Lambdasonde für alle Fahrzeuge

Lambdasonde wechseln: Schritt-für-Schritt-Anleitung

Schüttelt sich Dein Motor im Leerlauf, wenn er warm ist, oder ist Dein Kraftstoffverbrauch höher als sonst? Das könnten erste Anzeichen für eine defekte bzw. gealterte Lambdasonde sein. Was die Lambdasonde tut, wie Du einen Defekt erkennst und wie Du die defekte Lambdasonde selbst wechselst, möchten wir Dir mit diesem Beitrag zeigen.

Was macht eine Lambdasonde und wie funktioniert sie?

Eine Lambdasonde ist ein Sensor, der den Restsauerstoffgehalt im Abgas misst. Daher ist die Lambdasonde immer in die Abgasanlage geschraubt. Genau genommen misst die Lambdasonde nicht direkt den Restsauerstoffgehalt im Abgas, vielmehr vergleicht sie den Restsauerstoffgehalt im Abgas mit dem Sauerstoffgehalt in der Umgebungsluft. Um das zu ermöglichen, befindet sich das Sensorelement nicht nur im Abgas, sondern auch an der Umgebungsluft. Sobald die Betriebstemperatur von 350 °C erreicht ist, beginnen Sauerstoffatome von der Umgebungsluft durch die Oxid-Keramik, also das Zirkondioxid, des Sensorelements in das Abgas zu strömen.

Da die Oxid-Keramik allerdings nur für Sauerstoffionen durchlässig ist, müssen die Sauerstoffatome zunächst zusätzliche Elektronen aufnehmen, um zu Sauerstoffionen zu werden. Erst dann kann der Sauerstoff in Form von Sauerstoffionen das Keramikelement durchdringen. Wenn die Sauerstoffionen im Abgas angekommen sind, müssen sie ihre überschüssigen Elektronen wieder abgeben, damit sie wieder den neutralen angestrebten Zustand annehmen. Dadurch entsteht eine elektrische Spannung zwischen den beiden Platinelektronen, welche an das Motorsteuergerät weitergegeben wird.

Neben der Betriebstemperatur benötigt es für den Fluss der Sauerstoffatome bzw. -ionen auch ein Gefälle zwischen Sauerstoffgehalt in der Umgebungsluft und Restsauerstoffgehalt im Abgas. Je größer der Restsauerstoffgehalt im Abgas bzw. je magerer das verbrannte Kraftstoff-Luft-Gemisch ist, umso weniger Sauerstoffionen strömen durch die Keramik und umso weniger elektrische Spannung entsteht zwischen den Elektroden.

Im Umkehrschluss bedeutet das: Je kleiner der Restsauerstoffgehalt im Abgas bzw. je fetter das verbrannte Kraftstoff-Luft-Gemisch ist, umso mehr Sauerstoffionen strömen durch die Keramik und umso mehr elektrische Spannung entsteht zwischen den Elektroden. Die elektrische Spannung liegt während des Betriebs in einem Bereich von 0,1 V bis 0,9 V.

Was ist der Lambda-Wert?

Der Lambda-Wert ist ein einheitenloser Quotient, der das Verhältnis von der verfügbaren Luftmasse zur für die vollständige Verbrennung benötigten Luftmasse bzw. zum stöchiometrischen Luftbedarf wiedergibt.

Lambdawert kleiner als 1: Läuft der Motor zu fett (d. h. bekommt er zu viel Kraftstoff), steht ihm zu wenig Luft zur Verfügung, um den Kraftstoff vollständig zu verbrennen. Damit ist also die verfügbare Luftmasse kleiner als die benötigte Luftmasse und es besteht ein Luftmangel. Bei einem Luftmangel ist also der Lambda-Wert kleiner als eins.

Lambda-Wert größer als 1: Andersrum spricht man von einem Luftüberschuss, wenn der Motor zu wenig Kraftstoff bekommt und dadurch zu mager läuft. Bei einem Luftüberschuss ist der Lambda-Wert größer als 1.

Lambda-Wert gleich 1: Unter idealen Bedingungen, wenn also dem Motor exakt die Kraftstoffmenge zugeführt wird, die er braucht, um den Kraftstoff vollständig zu verbrennen, spricht man von Lambda gleich eins.

	Stöchiometrischer Luftbedarf für 1 kg Kraftstoff	Lambda-Wert im Betrieb (ohne Sonderbauformen)
Benzinmotor	14,7 kg	λ = 0,997 bis λ = 1,004
Dieselmotor	14,5 kg	λ = 1,3 bis λ = 6

Welche Arten von Lambdasonden gibt es?

Spannungssprungsonde

Die Spannungssprungsonde, auch kurz Sprungsonde oder Regelsonde genannt, ist die klassische Lambdasonde. Sie kommt ausschließlich bei Ottomotoren und Motoren, die mit λ = 1 betrieben werden, vor. Sie heißt Spannungssprungsonde, weil im Betrieb die erzeugte elektrische Spannung bis zu 7-mal von 0,1 V auf 0,9 V pro Sekunde springt. Sie arbeitet ab einer Temperatur von 350 °C und ihre Sensorkeramik besteht aus Zirkondioxid.

Verbaut wird die Regelsonde zwischen Auslassventil und Katalysator. Die Regelsonde informiert das Motorsteuergerät darüber, ob das Gemisch zu fett oder zu mager war, und das Motorsteuergerät kann auf diese Information mit Anfetten oder Abmagern reagieren. Dazu werden die Einspritzzeiten der Einspritzdüsen so verändert, dass sie entweder länger öffnen und mehr Kraftstoff einspritzen oder kürzer öffnen und weniger Kraftstoff einspritzen. Das Motorsteuergerät versucht, den Lambda-Wert im Leerlauf und Teillast-Bereich bei λ = 1 zu halten, damit der Katalysator optimal arbeiten kann.

Widerstandsprungsonde

Eine weitere Bauform der Sprungsonde ist die Widerstandsprungsonde. Bei der Widerstandsprungsonde kommt Titandioxid statt Zirkondioxid zum Einsatz. Anders als bei der Spannungssprungsonde wird bei dieser Bauform keine elektrische Spannung erzeugt, sondern der elektrische Widerstand der Keramik ändert sich mit dem Restsauerstoffgehalt im Abgas. Für die Messung des Widerstandes muss eine Spannung vom Motorsteuergerät angelegt werden. Außerdem brauchen die Widerstandsprungsonden eine Betriebstemperatur von 500 °C bis 800 °C, weshalb sie eigentlich nur in Kombination mit einer Lambdasondenheizung zum Einsatz kommen. Der große Vorteil von Widerstandssprungsonden ist, dass sie keine Umgebungsluft als Referenz für die Messung brauchen.

Diagnosesonde

Spätestens seit der Abgasnorm Euro 4 kommt eigentlich kein Benzinmotor mehr ohne eine Monitorsonde, auch Diagnosesonde genannt, aus. Die Aufgabe der Diagnosesonde besteht darin, das Motorsteuergerät über die fehlerfreie Funktion des Katalysators zu informieren. Da der Katalysator Sauerstoff speichern kann, wirkt er auf den Restsauerstoffgehalt wie ein Dämpfer. Die fehlerfreie Funktion des Kats wird deshalb immer über eine nahezu konstante Spannung an der Lambdasonde von 0,6 V bis 0,8 V angezeigt.

Breitbandlambdasonde

Anders funktioniert die Breitbandlambdasonde. Die Breitbandlambdasonde kommt bei allen Fahrzeugen zum Einsatz, die mit einem Lambda-Wert größer als 1 betrieben werden. Dazu zählen vor allem Dieselmotoren, Gasmotoren und Magermixmotoren. Sie wird immer als Planare- anstatt als Fingersonde ausgeführt und verfügt immer über eine Lambdasondenheizung, da ihre Arbeitstemperatur zwischen 700°C und 800°C liegt. Zu finden ist sie meist nah hinter den Auslassventilen oder dem Turbolader.

Prinzipiell besteht eine Breitbandlambdasonde aus zwei Spannungssprungsonden mit je einer Sensorkeramik aus Zirkondioxid, wobei man die eine als Messzelle und die andere als Pumpzelle bezeichnet. Zwischen der Pumpzelle und der Messzelle ist ein sehr schmaler Diffusionsspalt, der einen geschlossenen Raum bildet. Nur eine kleine Öffnung in der Pumpzelle verbindet den Diffusionsspalt mit dem Abgasrohr. Auf der anderen Seite des Diffusionsspalts liegt die Messzelle, welche mit der Umgebungsluft verbunden ist.

Während die Pumpzelle durch das Motorsteuergerät bestromt wird und somit den Restsauerstoff aus dem Abgas in den Diffusionsspalt pump, misst die Messzelle den Sauerstoffgehalt im Diffusionsspalt. Das Motorsteuergerät versucht nun den Sauerstoffgehalt im Diffusionspalt bei λ = 1 zu halten. Dazu kann das Motorsteuergerät den Pumpenstrom der Pumpzelle einstellen und sogar umpolen, um auch Sauerstoff aus dem Diffusionsspalt in den Abgasstrang zurückzupumpen, wodurch auch sauerstoffarme Abgase bis λ = 0,7 gemessen werden können. Im eigentlichen Sinne wird also nicht der Restsauerstoffgehalt gemessen, sondern der Pumpstrom. Und darüber wird Rückschluss auf den Sauerstoffgehalt gezogen. Eingesetzt wird die Breitbandlambdasonde hauptsächlich bei modernen Dieselfahrzeugen, um die Motorsteuerung zu optimieren.

Wann und wie oft muss man die Lambdasonde wechseln?

Lambdasonden unterliegen einem Alterungsprozess, der sie zunächst träger werden lässt. Sie können immer noch funktionieren, nur läuft der Motor meist nicht mehr optimal im Leerlauf und verbraucht auch spürbar mehr Kraftstoff, was auch zu Schäden am Katalysator führen kann. Um dem vorzubeugen, sollten Lambdasonden alle 30.000 km und bei jeder Inspektion überprüft werden. Außerdem schreiben die Hersteller feste Wechselintervalle für die verschiedenen Lambdasonden vor.

Lambdasonde	Wechselintervall
unbeheizte Lambdasonde	alle 50.000 – 80.000 km
beheizte Lambdasonde (3‑polig)	alle 100.000 – 160.000 km
beheizte Lambdasonde (4‑polig)	alle 160.000 km
planare Lambdasonden	alle 160.000 km – 250.000 km
planare Breitbandlambdasonde	alle 160.000 km – 250.000 km

Kann ich mit einer defekten Lambdasonde noch weiterfahren?

Mit einer defekten Monitorsonde kann man erstmal ohne Probleme weiterfahren. Eine defekte Monitorsonde heißt nicht, dass die Abgasreinigung nicht mehr funktioniert, sondern nur, dass die Funktion des Katalysators nicht mehr überprüft werden kann. Eine Einschränkung besteht nur, wenn das Motorsteuergerät ins Notprogramm geht oder wenn die Hauptuntersuchung fällig ist.

Anders verhält es sich bei einer Regelsonde oder Breitbandsonde. Diese Lambdasonden sind mit für das Motormanagement verantwortlich. Eine Fahrt zur nächsten Werkstatt ist sicherlich möglich, aber längere Strecken sollten vermieden werden, da beispielsweise der Katalysator oder Partikelfilter beschädigt werden kann. Im schlimmsten Fall können sogar die Auslassventile Schaden nehmen. Man spricht dann von verbrannten Ventilen.

Einen Defekt erkennen

Woran erkenne ich eine defekte Lambdasonde?

Je nach Fahrzeughersteller kann das Auslösen der Motorkontrolllampe dazu führen, dass das Motorsteuergerät in den Notlauf geht und das Fahrzeug nur noch unter erheblichem Leistungsverlust und Mehrverbrauch bewegt werden kann.

Alle Lambdasonden sind abgasrelevante Bauteile und werden somit auch von der Motorsteuerung überwacht. Sollte ein Fehler vom Motorsteuergerät erkannt werden, wird im Kombiinstrument die Motorkontrolllampe (MKL bzw. MIL) ausgelöst. Mittels Diagnosetester kann in diesem Fall eindeutig die defekte Lambdasonde identifiziert werden. Moderne Fahrzeuge mit einer zweiflutigen Abgasanlage können bis zu sechs Lambdasonden haben. Darum ist es wichtig, genau zu wissen, welche Lambdasonde kaputt ist.

Die klassischen Symptome einer defekten bzw. gealterten Regelsonde bei Benzinmotoren sind:

• zitternder bis unrunder Leerlauf bei warmem Motor
• merklich erhöhter Kraftstoffverbrauch
• Auto zieht nicht richtig

Über Monitorsonden kann man sagen, dass sie nur einer Beachtung wert sind, wenn die Motorkontrolllampe ihretwegen aufleuchtet. In den meisten Fällen meldet sich jedoch die Monitorsonde, wenn der Katalysator defekt ist.

Die klassischen Symptome einer defekten bzw. gealterten Breitbandlambdasonde sind:

• zitternder bis unrunder Leerlauf bei warmem Motor
• merklich erhöhter Kraftstoffverbrauch
• schlechtes Ansprechverhalten im Teillastbereich
• schwarzer Qualm aus dem Auspuff (Dieselmotor)

Wie finde ich die defekte Lambdasonde?

Um die Lage der defekten Lambdasonde genau identifizieren zu können, sind alle Fehlermeldungen mit einer genauen Angabe zur Lage im Abgasstrang versehen, zum Beispiel: Bank 1 Sensor 1. Sensor 1 ist immer die Regelsonde und Sensor 2 oder Sensor 3 ist immer eine Diagnosesonde bzw. Monitorsonde.

Bank 1 ist bei einer einflutigen Abgasanlage relativ leicht zu bestimmen, da es keine Bank 2 gibt. Bei zweiflutigen Anlagen ist es etwas komplizierter. Bei einem V-Motor ist mit Bank 1 die erste Zylinderreihe gemeint. Die Definition sagt, dass bei einem V-Motor der 1. Zylinder gegenüber der kraftabgebenden Seite rechts liegt. In der Regel ist also die erste Zylinderreihe, wenn man vor der offenen Motorhaube steht, die Reihe auf der linken bzw. Beifahrerseite. Bei quer eingebauten V-Motoren zeigt dann Bank 1 zur Spritzwand. Bei Reihen-Motoren ist der 1. Zylinder ebenfalls der 1. Zylinder gegenüber der kraftabgebenden Seite. Somit ist der Abgasstrang für die ersten Zylinder Bank 1 und für die letzten Zylinder Bank 2.

Mit einem Multimeter lässt sich eine Lambdasonde nur begrenzt prüfen. Richtig messen kann man eigentlich nur den Widerstand der Lambdasondenheizung. Als Orientierungshilfe kann man sich auch das springende Spannungssignal anschauen. Das geht jedoch wesentlich besser mit einem Oszilloskop, welches wahrscheinlich kaum jemand zuhause hat und das zu teuer für den einmaligen Gebrauch ist.

Besser ist es, sich die Parameter der Sonde über das Diagnosegerät anzeigen zu lassen. Die Parameter der Lambdasonden kann man sich von jedem EOBD-fähigen Diagnosegerät anzeigen lassen. Hier noch einmal die erwarteten Spannungswerte zusammengefasst:

Lambdasondentyp	Erwartete Spannungswerte
Spannungssprungsonde	Spannungssprünge zwischen 0,1 V und 0,9 V
Widerstandsprungsonde	Spannungssprünge zwischen 0,4 V und 3,9 V
Monitorsonde	Nahezu konstante Spannung zwischen 0,6 V und 0,8 V
Breitbandsonde	Konstante Spannung um 0,45 V

Hinweis: Die eigentliche Gemischadaption bei einer Breitbandsonde erfolgt über den Pumpstrom. Dieser sollte je nach Lastzustand des Motors zwischen -1 mA und 3 mA liegen. Bei λ = 1 beträgt der Pumpstrom 0 mA.

Wie kann ich eine Lambdasonde prüfen?

Wenn die Motorkontrolllampe brennt, sollte man immer als Erstes den Fehlerspeicher des Motorsteuergeräts auslesen. Seit 2001 verfügt jedes in Europa neu zugelassene Fahrzeug über die europäische On-Board-Diagnose EOBD. Somit sind die wichtigsten abgasrelevanten Fehlercodes für jedes Fahrzeug gleich und können mit dem günstigsten Diagnosegerät ausgelesen und interpretiert werden.

Alle EOBD-Fehlercodes beginnen mit „P0“, gefolgt von drei weiteren Ziffern. Fehlercodes, die die Lambdasonde betreffen, können wie folgt aussehen: P003X, P004X, P005X, P006X, P013X, P014X, P015X, P016X.

Die häufigsten Fehlermeldungen, ihre möglichen Ursachen und wie Ihr die Fehler behebt, haben wir für Euch in einer Tabelle zusammengefasst.

Fehlermeldung	Mögliche Ursachen	Fehlerbehebung
Lambdasondenheizung Fehler im Stromkreis	Stecker oxidiert Kabelunterbrechung Lambdasondenheizung defekt	Stecker und Kabel prüfen, ggf. reinigen oder reparieren Lambdasonde ersetzen
Lambdasondenheizung Signal zu niedrig	Stecker oxidiert Kabelunterbrechung Lambdasondenheizung defekt selten: Motorsteuergerät defekt	Stecker und Kabel prüfen, ggf. reinigen oder reparieren Lambdasonde ersetzen
Lambdasondenheizung Signal zu hoch	Kurzschluss im Kabelbaum Lambdasondenheizung defekt selten: Motorsteuergerät defekt	Stecker und Kabel prüfen, ggf. reinigen oder reparieren Lambdasonde ersetzen
Lambdasondenheizung Heizelementwiderstand	Lambdasondenheizung defekt	Lambdasonde ersetzen
Lambdasonde Fehler im Stromkreis	Stecker oxidiert Kabelunterbrechung Lambdasondenheizung defekt	Stecker und Kabel prüfen, ggf. reinigen oder reparieren Lambdasonde ersetzen
Lambdasonde Spannung zu niedrig	zu viel Sauerstoff im Abgas Abgasanlage ist vor der Lambdasonde undicht häufig: Flexrohr oder Abgaskrümmer undicht	Abgasanlage auf Undichtigkeit prüfen und instand setzen
Lambdasonde Spannung zu hoch	Kurzschluss im Kabelbaum zu wenig Sauerstoff im Abgas Ansauganlage ist nach dem Luftmassenmesser undicht häufige Ursache: defekte Unterdruck- oder Turboschläuche	Ansauganlage auf Undichtigkeit prüfen und instand setzen Stecker und Kabel prüfen ggf. reinigen bzw. reparieren
Lambdasonde Ansprechverhalten langsam	Lambdasonde ist stark gealtert	Lambdasonde ersetzen
Lambdasonde funktionslos	Lambdasonde defekt Undichtigkeit in der Abgasanlage Unterbrechung oder Masseschluss im Kabelbaum Motorstörung	Abgasanlage auf Undichtigkeit prüfen und instand setzen Stecker und Kabel prüfen, ggf. reinigen oder reparieren Lambdasonde ersetzen

Defekte Lambdasonde wechseln: Schritt-für-Schritt-Anleitung

Ausrüstung

• 1/2-Zoll-Drehmomentschlüssel (40 Nm bis 200 Nm)
• Seitenschneider
• Gewindeschneider M12 x 1,25
• 22er Ringschlüssel oder 22er Langnuss
• Lambdasonden-Stecknuss
• Injektoren- und Glühkerzenlöser

Anforderung

• Schwierigkeit: mittel
• Spezialwerkzeug nötig: evtl. Gewindeschneider
• Hebebühne oder Grube nötig: evtl., abhängig vom Automodell

Anleitung

1. Die zu wechselnde Lambdasonde lokalisieren.
2. Fahrzeug vor dem Wegrollen sichern, Motor ausschalten und Motorhaube öffnen.
   Achtung: Darauf achten, den Schlüssel nicht im Auto liegenzulassen. Einige Fahrzeuge schließen sich nach einer gewissen Zeit von selbst ab.
3. Lambdasonde mit Injektorenlöser- und Glühkerzenlöser einsprühen und zehn Minuten einwirken lassen.
4. Meistens sind die Lambdasonden nicht stark verbaut, weshalb man direkt das Kabel bis zur Steckverbindung verfolgen und diese lösen kann.
5. Das Kabel freilegen und merken, wie es verlegt war.
   Z. B. Foto machen.
6. Zum Ausbauen der alten Lambdasonde kann man den Stecker oder das ganze Kabel der alten Lambdasonde abschneiden, damit man mit einem Ringschlüssel oder einer langen Nuss auf die alte Lambdasonde kommt.
7. Gewinde am Abgasrohr ggf. mit Gewindeschneider reinigen.
8. Die neue Lambdasonde von Hand eindrehen.
   Dabei darauf achten, das Kabel nicht zu verdrehen.
   Hinweis: Das Gewinde einer Lambdasonde wird immer mit einem speziellen Fett eingeschmiert. Markenhersteller versehen die Gewinde ihrer Lambdasonden immer werksseitig mit diesem Fett und schützen dieses durch eine Schutzkappe aus Kunststoff.
9. Lambdasonde mit Drehmomentschlüssel und Lambdasonden-Stecknuss festziehen.
   Lambdasonden werden mit 40 Nm bis 60 Nm festgezogen.
10. Kabel wie zuvor verlegen und darauf achten, dass das Kabel genug Spiel hat und nicht den Auspuff berührt.
11. Stecker einstecken und ggf. Fehlerspeicher löschen

Im Internet kursiert die Auffassung, dass man eine Lambdasonde immer im betriebswarmen Zustand ausbauen sollte, damit sie nicht abreißt. Dadurch, dass die Lambdasonden immer im Abgasstrang verbaut sind, ist die Gefahr sich schwer zu verbrennen jedoch sehr groß. Zur Sicherheit ist es sinnvoller, die auszubauende Lambdasonde mit einem geeigneten Löser, wie z. B. einem Injektoren- und Glühkerzenlöser, einzusprühen anstatt den Motor warmzufahren. Regelsonden können häufig von oben über den Motorraum gewechselt werden. Für die Monitorsonden empfiehlt es sich, eine Hebebühne zu nutzen.

Universale Lambdasonden

Wenn einem die neue Lambdasonde zu teuer erscheint, kann man auch zu einer günstigeren universalen Lambdasonde greifen, die es mittlerweile von vielen Herstellern gibt. Der Nachteil ist, dass das Zusammenstecken der Kabel nicht ganz unkompliziert ist und am besten von einer Fachperson übernommen werden sollte. Außerdem sollte man beachten, dass man immer den Stecker der alten Lambdasonde an die universale Lambdasonde anbauen muss. Das verursacht nicht nur mehr Aufwand, sondern kann auch zu einer zusätzlichen Fehlerquelle führen.

Für den Fall, dass Du Dich für eine universale Lambdasonde entschieden hast und die Montage selbst übernehmen willst, haben wir hier die möglichen Kabelfarben von Lambdasonden aufgelistet. Die Kombinationen werden senkrecht gruppiert, also z. B. Schwarz-Grau-Weiß-Weiß, Schwarz-Grau-Violett-Weiß usw.

Steckerbelegung	Kabelfarben im Fahrzeug (mögliche Farbkombinationen jeweils senkrecht)
Signal +	Schwarz	Schwarz	Schwarz	Schwarz	Schwarz	Gelb	Gelb	Gelb	Blau	Violett	Violett	Weiß
Signal - / Signal Masse	---	Grau	---	Grau	Grau	Schwarz	Schwarz	Grün	Weiß	Beige	Rosa	Grün
Heizung +	---	---	Weiß	Weiß	Violett	Rot	Grau	Schwarz	Schwarz	Braun	Braun	Schwarz
Heizung - / Heizung Masse	---	---	Weiß	Weiß	Weiß	Weiß	Weiß	Schwarz	Schwarz	Braun	Braun	Schwarz

FAQ