Porsche Workshop Service and Repair Manuals

Oxygen Sensor: Description and Operation

Oxygen Sensor Monitoring

General Description

The Lambda control consists of a linear Oxygen sensor (LSU) upstream catalyst and one Oxygen sensor downstream front catalyst and post main
catalyst. The control loops downstream catalysts correct deviations of the upstream oxygen sensor (LSU).

All sensors are monitored by several single monitoring procedures under the following basic conditions.

The following checks will be performed on the linear oxygen sensor (LSU) upstream catalyst:

Plausibility Check

Any deviation from the characteristic curve of oxygen sensor upstream catalyst due to poison, ceramic cracks, characteristic shift down (CSD) or a
leakage will be detected by the control loop downstream catalyst and by comparison of the sensor signals. The signal comparison during steady state
conditions quickly detects major deviations in sensor characteristics caused by serious faults (e.g. ceramic cracks). 

The Lambda value of oxygen sensor upstream catalyst is compared to the sensor voltage downstream catalyst. Additionally, a hardware check is
performed by checking the sensor voltage range. Three diagnostics paths covers the air fuel ratio range of Lambda value (e.g. Lambda=1, lean, rich). A
corresponding reaction of sensor voltage downstream catalyst is expected. 

Heater Coupling Check

This monitoring function will detect any short circuits between sensor heater and the Nernst cell of the Oxygen sensor by watching the Lambda signal.
The Lambda value variation is checked by the ECM. The heater is operated by a pulsating signal with a frequency of two Herz. The sensor signal
characteristic is checked for noises with a significant level and a frequency of the heater operation. If the level of noises is greater than a threshold, a low
resistance short-cut between heater and pump current or the current of the Nernst cell is detected.

Dynamic Check

Any change in the dynamic behavior of the Oxygen sensor due to aging, or contamination will be detected by watching the increase of the Lambda value.

Check for Sensor at ambient air (out of exhaust system)

Under the condition of active injection valves and a Lambda value of < 1.6, a voltage significant less than 4.2 V is expected at the self-diagnostic IC of
the LSU.

Wire and IC-Check

The hardware of the Oxygen sensor consists of an IC (CJ 125) with the capability of self-diagnostics. The self-diagnostic functions of the IC detects
communication faults between ECM and the sensor, insufficient voltage supply, shorts in the sensor lines to ground and to battery. An interruption of the
four wires (signal IP, ground VM, reference voltage, compensation IP) can be diagnosed separately.

Electronic defect

The lambda control is disabled only after an error detection and storage. In numerous operating point windows, it is not always possible to detect a
defective component immediately but because of the symptoms, the closed loop control is not allowed to operate any longer. Therefore, a general
electrical error will be set if the following conditions are valid:

-

The ceramic temperature falls below a certain threshold during normal engine operation

-

one of the relevant probe signal lines is interrupted

-

there is an error at the heating control 

The exact source of a fault will be detected afterwards with a special diagnosis and documented through a second fault code storage in the fault memory.
There are two possibilities for the second error entry:

-

a cable line error

-

heating error at the front sensor 

The following checks will be performed on the oxygen sensor downstream catalyst:

Oscillation Check

The function checks whether the sensor output voltage of oxygen sensor downstream catalyst always remains above or below a specified threshold.