Der Teil, der sich mit den XIEDs befasst, ist jetzt ein neuer Artikel geworden:
Lambdasonden Funktion
Lambdasonden werden eingesetzt, um im Auspuffstrom zu messen, wie das Luft/Brennstoffverhältniss ist. Das sogenannte AFR (Air Fuel Ratio). Bei AFR 14.6 ist die "ideale" Verbrennung erreicht, das sogenanntet "stöchiometrische Gleichgewicht". Maximales Drehmoment hat die Maschine übrigens bei AFR 13.2 (fetteres Gemisch). Je kleiner das AFR, desto kühler läuft der Motor, da das "überschüssige" Benzin den Motor sehr effektiv kühlt.
AFR 14.6, Lambdaregelung
In diesen (und in allen Texten) setzte ich den Gleichgewichtspunkt der Lambda-Sonde, also das stöchiometrische Gleichgewicht (Lambda=1), mit AFR 14.6 gleich. Das ist das Gemisch, bei dem jedes Benzinmolekül seine genau passende Menge an Sauerstoff hat.
Das ist aber nur richtig bei einem genormten Benzin. Eigentlich ist es dann sogar AFR 14.68, weshalb die Amerikaner in ihrer Literatur oft AFR 14.7 zu diesem Punkt sagen. Das spielte alles solange keine grosse Rolle, bis in den USA angefangen wurde, Ethanol (Alkohol) bis zu einer Menge von 10% dazuzumischen. Damit verschob sich der AFR-Wert des getankten Benzins runter auf 14.3. Reines Ethanol (Trinkalkohol) hat einen AFR von 9.0, Methanol (das was blind macht) einen AFR von 6.5.
Damit man aus dieser treibstoffabhängigen Umrechnerei rauskommt, wurde ab Baujahr ´09 die EFI-Programmierung umgestellt auf Lambda-Regelung. Das heisst man redet nicht mehr von AFR 14.2, sondern statt dessen von Lambda 0,963 (siehe Tabelle unten). Diese Lambdawerte sind aber bei weitem nicht so eingängig wie die AFR Werte, weshalb ich bei meine Betrachtungen weiterhin bei AFR bleibe. Wer will (oder muss), kann sich die Werte ja jederzeit umrechnen.
Wenn man die Maschine teilweise im Open-Loop Betrieb laufen lässt, sollte man sich dieses Umstandes aber bewusst sein, und entsprechende "Sicherheitsabstände" halten.
Die original Lambda Sensoren
In Harleys sind die sogenannten switching (schaltende) Lambda Sensoren verbaut. Sie werden von Bosch für Harley Davidson hergestellt. Die Funktion ist ähnlich wie bei einer Blei-Autobatterie. Auch diese liefert eine Spannung, die von der Säurekonzentration abhängig ist. So liefert dieser Lambdasensor eine Spannung zwischen 0 und 1V, je nach Gemischverhältniss in den Abgasen. Um zu funktionieren, muss der Sensor mindestens 300 Grad Celsius heiss sein.
Die ähnlichsten, die ich finden konnte haben die Bestellnummer 12028. Sie passen an die Harley, obwohl sie etwas länger sind. Das Harley Originalkabel und der Originalstecker muss übernomen werden, evtl. löten. Oder man nimmt gleich das Original (Harley PN 27683-07):
Amazon.com: Bosch 12028 Oxygen Sensor, OE Type Fitment: Automotive
Switching Sensoren werden auch EGO (Exhaust Gas Oxygen) Sensoren genannt. Sie sind haltbar, preiswert (rund 15?) und relativ exakt, sofern man sich ziemlich genau um AFR 14.7 herum bewegt.
Sie werden generell auch in der Automobilindustrie zur Steuerung von Motoren eingesetzt. Diese Sensoren werden umgangssprachlich auch als "smallband"-Sensoren bezeichnet.
Wirklich messen kann man damit nur den Bereich von AFR 14.2 bis AFR 14.8. Sie sind dazu konstruiert um zu melden, ob AFR 14.6 erreicht ist oder nicht. Wie man an der unteren Graphik sieht ist die mV/Lambda Kurve des Sensors alles andere als linear. Es handelt sich also um eine schaltende Funktion, im Gegensatz zu einer messenden Funktion.
An Hand der Graphik sieht man, dass nur zwischen 800mV und 100mV der Graph halbwegs senkrecht ist, also präzise schaltend. Das bedeutet zwischen den Extremwerten AFR 14.2 und 14.8. Nach Herstellerangaben könnten es auch AFR14.0 und 15.0 sein. Aber die Sensoren haben ziemliche Fertigungstoleranzen. Und je älter der Sensor wird, desto schlechter werden die Messwerte vom Rande her. Interessant ist auch, wie sehr sich der Graph gerade am Ende (AFR14.2) verschieben kann, sobald zum Beispiel O2 als Fremdluft dazukommt oder die Auspufftemperatur sich massiv erhöht. Deshalb ist das AFR 14.2, das durch Manipulation der Lambda-Spannung (XiED) erreicht werden soll, schon ziemlich wackelig. Einen AFR von 13.8 stabil über diese Sensoren zu erreichen, wie es der XIED Spannungsteiler versucht, wird dadurch utopisch.
Beim folgenden Bild sieht man, wie sich die Werte der Lambdasonden mit der Temperatur verändern. Ab 780-800mV spreizen sich die Werte an der oberen Seite der Graphik auseinander, darunter bleiben Sie zusammen. Also sollte man nicht mehr als 780mV von den Sensoren "verlangen". Das entspricht einem AFR von 14,2.
Die maximale Voltzahl, bei der diese schaltende Lambdasonde zuverlässig arbeitet, liegt also unter 800mV. Das wird auch durch die Factory bestätigt, indem die Harley EFI mit Lambda-Regelung keine Voltzahl über 774 mV für die Lambdasonden zulässt.
Hinzukommt die Alterung der Sensoren. Je älter sie sind, desto höhere Spannungen zeigen sie an. Das bedeutet im Effekt, dass die Maschine immer magerer fährt, weil die Lambdasonde irrtümlich ein zu fettes Gemisch meldet. Das ist nicht gut für den Motor.
Diese nächste Graphik hat mal alle Temperaturstreuungen übereinandergelegt. Zitat:"Das nebenstehende Diagramm zeigt den sehr scharfen Arbeitspunkt des O2-Sensors um das stöchiometrische Optimum in Abhängigheit seiner Spannung."
OBD-2 Techn.Info
Bei den waagerecht verlaufenden Wertbereichen misst der Lambda Sensor irgendwas, es wäre eher Glück, wenn der Messwert und die tatsächliche AFR Wert übereinstimmen würden.
Die strengen Abgasvorschriften in den USA haben Harley in der Vergangenheit dazu gezwungen, den Motor grösstenteil im AFR 14.6 Bereich laufen zu lassen. Und dafür mögliche Hitzestauprobleme billigend in Kauf zu nehmen. Dafür reichen die Switching Sensoren.
Direktes Messen der Spannung
Bis zum BJ 08 konnte man die anliegende Spannung der Lambdasonden mit einem Voltmeter messen. Aber dann hat Harley so etwas wie eine "fluktuierende Masse" eingeführt. Das heisst im Klartext, dass zuviel Spannung am Messgerät angezeigt wird.
--2008, die Lambdas haben die Spannung, die auch in der Tabelle steht
--2009, die Lambdas messen 750mV zuviel
--2010-2011, die Lambdas messen 950mV zuviel
Das sind natürlich nur circa Werte.
Harley Lambda Sensoren mit Vorheizung
Die "neuen" Harley Lambdasonden ab BJ 2009 unterscheiden sich von den "alten" nur im Durchmesser und darin, dass sie eine Vorheizung haben. Die Gewindegrösse der alten Sonden ist M18x1.5 (wie bei 18mm Zündkerzen), bei den neueren Sensoren ist es M12x1,25 Feingewinde.
Durch die elektrische Heizung können sie weiter entfernt vom Zylinder montiert werden und sind schneller einsatzbereit. Es handelt sich aber weiterhin um die einfachen "switching" Sensoren.
Die beheizten Sensoren haben folgende Anschlussbelegung:
Grün/Gelb: +Heizung
Grün/Weiss: -Heizung
Orange: O2 Signal
Schwarz/Braun: O2 Masse
AFR-Messgerät mit Switching Sensoren
Die Firma K&N nutzt die (miserablen) Messeigenschaften der switching Sensors trotzdem, um ein AFR-Messgerät damit zu betreiben. Damit kann man natürlich keine präzisen Messungen machen:
85-2441 - K&N Performance Products, Round Air/Fuel Ratio; Complete
Der untere AFR-Graph, der zu diesem Anzeigegerät gehört, ist natürlich derselbe wie oben, nur die Achsen sind vertauscht.
Originalzitat: "The voltage output of the oxygen sensor is not linear so the reading may occasionally bounce back and forth between lights 3 and 7. This condition is considered normal and does not indicate a radical change in the air/fuel ratio. Note that the sensor is very accurate near 14.7:1.0 and less accurate as the air/fuel ratio goes either rich or lean".
Also die Anzeige des Gerätes hüpft wie wild, wenn die Lambdasonde genau misst, und steht ruhig, wenn die Messwerte unzuverlässig werden. Die Anzeige dürfte also nur zur groben Orientierung ausreichen.
Es gibt noch einen zweiten Hersteller, RB Racing, der ein Messgerät nach dem gleichen Prinzip verkauft (ist vielleicht dasselbe?):
RSR Air/Fuel Ratio Gauge
Broadband Sensoren, Bosch LSU 4.2
Daneben gibt es auch broadband/narrowband (schmalband) Sensoren. Wie z.B. die LSU 4.2 von Bosch:
Wiring the LSU4 Sensor
Dieser Sensor wird auch UEGO (Universal Exhaust Gas Oxygen) Sensor genannt. Diese werden normal nur in Katalysatoren eingesetzt, sind relativ ungenau und nicht sonderlich haltbar. Und kosten etwa 120? pro Stück. Dafür ist er ist beheizt und normalerweise innerhalb von 30sec. einsatzbereit.
Diese Sensoren werden im Netz umgangssprachlich auch als "Wideband"-Sensoren bezeichnet und werden in Nachrüst-EFIs eingesetzt, die "Autotuned" sind. Zum Beispiel beim Thundermax Autotune:
http://g-homeserver.com/harley-david...-autotune.html
Auch manche Messgeräte zur externen Abgasmessung nutzen diese Technologie:
Daytona Sensors LLC - Twin Scan II Low Cost Scan Tool
Stecker und Kalibrierwiderstand
Als Besonderheit haben diese schmalband Sensoren, dass Sie den kleinen Spalt zwischen dem Anschlusskabel und der Isolierung als Frischluftzugang nutzen. Wenn man also das Kabel willkürlich kürzt, kann es zu Fehlmessungen kommen. Zudem ist kurz hinter dem Stecker bei der Produktion ein Widerstand eingebaut worden, dessen Wert exakt zum Sensor passt. Das ist ein Kalibrierwiderstand (Lasergefräst), der zur Korrektur der Messwerte herangezogen werden kann. Deshalb darf man den Originalstecker auch nicht abknipsen und gegen einen kleineren Austauschen, der Lambda-Sensor kann dann nicht mehr funktionieren!
Fehlerquellen
Zudem sind diese Sensoren sehr empfindlich, was Temperatur und Druck angeht. Je weiter die Messwerte von Lambda=1 entfernt sind, desto grösser ist der "Störeinfluss" von Druck und Temperatur. Eigentlich müsste man deshalb für eine halbwegs exakte Messung mit diesen Sensoren auch die Werte für die Abgastemperatur und den Druck haben. Das passiert natürlich nicht in einem Motorrad.
Bedenklich kann es aber werden, wenn diese Sensoren in einem Prüfstand verwendet werden, ohne das eine gleichzeitige Auswertung von Temperatur/Druck stattfindet. Diese Prüfstandläufe kann man sich getrost sparen, wenn nicht wenigstens einer dieser Parameter mit in die Messung einfliesst.
Es gibt aber einen Anwendungsfall, wo die Switching Sensoren nicht ausreichen und die Broadband Sensoren verbaut werden müssen: Turbolader und Kompressoren. Wenn sich die Luftmenge schnell und schlagartig ändern kann (was bei Saugmotoren nicht vorkommt), dann kann der Messbereich der Switching Sensoren zu klein sein, um schnell genug reagieren zu können. Da ich aber selber noch keine zugelassene Turbogeladene Harley gesehen habe, spielt dieser Sonderfall wohl keine gross Rolle.
ABER: Diese Sensoren werden in der Automobilindustrie niemals eingesetzt als primäres Steuerungsorgan für die Gemischregelung. Sondern immer nur als zweite Zusatzkontrolle nach dem Katalysator. Wenn sie als primäre Steuerung geeignet wären, würden sich die Hersteller viel Geld dadurch sparen, dass sie nur noch die LSU nehmen. Deshalb ist die Verwendung dieser Sensoren als primäres Steuerungselement (wie es beim ThunderMax Autotune geschieht) eine unsaubere Applikation, für die dieses Teil nie geschaffen wurde.
AFR-Messgerät mit Broadband Sensoren
Auch für die Broadband Sensoren gibt es ein AFR-Messgerät (in eckig/rund, analog/digital) mit deutscher Anleitung:
Welcome to Wide Band Commander
Ich denke damit könnte man messtechnisch was anfangen. Zudem kann dieses Teil benutzt werden, Fahrzustände aufzuzeichen, die man später mit dem PC (per USB) auswerten kann. Dafür muss dann aber noch ein Drehzahlsensor an die zentrale Box angeschlossen werden. Nachteilig ist, dass man die zentrale Steuerbox irgendwo unterbringen muss, und dass im Auspuff eine neue Gewindebuchse (18mm) für den Bosch LSU4.2 fällig ist.
Von der Firma Innovate Motorsports gibt es auch ein manuelles Messgerät (LM-2), wenn man es nicht unbedingt an der Maschine fest montieren will/kann:
LM-2, LC-1, Lambdatool, Lambdamessgert, Lambdasonde, Breitbandsonde, Innovate, MFT - Milewski Fahrzeugtechnik
Broadband Sensoren, Bosch LSU 4.9
Alternativ zu der LSU 4.2 gibt es jetzt die LSU 4.9 von Bosch:
Sie ist die Consumer Version der MiniLSU4.9 (s.u.) und relativ neu auf dem Markt. Ihr Preis liegt etwas niedriger wie die LSU 4.2. Es handelt sich um eine etwas andere Technologie (ZrO2 Zweizellen Grenzstromsonde). Eine Heizung ist eingebaut, die statt wie bisher auf 500° sogar auf 800° vorheizt.
Diese Sonde braucht einen extra Steuerchip, der ihr vorgeschaltet werden muss. Dieser IC CJ125 sorgt für die stabile Spannungsversorung der Zelle und beinhaltet auch einen Verstärker, der das Signal bereistellt. Die Messpannung liegt bei 0-5V.
Da die verwendete Fertigungstechnologie (Dickfilmtechnik) sehr hohe Streuungen hat, muss der Sensor individuell kalibriert werden, um richtige Messwerte zu erzeugen. Zu diesem Zweck ist im Stecker ein Trimmwiderstand eingebaut. Die Kalibrierung (zum Beispiel an der Luft) sollte bei jeder Wartung neu durchgeführt werden.
Der Vorteil dieses Sensors ist, dass er höhere Drücke und vor allen Dingen Vibrationen besser aushält. Das ist gerade bei Motorrädern wichtig. Zudem scheint die Temperaturabhängige Streuung der Messwerte nicht so hoch zu sein.
Eine Anwendung dieses Sensors bei Harleys ist mir nicht bekannt, kann aber in nächster Zeit noch kommen. Ich persönlich gehe davon aus, dass aufgrund der besseren Haltbarkeit und des überschaubaren Preises diese Sonde in der nächsten Generation der Harley EFI verbaut sein wird.
Es gibt auch für diesen Sensor bereits eine AFR Anzeige:
Wideband AFR Gauge
Broadband Sensoren, Bosch MiniLSU 4.9
Echte wideband Sensoren sind präzise und wirklich sehr teuer, und werden nur von Labors in der Entwicklungsabteilung eingesetzt. Der Sache sehr nahe kommt die Bosch Mini LSU 4.9 (kostet rund 2000?). Diese wird in Kleinstserie in Handarbeit für Rennfahrzeuge gebaut. User crossbones hat folgendes dazu angemerkt:
"Die Mini-LSU 4.9 ist eine ausschließlich für den Motorsport entwickelte Lambdasonde. Sie hat den Vorteil, dass sie höhere Schüttelbeschleunigungen verträgt, da sie deutlich kleiner und leichter ist.
Sie hat gegenüber der Serien LSU 4.9 keine bessere Messgenauigkeit, keinen besseren Messbereich. Das Ansprechverhalten kann aufgrund des einfachen Schutzrohres besser sein. Allerdings ist zu beachten, dass eine Lambdasonde erst in Betrieb gehen darf, wenn alle Feuchtigkeit aus dem Auspuff entwichen ist. Hintergrund ist, dass die Keramik über den integrierten Heizer auf ca. 800 °C erhitzt wird und dabei keine Wassertropfen auf die heiße Keramik kommen darf. Diese würde sofort platzen. Gerade durch das einfachere Schutzrohr ist hier die Gefahr aber größer als bei einer Seriensonde.
Die Auswerteelektronik ist bei beiden Sondentypen gleich. Jedoch ist eine speziell für die Mini Sonde entwickelte Keramik im Einsatz und die Mini LSU wird in Handarbeit im Musterbau hergestellt."
Messungenauigkeit der Breitband-Lambdasonden:
Wie aus folgender Patentschrift S.4 hervorgeht (danke Crossbone!), haben folgende Parameter Einfluss auf die Genauigkeit des Lambda-Sensors:
Temperatur: 1,5%
Abgasdruck: 3,0%
Luftfeuchte: 4,2%
Fettes Gemisch: 1,5%
Es ist so, dass normalerweise auf einem Prüfstand IMMER zumindest die Abgastemperatur, und bei besseren auch der Abgasdruck gemessen wird und diese Messwerte mit in die Kalibrierung einfliessen. Die professionellen Lambda Messgeräte haben dafür extra Eingänge und Korrekturalgorithmen.
Zusätzlich auch noch die Luftfeuchte zu messen erscheint mir in diesem Fall unsinnig. Obwohl dessen Einfluss laut der Patentschrift genauso hoch ist wie Druck und Temperatur zusammen. Statt dessen wird nämlich der Luftdruck als Absolutwert über eine barometrischen Sensor gemessen. In diesem Wert steckt dann der druckmindernde Einfluss der Luftfeuchte mit drin.
Von dem Druckunterschied von feuchter zu trockener Luft lebt übrigens der gesamte Segelflug. Man sollte ihn also nicht unterschätzen.
Druck und Temperatur ändern sich dynamisch durch den Motor und während des Messprozesses. Wohingegen die Luftfeuchte sich nur marginal ändert, und durch eine einmalige Kalibrierung am Anfang ausgeglichen werden könnte .
Am Motorrad sieht das anders aus. Aber da wird generell nix nachkalibriert. Da kann es (und kommt es) bei Breitbandsensoren generell zu Messfehlern von bis zu 10%. Speziell auch aufgrund der relativ grossen Temperatur- und Druckschwankungen bei einem V-Twin. Deshalb sind ja in der original EFI auch nur die Switching-Sensoren verbaut.
Aber lassen wir Mal die Kirche im Dorf: Bei Vergasern ist 10% maximale Messungenauigkeit ein Traumwert, der niemals erreicht werden kann.
Als Fazit muss gelten, dass man immer besser auf Nummer sicher geht und die EFI auf möglichst Fettes Gemisch stellt. Bei der Verwendung von Breitbandsensoren also z.b. AFR 13.3, wie es beim TM Autotune voreingestellt ist. Wenn wir daraufhin von einer Standardabweichung von 5% zu jeder Seite ausgehen, dann wird er tatsächliche AFR Wert irgendwo zwischen 12.8 und 14.0 schwanken.
Lebensdauer der Harley Lambda Sonden (Werksangabe)
Die Lebensdauer der Lambdasonden wird von Bosch wie folgt angegeben:
Standard Unbeheizt: 50.000 - 80.000km
Standard Beheizt: 100.000km
Lebensdauer der Bosch LSU 4.2 (Werksangabe)
Bosch gibt an:160.000km für Autos, 80.000km für Motorräder mit grosser Vibration. Wenn diesen Sensoren oft im fetten Bereich gefahren werden, das heisst unter AFR 13.4 (Lambda 0,95), kann sich die Lebensdauer drastisch verringern. Nur ist dieser AFR Bereich genau derjenige, der bei getunten Harleys angestrebt wird. Auch Ölanteile oder Blei im Gemisch verringern die Lebensdauer, wenn auch nicht in gleichem Masse. Generell hält diese Sonde etwa solange wie eine Zündkerze. Wenn die Zündkerze hinüber ist, weil man lange zu fett gefahren ist, oder Blei im Benzin hatte, dann ist auch der Lambda Sensor kaputt.
Die Sonden sollten generell alle 30.000 km ausgebaut und gereinigt werden. Da die Harley relativ oft ausserhalb von Lambda=1 fährt, kann dieses Intervall auch gerne kürzer sein.
Startpage
Die gute Nachricht: wenn die Sonden anfangen auszufallen, dann verschiebt sich das Gemisch zunächst mal zum fetteren hin. Erst später fällt die Lambdasonde dann schlagartig aus und erzeugt einen Fehlercode.
Lebensdauer der Lambda Sonden in einer Harley (Erfahrungswerte)
Erfahrungen aus den USA zeigen, dass eine LSU 4.2 etwa 30.000km lebt (nicht selten auch nur 10.000km). Die eingebauten Sonden halten etwa 50.000km (und mehr).
NGK Lambda Sonden
Nur der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass nicht nur Bosch Lambda Sonden baut. Auch von NGK gibt es brauchbare Sonden:
NGK - Lambdasonden für Motorräder
Besonders interessant ist die abgebildete Spezialsonde für Motorräder. Nicht nur, dass sie in die M18 Gewinde für Zündkerzen (wie auch die Bosch) passt, das Anschlusskabel wird auch wie ein Zündkabel aufgesteckt.
Neue Gewindebuchsen für den Leistungsprüfstand:
Bei den Modellen mit beheizten Lambda Sonden kann man keine Broadband Sonde einsetzen (für ein Autotune oder ein externes Messgerät), da die Gewinde zu klein sind. Zudem befinden sich viel zu weit vom Zylinderkopf entfernt, um realistische Messwerte liefern zu können. In einem Harley Auspuff hat man es des öfteren mit Fehlluft zu tun, die Nahe der Endkappe öfter vorkommt als nahe am Zylinder.
Da bleibt als Lösung entweder zwei neue M18 Gewindesockel einzuschweissen, oder ein Spezialtool von HD zu benutzen:
Screamin' Eagle® Exhaust Sampling Adapter Installation Tool #14900008
Es werden zuerst zwei passende Löcher in den Auspuffkrümmer nahe dem Zylinder gebohrt und mit diesem Werkzeug dann eine Gewindebuchse eingepresst. In diese Buchse passt dann ein Messrohr, an dem wiederum der messende Broadband Lambda Sensor hängt. Die Gewindebuchse ist offensichtlich sehr klein, weshalb das handbetriebene Gerät wohl gut funktioniert. Nach Abschluss der Messung wird dieses Gewinde mit einer Inbusschraube wieder verschlossen. Das Wärmeleitblech verdeckt dann die "Wunde". Der Preis von $630,- ist wohl nix für Hobbybastler...
Der O2 Eliminator
Wenn man aus irgendwelchen Gründen die Lambdasonden stillegen will, zum Beispiel weil man einen Powercommander3 Tuning Modul installiert, dann reicht es nicht, den Stecker einfach abzuziehen. Die EFI merkt das nicht Vorhandensein der Lambdasonde und reagiert mit einem Fehlercode.
Da die Lambda Regelung nicht in Echtzeit funktioniert, (siehe: http://g-homeserver.com/harley-david...ngeregelt.html) passiert ansonsten nicht viel. Die EFI schaltet auf Open-Loop Betrieb und das Motorrad fährt weiter. Es wird also aus der AFR Tabelle einfach der Wert 14.6 ausgelesen, der dann rechnerisch angestrebt wird.
Um den Fehlercode zu vermeiden, gibt es einen O2 Eliminator-Stecker, der statt der Lambdasonde eingestöpselt wird. In diesen Stecker (AMP Superseal 2-Polig, zwischen blauem und grauem kabel) ist ein Widerstand von 1MOhm eingebaut.
Die Funktion ist einfach: Nach dem Anlassen des Motors läuft die EFI immer im Open-Loop Betrieb. Nach frühestens 2 Minuten schaut die EFI nach, ob die Lambda Sensoren eine Mindestspannung von 450mV überschritten haben, was genau Lambda=1 entspricht. Das machen die Sensoren aber erst, wenn sie mindesten 300 Grad heiss sind.
Der 1MOhm Widerstand sorgt dafür, dass die Lambda-Sonden scheinbar immer kalt bleiben, d.h. niemals eine ordentliche Spannung liefern. Damit wird die EFI auch nie in den Closed-Loop Betrieb geschaltet. Alle kommerziellen Eliminatoren haben meines Wissens nach den 1MOhm Widerstand.
Manche Lieferanten behaupten, das der O2-Sensor-Eliminator die Lambdasonde ersetzt und den erwarteten Optimalwert an die Einspritzanlage übermittelt. Dadurch soll ein Nachregeln vermieden werden.
Das ist schlicht falsch. Das könnte auch nie funktionieren, da man nie weiss, welchen Spannungswert die Lambdasonde tatsächlich als 14.6 annimmt. Deshalb würde ein entsprechender Widerstand nur zu einem Kollaps der EFI Nachregelelektronik führen. Auch das Verkaufsargument, dass kein Konstantfahrruckeln mehr stattfindet, hängt in Wahrheit ausschliesslich davon ab, wie gut die programmierte VE-Table zum aktuellen Motor passt.
Neue Lambdasonde in altes Gewinde
Wenn man einen älteren Krümmer, in dem noch die Gewindebuchsen für die 18mm Lambdasonden eingebaut sind, an eine neueres Bike montieren will, dass schon die beheizten 12mm Lambdas verwendet, dann braucht man einen Adapter. Und meist auch ein Verlängerungskabel für die Lambdasonde, da die 18mm Lambdas in der Nähe der Zylinders montiert sind, die beheizten aber eher beim Kat. Deshalb reicht das ursprüngliche Kabel beim vorderen Zylinder nicht aus.
Im Set gibt es den Adapter hier: O2 Adapter Set ältere Auspuffanlagen an neue 2012er Modelle Montieren ! Adapter von 18mm auf 12mm - American-Motors-Kempen CUSTOM-PARTS
Links
Eine schöne Seite, welche nochmals die Funktion der Lambda-Sonden zusammenfasst:
OBD-2 Techn.Info
Ein Bosch-PDF zur Erläuterung der Lambda-Sonden:
Bosch in Australia | Bosch Australia
Eine gute Seite von Daytona Sensors:
Daytona Sensors LLC - Tech FAQ WEGO
© 2010, Peter Viczena
Lambdasonden Funktion
Lambdasonden werden eingesetzt, um im Auspuffstrom zu messen, wie das Luft/Brennstoffverhältniss ist. Das sogenannte AFR (Air Fuel Ratio). Bei AFR 14.6 ist die "ideale" Verbrennung erreicht, das sogenanntet "stöchiometrische Gleichgewicht". Maximales Drehmoment hat die Maschine übrigens bei AFR 13.2 (fetteres Gemisch). Je kleiner das AFR, desto kühler läuft der Motor, da das "überschüssige" Benzin den Motor sehr effektiv kühlt.
AFR 14.6, Lambdaregelung
In diesen (und in allen Texten) setzte ich den Gleichgewichtspunkt der Lambda-Sonde, also das stöchiometrische Gleichgewicht (Lambda=1), mit AFR 14.6 gleich. Das ist das Gemisch, bei dem jedes Benzinmolekül seine genau passende Menge an Sauerstoff hat.
Das ist aber nur richtig bei einem genormten Benzin. Eigentlich ist es dann sogar AFR 14.68, weshalb die Amerikaner in ihrer Literatur oft AFR 14.7 zu diesem Punkt sagen. Das spielte alles solange keine grosse Rolle, bis in den USA angefangen wurde, Ethanol (Alkohol) bis zu einer Menge von 10% dazuzumischen. Damit verschob sich der AFR-Wert des getankten Benzins runter auf 14.3. Reines Ethanol (Trinkalkohol) hat einen AFR von 9.0, Methanol (das was blind macht) einen AFR von 6.5.
Damit man aus dieser treibstoffabhängigen Umrechnerei rauskommt, wurde ab Baujahr ´09 die EFI-Programmierung umgestellt auf Lambda-Regelung. Das heisst man redet nicht mehr von AFR 14.2, sondern statt dessen von Lambda 0,963 (siehe Tabelle unten). Diese Lambdawerte sind aber bei weitem nicht so eingängig wie die AFR Werte, weshalb ich bei meine Betrachtungen weiterhin bei AFR bleibe. Wer will (oder muss), kann sich die Werte ja jederzeit umrechnen.
Wenn man die Maschine teilweise im Open-Loop Betrieb laufen lässt, sollte man sich dieses Umstandes aber bewusst sein, und entsprechende "Sicherheitsabstände" halten.
Die original Lambda Sensoren
In Harleys sind die sogenannten switching (schaltende) Lambda Sensoren verbaut. Sie werden von Bosch für Harley Davidson hergestellt. Die Funktion ist ähnlich wie bei einer Blei-Autobatterie. Auch diese liefert eine Spannung, die von der Säurekonzentration abhängig ist. So liefert dieser Lambdasensor eine Spannung zwischen 0 und 1V, je nach Gemischverhältniss in den Abgasen. Um zu funktionieren, muss der Sensor mindestens 300 Grad Celsius heiss sein.
Die ähnlichsten, die ich finden konnte haben die Bestellnummer 12028. Sie passen an die Harley, obwohl sie etwas länger sind. Das Harley Originalkabel und der Originalstecker muss übernomen werden, evtl. löten. Oder man nimmt gleich das Original (Harley PN 27683-07):
Amazon.com: Bosch 12028 Oxygen Sensor, OE Type Fitment: Automotive
Switching Sensoren werden auch EGO (Exhaust Gas Oxygen) Sensoren genannt. Sie sind haltbar, preiswert (rund 15?) und relativ exakt, sofern man sich ziemlich genau um AFR 14.7 herum bewegt.
Sie werden generell auch in der Automobilindustrie zur Steuerung von Motoren eingesetzt. Diese Sensoren werden umgangssprachlich auch als "smallband"-Sensoren bezeichnet.
Wirklich messen kann man damit nur den Bereich von AFR 14.2 bis AFR 14.8. Sie sind dazu konstruiert um zu melden, ob AFR 14.6 erreicht ist oder nicht. Wie man an der unteren Graphik sieht ist die mV/Lambda Kurve des Sensors alles andere als linear. Es handelt sich also um eine schaltende Funktion, im Gegensatz zu einer messenden Funktion.
An Hand der Graphik sieht man, dass nur zwischen 800mV und 100mV der Graph halbwegs senkrecht ist, also präzise schaltend. Das bedeutet zwischen den Extremwerten AFR 14.2 und 14.8. Nach Herstellerangaben könnten es auch AFR14.0 und 15.0 sein. Aber die Sensoren haben ziemliche Fertigungstoleranzen. Und je älter der Sensor wird, desto schlechter werden die Messwerte vom Rande her. Interessant ist auch, wie sehr sich der Graph gerade am Ende (AFR14.2) verschieben kann, sobald zum Beispiel O2 als Fremdluft dazukommt oder die Auspufftemperatur sich massiv erhöht. Deshalb ist das AFR 14.2, das durch Manipulation der Lambda-Spannung (XiED) erreicht werden soll, schon ziemlich wackelig. Einen AFR von 13.8 stabil über diese Sensoren zu erreichen, wie es der XIED Spannungsteiler versucht, wird dadurch utopisch.
Beim folgenden Bild sieht man, wie sich die Werte der Lambdasonden mit der Temperatur verändern. Ab 780-800mV spreizen sich die Werte an der oberen Seite der Graphik auseinander, darunter bleiben Sie zusammen. Also sollte man nicht mehr als 780mV von den Sensoren "verlangen". Das entspricht einem AFR von 14,2.
Die maximale Voltzahl, bei der diese schaltende Lambdasonde zuverlässig arbeitet, liegt also unter 800mV. Das wird auch durch die Factory bestätigt, indem die Harley EFI mit Lambda-Regelung keine Voltzahl über 774 mV für die Lambdasonden zulässt.
Hinzukommt die Alterung der Sensoren. Je älter sie sind, desto höhere Spannungen zeigen sie an. Das bedeutet im Effekt, dass die Maschine immer magerer fährt, weil die Lambdasonde irrtümlich ein zu fettes Gemisch meldet. Das ist nicht gut für den Motor.
Diese nächste Graphik hat mal alle Temperaturstreuungen übereinandergelegt. Zitat:"Das nebenstehende Diagramm zeigt den sehr scharfen Arbeitspunkt des O2-Sensors um das stöchiometrische Optimum in Abhängigheit seiner Spannung."
OBD-2 Techn.Info
Bei den waagerecht verlaufenden Wertbereichen misst der Lambda Sensor irgendwas, es wäre eher Glück, wenn der Messwert und die tatsächliche AFR Wert übereinstimmen würden.
Die strengen Abgasvorschriften in den USA haben Harley in der Vergangenheit dazu gezwungen, den Motor grösstenteil im AFR 14.6 Bereich laufen zu lassen. Und dafür mögliche Hitzestauprobleme billigend in Kauf zu nehmen. Dafür reichen die Switching Sensoren.
Direktes Messen der Spannung
Bis zum BJ 08 konnte man die anliegende Spannung der Lambdasonden mit einem Voltmeter messen. Aber dann hat Harley so etwas wie eine "fluktuierende Masse" eingeführt. Das heisst im Klartext, dass zuviel Spannung am Messgerät angezeigt wird.
--2008, die Lambdas haben die Spannung, die auch in der Tabelle steht
--2009, die Lambdas messen 750mV zuviel
--2010-2011, die Lambdas messen 950mV zuviel
Das sind natürlich nur circa Werte.
Harley Lambda Sensoren mit Vorheizung
Die "neuen" Harley Lambdasonden ab BJ 2009 unterscheiden sich von den "alten" nur im Durchmesser und darin, dass sie eine Vorheizung haben. Die Gewindegrösse der alten Sonden ist M18x1.5 (wie bei 18mm Zündkerzen), bei den neueren Sensoren ist es M12x1,25 Feingewinde.
Durch die elektrische Heizung können sie weiter entfernt vom Zylinder montiert werden und sind schneller einsatzbereit. Es handelt sich aber weiterhin um die einfachen "switching" Sensoren.
Die beheizten Sensoren haben folgende Anschlussbelegung:
Grün/Gelb: +Heizung
Grün/Weiss: -Heizung
Orange: O2 Signal
Schwarz/Braun: O2 Masse
AFR-Messgerät mit Switching Sensoren
Die Firma K&N nutzt die (miserablen) Messeigenschaften der switching Sensors trotzdem, um ein AFR-Messgerät damit zu betreiben. Damit kann man natürlich keine präzisen Messungen machen:
85-2441 - K&N Performance Products, Round Air/Fuel Ratio; Complete
Der untere AFR-Graph, der zu diesem Anzeigegerät gehört, ist natürlich derselbe wie oben, nur die Achsen sind vertauscht.
Originalzitat: "The voltage output of the oxygen sensor is not linear so the reading may occasionally bounce back and forth between lights 3 and 7. This condition is considered normal and does not indicate a radical change in the air/fuel ratio. Note that the sensor is very accurate near 14.7:1.0 and less accurate as the air/fuel ratio goes either rich or lean".
Also die Anzeige des Gerätes hüpft wie wild, wenn die Lambdasonde genau misst, und steht ruhig, wenn die Messwerte unzuverlässig werden. Die Anzeige dürfte also nur zur groben Orientierung ausreichen.
Es gibt noch einen zweiten Hersteller, RB Racing, der ein Messgerät nach dem gleichen Prinzip verkauft (ist vielleicht dasselbe?):
RSR Air/Fuel Ratio Gauge
Broadband Sensoren, Bosch LSU 4.2
Daneben gibt es auch broadband/narrowband (schmalband) Sensoren. Wie z.B. die LSU 4.2 von Bosch:
Wiring the LSU4 Sensor
Dieser Sensor wird auch UEGO (Universal Exhaust Gas Oxygen) Sensor genannt. Diese werden normal nur in Katalysatoren eingesetzt, sind relativ ungenau und nicht sonderlich haltbar. Und kosten etwa 120? pro Stück. Dafür ist er ist beheizt und normalerweise innerhalb von 30sec. einsatzbereit.
Diese Sensoren werden im Netz umgangssprachlich auch als "Wideband"-Sensoren bezeichnet und werden in Nachrüst-EFIs eingesetzt, die "Autotuned" sind. Zum Beispiel beim Thundermax Autotune:
http://g-homeserver.com/harley-david...-autotune.html
Auch manche Messgeräte zur externen Abgasmessung nutzen diese Technologie:
Daytona Sensors LLC - Twin Scan II Low Cost Scan Tool
Stecker und Kalibrierwiderstand
Als Besonderheit haben diese schmalband Sensoren, dass Sie den kleinen Spalt zwischen dem Anschlusskabel und der Isolierung als Frischluftzugang nutzen. Wenn man also das Kabel willkürlich kürzt, kann es zu Fehlmessungen kommen. Zudem ist kurz hinter dem Stecker bei der Produktion ein Widerstand eingebaut worden, dessen Wert exakt zum Sensor passt. Das ist ein Kalibrierwiderstand (Lasergefräst), der zur Korrektur der Messwerte herangezogen werden kann. Deshalb darf man den Originalstecker auch nicht abknipsen und gegen einen kleineren Austauschen, der Lambda-Sensor kann dann nicht mehr funktionieren!
Fehlerquellen
Zudem sind diese Sensoren sehr empfindlich, was Temperatur und Druck angeht. Je weiter die Messwerte von Lambda=1 entfernt sind, desto grösser ist der "Störeinfluss" von Druck und Temperatur. Eigentlich müsste man deshalb für eine halbwegs exakte Messung mit diesen Sensoren auch die Werte für die Abgastemperatur und den Druck haben. Das passiert natürlich nicht in einem Motorrad.
Bedenklich kann es aber werden, wenn diese Sensoren in einem Prüfstand verwendet werden, ohne das eine gleichzeitige Auswertung von Temperatur/Druck stattfindet. Diese Prüfstandläufe kann man sich getrost sparen, wenn nicht wenigstens einer dieser Parameter mit in die Messung einfliesst.
Es gibt aber einen Anwendungsfall, wo die Switching Sensoren nicht ausreichen und die Broadband Sensoren verbaut werden müssen: Turbolader und Kompressoren. Wenn sich die Luftmenge schnell und schlagartig ändern kann (was bei Saugmotoren nicht vorkommt), dann kann der Messbereich der Switching Sensoren zu klein sein, um schnell genug reagieren zu können. Da ich aber selber noch keine zugelassene Turbogeladene Harley gesehen habe, spielt dieser Sonderfall wohl keine gross Rolle.
ABER: Diese Sensoren werden in der Automobilindustrie niemals eingesetzt als primäres Steuerungsorgan für die Gemischregelung. Sondern immer nur als zweite Zusatzkontrolle nach dem Katalysator. Wenn sie als primäre Steuerung geeignet wären, würden sich die Hersteller viel Geld dadurch sparen, dass sie nur noch die LSU nehmen. Deshalb ist die Verwendung dieser Sensoren als primäres Steuerungselement (wie es beim ThunderMax Autotune geschieht) eine unsaubere Applikation, für die dieses Teil nie geschaffen wurde.
AFR-Messgerät mit Broadband Sensoren
Auch für die Broadband Sensoren gibt es ein AFR-Messgerät (in eckig/rund, analog/digital) mit deutscher Anleitung:
Welcome to Wide Band Commander
Ich denke damit könnte man messtechnisch was anfangen. Zudem kann dieses Teil benutzt werden, Fahrzustände aufzuzeichen, die man später mit dem PC (per USB) auswerten kann. Dafür muss dann aber noch ein Drehzahlsensor an die zentrale Box angeschlossen werden. Nachteilig ist, dass man die zentrale Steuerbox irgendwo unterbringen muss, und dass im Auspuff eine neue Gewindebuchse (18mm) für den Bosch LSU4.2 fällig ist.
Von der Firma Innovate Motorsports gibt es auch ein manuelles Messgerät (LM-2), wenn man es nicht unbedingt an der Maschine fest montieren will/kann:
LM-2, LC-1, Lambdatool, Lambdamessgert, Lambdasonde, Breitbandsonde, Innovate, MFT - Milewski Fahrzeugtechnik
Broadband Sensoren, Bosch LSU 4.9
Alternativ zu der LSU 4.2 gibt es jetzt die LSU 4.9 von Bosch:
Sie ist die Consumer Version der MiniLSU4.9 (s.u.) und relativ neu auf dem Markt. Ihr Preis liegt etwas niedriger wie die LSU 4.2. Es handelt sich um eine etwas andere Technologie (ZrO2 Zweizellen Grenzstromsonde). Eine Heizung ist eingebaut, die statt wie bisher auf 500° sogar auf 800° vorheizt.
Diese Sonde braucht einen extra Steuerchip, der ihr vorgeschaltet werden muss. Dieser IC CJ125 sorgt für die stabile Spannungsversorung der Zelle und beinhaltet auch einen Verstärker, der das Signal bereistellt. Die Messpannung liegt bei 0-5V.
Da die verwendete Fertigungstechnologie (Dickfilmtechnik) sehr hohe Streuungen hat, muss der Sensor individuell kalibriert werden, um richtige Messwerte zu erzeugen. Zu diesem Zweck ist im Stecker ein Trimmwiderstand eingebaut. Die Kalibrierung (zum Beispiel an der Luft) sollte bei jeder Wartung neu durchgeführt werden.
Der Vorteil dieses Sensors ist, dass er höhere Drücke und vor allen Dingen Vibrationen besser aushält. Das ist gerade bei Motorrädern wichtig. Zudem scheint die Temperaturabhängige Streuung der Messwerte nicht so hoch zu sein.
Eine Anwendung dieses Sensors bei Harleys ist mir nicht bekannt, kann aber in nächster Zeit noch kommen. Ich persönlich gehe davon aus, dass aufgrund der besseren Haltbarkeit und des überschaubaren Preises diese Sonde in der nächsten Generation der Harley EFI verbaut sein wird.
Es gibt auch für diesen Sensor bereits eine AFR Anzeige:
Wideband AFR Gauge
Broadband Sensoren, Bosch MiniLSU 4.9
Echte wideband Sensoren sind präzise und wirklich sehr teuer, und werden nur von Labors in der Entwicklungsabteilung eingesetzt. Der Sache sehr nahe kommt die Bosch Mini LSU 4.9 (kostet rund 2000?). Diese wird in Kleinstserie in Handarbeit für Rennfahrzeuge gebaut. User crossbones hat folgendes dazu angemerkt:
"Die Mini-LSU 4.9 ist eine ausschließlich für den Motorsport entwickelte Lambdasonde. Sie hat den Vorteil, dass sie höhere Schüttelbeschleunigungen verträgt, da sie deutlich kleiner und leichter ist.
Sie hat gegenüber der Serien LSU 4.9 keine bessere Messgenauigkeit, keinen besseren Messbereich. Das Ansprechverhalten kann aufgrund des einfachen Schutzrohres besser sein. Allerdings ist zu beachten, dass eine Lambdasonde erst in Betrieb gehen darf, wenn alle Feuchtigkeit aus dem Auspuff entwichen ist. Hintergrund ist, dass die Keramik über den integrierten Heizer auf ca. 800 °C erhitzt wird und dabei keine Wassertropfen auf die heiße Keramik kommen darf. Diese würde sofort platzen. Gerade durch das einfachere Schutzrohr ist hier die Gefahr aber größer als bei einer Seriensonde.
Die Auswerteelektronik ist bei beiden Sondentypen gleich. Jedoch ist eine speziell für die Mini Sonde entwickelte Keramik im Einsatz und die Mini LSU wird in Handarbeit im Musterbau hergestellt."
Messungenauigkeit der Breitband-Lambdasonden:
Wie aus folgender Patentschrift S.4 hervorgeht (danke Crossbone!), haben folgende Parameter Einfluss auf die Genauigkeit des Lambda-Sensors:
Temperatur: 1,5%
Abgasdruck: 3,0%
Luftfeuchte: 4,2%
Fettes Gemisch: 1,5%
Es ist so, dass normalerweise auf einem Prüfstand IMMER zumindest die Abgastemperatur, und bei besseren auch der Abgasdruck gemessen wird und diese Messwerte mit in die Kalibrierung einfliessen. Die professionellen Lambda Messgeräte haben dafür extra Eingänge und Korrekturalgorithmen.
Zusätzlich auch noch die Luftfeuchte zu messen erscheint mir in diesem Fall unsinnig. Obwohl dessen Einfluss laut der Patentschrift genauso hoch ist wie Druck und Temperatur zusammen. Statt dessen wird nämlich der Luftdruck als Absolutwert über eine barometrischen Sensor gemessen. In diesem Wert steckt dann der druckmindernde Einfluss der Luftfeuchte mit drin.
Von dem Druckunterschied von feuchter zu trockener Luft lebt übrigens der gesamte Segelflug. Man sollte ihn also nicht unterschätzen.
Druck und Temperatur ändern sich dynamisch durch den Motor und während des Messprozesses. Wohingegen die Luftfeuchte sich nur marginal ändert, und durch eine einmalige Kalibrierung am Anfang ausgeglichen werden könnte .
Am Motorrad sieht das anders aus. Aber da wird generell nix nachkalibriert. Da kann es (und kommt es) bei Breitbandsensoren generell zu Messfehlern von bis zu 10%. Speziell auch aufgrund der relativ grossen Temperatur- und Druckschwankungen bei einem V-Twin. Deshalb sind ja in der original EFI auch nur die Switching-Sensoren verbaut.
Aber lassen wir Mal die Kirche im Dorf: Bei Vergasern ist 10% maximale Messungenauigkeit ein Traumwert, der niemals erreicht werden kann.
Als Fazit muss gelten, dass man immer besser auf Nummer sicher geht und die EFI auf möglichst Fettes Gemisch stellt. Bei der Verwendung von Breitbandsensoren also z.b. AFR 13.3, wie es beim TM Autotune voreingestellt ist. Wenn wir daraufhin von einer Standardabweichung von 5% zu jeder Seite ausgehen, dann wird er tatsächliche AFR Wert irgendwo zwischen 12.8 und 14.0 schwanken.
Lebensdauer der Harley Lambda Sonden (Werksangabe)
Die Lebensdauer der Lambdasonden wird von Bosch wie folgt angegeben:
Standard Unbeheizt: 50.000 - 80.000km
Standard Beheizt: 100.000km
Lebensdauer der Bosch LSU 4.2 (Werksangabe)
Bosch gibt an:160.000km für Autos, 80.000km für Motorräder mit grosser Vibration. Wenn diesen Sensoren oft im fetten Bereich gefahren werden, das heisst unter AFR 13.4 (Lambda 0,95), kann sich die Lebensdauer drastisch verringern. Nur ist dieser AFR Bereich genau derjenige, der bei getunten Harleys angestrebt wird. Auch Ölanteile oder Blei im Gemisch verringern die Lebensdauer, wenn auch nicht in gleichem Masse. Generell hält diese Sonde etwa solange wie eine Zündkerze. Wenn die Zündkerze hinüber ist, weil man lange zu fett gefahren ist, oder Blei im Benzin hatte, dann ist auch der Lambda Sensor kaputt.
Die Sonden sollten generell alle 30.000 km ausgebaut und gereinigt werden. Da die Harley relativ oft ausserhalb von Lambda=1 fährt, kann dieses Intervall auch gerne kürzer sein.
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Die gute Nachricht: wenn die Sonden anfangen auszufallen, dann verschiebt sich das Gemisch zunächst mal zum fetteren hin. Erst später fällt die Lambdasonde dann schlagartig aus und erzeugt einen Fehlercode.
Lebensdauer der Lambda Sonden in einer Harley (Erfahrungswerte)
Erfahrungen aus den USA zeigen, dass eine LSU 4.2 etwa 30.000km lebt (nicht selten auch nur 10.000km). Die eingebauten Sonden halten etwa 50.000km (und mehr).
NGK Lambda Sonden
Nur der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass nicht nur Bosch Lambda Sonden baut. Auch von NGK gibt es brauchbare Sonden:
NGK - Lambdasonden für Motorräder
Besonders interessant ist die abgebildete Spezialsonde für Motorräder. Nicht nur, dass sie in die M18 Gewinde für Zündkerzen (wie auch die Bosch) passt, das Anschlusskabel wird auch wie ein Zündkabel aufgesteckt.
Neue Gewindebuchsen für den Leistungsprüfstand:
Bei den Modellen mit beheizten Lambda Sonden kann man keine Broadband Sonde einsetzen (für ein Autotune oder ein externes Messgerät), da die Gewinde zu klein sind. Zudem befinden sich viel zu weit vom Zylinderkopf entfernt, um realistische Messwerte liefern zu können. In einem Harley Auspuff hat man es des öfteren mit Fehlluft zu tun, die Nahe der Endkappe öfter vorkommt als nahe am Zylinder.
Da bleibt als Lösung entweder zwei neue M18 Gewindesockel einzuschweissen, oder ein Spezialtool von HD zu benutzen:
Screamin' Eagle® Exhaust Sampling Adapter Installation Tool #14900008
Es werden zuerst zwei passende Löcher in den Auspuffkrümmer nahe dem Zylinder gebohrt und mit diesem Werkzeug dann eine Gewindebuchse eingepresst. In diese Buchse passt dann ein Messrohr, an dem wiederum der messende Broadband Lambda Sensor hängt. Die Gewindebuchse ist offensichtlich sehr klein, weshalb das handbetriebene Gerät wohl gut funktioniert. Nach Abschluss der Messung wird dieses Gewinde mit einer Inbusschraube wieder verschlossen. Das Wärmeleitblech verdeckt dann die "Wunde". Der Preis von $630,- ist wohl nix für Hobbybastler...
Der O2 Eliminator
Wenn man aus irgendwelchen Gründen die Lambdasonden stillegen will, zum Beispiel weil man einen Powercommander3 Tuning Modul installiert, dann reicht es nicht, den Stecker einfach abzuziehen. Die EFI merkt das nicht Vorhandensein der Lambdasonde und reagiert mit einem Fehlercode.
Da die Lambda Regelung nicht in Echtzeit funktioniert, (siehe: http://g-homeserver.com/harley-david...ngeregelt.html) passiert ansonsten nicht viel. Die EFI schaltet auf Open-Loop Betrieb und das Motorrad fährt weiter. Es wird also aus der AFR Tabelle einfach der Wert 14.6 ausgelesen, der dann rechnerisch angestrebt wird.
Um den Fehlercode zu vermeiden, gibt es einen O2 Eliminator-Stecker, der statt der Lambdasonde eingestöpselt wird. In diesen Stecker (AMP Superseal 2-Polig, zwischen blauem und grauem kabel) ist ein Widerstand von 1MOhm eingebaut.
Die Funktion ist einfach: Nach dem Anlassen des Motors läuft die EFI immer im Open-Loop Betrieb. Nach frühestens 2 Minuten schaut die EFI nach, ob die Lambda Sensoren eine Mindestspannung von 450mV überschritten haben, was genau Lambda=1 entspricht. Das machen die Sensoren aber erst, wenn sie mindesten 300 Grad heiss sind.
Der 1MOhm Widerstand sorgt dafür, dass die Lambda-Sonden scheinbar immer kalt bleiben, d.h. niemals eine ordentliche Spannung liefern. Damit wird die EFI auch nie in den Closed-Loop Betrieb geschaltet. Alle kommerziellen Eliminatoren haben meines Wissens nach den 1MOhm Widerstand.
Manche Lieferanten behaupten, das der O2-Sensor-Eliminator die Lambdasonde ersetzt und den erwarteten Optimalwert an die Einspritzanlage übermittelt. Dadurch soll ein Nachregeln vermieden werden.
Das ist schlicht falsch. Das könnte auch nie funktionieren, da man nie weiss, welchen Spannungswert die Lambdasonde tatsächlich als 14.6 annimmt. Deshalb würde ein entsprechender Widerstand nur zu einem Kollaps der EFI Nachregelelektronik führen. Auch das Verkaufsargument, dass kein Konstantfahrruckeln mehr stattfindet, hängt in Wahrheit ausschliesslich davon ab, wie gut die programmierte VE-Table zum aktuellen Motor passt.
Neue Lambdasonde in altes Gewinde
Wenn man einen älteren Krümmer, in dem noch die Gewindebuchsen für die 18mm Lambdasonden eingebaut sind, an eine neueres Bike montieren will, dass schon die beheizten 12mm Lambdas verwendet, dann braucht man einen Adapter. Und meist auch ein Verlängerungskabel für die Lambdasonde, da die 18mm Lambdas in der Nähe der Zylinders montiert sind, die beheizten aber eher beim Kat. Deshalb reicht das ursprüngliche Kabel beim vorderen Zylinder nicht aus.
Im Set gibt es den Adapter hier: O2 Adapter Set ältere Auspuffanlagen an neue 2012er Modelle Montieren ! Adapter von 18mm auf 12mm - American-Motors-Kempen CUSTOM-PARTS
Links
Eine schöne Seite, welche nochmals die Funktion der Lambda-Sonden zusammenfasst:
OBD-2 Techn.Info
Ein Bosch-PDF zur Erläuterung der Lambda-Sonden:
Bosch in Australia | Bosch Australia
Eine gute Seite von Daytona Sensors:
Daytona Sensors LLC - Tech FAQ WEGO
© 2010, Peter Viczena
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