| |
Planarsonde
|
Die herkömmliche Lambdasonde
als Fingersonde wird zunehmend durch eine andere Bauart
namens Planarsonde verdrängt.
Das Funktionsprinzip entspricht der herkömmlichen
Spannungssprungsonde mit Fingertyp!
Die Planarsonden arbeiten mit geringerer Heizleistung und sind
schneller betriebsbereit. (Wichtig zum Bestehen heutiger Abgasnormen.)
|
Planarsonde |
Widerstandssprungsonden
|
Die Widerstandssprungsonde (Siemens), deren Sondenmaterial aus Titandioxid (TiO2)
besteht, wird auch vor dem Kat in den Auspuff geschraubt. Im Gegensatz
zur Spannungssprungsonde (s.a.
Teil 1) ist diese
jedoch kein galvanisches Element, und erzeugt folglich keine eigene
Spannung, sondern wirkt durch Widerstandsänderung
bei Veränderung der Gemischzusammensetzung. Dies wird durch den
Sondenwerkstoff Titandioxid, also auch ohne Zuhilfenahme von
Referenzluft,
möglich. Die Auswertung erfolgt über einen in Reihe geschalteten
Vergleichswiderstand
im Steuergerät. |
Widerstandssprungsonde |
Titandioxyd-Sonde (Quelle:NGK)
Äußerlich ist die Sonde kleiner, sie besitzt 4
Anschlüsse.
|
Zur Zeit kommen Titania-Sonden bei folgenden
Herstellern zur Anwendung:
- BMW
- Jaguar
- Opel
- Rover
- Volvo
|
| |
Aus beiden Diagrammen ist deutlich zu erkennen, dass
sich beim Wechsel von Fett zu mager (also bei Lambda 1) schlagartig der Widerstandswert
vergrößert.
Der Widerstand der Sonde liegt in Reihe zu einem Messwiderstand im
Steuergerät, beide liegen an einer Versorgungsspannung von 5V. Der
Spannungsabfall am Messwiderstand dient als Messgröße und beträgt bei
magerem Gemisch unter 0,4V, bei fettem Gemisch über 3,85V.
Außerdem ist zu erkennen, dass die Sonde in einem Temperaturbereich von
500°C bis 850°C am besten arbeitet. Die Sonde wird natürlich elektrisch
beheizt. |
Sondendiagramme TiO2 Sonde |
|
Der Nachteil der bisherigen Sonden ist, dass
sie nur erkennen können, ob der Lambdawert über oder unter 1 liegt.
Für den Einsatz bei Direkteinspritzer Dieseln (Luftüberschuss!) und
DI-Benzinern (verschiedene Lambdabetriebszustände) sind aber Sonden
gefragt, die die Lambdawerte in einem größeren Bereich erfassen können.
Zur NOx-Reduzierung wird eine Sonde benötigt, die auch das NOx messen
kann.
|
Breitbandsonden
|
|
MMit der Breitbandsonde können Lambdawerte
zwischen 0,8 und 2,5 stufenlose gemessen werden.
Dies ist möglich, da ein nahezu linear verlaufender "Pumpstrom"
dem Steuergerät als Messgröße dient. Die Breitbandsonde besitzt zwei
Zellen, eine Pumpzelle und eine Sensorzelle.
Mit dem Pumpstrom werden immer so viele Sauerstoff-Ionen in die Messkammer
hineingepumpt, bis sich zwischen den Elektroden im Referenzluftkanal und
in der Messzelle ein Spannungswert von 450 mV eingestellt hat. Der
Pumpstrom ist die Messgröße für den Lambdawert Daher ist eine
entsprechende Regelung in der Lage, stetig jedes gewünschte Luftverhältnis
im Brennraum herzustellen. |
|
Schema Breitbandsonde
|
Schema Breitbandsonde |
| Breitbandsonden von Bosch sind 6-polig und von
NTK 5-polig ausgeführt.
|
NOx-Sensor (NOx-Sonde)
|
Der
NOx-Sensor
ist ein Doppelkammersensor und befindet sich hinter dem Kat. Er misst zum
einen den Lambdawert und zum anderen die Stickoxide.
Steigt der Stickoxidanteil stark an, so ist dies ein Zeichen dafür, dass der
Speicher-Kat voll ist. Zum Verständnis des Regenerationszyklus bitte
Bericht
FSI lesen. |
NOx Sensor |
Systembild NOx-Kat und NOx
Sonde |
|
Funktion: Das
Stickoxid-Sauerstoffgemisch passiert nach dem Austritt aus dem Kat zwei
Kammern. Da der Sauerstoff die Stickoxidmessung beeinflusst, muss er
entfernt werden. Dies übernimmt eine elektrische Spannung in der ersten
Kammer. Sie zerlegt die O2-Moleküle in Ionen. Diese
durchdringen den aus ZrO2 bestehenden Festelektrolyten. In der
zweiten Kammer wird das zurückbleibende Stickoxid in Stickstoff
und Sauerstoff gespalten. Dabei fließt ein Strom, der proportional zur
Konzentration des Stickoxids im Abgas ist.
|
 |
|
Als Sensormaterial wird Palladium und Rhodium
verwendet. |
