Wird der Nach-Katalysator-Sauerstoffsensor für die Motorgemischregelung verwendet?

Die Kontroverse um die hintere Kraftstoffregelung war in den vergangenen Jahren Gegenstand einiger Aufmerksamkeit in professionellen Kfz-Reparaturforen, hauptsächlich i-ATN. Strategien zur Steuerung des hinteren Kraftstoffs werden ausgiebig verwendet; Dies ist eine in der Branche etablierte Tatsache. Für eine zugänglichere Bezugsquelle; das Bosch Automotive Handbuch ist eine gute Referenz. In der 5. Auflage ist es auf Seite 525.

Kraftstoffsteuerungsstrategien des Motormanagements gehören zu den am besten gehüteten Geheimnissen. Es gibt nur wenige Dokumentationen zu den Details, wie dies in einem bestimmten System durchgeführt wird. Das bedeutet nicht, dass wir keine Möglichkeiten haben, allgemein herauszufinden, wie es gemacht wird. Ein Beweis, den wir haben, ist die OBDII-PID mit der Bezeichnung O2BxS2FT. Eine PID-Kraftstoffanpassung für einen hinteren Sauerstoffsensor deutet darauf hin, dass die Nachkatalysatorsensoren tatsächlich zur Kraftstoffsteuerung verwendet werden. Experimente können auch zeigen, wie die verschiedenen OEMs die Sensoren verwenden. Einige Systeme, beispielsweise Subaru der späten 1990er Jahre, sind nicht in der Lage, die Gemischsteuerung bei oder nahe der Stöchiometrie aufrechtzuerhalten, wenn der Sensor vor dem Katalysator deaktiviert wird. Andere haben kein Problem damit, die Kraftstoffkontrolle auf beiden Bänken aufrechtzuerhalten, selbst wenn nur ein hinterer Sensor in Betrieb ist (1990 Lexus LS400).

Kraftstoffsteuerungsstrategien haben sich im Laufe der Jahre geändert. In den 1970er und frühen 1980er Jahren tendierten Systemdesigns zu einer einfachen direkten Rückkopplungslogik. Der Gemischsensor sendet sein Signal, der Controller passt das Gemisch über Änderungen an der Einspritzdüse rechtzeitig an, die Verbrennung findet statt, und dann liest der Sensor das neu eingestellte Gemisch, und so wird der Rückkopplungszyklus fortgesetzt. Dieses System funktioniert, ist aber nach aktuellen Maßstäben grob, da es mittelmäßig ist, wenn es um ein optimales Kraftstoffverbrauchsmanagement geht, und sehr schlecht bei der Feinstufe der Gemischregelung, die der Katalysator für eine optimale Emissionskontrolle benötigt. Dies ist das Systemdesign, das unter Technikern und Amateur-Internetforen allgemein bekannt ist und zitiert wird. Daher kommt der Mythos, dass der hintere Gemischsensor nur den Katalysator testet.

Neuere Designs haben sich erheblich verändert. Dieser Logiktyp wurde als "Feed Forward" bezeichnet. Es verwendet die Lernlogik des neuronalen Netzwerks und gespeicherte frühere Motorreaktionsparameter, um eine Kraftstoffsteuerung zu erreichen, die ein sauberes Endrohr und eine bessere Leistung erzielt.
Dieses Verfahren verwendet einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor vor dem Kat und einen Standard-O2-Sensor nach dem Kat. Die AFR-Sensoren testen auf Fehlzündungserkennung, Gemischabweichung zwischen den Zylindern und Abgastemperatur. Der hintere Sensor prüft die durchschnittliche Mischung, die Ausgangstemperatur des Katalysators und überwacht einige Sekunden lang, wenn die Bedingungen stimmen, die Erwärmung des Katalysators. Direktes Feedback wird nicht verwendet, da es viel zu langsam ist, um die Mischung im erforderlichen Bereich zu halten.

Die Kraftstoffsteuerungslogik variiert im Laufe der Jahre und zwischen den Herstellern stark. Pauschale Aussagen darüber, wie es gemacht wird, sind wahrscheinlich nicht vertretbar. Man kann jedoch etwas davon erkennen, wie es bei jedem gegebenen Fahrzeug gemacht wird, indem man graphisch dargestellte Mischungssensordaten auf einer ausgedehnten Testfahrt betrachtet.

Eine Zwei-Sonden-Lambdaregelung ist eigentlich ganz sinnvoll

Ich fasse zusammen, was im Bosch Automotive Handbook, 8. Auflage, steht:

• Die vorgeschaltete Lambdasonde wird durch hohe Temperaturen und unbehandeltes Abgas stark belastet, was sich auf die Genauigkeit der Sonde auswirkt, da sich die Spannungswerte aufgrund wechselnder Abgaszusammensetzungen verschieben können.

• Nachgeschaltete Lambdasonden sind nicht so anfällig für Auswirkungen auf die Sensorgenauigkeit, reagieren jedoch langsamer auf dynamische Änderungen und Gemischänderungen

• Die Zwei-Sonden-Lambdaregelung kombiniert die vorteilhaften Aspekte von vor- und nachgeschalteten Sensoren

  Eine höhere Genauigkeit wird mit der Zwei-Sensor-Steuerung erreicht.

  Dabei wird der beschriebenen zweistufigen oder stetigen Lambdaregelung mittels einer zusätzlichen zweistufigen Lambdasonde ein langsamerer Korrekturregelkreis überlagert.

  Dazu wird die Spannung der Zweipunktsonde nach Katalysator mit einem Sollwert (z. B. 600 mV) verglichen. Auf dieser Basis wertet die Regelung die Abweichungen vom Sollwert aus und verändert zusätzlich additiv die geregelte Fett- oder Magerverschiebung des ersten Regelkreises einer Zweipunktregelung oder den Sollwert einer stetigen Regelung.

Praxisbeispiel aus meinem BMW M5

• Die "additiven" Werte sind die additiven Korrekturen basierend auf den nachgeschalteten Sensoren, wie im obigen Zitat beschrieben.
• Die "multiplikativen" Werte sind die herkömmlichen Korrekturwerte der Kraftstoffanpassung basierend auf den stromaufwärtigen Sensoren.