Prüfung des Zustands des Sauerstoffsensors (Lambdasonde)

Der in der Abgasanlage des Motors angeordnete L-Sonde (Breitband-Lambdasonde) überwacht den Sauerstoffgehalt im Abgasstrom. Bei Kontakt von O₂-Molekülen mit dem Sensorelement erzeugt der Sensor abhängig von der Sauerstoffkonzentration ein Amplitudensignal im Bereich von 0,1 bis 0,9 V. Dabei entspricht ein Wert von 0,1 V einem hohen O₂-Gehalt (mageres Gemisch), ein Wert von 0,9 V einem niedrigen O₂-Gehalt (fettes Gemisch). Das PCM überwacht das vom Sauerstoffsensor kommende Signal laufend und gibt bei Bedarf Befehle zur Korrektur der Luft-Kraftstoff-Gemischzusammensetzung durch Veränderung der Öffnungsdauer der Einspritzdüsen aus. Das optimale Verhältnis der Gemischbestandteile, das einen minimalen Kraftstoffverbrauch bei möglichst effizienter Funktion des Katalysators gewährleistet, beträgt 14,7 Teile Luft auf 1 Teil Kraftstoff. Dieses Verhältnis versucht das Steuermodul anhand der vom L-Sensor gelieferten Informationen ständig aufrechtzuerhalten.

Bei den betrachteten Fahrzeugmodellen werden zwei Sauerstoffsensoren verwendet: Der primäre Sensor befindet sich im Abgaskrümmer des Motors, der sekundäre Sensor hinter dem Katalysator. Durch Vergleich des Sauerstoffgehalts vor und hinter dem Katalysator bestimmt das PCM zudem die Wirksamkeit des Katalysators.

Es ist zu beachten, dass der Sauerstoffsensor nur dann ein Spannungssignal erzeugen kann, wenn er auf die normale Betriebstemperatur (etwa 320 °C) erwärmt ist. Solange der Sensor kalt ist, arbeitet das PCM im OFFENEN REGELKREIS.

Wenn der Sauerstoffsensor bei betriebswarmem Motor und einer Laufzeit von mindestens zwei Minuten ein stabiles Signal mit einer Amplitude unter 0,45 V liefert (bei einer Drehzahl von mindestens 1500 U/min), speichert das Eigendiagnosesystem den entsprechenden Fehlercode (P0131 oder P0132) im Speicher des PCM. Der entsprechende Code wird auch gespeichert, wenn ein Fehler im Heizkreis des Sensors festgestellt wird (siehe Abschnitt Onboard-Diagnosesystem (OBD) – Funktionsprinzip und Fehlercodes).

Bei einer Störung der L-Sonde oder ihres Stromkreises wechselt das PCM in den offenen Regelkreis, ignoriert die Informationen der Sensoren und hält die Luft-Kraftstoff-Gemischzusammensetzung auf einem festgelegten Wert, der eine ausreichende Motorleistung gewährleistet.

Die einwandfreie Funktion des Sauerstoffsensors hängt von der Erfüllung bestimmter Bedingungen ab:

a) Elektrische Parameter: Die Stabilität des vom Sensor erzeugten Niederspannungs-Amplitudensignals hängt stark von der Qualität der Kontaktverbindungen im Stromkreis der L-Sonde ab. Diese sind bei Problemen zuerst zu prüfen.
b) Frischluftzufuhr: Die Konstruktion der L-Sonde sieht eine freie Zirkulation der Außenluft im Sensor vor. Beim Einbau des Sensors stets die Durchgängigkeit der Luftkanäle prüfen.
c) Betriebstemperatur: Das PCM reagiert auf das Signal der L-Sonde erst, wenn der Sensor auf die normale Betriebstemperatur (etwa 320 °C) erwärmt ist. Dieser Umstand ist bei der Prüfung der Sensorfunktion unbedingt zu beachten.
d) Kraftstoffqualität: Die einwandfreie Funktion der L-Sonde ist nur bei Verwendung von BLEIFREIEM Kraftstoff zum Betanken des Fahrzeugs gewährleistet!

Zusätzlich zu den im vorherigen Absatz genannten Bedingungen sind bei Wartungsarbeiten an der L-Sonde folgende besondere Vorsichtsmaßnahmen zu beachten:

a) Der Sauerstoffsensor ist mit einem fest eingebauten Kabelstrang mit Steckverbinder ausgestattet. Versuche, diesen zu trennen, können den Sensor irreversibel beschädigen.
b) Verhindern Sie, dass Schmutz oder Schmierstoffe in die Öffnungen des Sensors oder in seinen elektrischen Stecker gelangen.
c) Verwenden Sie zur Reinigung des Sauerstoffsensors keine Lösungsmittel.
d) Behandeln Sie die L-Sonde äußerst vorsichtig, lassen Sie sie nicht fallen und vermeiden Sie Erschütterungen.
e) Die Silikon-Schutzhülle muss genau vorgeschrieben aufgesetzt werden, damit sie nicht schmilzt und die Funktion des Sensors nicht beeinträchtigt.
PRÜFUNG
VORGEHENSWEISE

1. Suchen Sie den elektrischen Steckverbinder des Sensors. Stecken Sie von der Rückseite des Steckers eine aufgebogene Büroklammer in die Kontaktbuchse des Signaldrahts (Klemme Nr. 1 [+]), die zweite Büroklammer in die Buchse der Klemme Nr. 2 (Masse). Verbinden Sie die positive Messspitze des Voltmeters mit der ersten Büroklammer, die negative mit der Büroklammer in der Massklemme. Ziehen Sie die Feststellbremse an, stellen Sie den Wählhebel des Automatikgetriebes in Stellung „P“, bei Schaltgetrieben legen Sie den Leerlauf ein. Heben Sie die Vorderseite des Fahrzeugs an und stellen Sie es auf Unterstellböcke.

2. Starten Sie den Motor und beobachten Sie die Änderungen der Signalspannung des Lambdasensors.

Vermeiden Sie den Kontakt mit heißen Oberflächen der Abgasanlage.
Langsamere Spannungsschwankungen des Sekundär-Lambdasensors sind auf die Wirkung des Katalysators zurückzuführen, da die gebundenen Sauerstoffatome in den Molekülen von CO2 und H2O das Sensorelement deutlich weniger beeinflussen als die Atome in den Molekülen von CO und NOX.
3. Zu Beginn muss der kalte Sensor ein konstantes Signal mit einer Amplitude von 0,1 ÷ 0,2 V erzeugen (Open-Loop-Betrieb). Nach etwa zwei Minuten erreicht der Motor die normale Betriebstemperatur, und die Sensoranzeige beginnt zwischen 0,1 und 0,9 V zu schwanken (Closed-Loop-Betrieb). Wenn das System nicht in den Closed-Loop-Betrieb übergeht oder mit unzulässig großer Verzögerung übergeht (träger Sensor), ersetzen Sie den Lambdasensor vor dem Katalysator.
4. Prüfen Sie außerdem die Funktion der Sensorheizung. Trennen Sie den Kabelsteckverbinder des Sensors und schließen Sie ein Ohmmeter an die Heizungsklemmen an (Klemmen Nr. 3 und 4). Der Nennwiderstand beträgt 10 ÷ 40 Ohm.
5. Prüfen Sie die Spannungsversorgung der Heizung. Trennen Sie den elektrischen Steckverbinder und messen Sie die Spannung am Steckverbinder kabelbaumseitig zwischen Klemme Nr. 4 und Masse. Bei eingeschalteter Zündung (Motor nicht starten) muss das Voltmeter Batteriespannung anzeigen. Liegt keine Spannung an, prüfen Sie die Verkabelung zwischen dem Hauptrelais, dem PCM und dem Lambdasensor.
6. Wenn die oben genannten Prüfungen negativ ausfallen, ersetzen Sie den defekten Lambdasensor vor dem Katalysator.