Empfehlenswert ist es zuerst die Beiträge „„Lambdasonde Prinzip“, „Lambdasonden Typen“ zu lesen.
1 Nach der Bauweise
1.1 Fingersonde
Ältere Bauarten sind in Fingertechnik ausgeführt werden jedoch zunehmend von funktionsgleichen Planarsonden abgelöst.
1.1.1 Unbeheizte Finger- Lambdasonden EGO = Exhaust Gas Oxygen = unbeheizte Abgassonde.
Lambdasonde mit 1 Kabel (EGO): Kabelfarbe schwarz = Signal für das Steuergerät, Masse über Gehäuse
Lambdasonde mit 2 Kabeln (ISO-EGO) Signal (schwarz) + Masse isoliert (grau); bei NGK
Die unbeheizten Lambdasonden ebneten den Weg für die Abgasregelung der Zukunft. Sie benötigen eine Mindest-Arbeitstemperatur von 350 °C und müssen deshalb in unmittelbarer Motornähe eingebaut werden überhitzen dort aber unter Umständen.
Wechselintervall: alle 50.000 – 80.000 km, veraltete Konstruktion.
1.1.2 Beheizte Finger- Lambdasonden HEGO = Heated Exhaust Gas Oxygen = beheizte Abgassonde
Sondenheizung und Verkabelung Um die Sonde nach dem Motorstart schnell auf Betriebstemperatur (250°C) zu bringen, werden beheizte Sonden eingesetzt. Die optimale Arbeitstemperatur liegt bei Lambda=1-Sonden zwischen 550 und 700 °C.
Diese weisen nicht nur einen, sondern drei bzw. vier elektrische Anschlüsse auf.
Eine veraltete Konstruktion.
1.1.3 Beheizte Finger- Lambdasonden, 3-polig
Lambdasonde mit 3 Kabeln (HEGO): Kabelfarbe schwarz = Signal für das Steuergerät, 2 x Weiß = Spannungsversorgung für Sondenheizung, Masse über Gehäuse
Um Lambdasonden auch „motorfern“ einbauen zu können, wurden sie im nächsten Entwicklungsschritt mit einer Heizung versehen. Erstmals wurde so die Funktionstemperatur des Sensorelements von über 350 °C kontinuierlich gewährleistet.
Wechselintervall: alle 100.000 – 160.000 km, veraltete Konstruktion.
1.1.4 Beheizte Finger- Lambdasonden, 4-polig ISO = isolated = isolierte Masse (nicht über Gehäuse)
Lambdasonde mit 4 Kabeln (ISO-HEGO): Kabelfarbe schwarz = Signal für das Steuergerät, 2 x Weiß = Spannungsversorgung für Sondenheizung, Grau = Masse
Bei den 4-poligen Sonden wird das Sensorsignal nicht über das Gehäuse, sondern über einen zusätzlichen vierten Anschluss geleitet. Durch Beaufschlagung des Sensorsignals mit weiteren Signalen kann z. B. ein Kabelbruch erkannt werden, der die Lambda-Regelung unwirksam machen würde. Durch die getrennte Masse für Sondensignal und Heizelement werden Störungen vermieden (keine Übergangswiderstände). Moderne Sonden werden innerhalb von 10 s auf Arbeitstemperatur aufgeheizt.
Wechselintervall: alle 160.000 km, 2017 noch aktuell
1.2 Planarsonde
2009 noch ziemlich neu und selten sind sie inzwischen die „Normalversion“ und verkörpern den aktuellen Konstruktionsstand. Sie sind stabiler aufgebaut, bestehen nicht mehr aus einem Hohlkörper sondern aus mehreren keramischen „Folien“ mit integriertem Heizer und reagieren schneller. Sie erreichen ihre Betriebstemperatur doppelt so schnell wie die Fingersonden und halbieren so die Emissionen in der kritischen Kaltstartphase.
Die älteren Fingersonden können durch gleichartige Planarsonden ersetzt werden. Ob die (alte) Motorelektronik Vorteile aus deren schnelleren Ansprechzeiten zieht ist allerdings fraglich. Für die grundsätzliche Funktion ist die Bauweise nicht entscheidend.
Wechselintervall: alle 160.000 km, zunehmend verwendet
2 Nach der Heizungsart
Diese Unterscheidungsart ist in der Praxis nicht mehr interessant.
2.1 Ungeheizt
Ungeheizte Sonden gibt es nur noch in relativ alten Fahrzeugen. Auch sie können durch modernere geheizte Sonden ersetzt werden wobei dann die Heizung einfach nicht angeschlossen wird.
2.2 geheizt
Da bei kaltem Motor die Temperatur noch weit unter 300 °C liegt, arbeitet die Sonde und damit die Regelung bei Kaltstart nicht oder nur sehr träge. Deshalb sind fast alle neueren Sonden mit einem elektrischen Heizelement ausgestattet, das die Sonde bereits kurz nach dem Kaltstarten auf die erforderliche Temperatur bringt. Dadurch ist es möglich, bereits in der Warmlaufphase des Motors einen emissionsoptimierten Betrieb zu gewährleisten.
3 Nach der Wirkungsweise
Hier gibt es die wesentlichen Unterschiede
3.1 Sprungsonden (normal in Benzinern)
Sie verändern ihre Kennwerte beim Übergang vom fetten Gemisch (=Luftmangel; Lambda < 1) zum mageren Gemisch (=Luftüberschuss; Lambda > 1) und umgekehrt fast schlagartig („springen“). Bei Lambdasprungsonden gibt es verschiedene Funktionsweisen:
3.1.1 TiO2
OTA = Titandioxyd-Sonden verändern den Widerstand, müssen mit Spannung versorgt werden. Vereinfacht gesagt sind sie Widerstände deren Wert vom jeweiligen Restsauerstoffgehalt des „Messgases“ abhängt.
Aktuell wird diese Technik nicht mehr in der Erstausrüstung verwendet.
3.1.2 ZrO2
OZA = Zirkoniumdioxyd-Sonden erzeugen im betriebswarmen Zustand (350..600 °C) eine Spannung. Diese springt beim Übergang vom fetten Gemisch zum mageren Gemisch und umgekehrt fast schlagartig zwischen ca. <100 und 900 mV. Sie weisen bei der Produktion weniger Differenzen auf und brauchen daher nicht jeweils abgeglichen werden.
Sie verkörpern den Standard in Ottomotoren.
Kurz gesagt:
Alle Sprungsonden liefern nur eine Aussage OB nicht aber WIE VIEL das Gemisch zu mager oder zu fett ist. Die Abtastrate muss also sehr schnell sein um eine Abweichung sofort zu erkennen und schnell nachführen zu können.
3.2 Breitbandsonden
Diesel-, Gas-, die sog. mageren Ottomotoren, Gasturbinen und Heizungsbrenner werden nicht bzw. nur selten im Lambda=1 Bereich betrieben. Insbesondere der Dieselmotor ist ein klassisches Magerkonzept, der also stets mit einem Luftüberschuss (Lambda >1) fährt. Für die Regelung solcher Maschinen kann die Lambda=1-Sonde nicht verwendet werden.
Breitbandsonden messen den Restsauerstoffgehalt im Abgas und erzeugen daraus eine eher kontinuierliche Spannung
Im Gegensatz zu bisherigen Sonden besitzen sie zwei Messzellen und 5 Adern. Sie messen sowohl im fetten als auch im mageren Bereich äusserst genau.
Wechselintervall: alle 160.000 km
Kurz gesagt
Breitbandsonden liefern nicht nur eine Aussage OB sondern auch WIEVIEL das Gemisch zu mager / zu fett ist.
4 Elektrischer Anschluss
Um Störungen und Fehlfunktionen in der empfindlichen Steuerung durch Spannungsschwankungen zu vermeiden, wird heute nicht mehr die gemeinsame Fahrzeugmasse als Minusleitung für Heizung und Sondenspannung verwendet, sondern separate Sensor-Anschlusskabel für Signal und Masse, die direkt zum elektronischen Steuergerät führen. Die noch beschriebenen ungeheizten Sonden sind veraltet und können im Ersatzfall durch Universalsonden ersetzt werden
5 Universalsonde
Während sich bei praktisch allen Sonden schnell ein einheitliches Einschraubgewinde M18x1,5 durchgesetzt hat, sind die Längen der Anschlusskabel und die Steckverbinder unterschiedlich. Die Funktionsweise der 3 Typen von Sonden (TiO2, ZrO2; Breitband) ist jeweils immer gleich, nur die Elektromechanik unterscheidet sich. Deshalb liegt es nahe, zumindest für den Ersatzteilfall, jeweils Universalsonden und nur unterschiedliche Adapterleitungen zu produzieren und so die Zahl auf 3 Universalvarianten zu reduzieren.
Eine Universalsonde wird also auf jeden Fall mit Heizung und 4 bzw.5 separat geführten Anschlussleitungen ausgeführt sein. Sollte die Masse bei der auszutauschenden Sonde z.B. über das Sondengehäuse geführt sein, so wird dies durch ein mit Masse zu verbindendes Kabel am Adapterstecker realisiert. War keine Heizung vorgesehen so bleiben die entsprechenden Anschlüsse einfach offen.
Kurz gesagt
Sprung- und Breitbandsonden kann man nicht gegeneinander tauschen da die Regelungselektronik nichts mit den Signalen der jeweilig anderen Sonde anfangen kann
Weitere Links zu dem Thema
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