Toyota Sienna Werkstatthandbuch: Sauerstoffsensor-Stromkreis

HINWEIS:

Sensor 2 bezeichnet den Sensor, der hinter dem Drei-Wege-Katalysator (TWC) montiert ist und sich weit vom Motor entfernt befindet.

BESCHREIBUNG

Ein Drei-Wege-Katalysator (TWC) wandelt Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe (HC) und Stickoxide (NOx) in weniger schädliche Stoffe um. Damit der TWC effektiv arbeitet, muss das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors nahe am stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten werden. Damit das ECM eine genaue Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durchführen kann, wird ein beheizter Sauerstoffsensor (HO2) 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, wird 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).

Ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis dagegen fetter als das stöchiometrische Niveau, wird die Sauerstoffkonzentration im Abgas gering. 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 ändert seine Ausgangsspannung in der Nähe des stöchiometrischen Niveaus stark.

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

ÜBERWACHUNGSBESCHREIBUNG

Aktive Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelung

Das ECM führt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung in der Regel so durch, dass das Ausgangssignal des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors (A/F) ein nahezu stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis anzeigt. Dieses Fahrzeug verfügt zusätzlich zur normalen Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelung über eine aktive Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelung. Das ECM führt die aktive Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelung durch, um eine Verschlechterung des Drei-Wege-Katalysators (TWC) und Fehlfunktionen des beheizten Sauerstoffsensors (HO2) zu erkennen (siehe Schaubild unten).

Die aktive Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelung wird bei warmem Motor während der Fahrt etwa 15 bis 20 Sekunden lang durchgeführt. Während der aktiven Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelung wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis vom ECM gezielt auf mager oder fett eingestellt.

Erkennt das ECM eine Fehlfunktion, wird einer der folgenden DTCs gespeichert: DTC P0136 oder P0156 (unzulässige Spannungsausgabe), P0137 oder P0157 (Unterbrechung) oder P0138 oder P0158 (Kurzschluss).

Unzulässige Spannungsausgabe des HO2-Sensors (DTCs P0136 und P0156)

Während das ECM die aktive Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelung durchführt, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis gezielt auf fett oder mager eingestellt. Arbeitet der Sensor nicht ordnungsgemäß, ist die Schwankung der Spannungsausgabe gering. Sinkt die HO2-Sensorspannung während der aktiven Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelung zum Beispiel nicht unter 0,21 V oder steigt nicht über 0,59 V, stellt das ECM eine unzulässige Sensorspannungsausgabe fest und speichert die DTCs P0136 und P0156.

Unterbrechung oder Kurzschluss im Stromkreis des beheizten Sauerstoffsensors (HO2) (DTCs P0137 und P0157 bzw. P0138 und P0158)

Während der aktiven Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelung berechnet das ECM die Sauerstoffspeicherkapazität (OSC)* des Drei-Wege-Katalysators (TWC), indem es das Luft-Kraftstoff-Verhältnis gezielt auf fett oder mager einstellt.

Liegt eine Unterbrechung oder ein Kurzschluss des HO2-Sensors vor 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 einzustellen, ändert sich das Ausgangssignal des HO2-Sensors nicht.

Während der aktiven Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelung interpretiert das ECM es als unzulässig niedrige Sensorausgangsspannung, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ist und die HO2-Sensorspannung 0,21 V oder weniger (mager) beträgt, und speichert DTC P0137 oder P0157. Ist das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager und die Ausgangsspannung 0,59 V oder mehr (fett), stellt das ECM während der aktiven Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelung eine unzulässig hohe Sensorausgangsspannung fest und speichert DTC P0138 oder P0158.

HINWEIS: DTC P0138 oder P0158 wird auch gespeichert, wenn die HO2-Sensorspannung 30 Sekunden oder länger mehr als 1,2 V beträgt.

*: Der TWC kann Sauerstoff speichern. Die OSC und die Abgasreinigungsleistung des TWC hängen zusammen. Das ECM ermittelt anhand des berechneten OSC-Werts, ob der Katalysator verschlechtert ist (siehe Seite ES-250).

Hohe oder niedrige Impedanz des beheizten Sauerstoffsensors (HO2) (DTCs P0136 und P0156 bzw. P0137 und P0157)

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

*: Der Wirkwiderstand in einem Wechselstromkreis.

HINWEIS:

Die Impedanz kann nicht mit einem Ohmmeter gemessen werden.
Die DTCs P0136 und P0156 zeigen eine Verschlechterung des HO2-Sensors an. Das ECM setzt die DTCs, indem es die Impedanz des Sensors berechnet, wenn die typischen Freigabebedingungen erfüllt sind (1 Fahrzyklus).
Die DTCs P0137 und P0157 zeigen eine Unterbrechung oder einen Kurzschluss im HO2-Sensorkreis an (1 Fahrzyklus). Das ECM setzt die DTCs, wenn die Impedanz des Sensors den Schwellenwert von 15 kΩ überschreitet.

ÜBERWACHUNGSSTRATEGIE

TYPISCHE FREIGABEBEDINGUNGEN

TYPISCHE FEHLERSCHWELLEN

BETRIEBSBEREICH DER KOMPONENTE

ERGEBNIS DER ÜBERWACHUNG

Siehe ÜBERPRÜFEN DES ÜBERWACHUNGSSTATUS (siehe Seite ES-19).

SCHALTPLAN

BESTÄTIGUNGS-FAHRMUSTER

HINWEIS:

Dieses Bestätigungs-Fahrmuster wird in den Schritten 5, 8 und 11 der folgenden Diagnose-Fehlersuche verwendet, wenn der intelligente Tester verwendet wird.
Die Durchführung dieses Bestätigungsmusters aktiviert die Überwachung des Lambda-Sensors (HO2). (Die Katalysatorüberwachung wird gleichzeitig durchgeführt.) Dies ist sehr hilfreich, um den Abschluss einer Reparatur zu überprüfen.

1. Den intelligenten Tester an den DLC3 anschließen.

2. Zündschalter auf Stellung ON drehen.

3. Den Tester einschalten.

4. Die DTCs löschen (falls gesetzt) (siehe Seite ES-39).

5. Die folgenden Menüpunkte auswählen: DIAGNOSIS / CARB OBD II / READINESS TESTS.

6. Prüfen, dass O2S EVAL auf INCMPL (unvollständig) steht.

7. Den Motor starten und warm laufen lassen (Verfahren A).

8. Das Fahrzeug mindestens 10 Minuten lang mit einer Geschwindigkeit zwischen 38 mph und 60 km/h fahren (Verfahren B).

9. Den Status der Readiness-Test-Punkte notieren. Diese Punkte ändern sich zu COMPL (vollständig), sobald die O2S-EVAL-Überwachung abläuft.

10. Am Tester die folgenden Menüpunkte auswählen: DIAGNOSIS / ENHANCED OBD II / DTC INFO / PENDING CODES und prüfen, ob DTCs (ausstehende DTCs) gesetzt sind.

HINWEIS: Wenn O2S EVAL nicht auf COMPL wechselt und keine ausstehenden DTCs gesetzt werden, die Fahrzeit verlängern.

PRÜFABLAUF

HINWEIS: Nur bei Verwendung des intelligenten Testers: Fehlerhafte Bereiche können durch Ausführen der Funktion A/F CONTROL im Menü ACTIVE TEST ermittelt werden. Die Funktion A/F CONTROL hilft festzustellen, ob der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (A/F), der Lambda-Sensor (HO2) oder andere mögliche Fehlerquellen fehlerhaft sind.

Die folgenden Anweisungen beschreiben, wie der Vorgang A/F CONTROL mit dem intelligenten Tester durchgeführt wird.

1. Den intelligenten Tester an den DLC3 anschließen.

2. Den Motor starten und den Tester einschalten.

3. Den Motor etwa 90 Sekunden lang bei einer Motordrehzahl von 2500 U/min warm laufen lassen.

4. Am Tester die folgenden Menüpunkte auswählen: DIAGNOSIS / ENHANCED OBD II / ACTIVE TEST / A/F CONTROL.

5. Den Vorgang A/F CONTROL im Leerlauf des Motors durchführen (RECHTS- oder LINKS-Taste drücken, um die Einspritzmenge zu ändern).

6. Die am Tester angezeigten Spannungsausgänge der Sensoren A/F und HO2 (AFS B1S1 und O2S B1S2 bzw. AFS B2S1 und O2S B2S2) überwachen.

HINWEIS:

Der Vorgang A/F CONTROL senkt die Einspritzmenge um 12,5 % oder erhöht die Einspritzmenge um 25 %.
Jeder Sensor reagiert entsprechend den Erhöhungen und Verringerungen der Kraftstoffeinspritzmenge.

Sollspannung

HINWEIS: Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (A/F) hat eine Ausgangsverzögerung von einigen Sekunden, und der beheizte Sauerstoffsensor (HO2) hat eine maximale Ausgangsverzögerung von etwa 20 Sekunden.

Nach dem Vorgang A/F CONTROL können Techniker den Verlauf der Spannungsausgänge beider Sensoren A/F und HO2 im Diagramm prüfen.
Um das Diagramm anzuzeigen, am Tester die folgenden Menüpunkte auswählen: DIAGNOSIS / ENHANCED OBD II / ACTIVE TEST / A/F CONTROL / USER DATA / AFS B1S1 und O2S B1S2 bzw. AFS B2S1 und O2S B2S2. Die Taste YES und danach die Taste ENTER drücken. Anschließend die Taste F4 drücken.

HINWEIS:

Wenn gleichzeitig andere DTCs ausgegeben werden, die sich auf andere Systeme beziehen, deren Masseanschluss Klemme E2 ist, kann Klemme E2 eine Unterbrechung aufweisen.
Freeze-Frame-Daten mit dem intelligenten Tester auslesen. Das ECM speichert Fahrzeug- und Fahrinformationen als Freeze-Frame-Daten in dem Moment, in dem ein DTC gespeichert wird. Bei der Fehlersuche helfen Freeze-Frame-Daten festzustellen, ob sich das Fahrzeug in Fahrt oder im Stillstand befand, ob der Motor warm war, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager oder fett war sowie weitere Daten, die zum Zeitpunkt der Störung aufgezeichnet wurden.
Wenn die Leitung OX1B vom ECM-Stecker einen Kurzschluss zur Leitung +B hat, wird der DTC P0136 oder P0156 gesetzt.

1 DTC-AUSGABE AUSLESEN

(a) Schließen Sie den intelligenten Tester an den DLC3 an.

(b) Zündschalter auf EIN stellen und das Prüfgerät einschalten.

(d) DTCs auslesen.

Ergebnis

2 WERT DES INTELLIGENTEN TESTERS AUSLESEN (AUSGANGSSPANNUNG DES LAMBDA-SENSORS (HO2))

(a) Schließen Sie den intelligenten Tester an den DLC3 an.

(b) Zündschalter auf EIN stellen und das Prüfgerät einschalten.

(d) Den Motor im Leerlauf laufen lassen.

(e) Die Ausgangsspannung des Lambda-Sensors (HO2) im Leerlauf ablesen.

Ergebnis

3 LEITUNGSSATZ UND STECKVERBINDER PRÜFEN (AUF KURZSCHLUSS PRÜFEN)

CHECK HARNESS AND CONNECTOR (CHECK FOR SHORT)

(a) Die Zündung ausschalten und 5 Minuten warten.

(b) Die Steckverbinder E9 bzw. E10 des ECM abziehen.

Sollwiderstand

(d) Die Steckverbinder des ECM wieder anschließen.

ECM ERSETZEN (Siehe Seite ES-498)

4 LAMBDA-SENSOR PRÜFEN (AUF KURZSCHLUSS PRÜFEN)

4 INSPECT HEATED OXYGEN SENSOR (CHECK FOR SHORT)

(a) Den Steckverbinder H14 des Lambda-Sensors (Bank 1, Sensor 2) bzw. den Steckverbinder H9 des Lambda-Sensors (Bank 2, Sensor 2) abziehen.

(b) Den Widerstand gemäß den Werten in der folgenden Tabelle messen.

Sollwert Widerstand:

Ergebnis

LEITUNGSSATZ ODER STECKVERBINDER REPARIEREN ODER ERSETZEN (LAMBDA-SENSOR - ECM)

5 LUFT-KRAFTSTOFF-VERHÄLTNIS-SENSOR PRÜFEN

HINWEIS:

Dieser Test des A/F-Sensors prüft den Sensorstrom während der Schubabschaltung. Ist der Sensor in Ordnung, zeigt der Sensorstrom bei diesem Test weniger als 3 mA an.

(a) DTC löschen.

(b) Das Fahrzeug mit dem folgenden Fahrmuster fahren:

(1) Den Motor warm laufen lassen.

(2) Das Fahrzeug mindestens 10 Minuten lang mit 60 km/h oder mehr fahren.

(3) Halten Sie das Fahrzeug an.

(4) Das Fahrzeug bis auf 60 km/h oder mehr beschleunigen und mindestens 3 Sekunden lang verzögern.

Dies dreimal durchführen.

(d) Prüfen, dass RANGE B1S1 entweder PASS oder FAIL anzeigt.

(e) RANGE B1S1 auswählen und ENTER drücken.

(f) Den Prüfwert ablesen.

Sollwert: Weniger als 3,0 mA

HINWEIS: Die Zündung während dieses Schritts nicht ausschalten, da die Testergebnisse sonst verloren gehen.

ERSETZEN DES LUFT-KRAFTSTOFF-VERHÄLTNIS-SENSORS

6 WERT MIT DEM INTELLIGENTEN TESTER AUSLESEN (AUSGANGSSPANNUNG DES LAMBDA-SENSORS (HO2))

(a) Schließen Sie den intelligenten Tester an den DLC3 an.

(b) Die Zündung einschalten und den Tester einschalten.

(d) Die folgenden Menüpunkte auswählen: DIAGNOSIS / ENHANCED OBD II / DATA LIST / PRIMARY / O2S B1 S2 bzw. O2S B2 S2.

(e) Nach dem Warmlaufen den Motor 3 Minuten lang mit einer Motordrehzahl von 2500 U/min laufen lassen.

(f) Die Ausgangsspannung des HO2-Sensors ablesen, wenn die Motordrehzahl plötzlich erhöht wird.

HINWEIS:

Das Fahrpedal dreimal schnell betätigen, bis der Motor 4000 U/min erreicht.

Sollspannung: Schwankt zwischen 0,4 V oder weniger und 0,5 V oder mehr.

7 BESTÄTIGUNGS-FAHRMUSTER DURCHFÜHREN

8 PRÜFEN, OB DTC-AUSGABE ERNEUT AUFTRITT (DTC P0136 ODER P0156)

(a) Am intelligenten Tester die folgenden Menüpunkte auswählen: DIAGNOSIS / ENHANCED OBD II / DTC INFO / CURRENT CODES.

(b) DTCs auslesen.

Ergebnis

9 LAMBDA-SENSOR ERSETZEN

10 BESTÄTIGUNGS-FAHRMUSTER DURCHFÜHREN

11 PRÜFEN, OB DTC-AUSGABE ERNEUT AUFTRITT (DTC P0136 ODER P0156)

(a) Am intelligenten Tester die folgenden Menüpunkte auswählen: DIAGNOSIS / ENHANCED OBD II / DTC INFO / CURRENT CODES.

(b) DTCs auslesen.

Ergebnis

12 AKTIVTEST MIT DEM INTELLIGENTEN TESTER DURCHFÜHREN (EINSPRITZMENGE)

(a) Schließen Sie den intelligenten Tester an den DLC3 an.

(b) Starten Sie den Motor und schalten Sie den Tester ein.

(d) Die folgenden Menüpunkte auswählen: DIAGNOSIS / ENHANCED OBD II / ACTIVE TEST / INJ VOL.

(e) Die Einspritzmenge mit dem Tester verändern und dabei die am Tester angezeigten Ausgangsspannungen der Sensoren Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) und HO2 überwachen.

HINWEIS:

Die Einspritzmenge im Bereich von –12 % bis +12 % verändern. Die Einspritzmenge kann innerhalb dieses Bereichs in 1-%-Schritten verändert werden.
Der A/F-Sensor wird am intelligenten Tester als AFS B1S1 bzw. AFS B2S1 angezeigt, der HO2-Sensor als O2S B1S2 bzw. O2S B2S2.

Ergebnis

HINWEIS:

Eine normale HO2-Sensorspannung (O2S B1S2 bzw. O2S B2S2) reagiert entsprechend dem Anstieg und Abfall der Einspritzmengen. Wenn die A/F-Sensorspannung trotz normaler Reaktion des HO2-Sensors dauerhaft unter oder über 3,3 V liegt, ist der A/F-Sensor fehlerhaft.

PERFORM ACTIVE TEST BY INTELLIGENT TESTER (INJECTION VOLUME)

Ergebnis

AUF EXTREM FETTES ODER MAGERES IST-LUFT-KRAFTSTOFF-VERHÄLTNIS PRÜFEN UND GGF. ERSETZEN (INJEKTOR, KRAFTSTOFFDRUCK, GASAUSTRITT AUS DER ABGASANLAGE)