Langsame oder träge Sauerstoffsensoren

Apr 19, 2023

Ein Motormanagementsystem versucht immer, das perfekte Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu finden. Aber es ist nahezu unmöglich, die Grenze zwischen zu fett und zu mager zu ziehen. Bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle können kleine Änderungen der Luft-, Kraftstoff- und Betriebsbedingungen zu Änderungen des aus der Auslassöffnung austretenden Sauerstoffgehalts führen.

Ein Sauerstoffsensor misst den Sauerstoffgehalt im Abgas. Dies geschieht durch die Erzeugung von Elektrizität aus der Sauerstoffdifferenz zwischen der Abgas- und der inneren Pumpenzelle. Es misst weder Kraftstoff noch NOX noch Kohlenmonoxid.

Wenn Sie einen Sauerstoffsensor an einen Vergasermotor anbringen würden, würde das Signal nicht oszillieren. Es wäre eine flache Linie, die ansteigt oder abfällt, wenn der Kraftstoff durch die Primär- und Sekundärteile in den Motor gelangt.

Wenn Sie bei einem Motor mit Kraftstoffeinspritzung auf den Sauerstoffsensor schauen, schwanken die erzeugten Signalspannungen. Der Grund für die Schwankungen oder Spannungsänderungen liegt darin, dass das Motormanagement die Impulsbreite der Einspritzdüsen und andere Parameter ändert, um das perfekte Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Der Sauerstoffgehalt schwankt zwischen fettem und magerem Sauerstoffgehalt, bleibt aber nahe genug, damit der Motor reibungslos läuft.

Da sich der Sauerstoffsensor in den letzten 40 Jahren weiterentwickelt hat, haben die Ingenieure dafür gesorgt, dass die Komponente einen größeren Bereich von fetten und mageren Zuständen erkennt und gleichzeitig kleine Änderungen im Sauerstoffgehalt früher erkennt. Einige moderne Luft-/Kraftstoffsensoren sind so empfindlich, dass sie winzige Lecks im Abgaskrümmer erkennen können. Der Sensor kann die fehlenden Gase sowie die angesaugte Außenluft messen, wenn Abgasimpulse das Leck passieren.

Unabhängig von der Generation oder den Materialien, aus denen ein Sauerstoffsensor besteht, können sie verunreinigt sein und den Sauerstoffgehalt im Abgasstrom nicht mehr messen. Die Feinde von Platin, Zirkonoxid oder Titania sind Silikate, Silikon und Ruß. Diese Verunreinigungen vergiften das Bauteil, so dass es die Sauerstoffdifferenz durch den Diffusionsspalt nicht mehr messen kann. Verunreinigungen bedecken und verbinden sich mit den Oberflächen und ersticken die Sensorelemente.

Wenn ein Sauerstoffsensor vergiftet ist, verliert er seine Fähigkeit, den Sauerstoffgehalt im Abgas zu messen. Mit zunehmender Verschmutzung des Sensors flacht die Schwingung ab. Das Sensorsignal wird schließlich völlig flach.

Das Motormanagement weiß, wann man einer verschmutzten Lambdasonde nicht trauen sollte. Mithilfe der MAS- und MAP-Sensoren erkennt der Motor, wie viel Luft in den Motor gelangt. Das Modul weiß auch, wie viel Kraftstoff eingespritzt wird. Wenn die Umschaltung des Sensors nicht erkannt wird, stellt es einen Code ein und beginnt mit der Steuerung des Kraftstoffs und des Funkens, um die Katalysatoren zu schützen.

Einige Motoren prüfen möglicherweise den nachgeschalteten Sauerstoffsensor, um die Kraftstoffanpassung zu steuern. Nachgeschaltete Sauerstoffsensoren (im Abgasstrom nach dem Katalysator angeordnet) werden zur Überwachung der Katalysatoreffizienz verwendet. In einigen Motormanagementkonfigurationen wird die Aktivität des nachgeschalteten Sauerstoffsensors verwendet, um den Luft/Kraftstoff-Betrieb anzupassen, um ein günstiges Verhältnis aufrechtzuerhalten und die Katalysatoreffizienz zu optimieren. Andere Motormanagementsysteme schauen möglicherweise auf die andere Seite.

Wenn der Sauerstoffsensor verschmutzt ist, sind die häufigsten Codes P0139 bis P0153 für eine langsame Reaktion des Sauerstoffsensor-Schaltkreises. Diese Codes werden gesetzt, wenn das Motormanagementsystem eine niedrigere Signalspannung als erwartet erkennt oder der Sensor nicht von fett auf mager umschaltet. Die Codes P0160 bis P0166 für keine Aktivität des O2-Sensors können auf ein Problem mit dem Stromkreis hinweisen oder darauf, dass der Sensor so verschmutzt ist, dass der Sensor keine Spannung mehr erzeugt.

Wenn die Quelle der Kontamination weit genug stromaufwärts liegt, werden nicht nur die Sauerstoffsensoren, sondern auch die Katalysatoren kontaminiert. Wenn die Verschmutzung nicht diagnostiziert wird, bevor der Sensor ausgetauscht wird, setzt der Sensor Codes für die Katalysatoreffizienz und fällt schneller aus als das Original.

Immer wenn die Abgasemissionen eines Fahrzeugs das 1,5-fache der Bundesgrenzwerte überschreiten, ist der EMS-Prozessor so programmiert, dass er Fehlerdaten aufzeichnet. Die Störungsanzeigelampe leuchtet nach zwei aufeinanderfolgenden fehlerhaften Auslösungen auf und der Sauerstoffsensor und die zugehörigen Schaltkreise werden auf Defekte überwacht.

Wenn etwas anderes als Kraftstoff oder Luft in die Brennkammer gelangt, besteht die Gefahr, dass der Sauerstoffsensor vergiftet wird. Die Hauptverunreinigungsquellen sind Motoröl und Kühlmittel. Beide verwenden Zusatzstoffe, die Verbindungen enthalten, die einen Sauerstoffsensor möglicherweise beschädigen können. Ölformulierer und Autohersteller arbeiten daran, den Gehalt an Zink, Phosphor und Silikaten zu senken, die Sauerstoffsensoren und Katalysatoren beschädigen können. Neue langlebige Kühlmittel und GF-6-Öle haben diese schädlichen Inhaltsstoffe ersetzt, aber übermäßige Undichtigkeiten oder Durchblasen verkürzen die Lebensdauer von Sensoren und Katalysatoren.

Andere Produkte wie Silikondichtmittel und sogar Anti-Seize können einen Sauerstoffsensor beschädigen. Wenn der Motor nicht mit einem Luftfilter ausgestattet ist, können Sand oder Kieselsäure den Sauerstoffsensor verunreinigen.

Wenn ein Sensor ausfällt, muss er ausgetauscht werden, um den normalen Motorbetrieb wiederherzustellen. Die Diagnose erfordert in der Regel einige zusätzliche Tests, nachdem ein Fehlercode gelesen wurde. Um Fehler zu vermeiden, ist eine genaue Diagnose unerlässlich. Viele Sensoren werden unnötigerweise ausgetauscht, weil sie falsch diagnostiziert wurden. Zum Beispiel hat jemand einen Code gelesen, angenommen, der Sensor sei defekt und hat einen neuen Sensor eingebaut. Manchmal wird das Problem dadurch behoben, manchmal nicht. Sensoren sind teuer und sollten daher nicht ausgetauscht werden, es sei denn, alle anderen Möglichkeiten sind ausgeschlossen.

Für die meisten Sensoren gibt es keine empfohlenen Wartungs- oder Austauschintervalle und die meisten Sensoren werden nach einem Ausfall ausgetauscht. Dennoch sagt ein führender Anbieter von O2-Sensoren, dass der Austausch von O2-Sensoren mit hoher Laufleistung, bevor sie ausfallen, den Kraftstoffverbrauch verbessern, Emissionen reduzieren und lästige Probleme mit dem Fahrverhalten vermeiden kann.

Eines der am schwierigsten zu behebenden Probleme ist ein Sauerstoffsensorcode im Zusammenhang mit dem Heizkreis. Wenn Sie sich dafür entscheiden, einfach einen neuen Sensor einzubauen und die Codes zu löschen, besteht die Möglichkeit, dass der Code zurückkommt, weil die Fehlfunktion im Schaltkreis nicht beim Sauerstoffsensor liegt.

Der Heizkreis eines Sauerstoffsensors ist keine Drahtspule, die um den Keramikwafer oder -kegel gewickelt ist. Der Heizer wird mit Strom versorgt und erwärmt die Sensorelemente, die den Unterschied der Sauerstoffkonzentrationen zwischen den Abgasen und der Referenzluft in der Pumpzelle erfassen. Durch eine schnellere Aufwärmphase kann der Motor früher in den Regelbetrieb übergehen.

Es gibt verschiedene Arten von Schaltungskonstruktionen, die die Heizung mit Strom versorgen. In einigen älteren Stromkreisen gibt es eine Sicherung und ein Relais. Bei einigen neueren Sensormodellen gibt es nur ein Modul, das die Spannung auf Masse zieht. Die meisten Systeme versorgen die Heizung jedoch mit pulsweitenmodulierter Spannung.

Die meisten Heizsysteme testen den Stromkreis mit einer Vorspannung. Dadurch wird der Zustand der Schaltung überprüft, bevor die pulsweitenmodulierte Leistung angelegt wird. Wenn das Motorsteuermodul eine Unterbrechung, einen Kurzschluss oder einen höheren oder niedrigeren Widerstand als erwartet erkennt, wechselt das System in einen Failsafe-Modus und sendet keinen Strom an die Heizung des Sensors.