AUTOMOBILTECHNIK (Kopie mit freundlicher Genehmigung vom Krafthand Verlag )

SENSORIK

Solange sie plausible Daten liefern, denkt man nicht an sie, die Sensoren. Die verschiedensten Werte sammeln sie zur Auswertung, die Messer, Zähler und Fühler. Wenn der Messer aber „Mist misst“ und der Zähler sich verzählt, dann ist schnellstens Abhilfe gefragt. Wie man einem Sensordefekt schnell auf die Schliche kommt, lesen Sie hier.

 Eine Fülle von Informationen bieten die Displays heutiger Autos . . . hoffentlich sind sie alle richtig.

Informationsquelle Nr. 1: die Kontrollleuchte
Heutige Automobile sind für alle sicherheitsrelevanten Baugruppen mit Kontrollelementen ausgerüstet, im einfacheren Fall ist das eine Kontrollleuchte. Leuchtet beispielsweise die Motorkontrollleuchte auf, so kann es gut sein, dass ein nicht (oder nicht richtig) funktionierender Sensor im Motorbereich Auslöser für diese Warnung ist. Liefert der Nockenwellensensor keine für das Steuergerät plausiblen Daten zur Nockenwellenposition, kann zum Beispiel der Einspritzbeginn bei einer sequenziellen Einspritzanlage nicht mehr richtig errechnet werden oder eine zylinderselektive Klopfregelung „aus dem Takt kommen“. In vielen Fällen führt ein solcher Defekt bereits zum „Herzstillstand“, der Motor läuft nicht mehr. In weniger gravierenden Fällen geht die Steuerung „nur“ ins Notlaufprogramm. Zum Teil gerade wenn ein schleichender Defekt durch Verschmutzung oder Korrosion vorliegt  macht sich ein ausfallender Sensor im Motorbereich durch Startprobleme, geringer werdende Motorleistung oder erhöhten Kraftstoffverbrauch bemerkbar. Wegen der inzwischen recht großen Anzahl von Sensoren, die bei einem Aufleuchten einer Kontrollleuchte als Verursacher in Frage kommen könnten, muss man etwas tiefer ins System eindringen.

Was sagt der Fehlerspeicher ?
Um hinter die genaue Fehlerursache zu kommen, hilft natürlich der Fehlerspeicher weiter. Aber Vorsicht! Nicht blindlings sofort das Bauteil wechseln, dessen Fehlfunktion vom Fehlerspeicher erfasst wurde. Viele Beispiele aus der Praxis haben gezeigt, dass oft ein anderer Fehler schuld an den unplausiblen Werten ist. Um noch einmal auf das Beispiel Nockenwellensensor zurückzukommen: Auch wenn ein Fehlercode den Sensor zum Schuldigen macht und dieser keine sichtbare Beschädigung aufweist, eine Überprüfung der elektrischen Anschlüsse, der Leitungen und des Steckers auf Bruch oder Korrosion sowie eine Reinigung der Geberspitze ist Pflicht. Eine genaue Untersuchung des Signalbildes mit dem Oszilloskop schafft in der Regel Klarheit, ob der Sensor noch funktioniert oder nicht.

Die wichtigsten Sensoren: Ausfallursachen und Diagnose
Um hinter die Ausfallursachen von Sensoren zu kommen, ist es wichtig zu wissen, wie die einzelnen Typen funktionieren. Wichtig ist auch, wie sich Fehler in den einzelnen Sensoren nach außen hin bemerkbar machen. Zum Schluss bleibt noch zu klären, wie sich ein defekter Sensor einwandfrei als Fehlerquelle identifizieren lässt. Wir haben anhand einer Tabelle von Hella einem der großen Sensorenhersteller auch für den Aftermarket, eine Aufstellung über Funktion, Ausfallursachen, Ausfallkennzeichen und Diagnose der wichtigsten Sensoren in der Motor und Getriebesteuerung sowie der Bremse gemacht.  .  -

Kurbelwellensensor:

Er dient zur Erfassung der Motordrehzahl und der Position der Kurbelwelle. Die Motorsteuerung verwendet die Werte des Kurbelwellensensors zur Berechnung von Einspritz- und Zündsignal. Gründe für einen Ausfall sind möglicherweise Kontaktierungsprobleme, interne Kurzschlüsse und Kurzschlüsse oder Unterbrechungen in den Leitungen. Eine mechanische Beschädigung des Geberrades oder Verschmutzungen durch Metallabrieb können ebenfalls zum Versagen führen. Bemerkbar macht sich ein ausgefallener Kurbelwellensensor im gravierendsten Fall mit Motorstillstand, aber auch Motoraussetzer deuten auf einen Schaden hin. In der Regel macht sich der defekte Sensor auch durch ein Aufleuchten der Motorkontrollleuchte und einen Eintrag im Fehlerspeicher bemerkbar.

 

Nockenwellensensor:

Am Zylinderkopf montiert erfasst er über einen Zahnkranz an der Nockenwelle deren genaue Position. Daraus errechnet die Motorsteuerung den Einspritzbeginn bei sequenzieller Einspritzung oder das Ansteuerungssignal des Magnetventils bei Pumpe-Düse-Dieselmotoren. Eine zylinderselektive Klopfregelung nutzt ebenfalls die Signale des Nockenwellensensors. Fehlfunktionen können auftreten, wenn das Geberrad beschädigt oder gebrochen ist, Befestigungsösen abgerissen sind oder thermische bzw. Kontaktprobleme vorliegen. Ein interner Kurzschluss ist ebenfalls ein möglicher Ausfallgrund. Erkennen kann man einen ausgefallenen Nockenwellensensor oft daran, dass die Motorsteuerung in das Notlaufprogramm geschaltet hat und dies auch mit einer leuchtenden Motorkontrollleuchte anzeigt. Der Notlauf geht auch mit einem erhöhten Kraftstoffverbrauch einher, ein Fehlercode ist im Fehlerspeicher abgelegt. Ob der Nockenwellensensor der Grund für die Probleme ist, lässt sich, wie bereits eingangs beschrieben, mit einem Oszilloskop feststellen, nach vorangegangener Prüfung der Kabel, Anschlüsse und der Geberspitze, versteht sich.

Luftmassenmesser:

Im Ansaugtrakt zwischen Luftfiltergehäuse und Ansaugkrümmer platziert, hat der Luftmassenmesser die Aufgabe, die vom Motor angesaugte Luftmasse zu messen. Anhand der ermittelten Werte wird die genaue Kraftstoffmenge zugemessen. Gründe für den Ausfall sind hier öfter mechanischer Natur: Schwingungen können die Messelemente beschädigen. Auch wenn sie sich nicht mehr an der richtigen Stelle im Luftstrom befinden, liefern die Messelemente falsche Werte über die Luftmasse. Korrosion an den Anschlüssen ist eine weitere Fehlerquelle. Ein ausgefallener Luftmassenmesser macht sich ebenfalls oft durch Motorstillstand oder den Lauf im Notprogramm bemerkbar, einhergehend mit dem Aufleuchten der Motorkontrolleuchte. Zur Diagnose, ob der Luftmassenmesser wirklich die Ausfallursache ist, sollte man zuerst die Steckanschlüsse auf korrekten Sitz und Verbindung überprüfen, anschließend ist eine Sichtprüfung des Sensors und der Messelemente auf Beschädigung ratsam. Ist soweit alles in Ordnung, folgen zwei elektrische Prüfungen: Die Spannungsversorgung vom Steuergerät sollte zwischen 7,5 und 14 V betragen, die Ausgangsspannung zwischen 0 und 5 V. Anschließend sind die Verbindungsleitungen zwischen Steuergerät und Luftmassenmesser auf Durchgang zu prüfen, eine elektronische Prüfung durch das Steuergerät mit Auslesen des Fehlerspeichers schließt die Prüfmöglichkeiten ab.

Lufttemperatursensor:

Das Motormanagement benötigt als Korrekturgröße für die Gemischbildung die Temperatur der Ansaugluft, die vom Lufttemperatursensor im Ansaugtrakt des Motors gemessen wird. Neben Kurzschlüssen und Unterbrechungen im Inneren und in den Kabeln sind mechanische Beschädigungen und Schmutz an der Sensorspitze häufige Ausfallursachen. Bemerkbar machen kann sich ein ausgefallener Temperatursensor durch Startprobleme, geringe Motorleistung und erhöhten Kraftstoffverbrauch, ein Ablegen eines Fehlercodes im Fehlerspeicher und Aufleuchten der Motorkontrollleuchte ist ebenfalls möglich. Ei­ne Widerstandsmessung gibt meist Aufschluss darüber, ob der Sensor noch funktioniert oder nicht, waren die Standarduntersuchungen zu den Steckern und Kabeln erfolglos.

Kühlwassertemperatursensor:

Um die einzuspritzende Kraftstoffmenge genau an die Motortemperatur anpassen zu können, sind die Messwerte dieses Sensors nötig. Hier können neben Kontaktproblemen und internen Kurzschlüssen, oft hervorgerufen durch Schwingungen, auch Undichtigkeiten eine Ausfallursache sein. Eine erhöhte Leerlaufdrehzahl, aber auch Startprobleme und erhöhter Kraftstoffverbrauch sind gute Indikatoren für Probleme mit dem Kühlwassersensor. Auch hier führt eine Widerstandsmessung meist zu einer zuverlässigen Diagnose, Steckverbindungen prüfen und das Auslesen des Fehlerspeichers sind weitere Eingrenzungsmöglichkeiten.
 

Drosselklappensensor:

Der Öffnungswinkel der Drosselklappe ist eine Einflussgröße zur Berechnung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge. Diesen Winkel misst der Drosselklappensensor. Mögliche Gründe für einen Ausfall können extreme Einsatzbedingungen sein: Schmutz, Staub, Öldämpfe und Feuchtigkeit sowie mechanischer Verschleiß stehen hier an erster Stelle. Neben Startproblemen und erhöhtem Spritverbrauch sind eine schlechte Gasannahme bzw . „Bocken“ und Stottern des Motors Symptome für einen Fehler an diesem Sensor. Neben den schon beim Kühlwassersensor durchgeführten Prüfungen kommen beim Drosselklappensensor noch die Überprüfung auf korrekte Montage und Funktionalität des Mechanismus hinzu.

 

Klopfsensor:

Die Klopfgrenze ist für einen optimalen Zündzeitpunkt eine wichtige Größe. Der zur Erkennung dieser Grenze herangezogene Klopfsensor wird vom Steuergerät permanent überwacht. Kurzschluss im Sensor oder Kabel, Unterbrechung im Kabel oder Kontaktprobleme im Stecker, das sind wieder die Standardfehler, eine unsachgemäße Montage sowie mechanische Schäden sind weitere Ausfallgründe. Die aufleuchtende Motorkontrollleuchte und ein Eintrag im Fehlerspeicher sowie geringere Motorleistung und erhöhter Kraftstoffverbrauch sind Erkennungshilfen für solche Schäden. Eine genaue Überprüfung kann mit dem Oszilloskop erfolgen.

 

Getriebesensor:

Automatikgetriebe benötigen Messwerte zur Getriebedrehzahl, um den richtigen Zeitpunkt für den Schaltvorgang wählen zu können. Auch hier stehen neben den bekannten elektrischen Fehlern mechanische Beschädigungen des Geberrades oder Verschmutzungen durch Metallabrieb als mögliche Fehlerursache ganz vorne. Bemerkbar macht sich ein Defekt des Getriebesensors durch den Ausfall der Getriebesteuerung oder Schalten ins Notlaufprogramm bei gleichzeitigem Aufleuchten der Motorkontrollleuchte. Im Fehlerspeicher ist in der Regel ein entsprechender Fehlercode abgelegt. Führt die Prüfung auf äußere Beschädigungen und Verschmutzungen, sowohl des Sensors als auch des Geberrades, zu keinem Ergebnis und sind Versorgungsspannung und Anschlussleitungen in Ordnung, so schafft auch hier eine Prüfung mit dem Oszilloskop meist Klarheit.

Wegstreckensensor:

Am Getriebe oder der Hinterachse zu finden ist meist der Wegstreckensensor, der Informationen an die Geschwindigkeitsanzeige, den Tempomaten oder die Wandlerschlupfanlage weitergibt. Durch die oft ungünstige Einbaulage sind hier mechanische Beschädigungen und Kontaktfehler ein häufiger Ausfallgrund, eine fehlende Spannungsversorgung oder ein Defekt im Reed-Schalter sind ebenfalls möglich. Klare Anzeichen für einen möglichen Fehler im Wegstreckensensor sind der Ausfall des Tachos, des Tempomaten  oder der Wandlerschlupfregelanlage. Die Motorkontrollleuchte leuchtet auf und ein Fehlercode wird abgelegt. Die Überprüfung auf mechanische und elektrische Schäden ist klar, zur Kontrolle der Spannungsversorgung ist ein Schaltplan mit der genauen Pin-Belegung erforderlich.

Raddrehzahlsensor:

ABS und ASR sind auf plausible Raddrehzahlwerte angewiesen, ebenso GPS-Navigationssysteme. Ein Ausfall ist ein hohes Sicherheitsrisiko. Die Ausfallursachen sind – wie auch schon bei den meisten anderen Sensoren – elektrischer und mechanischer Art, ein spezifischer Fehler bei Raddrehzahlsensoren kann ein erhöhtes Radlagerspiel sein. Die Prüfung auf Beschädigung, Kurzschluss und Unterbrechung erfolgt analog zu den meisten anderen Vertretern.



 

Niveausensor:

Diese Art von Sensoren wird zur Kontrolle von Füllständen, beispielsweise des Scheibenwaschbehälters, eingesetzt. Unterschreitet der Füllstand einen bestimmten Pegel, wird über ein Steuergerät eine Warnleuchte aktiviert. Hier kommen wieder alle elektrischen und mechanischen Ausfallgründe in Frage, ein häufiger Ausfallgrund ist hier jedoch ein „abgesoffener“ Schwimmer. Undichtigkeiten im Gehäuse können ebenfalls zu einer Fehlfunktion des Sensors führen. Die Diagnose: Fehlerspeicher auslesen und elektrische Anschlüsse überprüfen, Funktion des Schwimmers und Dichtheit des Sensorgehäuses prüfen.



 

Bremsverschleißsensor:

Manchmal kommt es vor, dass verschlissene Bremsbeläge über eine Warnlampe im Cockpit angezeigt werden, obwohl die Beläge noch gut sind, oder umgekehrt ein verschlissener Bremsbelag nicht vom System erkannt wird. Hier liegt ein Fehler in der Sensorik vor, oft verursacht durch unsachgemäße Montage, beschädigte Kabel oder korrodierte Steckverbindungen. Sind die Kabel richtig verlegt, die Steckverbindungen in Ordnung und der Sensor richtig montiert, kann nur noch der Abnutzungsgrad der Beläge schuld am Leuchten (oder Nichtleuchten) der Anzeige sein.
Diese Aufstellung, die man noch deutlich erweitern könnte, deckt zumindest die sicherheitsrelevanten und die für die Motorsteuerung maßgeblichen Sensoren ab. Generell lassen sich die hier beschriebenen Prüfungen auf viele weitere Sensoren erweitern, wichtig hierfür ist ein Verständnis, was der Sensor macht. Zählt er Impulse oder ändert er den Innenwiderstand? Weiß man, was er macht, ist der Weg zu einer Diagnose oft nicht mehr weit.
Bericht von on Thomas Mareis.

 Quelle: www.krafthand.de 9/2003  

Aktualisiert: Samstag, 4. Mai 2013

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