die positive Richtung und bei Anfettung in die negative Richtung.

Zweisondenregelung

Mit der Zweisondenregelung werden die Funktion der Lambdasonde vor Katalysator und die Wirkung des Katalysators überwacht.

Das Steuergerät ME liest hierfür die Signale von folgenden Sensoren ein:

 Lambdasonde vor Katalysator

 Sensorelement Lambdasonde vor Katalysator

 Lambdasonde nach Katalysator

 Sensorelement Lambdasonde nach Katalysator

Das Steuergerät ME bestimmt aus den Signalen des Sensorelements Lambdasonde nach Katalysator den Lambda-Mittelwert. Dieser Wert wird mit einem gespeicherten Wert verglichen. Wenn bei mehreren Messungen die Abweichung zu groß ist, wird ein Korrekturwert für die Lambdaregelung bestimmt.

Mit dem Korrekturwert (Wert bei neuer Lambdasonde vor Katalysator = 0) wird die Alterung der Lambdasonde vor Katalysator in bestimmten Grenzen ausgeglichen. Der Korrekturwert wird vom Steuergerät ME durch Anpassung der Einspritzdauer der Kraftstoffinjektoren erreicht. Überschreitet der Korrekturwert 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 den Lambdasonden

 Verschleiß oder Verkoken der Kraftstoffinjektoren

 Schadhafte Sensoren oder Stellglieder

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

Wenn der vorgegebene Grenzwert überschritten wird oder die Plausibilitätsprüfung der Lambdasondensignale (vor oder nach Katalysator) negativ ausfällt, gibt das Kombiinstrument (A1) eine Fehlermeldung aus. Das Steuergerät ME sendet die entsprechende Anforderung über Antriebs-CAN (CAN C1), Steuergerät Antriebsstrang (N127), Fahrwerk-FlexRay (Flex E), Steuergerät elektronisches Zündschloss (N73) und Benutzerschnittestelle-CAN (CAN HMI) an das Kombiinstrument.

 Die Überschreitung des Grenzwerts wird im Fehlerspeicher des Steuergeräts ME abgelegt und kann mit dem Diagnosetester ausgelesen und gelöscht werden.

Lambdasondenheizung

Die Lambdasonden werden zum schnelleren Erreichen ihrer Betriebstemperatur beheizt. Zudem werden durch das Beheizen Keramikschäden in den Lambdasonden vermieden.

Das Steuergerät ME steuert folgende Bauteile der Lambdasonden direkt an:

 Heizung Lambdasonde nach Katalysator (G3/1r1)

 Heizung Lambdasonde vor Katalysator (G3/2r1)

Bei sehr kalter Abgasanlage (Kondenswasser vorhanden) sind die Heizungen Lambdasonden zur Vermeidung von Schäden (Thermoschock) abgeschaltet.

Zusätzliche Funktionsvoraussetzungen Selbstanpassung der Gemischbildung

 Motor in Leerlauf oder Teillastbetrieb

 Motor im Homogenbetrieb

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 bewegt.

Wenn Fehler auftreten, nimmt das Steuergerät ME selbstständig eine Korrektur der Gemischbildung vor. Dabei wird das Lambda-Kennfeld in vorgegebenen Regelgrenzen so verschoben, dass die Lambdaregelung sich nicht am unteren oder am oberen Regelungsanschlag bewegt.

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

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Darstellung der Selbstanpassungswerte mit Diagnosetester

Mit dem Diagnosetester können folgende Informationen 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 werden muss.

Beispiel:

 Gemessene Luftmasse: 150,0 kg/h

 Angezeigter Faktor: 1,1

Zur Bestimmung der Einspritzdauer (Kraftstoffeinspritzmenge) wird vom Steuergerät ME ein rechnerischer Luftmassenwert von 165 kg/h (150 kg/h x 1,1) verwendet.

Die maximalen Korrekturwerte betragen -0,68 bis 1,32.

Katalysatorüberwachung

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

Zur Überprüfung der Sauerstoffspeicherfähigkeit wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch so lange angefettet (λ < 1), bis das Sensorelement Lambdasonde nach Katalysator einen bestimmten Maximalwert erreicht hat. Der größte Teil des Sauerstoffs ist abgebaut.

Danach wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch abgemagert (λ > 1) und dabei gemessen, wie lange es dauert, bis das Sensorelement Lambdasonde nach Katalysator einen bestimmten Minimalwert erreicht hat. Der Katalysator hat seinen Sauerstoffspeicher aufgefüllt.

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