Die ES63x-Module verfügen über eine leistungsfähige Sondenheizung. Die ES63x-Module steuern und regeln die Sondenheizung. Die Stromversorgung liefert einen Heizstrom von 5 A im Spannungsbereich zwischen 0 V und 18 V, mit dem die schnelle LSU ADV-Sonde innerhalb von 5 s auf Betriebstemperatur gebracht werden kann. Um die Messsonde zu schonen, kann die Sondenheizung nach dem Ausschalten der Messeinheit der Module weiter betrieben werden. Ebenso lässt sich die Heizung unabhängig von der Messung durch ein externes Signal – typischerweise „Motor an“ – einschalten. Die Messmodule überwachen die Sondentemperatur und den Innenwiderstand der Sonde und geben diese Information aus.
Die Lambda-Module ES630/ES635 (1 Kanal) und ES631/ES636 (2 Kanäle) werden an eine LSU-Breitband-Lambdasonde angeschlossen. Zur Kompensation von Druckeffekten ist in alle Gerätetypen ein Sensor integriert, mit dem der Luftdruck der Umgebung gemessen wird. Zusätzlich kann an die Module ES635 und ES636 ein externer Drucksensor angeschlossen werden.
Bestimmung von Umgebungs- und Abgasdruck
Alle ES63x-Gerätetypen bestimmen den Luftdruck der Umgebung mit Hilfe eines integrierten Sensors. An die Gerätevarianten ES635 und ES636 kann darüber hinaus ein externer Drucksensor angeschlossen werden. Mit dem externen Sensor können Druckänderungen im Abgas- oder Luftsystem des Antriebs erfasst werden. Der Einfluss von Änderungen von Umgebungs- und Abgasdruck auf die Lambdamessung kann von den Lambda-Modulen automatisch kompensiert werden. Unabhängig von der Lambdamessung stehen die Drucksignale für andere Auswertungen zur Verfügung. Beispielsweise können auf Basis der Luftdruckmessung das Höhenprofil einer Versuchsfahrt aufgezeichnet oder mit dem externen Sensor der Druckverlauf im Turbolader gemessen werden.
Breiter Einsatzbereich
Alle Modulvarianten verfügen über eine Anzeige und können alleine verwendet werden. Um das helle Display gruppiert sind sechs Bedientasten, mit deren Hilfe sich das Gerät und die Anzeige konfiguriert werden können. Die Anzeige zeigt simultan zwei Messwerte und den Betriebszustand an. Zusätzlich kann ein linearisiertes Signal mit Spannungswerten im Bereich zwischen 0 V und 10 V an einem Analogausgang ausgegeben werden.
Per Ethernet können die Lambda-Module ES63x direkt an einen PC mit geeigneter Messsoftware angeschlossen oder mit anderen ETAS-Kompakthardware-Modulen verbunden werden. Die Module stellen dem Mess-PC gleichzeitig Werte verschiedener Messgrößen zur Verfügung. Die Datenerfassung der Lambda-Module wird automatisch mit anderen ETAS Messmodulen synchronisiert.
Die Lambda-Module werden von den ETAS-Entwicklungswerkzeugen INCA, der integrierten Umgebung für Messung, Steuergeräte-Applikation und Diagnose, den Prototyping-Werkzeugen INTECRIO und ASCET-RP sowie dem Prototyping- und Schnittstellenmodul ES910 unterstützt. Alle Geräte verfügen über eine RS-232-Schnittstelle und unterstützen das SMB-Protokoll. Bei Bedarf können in bestehenden Messkonfigurationen LA4-Lambdamodule einfach durch ES63x-Module ersetzt werden.
Mit XCP-on-Ethernet stellen die Lambda-Module eine standardisierte Datenübertragungs-Schnittstelle zur Verfügung, mit der sich die Geräte einfach in vorhandene Messumgebungen einbinden lassen. Die fahrzeugtauglichen Module können in einem erweiterten Temperaturbereich zwischen -40 °C und 70 °C betrieben werden.
Lambda-Sonden
Lambda-Sonden basieren auf der Sauerstoffionenleitung von Zirkonoxid bei hohen Temperaturen. Bei Breitband-Lambdasonden wird die Sauerstoffkonzentration im Messgas einer Nernst-Zelle auf l = 1 eingestellt, indem Sauerstoffionen vom Abgas in das Messgas hinein oder herausgepumpt werden. Aus der Größe und der Richtung des Pumpstroms lassen sich Lambdawerte auch bei nichtstöchiometrischer Verbrennung genau bestimmen. Aufgrund ihrer stetigen Messcharakteristik ermöglichen Breitbandsonden die Lambdaregelung im fetten und mageren Bereich. LSU-Breitbandsonden von Bosch arbeiten oberhalb einer Temperatur von 600 °C zuverlässig. Sie können bei Abgastemperaturen bis 930 °C dauernd sowie bis 1030 °C kurzzeitig betrieben werden. Die Sonden werden zum Betrieb beheizt und können bereits während des Warmlaufs des Motors und mit kaltem Abgas arbeiten. Durch die Beheizung wird der Einfluss der Abgastemperatur auf das Sondensignal minimiert.
Referenzmessung
Bei der Fahrzeug- und Motorenentwicklung werden Breitbandsonden zusammen mit genauen Lambdamessgeräten, welche den Lambdawert aus dem Pumpstrom bestimmen, für Mess- und Prüfzwecke verwendet. Lambdaregelungen von Motorsteuerungen werden auf Basis der so gewonnen Lambdamessungen kalibriert.
ETAS bietet seit mehr als 10 Jahren Lambda-Module an. Die Instrumente kommen bei Referenz-Messungen am Prüfstand und im Fahrzeug zum Einsatz.