Sauerstoffsensor-Schaltkreis

Um eine hohe Reinigungsrate der Kohlenmonoxid- (CO), Kohlenwasserstoff- (HC) und Stickoxid- (NOx)-Anteile im Abgas zu erreichen, wird ein Dreiwege-Katalysator (TWC) eingesetzt. Für eine möglichst effiziente Nutzung des TWC muss das Luft-Kraftstoff-Verhältnis genau geregelt werden, sodass es stets nahe am stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis liegt. Damit das ECM (Motorsteuergerät) eine genaue Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durchführen kann, wird ein beheizter Sauerstoffsensor (HO2-Sensor) verwendet.

Der HO2-Sensor ist hinter dem TWC angeordnet und erfasst die Sauerstoffkonzentration im Abgas.

Da der Sensor mit der Heizung zur Erwärmung des Messelements eine Einheit bildet, ist es möglich, die Sauerstoffkonzentration auch dann zu erfassen, wenn die Ansaugluftmenge gering ist (die Abgastemperatur niedrig ist).

Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager wird, ist die Sauerstoffkonzentration im Abgas hoch. Der HO2-Sensor meldet dem ECM, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach dem TWC mager ist (niedrige Spannung, d.h. weniger als 0,45 V).

Umgekehrt wird bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das fetter als das stöchiometrische Verhältnis ist, die Sauerstoffkonzentration im Abgas niedrig. Der HO2-Sensor meldet dem ECM, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach dem TWC fett ist (hohe Spannung, d.h. mehr als 0,45 V). Der HO2-Sensor hat die Eigenschaft, seine Ausgangsspannung in der Nähe des stöchiometrischen Verhältnisses stark zu ändern.

Das ECM nutzt die Zusatzinformation des HO2-Sensors, um festzustellen, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach dem TWC fett oder mager ist, und passt die Einspritzzeit entsprechend an. Ist der HO2-Sensor aufgrund eines internen Defekts nicht ordnungsgemäß funktionsfähig, kann das ECM Abweichungen der primären Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung nicht ausgleichen.

Das ECM führt normalerweise eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung (Lambdaregelung) durch, sodass das Ausgangssignal des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors (A/F-Sensor) ein Verhältnis nahe dem stöchiometrischen Wert anzeigt. Dieses Fahrzeug verfügt zusätzlich zur regulären Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung über eine aktive Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung. Das ECM führt die aktive Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung durch, um eine Verschlechterung des Dreiwege-Katalysators (TWC) und Störungen des HO2-Sensors zu erkennen (siehe Abbildung unten).

Die aktive Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung wird bei betriebswarmem Motor während der Fahrt für etwa 15 bis 20 Sekunden durchgeführt. Während der aktiven Regelung wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis vom ECM gezielt auf mager oder fett eingestellt. Erkennt das ECM eine Störung, wird einer der folgenden DTCs gespeichert: DTC P0136 (abnormale Spannungsausgabe), P0137 (Unterbrechung) und P0138 (Kurzschluss).

Während das ECM die aktive Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung durchführt, wird das Verhältnis gezielt auf fett oder mager geregelt. Arbeitet der Sensor nicht ordnungsgemäß, ist die Schwankung der Ausgangsspannung gering. Sinkt die Spannung des HO2-Sensors bei der aktiven Regelung z. B. nicht unter 0,21 V und steigt nicht über 0,59 V, stellt das ECM eine unplausible Sensorausgangsspannung fest und speichert DTC P0136.

Während der aktiven Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung berechnet das ECM die Sauerstoffspeicherkapazität (OSC)* des Dreiwege-Katalysators (TWC), indem es das Luft-Kraftstoff-Verhältnis gezielt auf fett oder mager regelt. Hat der HO2-Sensor eine Unterbrechung oder einen Kurzschluss oder sinkt die Ausgangsspannung des Sensors deutlich, zeigt die OSC einen außergewöhnlich hohen Wert an. Auch wenn das ECM versucht, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis weiter fett oder mager zu regeln, ändert sich das Ausgangssignal des HO2-Sensors nicht.

Wenn bei der aktiven Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung der Soll-Wert fett ist und die Ausgangsspannung des HO2-Sensors 0,21 V oder weniger (mager) beträgt, interpretiert das ECM dies als abnormal niedrige Sensorausgangsspannung und speichert DTC P0137. Ist der Soll-Wert mager und die Ausgangsspannung 0,59 V oder mehr (fett), stellt das ECM eine abnormal hohe Sensorausgangsspannung fest und speichert DTC P0138.

DTC P0138 wird auch gespeichert, wenn die Ausgangsspannung des HO2-Sensors für 10 Sekunden oder länger über 1,2 V liegt.

*: Der TWC kann Sauerstoff speichern. Die OSC und die Abgasreinigungsleistung des TWC hängen voneinander ab. Das ECM ermittelt anhand des berechneten OSC-Werts, ob der Katalysator verschlechtert ist (siehe Seite ES-191).

Bei der normalen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung treten geringe Schwankungen der Sauerstoffkonzentration im Abgas auf. Um die geringen Schwankungen des Signals des HO2-Sensors bei laufendem Motor kontinuierlich zu überwachen, misst das ECM die Impedanz* des Sensors. Das ECM stellt eine Störung des Sensors fest, wenn die gemessene Impedanz vom Sollbereich abweicht.

*: Der Wirkwiderstand in einem Wechselstromkreis.

• Die Impedanz kann nicht mit einem Ohmmeter gemessen werden.
• DTC P0136 zeigt eine Verschlechterung des HO2-Sensors an. Das ECM speichert diesen DTC, indem es die Impedanz des Sensors berechnet, wenn die typischen Freigabebedingungen erfüllt sind (2 Fahrzyklen).
• DTC P0137 zeigt eine Unterbrechung oder einen Kurzschluss im HO2-Sensorkreis an (2 Fahrzyklen). Das ECM speichert diesen DTC, wenn die Impedanz des Sensors den Schwellenwert von 15 kΩ überschreitet.
  .

Siehe Prüfen des Überwachungsstatus (siehe Seite ES-17).

• Dieses Bestätigungsfahrmuster wird im Verfahren „Bestätigungsfahrmuster durchführen“ der folgenden diagnostischen Fehlersuche verwendet.
• Die Durchführung dieses Bestätigungsmusters aktiviert die Überwachung des beheizten Sauerstoffsensors (HO2-Sensor). (Die Katalysatorüberwachung wird gleichzeitig durchgeführt.) Dies ist sehr hilfreich, um den Abschluss einer Reparatur zu überprüfen.

1. 1
   Den Intelligent Tester an den DLC3 anschließen.
2. 2
   Zündschalter einschalten.
3. 3
   Prüfgerät einschalten.
4. 4
   DTCs löschen (falls gespeichert) (siehe Seite ES-35).
5. 5
   Folgende Menüpunkte auswählen: Diagnose / CARB OBD II / Readiness Tests.
6. 6
   Prüfen, dass O2S EVAL auf incmpl (unvollständig) steht.
7. 7
   Motor starten und warm laufen lassen.
8. 8
   Fahren Sie das Fahrzeug mindestens 10 Minuten lang mit einer Geschwindigkeit zwischen 64 km/h und 113 km/h.
9. 9
   Den Status der Readiness-Tests notieren. Diese Einträge wechseln zu compl (vollständig), sobald die Überwachung O2S EVAL läuft.
10. 10
    Am Tester folgende Menüpunkte auswählen: Diagnose / Enhanced OBD II / DTC-Info / Ausstehende Codes und prüfen, ob ausstehende DTCs gespeichert sind.

Wenn die O2S-Auswertung nicht auf COMPL wechselt und ausstehende DTCs nicht gespeichert werden, verlängern Sie die Fahrzeit.

Sensor 2 bezeichnet den Sensor hinter dem Dreiwege-Katalysator (TWC), der weit vom Motor entfernt montiert ist.

Nur mit Intelligent Tester:

Fehlerhafte Bereiche lassen sich mithilfe der A/F-Regelungsfunktion im aktiven Test ermitteln. Die A/F-Regelungsfunktion hilft festzustellen, ob der A/F-Sensor, der beheizte Sauerstoffsensor (HO2-Sensor) oder andere mögliche Fehlerquellen fehlerhaft sind.

Die folgenden Anweisungen beschreiben, wie die A/F-Regelung mit dem Intelligent Tester durchgeführt wird.

1. 1
   Den Intelligent Tester an den DLC3 anschließen.
2. 2
   Motor starten und Tester einschalten.
3. 3
   Motor bei einer Motordrehzahl von 2.500 1/min etwa 90 Sekunden lang warm laufen lassen.
4. 4
   Am Tester folgende Menüpunkte auswählen: Diagnose / Enhanced OBD II / Aktiver Test / A/F-Regelung.
5. 5
   A/F-Regelung bei Leerlauf durchführen (rechte oder linke Taste drücken, um die Einspritzmenge zu ändern).
6. 6
   Die am Tester angezeigten Ausgangsspannungen des A/F-Sensors und des HO2-Sensors (AFS B1 S1 und O2S B1 S2) überwachen.

• Die A/F-Regelung verringert die Einspritzmenge um 12,5 % oder erhöht die Einspritzmenge um 25 %.
• Die Sensoren reagieren entsprechend den Erhöhungen und Verringerungen der Einspritzmenge.

Der A/F-Sensor hat eine Ausgangsverzögerung von einigen Sekunden, der HO2-Sensor hat eine maximale Ausgangsverzögerung von etwa 20 Sekunden.

Durch die Durchführung der A/F-Regelung können Techniker die Ausgangsspannungen des A/F-Sensors und des HO2-Sensors prüfen und grafisch darstellen.

Um die Grafik anzuzeigen, folgende Menüpunkte am Tester auswählen: Diagnose / Enhanced OBD II / Aktiver Test / A/F-Regelung / Benutzerdaten / AFS B1 S1 und O2S B1 S2; dann die Taste YES und anschließend die ENTER-Taste drücken, gefolgt von der F4-Taste.

• Freeze-Frame-Daten mit dem Intelligent Tester auslesen. Freeze-Frame-Daten speichern den Motorzustand, wenn Fehlfunktionen erkannt werden. Bei der Fehlersuche können Freeze-Frame-Daten helfen festzustellen, ob sich das Fahrzeug bewegt hat oder stand, ob der Motor warmgelaufen war, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager oder fett war und weitere Daten aus dem Zeitpunkt der Fehlfunktion.
• Wenn die Leitung OX1B vom ECM-Stecker mit der +B-Leitung kurzgeschlossen ist, wird DTC P0138 gespeichert.

1. 1
   Ausgegebenen DTC auslesen
2. 2
   Den Intelligent Tester an den DLC3 anschließen.
3. 3
   Zündschalter einschalten und den Tester einschalten.
4. 4
   Folgende Menüpunkte auswählen: Diagnose / Enhanced OBD II / DTC-Info / Aktuelle Codes.
5. 5
   DTCs auslesen.

   

1. 1
   Messwert mit Intelligent Tester auslesen (Ausgangsspannung des beheizten Sauerstoffsensors)
2. 2
   Den Intelligent Tester an den DLC3 anschließen.
3. 3
   Zündschalter einschalten und den Tester einschalten.
4. 4
   Folgende Menüpunkte auswählen: Diagnose / Enhanced OBD II / Datenliste / Primär / O2S B1 S2.
5. 5
   Den Motor im Leerlauf laufen lassen.
6. 6
   Die Ausgangsspannung des beheizten Sauerstoffsensors (HO2-Sensor) im Leerlauf ablesen.

   

1. 1
   Kabelbaum und Stecker prüfen (auf Kurzschluss prüfen)
2. 2
   Zündschalter ausschalten und 5 Minuten warten.
3. 3
   Steckverbinder B30 des ECM abziehen.
4. 4
   Widerstand messen.

Sollwert Widerstand

4. ECM-Steckverbinder wieder anschließen.

4. Beheizten Sauerstoffsensor prüfen (auf Kurzschluss prüfen)

1. 1
   Stecker des HO2-Sensors B19 abziehen.
2. 2
   Widerstand messen.

Sollwert Widerstand

3. Stecker des HO2-Sensors wieder anschließen.

5. Bestätigungsfahrmuster durchführen

1. 1
   Prüfen, ob die DTC-Ausgabe erneut auftritt (DTC P0138)
2. 2
   Am Intelligent Tester folgende Menüpunkte auswählen: Diagnose / Enhanced OBD II / DTC-Info / Aktuelle Codes.
3. 3
   DTCs auslesen.

   

1. 1
   Messwert mit Intelligent Tester auslesen (Ausgangsspannung des beheizten Sauerstoffsensors)
2. 2
   Den Intelligent Tester an den DLC3 anschließen.
3. 3
   Zündschalter einschalten und den Tester einschalten.
4. 4
   Motor starten.
5. 5
   Folgende Menüpunkte auswählen: Diagnose / Enhanced OBD II / Datenliste / Primär / O2S B1 S2
6. 6
   Nach dem Warmlaufen des Motors diesen 3 Minuten lang bei einer Motordrehzahl von 2.500 1/min laufen lassen.
7. 7
   Die Ausgangsspannung des HO2-Sensors ablesen, wenn die Motordrehzahl plötzlich erhöht wird.

Den Motor mit dem Fahrpedal dreimal schnell auf 4.000 1/min beschleunigen.

8. Bestätigungsfahrmuster durchführen

1. 1
   Prüfen, ob die DTC-Ausgabe erneut auftritt (DTC P0136)
2. 2
   Am Intelligent Tester folgende Menüpunkte auswählen: Diagnose / Enhanced OBD II / DTC-Info / Aktuelle Codes.
3. 3
   DTCs auslesen.

   

10. Lambdasonde ersetzen

11. Bestätigungsfahrmuster durchführen

1. 1
   Prüfen, ob die DTC-Ausgabe erneut auftritt (DTC P0136)
2. 2
   Am Intelligent Tester folgende Menüpunkte auswählen: Diagnose / Enhanced OBD II / DTC-Info / Aktuelle Codes.
3. 3
   DTCs auslesen.

   

13. Aktiven Test mit dem Intelligent Tester durchführen (Einspritzmenge)

1. 1
   Den Intelligent Tester an den DLC3 anschließen.
2. 2
   Motor starten und Tester einschalten.
3. 3
   Motor warm laufen lassen.
4. 4
   Folgende Menüpunkte auswählen: Diagnose / Enhanced OBD II / Aktiver Test / INJ VOL.
5. 5
   Die Einspritzmenge mit dem Tester verändern und dabei die am Tester angezeigten Ausgangsspannungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors (A/F) und des HO2-Sensors überwachen.

• Die Einspritzmenge innerhalb des Bereichs von -12 % bis +12 % verändern. Die Einspritzmenge kann innerhalb dieses Bereichs in 1-%-Schritten verändert werden.
• Der A/F-Sensor wird am Intelligent Tester als AFS B1 S1 angezeigt, der HO2-Sensor als O2S B1 S2.

Eine normale HO2-Sensorspannung (O2S B1 S2) reagiert entsprechend den Erhöhungen und Verringerungen der Einspritzmenge. Wenn die Spannung des A/F-Sensors trotz normaler Reaktion des HO2-Sensors dauerhaft unter oder über 3,3 V liegt, ist der A/F-Sensor fehlerhaft.

14. Auf Abgasundichtigkeit prüfen

15. Beheizten Sauerstoffsensor prüfen (Heizwiderstand) (siehe Seite ES-89)

16. Relais prüfen (EFI-Relais) (siehe Seite ES-84)

1. 1
   Kabelbaum und Stecker prüfen (Sauerstoffsensor - ECM)
2. 2
   Stecker des HO2-Sensors B19 abziehen.
3. 3
   Zündschalter einschalten.
4. 4
   Die Spannung zwischen der Klemme +B des HO2-Sensorsteckers und Fahrzeugmasse messen.

Sollwert Spannung

1. 1
   Zündschalter ausschalten.
2. 2
   Steckverbinder B30 des ECM abziehen.
3. 3
   Widerstand messen.

Sollwiderstand (Prüfung auf Unterbrechung)

Sollwiderstand (Prüfung auf Kurzschluss)

1. 1
   Stecker des HO2-Sensors wieder anschließen.
2. 2
   ECM-Steckverbinder wieder anschließen.