Lambdasonden (Sprung- und Breitband)

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Florian76
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Lambdasonden (Sprung- und Breitband)

Beitrag von Florian76 »

Als ich mich vor etwa 2 Jahren mit Problemen meines Typ4 Motors hilfesuchend an Thomas gewendet hatte, gab er mir u.a. den Tipp, zur Motordiagnose eine Breitband-Lambdasonde einzusetzen. Seither bin ich bekennender Lambda-Sonden-Fan. Mit ihrer Hilfe konnte ich meine Einspritzanlage auf Vordermann bringen und meinen völlig durchgeschliffenen LMM neu justieren und damit zu neuem Leben erwecken.

Nachteil der Breitband-Lambdasonde ist, dass sie recht teuer ist und man mit nur einer nicht zuverlässig überprüfen kann, ob alle Zylinder ein „gesundes“ Luft/Benzin-Gemisch erhalten.
Man kann damit entweder alle Zylinder gemeinsam messen (z.B. US-Abgasanlage vor Endschalldämpfer), oder nur einen Zylinder überprüfen (Montage in einem der vier Abgaskrümmer). Insbesondere bei der Einspritzanlage mit ihren 40 Jahren alten Einspritzventilen und den vielen Möglichkeiten der Falschluftzufuhr machte mir das einige Sorgen.

Vor etwas über einem Jahr ist mein alter Motor dann hops gegangen. Auslassventil abgeraucht. Vielleicht zu heiß geworden aufgrund von magerem Gemisch?! Wer weiß. Ich hatte alle 4 Zylinder gemeinsam gemessen und da fällt ein Zylinder, der zu mager läuft, nicht zwangsläufig auf. Meinem neuen Motor sollte das nicht passieren und so beschloss ich, meine Breitbandsonde durch drei Sprungsonden zu ergänzen und so das Luft/Benzin-Gemisch aller 4 Zylinder permanent zu kontrollieren.

Sprungsonden sind günstig. Ich nutze die NGK 91157 für 15€ das Stück. Passende Elektronik habe ich in Australien gefunden. Dort wird das „Digitech Fuel Mixture Display Module For Cars with E.G.O Sensor 10LED” für 4,22€ pro Stück angeboten. Bestellbar bei ebay.

IMG_20200827_195309.jpg

Sprungsonden sind eigentlich dafür da, die Einspritzmenge in modernen Fahrzeugen auf ein Luft/Benzin-Gemisch von 14,7 zu regeln (Lambda = 1). Sie haben eine Spannung von 0.5V bei Lambda = 1 und eine sehr steile Flanke. Mit ihnen kann man eigentlich nur anzeigen, ob der Zylinder zu mager, oder zu fett läuft. Dies aber sehr zuverlässig. Und mehr brauche ich auch nicht.

o2sensor-output.jpg

Ich habe nun an drei Krümmern Sprungsonden und an einem Krümmer eine Breitbandsonde. Die Elektronik der Breitbandsonde hat übrigens auch einen Ausgang, der eine Sprungsonde simuliert. Ich kann also bei allen 4 Zylindern sehen, ob diese fett oder mager laufen. Dies lasse ich mir anhand von 4 LEDs unterm Armaturenbrett anzeigen.

IMG_20200827_150755.jpg

Gehen alle LEDs bei Lastwechseln gemeinsam an oder aus, so weiß ich, dass die Zylinder gut synchronisiert sind. Sind die Zylinder gut synchronisiert, so kann ich annehmen, dass der Wert der Breitbandsonde für alle Zylinder gilt. Ich kann ebenfalls annehmen, dass ich keine Falschluft hinter dem Saugverteiler oder eine ungleiche Durchflussmenge der Einspritzventile habe.

Mein Motor ist tendenziell etwas zu fett abgestimmt. Was mich nicht stört, ganz im Gegenteil. Er läuft so zwischen Lambda 0.8 und 1, je nach Last, Wetter und Spritqualität. Die LEDs leuchten daher in der Regel, was anzeigt, dass Lambda < 1 für alle Zylinder ist.
Mittlerweile habe ich gelernt, dass Zylinder 2 am magersten läuft. Bei ihm geht die LED im Teillastbereich auch schon mal aus, aber sofort wieder an, wenn ich etwas beschleunige. Alle LEDs gehen aber schlagartig aus und kurz danach wieder an, wenn man bei heißem Motor den Fuß vom Pedal nimmt. Dann läuft wohl kurzzeitig in der Regelung etwas falsch. Wahrscheinlich ein Überschwinger im LMM. Für mich ist das aber immer eine gute Gelegenheit zu schauen, ob alle Lambdasonden noch einwandfrei funktionieren.

Da mein neuer Motor zu Beginn etwas mager lief, sobald er warm wurde, habe ich noch einen Poti unterm Armaturenbrett montiert. Dieser ist mit dem Temperaturfühler 2 in Reihe geschaltet. Ich habe dadurch die Möglichkeit, jederzeit, auch während der Fahrt, die Einspritzmenge des warmen Motors zu erhöhen. Den Poti nutze ich mittlerweile jedoch nicht mehr, da ich den LMM geeignet angepasst habe.

IMG_20200827_220954.jpg

Die Elektronik der Sprungsonden und auch der Breitbandsonde (Zeitronix Zt-2) habe ich im Motorraum untergebracht. Die Zt-2 übernimmt bei mir auch die Anzeige der Öltemperatur und des Öldrucks. An der LED Anzeige gibt es einen kleinen Knopf zum Umschalten der verschiedenen Messwerte.

IMG_20200125_195920.jpg
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IMG_20200827_155921.jpg

Hier noch ein paar Bilder von den eingebauten Lambdasonden. Sie stecken in Anschweißmuttern kurz vor dem Auspuff.

IMG_20200529_171206.jpg
IMG_20200827_165555.jpg

Mehr zu den Krümmern und weitere Bilder finden sich in diesem Beitrag:

viewtopic.php?f=7&t=26563

Viele Grüße, Florian
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GuentherKrass
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Re: Lambdasonden (Sprung- und Breitband)

Beitrag von GuentherKrass »

Hi Florian,
sehr schön gelöst :gut:
Ich überwache bei meinem Bus nur die Zylinderkopf-Temperatur an #3, hatte aber auch mal temporär eine Breitbandlambdasonde verbaut. Das half, Probleme bei der Gemischaufbereitung zu identifizieren.

Ich habe dann auch mal mit einer EGT-Messung (Exhaust Gas Temperature) pro Zylinder geliebäugelt (am Krümmer nahe Zylinderkopf), aber nie umgesetzt...
Meinem Verständnis nach sollte das ja die Messgröße sein, die für den Zylinderkopf, speziell die Ventile, am relevantesten ist. Oder liege ich da falsch?

Leichte Zeit
Timo
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bulli71
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Re: Lambdasonden (Sprung- und Breitband)

Beitrag von bulli71 »

Sehr schönes Projekt, modern meets Altmetall, das ist ja genau meine Welt:-)

Hast du statt der Lösung mit den LEDs mal über einen Arduino nachgedacht um die Sonden auszulesen? Das kann man mit einem winzig kleinen Display schön darstellen lassen, und ggfs auch Zusatzfunktionen implementieren. Insbesondere mit der Breitbandsonde wäre da einiges möglich.

Ich baue gerade etwas ähnliches. Da ich ja wassergekühlt unterwegs bin, messe ich die Temperatur im Vorlauf zum ersten Kühler, Verbindung zum zweiten Kühler und den Rücklauf, Getriebetemperatur, sowie den Zustand der Gebläse (aus, die 1 oder 2).
Das Ding funzt schon auf dem Steckboard, jetzt muss ich es nur noch in ein schönes Gehäuse bauen. Mehr dazu demnächst:-)
Thorsten
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Florian76
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Re: Lambdasonden (Sprung- und Breitband)

Beitrag von Florian76 »

GuentherKrass hat geschrieben: 03.09.2020 13:59 Hi Florian,
sehr schön gelöst :gut:
Ich überwache bei meinem Bus nur die Zylinderkopf-Temperatur an #3, hatte aber auch mal temporär eine Breitbandlambdasonde verbaut. Das half, Probleme bei der Gemischaufbereitung zu identifizieren.

Ich habe dann auch mal mit einer EGT-Messung (Exhaust Gas Temperature) pro Zylinder geliebäugelt (am Krümmer nahe Zylinderkopf), aber nie umgesetzt...
Meinem Verständnis nach sollte das ja die Messgröße sein, die für den Zylinderkopf, speziell die Ventile, am relevantesten ist. Oder liege ich da falsch?

Leichte Zeit
Timo
Hallo Timo,
ich muss gestehen, dass ich bis heute nicht zuverlässig herausgefunden habe, ob hohe Brennraumtemperaturen allein, oder in Kombination mit einem hohen Restsauerstoffgehalt tendenziell eher zu Motorschäden führen. D.h., sind EGT = 900°C bei lambda = 0.9 schlimmer für Kolben und Ventile, als EGT = 800°C und lambda = 1.1? Sauerstoff ist ja ein verdammt aggressives Zeug, insbesondere in Anwesenheit von hohen Temperaturen.
EGT wird gern bei Turbomotoren gemessen, da Turbolader Temperaturen von mehr als 1000°C nicht lange aushalten. Steigt die Temperatur bei Volllast zu sehr an, wird u.a. über eine Verringerung des Lambdawerts die Abgastemperatur verringert und damit der Turbo gekühlt. Sinkt die Abgastemperatur bei langsamerer Fahrweise, dann kann über einen lambda = 1 wieder sparsam und Umweltschonend gefahren werden.
Aber natürlich ist das nicht der einziger Einsatzzweck von EGT-Fühlern.
Meine Philosophie ist es, dass ich zusehe, dass alle Zylinder bei lambda < 1 liegen und so die Abgastemperatur und der Restsauerstoffgehalt potenziell klein bleiben und damit der Motor geschont wird.
Aber natürlich erkenne ich so nicht, wenn durch andere Fehler (z.B. Zündverstellung) die EGT zu hoch liegt.
Viele Grüße, Florian
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Florian76
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Re: Lambdasonden (Sprung- und Breitband)

Beitrag von Florian76 »

bulli71 hat geschrieben: 03.09.2020 16:07 Sehr schönes Projekt, modern meets Altmetall, das ist ja genau meine Welt:-)

Hast du statt der Lösung mit den LEDs mal über einen Arduino nachgedacht um die Sonden auszulesen? Das kann man mit einem winzig kleinen Display schön darstellen lassen, und ggfs auch Zusatzfunktionen implementieren. Insbesondere mit der Breitbandsonde wäre da einiges möglich.

Ich baue gerade etwas ähnliches. Da ich ja wassergekühlt unterwegs bin, messe ich die Temperatur im Vorlauf zum ersten Kühler, Verbindung zum zweiten Kühler und den Rücklauf, Getriebetemperatur, sowie den Zustand der Gebläse (aus, die 1 oder 2).
Das Ding funzt schon auf dem Steckboard, jetzt muss ich es nur noch in ein schönes Gehäuse bauen. Mehr dazu demnächst:-)
Hallo Thorsten,
mit dem Arduino geht die Auslesung und Darstellung der Lambda-Werte sicherlich sehr elegant. Leider kenne ich mich mit der Programmierung von Mikrocontroller so ganz und gar nicht aus. Mit einem Lötkolben kann ich da schon wesentlich besser umgehen.
Dann bin ich mal gespannt, wie dein Projekt am Ende so aussehen wird, wenn es im Bulli steckt.
Viele Grüße, Florian
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schrauberger
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Re: Lambdasonden (Sprung- und Breitband)

Beitrag von schrauberger »

Hallo, das Thema ist sehr interessant aber schon älter.
Gibt’s was neues :D ?

Ralph
Schöne Grüße aus Geisingen,

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