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Die Lambdasonde zeigt niemals "mageres" oder "fettes" Gemisch, sondern nur den Sauerstoffanteil an.
Úvod
Dieser Artikel passt zu ca 80% aller Vierlzylinder-Benzinmotoren und sollte helfen die Aussage: "Lambdasonde zeigt fett oder mager an..." eigentlich nur präziser definieren, weil dies nicht richtig ist und führt zu unkorrekten Aufschlüssen. Ein typisches Beispiel liefert dieser Artikel über einen Praxisfall:
Der Symptom:
Nach einem betriebswarmen Motorstart fing die LL-Drehzahl an langsam zu sinken. Der Blick auf die Abgaswerte widersprach der Einspritzlänge, da die Abgase nach der Lambdazahl eher fett sein sollten, während die Einspritzlänge immer kürzer war und eher auf ein mageres Gemisch deutete. Man würde sagen "zu viel Kraftstoffdruck...". Nach eine Weile fing der Motor an sehr unruhig zu laufen und danach stieg die Leerlaufdrehzahl von selbst auf 1500 /min. Danach wiederholte sich es in der Schleife immer wieder. Sporadisch ging sogar der Motor aus.
Fehlermeldung: Gemisch zu fett, Adaption Magergrenze angefahren.
Abgaswerte:
CO2 = 11%
CO = 2%
HC = 950 ppm
O2 = 0%
Lambdazahl = 0,892
Die Lambdazahl 0,892 wird in der Fachliteratur oft als "sehr fettes Gemisch" erklärt, was eigentlich nicht richtig ist!
Die Fehlersuchstrategie:
Nach einer Kontrolle des Kraftoffdruckreglers war schon klar, dass sich diese Fehlermeldung eigentlich auch nach dieser nicht richtigen Regel richtet. Das Gemisch war in Ordnung, aber der Sauerstoffanteil in den Abgasen bzw. im Saugrohr war nicht in Ordnung. Durch eine dynamische Prüfung der Druckwellen im Saugrohr wurde ein ungewöhnliches Bild entdeckt, was in die Richtung unkorrekte Geometrie der Ventilsteuerung führte.
Reparatur:
nach Einstellung des Ventispiels bei allen Zylindern war alles wieder in Ordnung...
Erklärung:
Wenn die Öffnungs- und Schliesswinkel der Ventilsteuerung nicht mehr stimmen, beeinflusst dies die s.g. "innere Abgasrückführung", die in der Phase Ventilüberschneidung entsteht. Bei einem unkorrekt eingestellten Ventilspiel ändert sich diese Abgasrückführrate und der Sauerstoffanteil in den Abgasen sinkt ab oder steigt an. In unserem Fall sank der Sauerstoffanteil dramatisch.
Dies merkt die "Sauerstoffsonde" im Auspuff und meldet es dem Steuergerät, der seine Aufgabe sofort erfüllt : "weniger Kraftstoff". damit bekommt der Motor weniger Kraftstoff, aber der Sauerstoffanteil wird dadurch jedoch nicht ausreichend grösser. Somit mangelt der Motor an brennbares Gemisch und dazu greift dann im LL-Drehzahlkeller die Leerlaufdrehzehlregelung..
Ähnliche Probleme können auch nach einem unfachlichen Eingriff in die Abgasanlage oder Kat-Entfernung entstehen...
Ungewöhnlicher Verlauf der dynamischen Druckwellen im Saugrohr im Leerlauf (1812/1)
Diese, im Leerlauf aufgenommene Kurve zeigt auf eine unkorrekte Ventilgeometrie an. Der erste Gedanke war "Zahnriemen übersprungen", aber es war ein unkorekter eingestelltes Ventilspiel bai allen Zylindern.
Sollbild nach Einstellung des vorgeschriebenen Ventispiels (1812/2)
Sollbild für ca 80% aller Vierzylinder- Benzinmotoren (keine Rennmotoren), die einen symetrisch positionierten Messpunkt für die Druckwellenaufnahme ermöglichen.
Innere Abgasrückführung mit Druckwellenbildung (1812/3)
Dieses Video zeigt, von welchem physikalischen Ereignis stützt die Druckwellenmessung im Saugrohr.
Sollbild von einem anderen Vierzylindermotor Fiat Punto - asymetrisch positionierter Messpunkt (1812/4)
Sollbild von einem zivilen Benzinmotor Fiat Punto, gemessen von einem asymetrisch positionierten Messpunkt für die Druckwellenaufnahme. - Die Wellen unterscheiden sich in kleinen Details der asymetrischen Echo-Druckwellen.
Sollbild von einem anderen Vierzylindermotor lancia Thema 6Cyl. - asymetrisch positionierter Messpunkt (1812/5)
Sollbild von einem 6-zylinder- Benzinmotor lancia Thema auch über einen asymetrisch positionierten Messpunkt für die Druckwellenaufnahme aufgenommen war.
Symetrisch 4-Zylinder - Mitsubishi Space Star 1,3 (1812/6)
ACHTUNG - Die Luftschwingungen kann man auch per Luftmassenmessersignal kontrolieren! (1812/7)
Hier ein 4-Zylinder Skoda Octavia 2,0L Motor - also hier gilt kein symetrisch/asymetrisch, weil dies die Luftschritt-Pulsationen sind, welche am LuMaMe Signal auch bequem zugreifbar sind. man muss nut den Spannungsbereich entsprechend reduzieren, damit man es sehen kann.
Asymetrich Skoda Fabia 1,4... auch i.O. Bild (1812/8)
Unterdruckpulsationen am MAP Sensor
Beispiele der Anschlussstellen, oder der MAP Sensor selbst des Fahrzeugs... (1812/9)
Blau = symetrisch
gelb = asymetrisch
Bemerkung: Dies ist ein älterer Motor, die neuen Motoren verfügen über Anschluss für den Bremskraftsverstärker oder hat der Motor den Saugrohrdrucksensor, bzw. Luftmassenmesser, wo man die Signale schnappen kann. So üppiges Angebot wie hier gibt es heutzutage kaum...
Správně pracující "Closed Loop" dvou řídících lambdasond (1812/11)
Záznam dvou řídících lambdasond pochází ze šestiválcového motoru Honda Acura NSX, kdy řídící jednotka zpětnovazebně reguluje směs v tzv. "okně lambda" (0,97 až 1,03). Tehdy je totiž nejvyšší možná účinnost třícestného "řízeného" katalyzátoru (tři cesty CO, HC, NOx).
Closed Loop v plné zátěži (1812/12)
Signál lambdasondy nemusí vždy pendlovat "v okně lambda". Tyto signály dvou řídících LS byl zaznamenán při akceleraci 6V-motoru Honda NSX. Směs je řídící jednotkou řízena na "bohatší" (Lambda číslo 0,89 = mimo "lambda okno"), kde napětí lambdasondy je na jejím rozsahovém maximu a nependluje.
Closed Loop - vynechávky jednoho z jedné řady válců (1812/13)
Plná zátěž, kdy jeden válec jedné řady 6V-motoru Honda NSX začíná vynechávat. Zde je pěkný důkaz velmi rychlé reakce kyslíkového senzoru (lambdasondy) na kyslíkové šoky pocházející z nezápalů jedné svíčky na levé řadě válců V-motoru.Pro řízení motoru je takto, díky nezápalům "zkreslený" signál povelem k lichému (nepotřebnému) obohacení směsi, což situaci během několika okamžiků ještě zhorší (ulijí se všechny svíčky této řady válců).
Komentáře (24)
Kann mann vielleicht noch ein Bild von einem symetrisch positionierten Messpunkt für die Druckwellenaufnahme an einem Fahrzeug als Bild einfügen? Das wäre sehr freundlich.
Sie meinen wahrscheinlich "asymetrisch", denn symetrisch ist ja schon hier drin... oder?
Toto je odpověď na komentář ( 1 )Entschuldigung ich habe mich falsch ausgedrückt. Ich meinte das man den Anschlußpunkt am Fahrzeug selber mit der Unterdrucksonde zeigt. Also ein Foto davon hochladen.
Toto je odpověď na komentář ( 1 )Hallo, gerade habe ich mal im Internet über Ihre Aussage in dem vorbildlichem Artikel (auch das Lichtbild im Nachtrag ist zum Verständnis super) nachgeschlagen:
Die Lambdazahl 0,892 wird in der Fachliteratur oft als "sehr fettes Gemisch" erklärt, was eigentlich nicht richtig ist!
Vermutlich müssen wir zwischen Lambdazahl nach Brettschneider (vom Viergastester berechnet) und der Lambdazahl stöchiometrisch, wie in den Kfz.-Mechanikerfachbüchern beschrieben wird unterscheiden (auf 1 kg Kraftstoff kommt 14,7 kg Luft dann ist Lambda gleich 1, Lambda ist das Verhältnis von tatsächlicher Luftmasse zur theoretischen Luftmasse). In einem Artikel im Internet wurde auf einen Schwachpunkt bei der Brettschneiderformel von einer Fachhochschule hingewiesen, weil man bei Brettschneider mit dem Viergastester immer von einem Fanggrad 1 ausgeht, der Fanggrad 1 entspricht der erfaßten Luftmasse im Ansaugtrakt die zu 100% in den Brennraum gelangt, Verluste der Luftmasse durch eine mangelhafte Ventilüberschneidung (wie hier im vorliegenden Fall) werden bei dem Fanggrad 1 nicht berücksichtig, dies soll ein Mangel bei der Berechnung nach der Brettschneiderformel sein. Die tatsächliche Luftmasse beim Verbrennungsprozeß kann beim Viergasstester vermutlich nicht mit erfaßt werden, deshalb kommt u. Umständen unser Lambda nach Brettschneider auf 0,892 obwohl wir im Brennraum zu mager sind. Also bleibt vorab die Frage für uns in der Diagnosepraxis offen, ist der ermittelte Lambdawert lt. AU-Gerät nach Brettschneider immer identisch mit dem stöchiometrischen Lambdawert in unseren Kfz.-Lehrbüchern????? Wer kann die Zusammenhänge näher aufklären?
Die Formel bleibt von diesen Abgasanteil gleuba ich verschont, weil zu einer bestimmten Menge von Sauerstoff eine bestimmte Menge Kraftstoff eingespritzt werden muss. Ob nebenbei ein innertes Gas (Abgase) mit einem bestimmten Volumen in dem Brennraum auch dabei ist, ist für unseren Fall gleichgültig.
Toto je odpověď na komentář ( 4 )Wenn es die Sauerstoffsonde nicht gäbe, hätte der Motor zwar nicht optimal, aber auch so mit Kraftsoff-Überschuss weiter laufen können. Ich schreibe absichtlich "SAUERSTOFFSONDE", weil der Spitzname "Lambdasonde" eigentlich der Vater des Gedankens ist, aber in den besten Träumen schaft die Sauerstoffsonde keine Gemischregelung, wenn sich im Brennraum volumenmässig Abgase befinden, von deren Menge die unkorrkete Ventilsteuerungsgeometrie entscheidet.
Da aber die Kraftsoffzumessung laut der Spannungsaussage vom MSG reduziert wurde (mehr Kraftstoff hat auch keinen Sinn, wenn es keinen Sauerstoff mehr gibt), wurde die Kraftsoffdosierung anhand der suaersofffreien Abgase so minimiert, das der Motordrehmoment keine Kraft ausübte, die für die Leerlaufdrehzahl reichen würde, wobei die Magegrenze und die untere LL-Drehzahlschwelle angefahren waren. In dem Moment wo die Drosselklappe die Drehzahl rettete, kam die gewünschte "Abmagerung" und Drehzahlanhebung.
Das ganze ist nur das Problem der Feinabstimmung der Mischung des Luft mit Abgasen bei der Ventilübeschneidung. Es gelingt mal gut, mal schlechter, je nach Glück des Motorkonstrukteurs. Es gibt Motoren die ganz normal vom Neuzustand in den Auspuff patschen (z.B. einige vom Chrysler, VW ...), aber auch andere, wo der Motorlauf sauber ist und sogar die ersten die esrte Kat-Euoronorm auch ohne Kat erfüllten (Nissan, Honda....).
Ob ich mich im Bezug zu Ihrer Aussage "Brettschneider-Formel" nicht entsprechend reagiere, habe ich es wahrscheinlich nicht richtig verstanden, und bitte um Entschuldigung...
Hallo zusammen,
sollte die Summe von CO + CO2 + O2 nicht immer so um 15-16% sein wenn alles i.O ist ?
im Umkehrschluss sehen wir an den vorliegenden Werten schon, daß da etwas nicht stimmen kann.
Vorsichtige Vermutung wäre: da fehlt O2 bei der angesaugten Luftmasse evtl. durch Abgasbeimischung durch zu stramm eingestellte Einlassventile, wie Libor ja schon schreibt.
Gruss JPerkams
Ja, es heisst dann, dass der Wert COcorr nicht stimmen dürfte, aber diesen Wert liefert nicht jedes Abgasmessgerät, man müsste den Wert berechnen, worauf der Mechaniker nicht gleich Gedanken hat, weil er auf den ersten Blick "fett" sieht (der zweite Blick auf 0% O2 sagt ihm, dass kein Sauerstoffüberschuss besteht..) Du Jürgen, danke für Dein "Adlerauge!
Toto je odpověď na komentář ( 6 )Hallo zusammen,
sollte die Summe von CO + CO2 + O2 nicht immer so um 15-16% sein wenn alles i.O ist ?
im Umkehrschluss sehen wir an den vorliegenden Werten schon, daß da etwas nicht stimmen kann.
Vorsichtige Vermutung wäre: da fehlt O2 bei der angesaugten Luftmasse evtl. durch Abgasbeimischung durch zu stramm eingestellte Einlassventile, wie Libor ja schon schreibt.
Gruss JPerkams
Hallo zusammen,
gibt es die Möglichkeit anhand eines Triggersignales den betroffenen Zylinder zu identifizieren? Hier im Bild ist der erste Zylinder mit eingebunden. Welche Pulsation gehört nun zum ersten Zylinder? Wir müssen ja die verweildauer der Luft bis zum Zündzeitpunkt berücksichtigen.
Gruß,
Marwin
Hallo Marwin,
Toto je odpověď na komentář ( 9 )ich mache die nächsten Tage einen gelösten Fall fertig, wo ich darüber berichten werde!
Hier in dem Fall ist es ein bisschen schwierig, weil das nicht das 1. Zylinder-Signal ist, sondern wahrscheinlich eher das Zündsignal für eine Doppelzündspule (also 1+4).
Man bräuchte noch eine eindeutiges 1. Zylindersignal und dann kann man aufgrund der Zündreihenfolge feststellen, welcher Zylinder gerade ansaugt.
Wünsche allen einen Guten Rutsch ins Neue Jahr!
Carspezi
Dazu habe ich eine Bemerkung aus meiner Erfahrung: Diese Zuordnung der Druckwellen gilt nicht pauschal. Die Saugsysteme unterscheiden sich durch Ihre Form und Länge und es ist nicht immer eindeutig, dass bei einem Zylinder was bemerkungswürdiges erscheint, wobei bei allen anderen Zylindern "Sollkurven" beibehalten. Manchmal verformt ein Zylinder die ganze Kurve - also auch bei anderen Zylindern bleibt die Kurve von dieser einer Anomalie nicht verschont (Druckwellen zersplitten durch die mehrmaligen Stösse an die Wände). Also pauschal gibt es für die Zuordnung keine richtige und eindeutige Regel.
Toto je odpověď na komentář ( 9 )Asymetrich Skoda Fabia 1,4... auch i.O. Bild
Unterdruckpulsationen am MAP Sensor
Könnte mir bitte jemand erklären wie diese "dynamische Prüfung der Druckwellen im Saugrohr" von statten geht und wie ich mir das alles im Zusammenhang vorstellen muss? Wie wird denn gemessen? Geht das auch mit einem "Normalen" Oszilloskop? Über zwei Drucksensoren an einem Oszi oder über einen? Geht das nicht auch mit dem Saugrohrdrucksensor zu messen oder ist dieser zu träge?
Hallo David,
Toto je odpověď na komentář ( 12 )sieh mal hier:
http://www.fcd.eu/story.aspx?id=4899&item=111189&itemtype=1#file
Du kannst auf jeden Fall über den Saugrohrdrucksensor (MAP) oder LMM (MAF) Schwingungen messen und daß sehr gut.
Bei Sensoren mit PWM-Signal oder Frequenzmodulierten Signalen nicht. Dafür kannst Du Drucksensoren P2500 oder P4000 verwenden (siehe z.B. hier im /www.diagnostic-shop.de).
Mit einem "normalen" Oszi kannst Du diese Schwingungen auch anschauen, ABER vielleicht nicht viel damit anfangen. Kommt darauf an, was Dein Oszi kann und wieviel es aufnehmen (speichern) kann.
Am besten lädst Du Dir die kostenlose Texvik-Datei mal runter und "spielst" einfach damit. Dann wirst Du schnell merken, was Dein Oszi kann und was nicht!
Datei bekommst Du hier, wenn Du es noch nicht hast:
http://www.fcd.eu/article.aspx?id=1161
Wenn noch Du noch Fragen hast, einfach stellen.
Gruß Carspezi
Hallo Herr Meier,
Toto je odpověď na komentář ( 12 )Luftschwingen im Saugrohr entstehen in erster Linie durch das Öffnen und Schließen der Einlassventile und der dabei jeweils angesaugte Luft bzw. Gemischmenge der einzelnen Zylinder und in zweiter Linie durch die innere Abgasrückführung in den Überschneidungstakten.
Grundsätzlich kann man sagen, daß bei intakter Motorsteuerung und intakter Motormechanik sich diese Wellen sehr gleichförmig pro Ansaugtakt darstellen.
So ist es möglich schon bei Starterdrehzahl mit unterdrückter Zündung bzw. unterdrückter Kraftsoffzufuhr anhand der Schwingungen im Saugrohr eine erste Aussage über den mechanischen Zustand des Motors und der Motorsteuerung treffen zu können.
Als Signal kann durchaus dabei das des Mapsensor (falls vorhanden) genutzt werden. Alternativ kann auch das Signal des Luftmassenmessers genommen werden. Der Anschluss einer speziellen Druck/Unterdrucksonde(mit Signalvertsärker) bringt diese Signale jedoch noch mit wesentlich höherer Auflösung auf den Schirm.
Eine Zylinderzuordnung kann man z.B. mit Hilfe des Nockenwellensignals verwirklichen oder ersatzweise die Ansteuerung der Zündung vom ersten Zylinder.
Die Stellung der Kurbelwelle zumindest OT und UT, lassen sich z.B. anhand des Spannungsabfalls der Batteriespannung mit dem Saugrohrdruckverlauf in Einklang bringen. Bei normalem Scope braucht man dazu eine Stromzange.
Ungleichmässigkeiten im Saugrohrdruckverlauf lassen schon auf einen Fehler schließen. Dabei ist es oft möglich diese Unregelmässigkeit einem Zylinder zuzuordnen.
Gruß JPerkams
Super Erklärung Jürgen, inwieweit sind denn heutzutage Drallklappen und Trumbleklappen im Ansaugrohr zu berücksichtigen u. beurteilen, gibt es hier Möglichkeiten deren Schaltzustand u. Funktion (i. d. Regel ja drehzahlabhängig / siehe auch PI 1019 von Pierburg) mit der obengenannten Methode auch zu überprüfen?
Toto je odpověď na komentář ( 14 )mfg
Hallo Joachim,
Toto je odpověď na komentář ( 15 )diese Klappen kann man mit Sicherheit auch überprüfen.
Dazu sollte man Sollbildervom offenen und geschlossenen Zustand haben.
Gruß Carspezi
Sehr Interessant Danke euch/Ihnen! Wie sieht das denn mit LMM aus die eine Art Labyrint haben um nicht Rückströmungen zu messen?
Toto je odpověď na komentář ( 14 )Hallo,
Toto je odpověď na komentář ( 17 )mit denen können genauso die Saugrohrschwingungen geprüft werden!
Gruß Carspezi
Bei LMM die das Signal nicht analog als Spannung, sondern als variable Frequenz aussenden, werden keine Saugrohrschwingungen sichtbar.:-)
Toto je odpověď na komentář ( 17 )Als Ergänzung zu Jürgens Info:
Toto je odpověď na komentář ( 19 )Dann mit der Drucksonde am Saugrohr überprüfen :-)
Oder geht es auch hiermit?
Toto je odpověď na komentář ( 20 )Der F/U Konverter wandelt Frequenzsignale in analoge Spannungssignale um und ermöglicht damit eine komfortable Analyse auf dem Oszilloskop-Bildschirm.
Der F/U Konverter wird mit einer handelsüblichen 9 Volt Blockbatterie betrieben.
Der Eingangs-Frequenzbereich ist umschaltbar.
A) 20 Hz - 1 kHz oder
B) 100 Hz - 16 kHz
Das Ausgangssignal ist analog zur Frequenz im Spannungsbereich von 0 -5 V.
siehe Diagnose-Shop von IHR
Hallo Joachim,
Toto je odpověď na komentář ( 21 )dieser Konverter zeigt Mittelwert an und kann für die Diagnose eines LMM oder MAP hergenommen werden, nicht aber für detailierte Diagnose der Luft-/ Saugrohrdruckschwingungen.
Dafür die Sonde P2500 oder P4000 verwenden!
Gruß
Carspezi
>>Die Lambdasonde zeigt niemals "mageres" oder "fettes" Gemisch, sondern nur den Sauerstoffanteil an.<<
Das ist klar, nur: Warum ist der Fall in diesem Fachartikel ein Beispiel dafür, dass dieser Satz stimmt. Wenn ich es richtig verstanden habe, ist der Sauerstoffanteil = 0 und das Gemisch tatsächlich zu fett. Es wird zu viel Sprit eingespritzt für den Sauerstoffanteil im Frischgas.
Oder habe ich das irgendwie falsch verstanden?
Ein gutes Beispiel für die Überschrift dieses Fachartikels wäre folgendes:
Ein Zylinder zündet nicht, weil z.B. das Zündkabel defekt ist (z.B. undichte Isolation mit außen überschlagenden Funken) . Dann wir das Benzin-Luftgemisch dieses Zylinders, das ja eine Menge Sauerstoff enthält ausgepufft und an der Lambda vorbei geleitet. Diese meldet dann mageres Gemisch, obwohl es tatsächlich vielleicht optimal ist.
Hallo Karli, ehrlich gesagt hast Du es falsch verstanden oder nicht genug aufmerksam gelesen. Die Gemischadaption arbeitet mit Sauerstofrest als "Mass" für Gemischzusammensetzung. Der Begriff "Gemischzusammensetzung" wird in allen Büchern eigentlich falsch interpretiert, weil es kein "Benzin/Luft-Gemisch" ist, sondern Benzin/Luft/Abgas-Gemisch ist. Sollten wie in diesem Fall "FALSCH EINGESTELLTE VENTILSPIELE" sein, verändert sich die Rate der zurückgeführten Abgase und ersetzt die Luft durch extrenm sauertoffarme Gase (Abgase), die dann das Lambdasignal hoch fahren lassen und die Motorsteuerung versteht diese unerwartete Situation "als fettes Gemisch", was kein Treffer, sondern voll daneben heisst..
Toto je odpověď na komentář ( 23 )Aus diesem Grund sprechen wir lieber über sauerstoffarme/reiche Abgase, weil es nicht irreführen ist wie ein "fettes" oder "mageres" Gemisch. Diese Begriffe erleichtern dann die denkweise bei einer Fehlersuche bei Gemischproblemen.
Hoffentlich ist es jetzt verständlich.
Gruss Libor Fleischhans