Breitbandsonde: Abhängigkeit vom (Abgas-)Druck

[Typ86]

Hallo Zusammen,
Ich bin durch Zufall über das Thema gestolpert.

Nur finde ich dazu verschiedene, teils (wenn nich es richtig gelesen habe) soagr widersprüchliche Infos:

Am logischsten erscheint mir dei Erklärung, dass die Lamdasonde den Sauerstoff(partialdruck) misst. Mehr Druck bedeutet, dass von allen Stoffen, also auch Sauerstoff, mehr (im gleichen Volumen) vorliegen. Nach der Logik müsste die Sonde bei mehr Druck von dem vermehrten Sauerstoff (den Rest misst sie ja nicht) immer auf ein zu mageres Gemisch schließen und dieses anzeigen.

Dazu passt auch das, was mir die Google-KI auf Anfrage ausgespruckt hat:

Bei einem Abgasgegendruck von 0,5 bar nach dem Turbolader liegt ein erheblicher Staudruck vor, der den Messwert der Breitbandsonde massiv verfälscht.
Das bedeutet konkret für deine Anzeige von λ = 0,75:

1Das tatsächliche Gemisch ist noch fetter (λ ≈ 0,71)

Da der erhöhte Druck den Sauerstoff-Partialdruck künstlich anhebt, zeigt die Breitbandsonde den Wert systematisch zu mager an. Der reale Lambdawert im Abgasrohr liegt bei ca. λ = 0,71 bis 0,72.



Allerdings gibt es verschiedene Quellen, die behaupten etwas anderes: Wenn Druck anliegt, zeigt die Sonde:
- im fetten Bereich zu fett an
- bei Lambda 1 richtig an
- im mageren Bereich zu mager an

z.B.:

This causes rich to read richer and lean to read leaner, the further we move from lambda 1.0 in either direction the worse the deviation becomes.
https://forums.pelicanparts.com/porsche ... -info.html


AFR less than 14.7 (rich side) are displayed richer than they really are.
AFR greater than 14.7 (lean side) are displayed leaner than they actually are.
https://www.rbracing-rsr.com/l2h2_backpressure_04.html
letzters ist sogar ein Berechnungstool.

Für mich sind diese Aussagen gegenläufig.

Hat jemand eien belastbare Quelle, was stimmt ?

Danke & gruß

[suzuki90]

Also im offiziellen Datenblatt von Bosch zur LSU4.9 ist zur Druckabhängigkeit folgende Kennlinie:

Das bedeutet, die Abhängigkeit ist schonmal unterschiedlich ob Lambda >1 oder <1.
Grundsätzlich ist die Abweichung krass bei Unterdruck. Das sollte aber selten vor kommen (könnte aber sehr wohl bei hohen Passstraßen schnell zuschlagen)
delta-IP/IP(1013hPa) beschreibt die Abweichung des Stroms der Messzelle zum Strom bei Normdruck.

Leider ist die Kennlinie zum Lambdawert nicht linear:

Das bedeutet: bei fettem Gemisch ist der Messstrom erstmal negativ. Dass bei steigendem Abgasdruck der Prozentsatz der Abweichung positiv ist, heißt, dass das Delta negativ ist. Das heißt, der gemessene IST-Wert ist "negativer" als der Wert bei 1013 hPa. Je weiter im negativen Zahlenstrahl, desto fetter sieht der Controller das Gemisch.
Bei mageren Gemischen ist Ip immer positiv. Um da einen positiven Prozentsatz zu haben muss das delta auch positiv sein. Das heißt (Endwert - Anfangswert) der gemessene Wert ist höher als der bei 1013 hPa. Was bedeutet, dass die Sonde ein magereres Gemisch ausgibt als es wirklich ist.
(das ist alles meine Herleitung aus den Kennlinien, in der Hoffnung, dass ich keinen Knoten im Hirn hab)
Fazit: Steigender Abgasdruck an der Lambdasonde zeigt ein Gemisch fetter an als es wirklich ist.

Lambda1 ist deswegen Druckunabhängig, da Ip=0.

Cool wäre, wenn man den Abgasdruck in der Nähe der Lambdasonde messen könnte und das Ergebnis entsprechend korrigieren könnte.
Noch cooler, wenn die Lambdasonde das wie bei der Temperatur direkt mit misst und selber korrigiert.

Kritisch ist das vor allem für die Regelung auch bei Volllast unter Ladedruck im fetten Bereich. Wenn wegen einem Kat der Abgasdruck zu hohen Drehzahlen hin plötzlich stark steigt und man vermeintlich bei Lambda 0,8 fährt. Wenn man bei 0,8 bleibt, dann hätte man bei einem Absolutdruck von 1,5 bar (0,5 bar relativer Abgasgegendruck) eine Anzeige von ca 0,78 bis 0,79. Ist jetzt nicht die Welt aber etwas was man wissen sollte.

[Typ86]

Hallo Suzuki90,
danke für Deine ausführliche Erklärung und die Diagramme.

Nachem ich mir jetzt auch 3 mal das Hirn zerknotet habe, verstehe ich nicht nur hoffentlich Deine Erklärung sondern vermute auch, woher die beiden unterschiedlichen Interpretationen kommen:

Bei z.B. 0,5 bar (=1,5 Bar Absolutdruck) und Lambda <1 ergibt sich ein Delta des Stroms von "+9%".
Ich stimme (nach langem hin und her ) Deiner Interpretation zu, dass z.B. bei vorherrschenden/echten Lambda von 0,80 der Strom nicht -1,11mA, sondern durch die 9% Abweichung "-1,11mA x 109% = -1,21 mA" ist, der Controller also fälschlicherweise ca. 0,78, also zu fett anzeigt.

Tatsächlich hatte ich erst interpretiert: "9% positive Abweichung bedeuten, statt -1,11mA gibt die Sonde -1,01mA aus, somit wird zu mager angezeigt". Das kommt davon, wenn man in der Schule nicht aufpasst.

Ich habe mal ganz grob die veränderte Kennlinie für "1,5bar Absolutdruck" in rot eingezeichnet.
Dadruch wird es glaube ich etwas anschaulicher, dass sich eine Abweichung von ca. 10% logischerweise im Nullpunkt überhaupt nicht auswirkt (Wenn sich 0 um 10% verändert, bleinbt es 0), sich die Kennlinien somit im Nullpunkt kreuzen, und über/unter dem Nullpunkt in unterschiedliche Richtung auseinanderlaufen.

[el-hardo]

Dieses Thema schwirrte mir vor Jahren auch mal im Kopf herum, bin dem aber nicht weiter nachgegangen.

Ich weiß auch nicht, ob ich dem nachgehen möchte, wenn keine Lösung in Aussicht steht und/oder wenn keine Lösung notwendig ist.
Ich stimme absolut zu, dass das Thema interessant und diffus ist.
Allerding, was für mich zählt.
Bei Lambda 1 ist der Abgasgegendruck niedrig. Die Verfälschung hat also keine Auswirkungen.
Bei Vollgas, hohem Gegendruck zeigt die Lambdasonder (meiner Interpretation nach) zu mager an, das Gemisch ist also faktisch fetter. Man liegt also erstmal im sicheren Bereich. Dennoch stimme ich meine Motoren auch da so mager ab, dass die EGT im Rahmen bleibt. Welcher AFR Wert dort steht ist dann erstmal zweitrangig.

Aber ich lese mir gern durch, was ihr dazu herausfindet. Der KI traue ich an der Stelle nicht über den Weg. Die verhaut gern mal was wenn es technisch wird.

[Typ86]

Mir scheint es zwischenzeitlich klar:

Liegt an der Sonde keinerlei Druck an, gibt es (wie Du schreibst) keinen Effekt.

Liegt Überdruck an, dann gillt: Die Sonde zeigt "eine zu große Abweichung zu Lambda 1 an". D.h.:
Sie zeigt für Lambda <1 noch fetter an, als das Gemisch tatsächlich ist
Sie zeigt für Lamda >1 noch magerer an, als das Gemisch tatsächlich ist.
Der Prozentsatz der Abweichung ist Druckanhängig (....und unterschiedlich, je nach Lambda <1/>1) und kann aus dem Diagramm entnommen werden.

Bsp:
Wenn Du 0,5bar an der Sonde hast (was viel ist !!) und sie zeigt Lambda 0,75 an, hast Du in Wirklichkeit etwa 0,77.

Würde an der Sonde Unterdruck anliegen (was ich mir nicht so recht vorstellen kann), wäre es genau andersrum.

Die Logik deckt sich auch mit dem Berechnungstool im Internet (siehe link)

Bei einem Sauger, bei dem
- der Druck im Auspuff nicht so groß sein sollte
- man sich meist nicht ganmz so weit von Lambda 1 weg bewegt wie beim Turbo
- man nicht so extreme Belastungen/Temperaturen im Brennraum hat
Kann man den Effekt wohl meist vernachlässigen

Beim Turbo evtl. kritischer, es soll wohl auch Leute geben, die haben die Sonde vor dem Lader, da können durchaus auch mal mehrere bar Druck anliegen. Da sollte es schon relevant sein. Aus meienr Sicht müsste man es ja nicht die Steuerung kompensieren, es genbügt ja den Effekt bei der Anlage der (Ziel-) kennfelder bzw. der Abstimmung zu berücksichtigen.