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	Wer RICHTIG mißt, macht KAUM Fehler Veröffentlicht 1998 im DULV-Info

Im letzten DULV-Info erschien ein Artikel "Wer mißt, macht Fehler". In diesem Artikel sind zwar die physikalischen Grundlagen der EGT-Messung richtig beschrieben, die in der Praxis entscheidenden Einzelheiten fehlen aber. Deshalb hier einige Tips zum richtigen Einsatz der Abgas-Temperaturmeßgeräte.

Wer wirklich wissen will, was im Brennraum des Motors passiert, muß die Temperatur der Abgase kurz hinter den Auslaßventilen bzw. dem Auslaßschlitz messen. Diese Abgastemperaturmessung, auch als EGT-Messung bezeichnet, funktioniert nur dann zufriedenstellend, wenn das Anzeigeinstrument temperaturkompensiert ist, wenn ein geeigneter Sensor eingesetzt wird und wenn die Verbindungsleitungen zwischen dem Sensor und dem Anzeigeinstrument perfekt ist.

Das Anzeigeinstrument

Temperaturkompensierte Anzeigeinstrumente sind Stand der Technik.

Nur gerüchteweise habe ich bisher von unkompensierten Anzeigen gehört. Sollte ein Pilot wirklich einen solchen Schrott gekauft haben, so wird er das schnell erkennen. Bei einem unkompensierten Anzeigeinstrument tritt ein von der (Außen-) Temperatur abhängiger, aber über die gemessene Temperatur konstanter Fehler auf. Zeigt das Instrument zum Beispiel an einem heißen Sommertag trotz einer Außentemperatur von 35° C vor dem ersten Anlassen des Motors eine Temperatur von 0° C an, so wird jedem klar sein, daß irgendwas nicht stimmt. Genauso wird auch der dämlichste Pilot Zweifel an seinem EGT-Messung bekommen, wenn er im Winter bei –10° C sein UL aus dem Hangar schiebt und die Anzeige steht auf + 25° C.

Schade, aber die Temperaturkompensation der Anzeige hat auch einen Nachteil. Sie erfordert eine elektronische Schaltung. Damit wird das EGT-Anzeigeinstrument störanfälliger als die üblichen Meßinstrumente. Solche Störungen führen meist zu absurden Anzeigewerten. Da steht dann zum Beispiel auf dem Display, die Abgastemperatur sei im Steigflug bei minus 1238° C. Daß da was faul ist merkt auch ein Pilot, der nicht Physik studiert hat.

Der Sensor

Ähnlich verrückte Werte zeigt die EGT-Messung auch, wenn der Sensor nicht in Ordnung ist. Verwendet werden bei der Abgastemperaturmessung sogenannte NICrNi-Sensoren, auch als Thermoelemente Typ K bezeichnet.

Die meisten NICrNi-Sensoren haben eine Ummantelung aus Edelstahl. Sie sind ausgezeichnet einsetzbar, um die Innentemperatur eines Schweinebratens zu messen. Im UL taugen sie nicht, denn die Abgase sind nicht nur heiß, sondern auch überaus aggressiv. Der Mantel des Sensors sollte deshalb aus Inconel sein, ein Material, das den Abgasen widersteht.

Trotz Inconelmantel kann der Sensor ausfallen. In dem etwa 3 mm dicken Röhrchen müssen 2 Drähte mit perfekter Isolation bis zur Sensorspitze geführt werden. Diese Isolation ist hohen Temperaturen und einer üblen Schüttelei ausgesetzt. Zuweilen versagt diese Isolation im Sensor oder an der Verbindung vom Sensor zur Anschlußleitung. Der Sensor bekommt einen Maßeschluß und die Anzeige verkündet Nonsens.

Die Verbindungsleitungen

Die meisten Fehler in der Abgastemperaturmessung sind auf unsachgemäße Verbindungsleitungen zwischen dem Sensor und dem Anzeigeinstrument zurückzuführen.

Diese Verbindungsleitungen müssen mit speziellen Kabeln und speziellen Steckern, Kupplungen etc. aufgebaut werden. Die Bauteile werden als "Ausgleichsleitungen" bzw. "Stecker für Ausgleichsleitungen" usw. bezeichnet. Ein Bastler, der die Anschlußlitze seiner ausrangierten Nachttischlampe als Verbindung zwischen Sensor und Anzeige einer EGT-Messung verwendet, braucht sich nicht zu wundern, wenn die Messung nicht stimmt.

Für die bei den EGT-Messungen verwendeten Sensoren ist die Kennfarbe der Ausgleichsleitungen grün. Alle geeigneten Stecker und anderen Verbindungselemente sowie der Außenmantel der Ausgleichsleitungen sind grün.

Die Ausgleichsleitungen sind an den Steckern, am Sensor und am Anzeigeinstrument mit der richtigen Polung anzubringen. Die beiden Litzen sind dafür mit unterschiedlicher Farbe der Innenisolation gekennzeichnet, an den Steckern ist ein + und ein -.

Damit das Ganze etwas unübersichtlicher wird verwendeten bis vor kurzem die Deutschen, die Amerikaner, die Engländer, die Japaner, die Franzosen etc. jeweils andere Normen und andere Kennfarben. Die alte amerikanische Kennfarbe war gelb. Da bei uns häufig amerikanische Bauteile verwendet werden tauchen noch viele Leitungen und Stecker mit der gelben Kennfarbe auf. Geändert hat sich mit der internationalen Normung nur die Kennfarbe, das Material ist gleich geblieben. Neue (grüne) und alte (meist gelbe) Leitungen, Stecker usw. können also miteinander kombiniert werden.

Um etwas Licht in das babylonische Durcheinander der verschiedenen Normen zu bringe hier die wichtigsten Kennfarben der Ausgleichsleitungen für Abgastemperaturmessungen.

Der Querschnitt der Anschlußleitungen ist unerheblich. Meßgeräte haben heute Eingangswiderstände im Megohmbereich (das sind 1 000 000 Ohm oder mehr), da spielt ein halbes Ohm Leitungswiderstand hin oder her keine Rolle.

Eine gravierende Rolle spielt dagegen der Widerstand zwischen den beiden Anschlußleitungen sowie der Widerstand zwischen jeder der beiden Anschlußleitungen und der Masse des Motors. Sowohl zwischen den beiden Leitungen als auch zwischen jeder der beiden Leitung und der Motormasse muß eine perfekte Isolation vorliegen. Ein feuchter Stecker reicht aus, um am Meßgerät dubiose Werte zu produzieren. (Besonders im offenen Trike spielt deshalb bei Regen die EGT-Messung gerne verrückt.)

Alle metallischen Verbindungen zwischen dem Sensor und der Anzeige, also alle Leitungen, Stecker etc. sollten nur aus Ausgleichsleitungen und den speziellen Verbindungselementen der Ausgleichsleitungen bestehen. Jedes "fremde" Metall ist in diesen Verbindungen zu vermeiden. Deshalb sollten auch keine Adernendhülsen und keine Lötstellen in diesen Leitungen sein. Eine Ausnahme bildet nur der Anschluß am Sensor, hier kann gelötet werden.

Stromversorgung

Die Anzeigeinstrumente sind normalerweise für eine Stromversorgung von 12 Volt ausgelegt. Kurzzeitige Spitzenspannungen, wie sie zum Beispiel durch die Induktion eines Relais oder dem Anlasser auftreten, können das Instrument zerstören. Im allgemeinen ist es jedoch ausreichend, die Stromversorgung direkt an die Batterie anzuschließen (nicht an irgendwelche Kabel, die von anderen Stromverbrauchern zur Batterie führen).

Manche EGT-Anzeigeinstrumente vertragen es nicht, wenn bei der Stromversorgung plus und minus vertauscht werden. Das Instrument haucht sein Leben aus, der Sensor bleibt dabei aber unbeschädigt.

Analog- oder Digitalanzeige?

Eine EGT-Meßung mit einer analogen Anzeige ist so unsinnig wie ein Rotax 912 mit einer handgeschnitzten Luftschraube. Das Meßprinzip ist High-Tec, die Meßung ist sehr genau, aber eine analoge Anzeige läßt sich bei einem Temperaturumfang von etwa 700° C kaum besser als +/- 50° C ablesen.

Rotax gibt für die 2-Takt-Motoren eine maximal zulässige Abgastemperatur von 650° C und eine maximal zulässige Differenz der Abgastemperatur zwischen verschiedenen Zylindern von 25° C an. Alleine aus diesen Werten läßt sich erkennen, daß die geringe Genauigkeit einer analogen Anzeige bei der Ermittlung der EGT fehl am Platze ist.

Fehlersuche

EGT-Meßgeräte sind im UL normalerweise mindestens 2 eingebaut. Das erleichtert die Fehlersuche

Neu eingebaute Instrumente zeigen völligen Unsinn:

Mit hoher Wahrscheinlichkeit ist die Anschlußleitung zwischen Sensor und Anzeige nicht mit der notwendigen Sorgfalt verlegt. Der Isolationswiderstand zwischen den beiden Leitungen (bei nicht angeschlossenen Sensor) und zwischen jeder der beiden Leitungen und der Motormasse muß im Megohmbereich liegen.

Abhilfe: Alle Stecker, Kupplungen etc. aufmachen und Kabel perfekt verlegen.

Die Instrumente sind neu und zeigen beide den gleichen konstanten Fehler

Zeigen die beiden neuen Instrumente bei kaltem Motor konstant den gleichen Fehler in der Größenordnung bis etwa +/- 30°C und ändert sich dieser Fehler mit der Außentemperatur, so sind vermutlich die Anzeigen nicht temperaturkompensiert.

Abhilfe: Wegwerfen und bei dem Lieferanten der Instrumente nie mehr etwas kaufen.

Eines der beiden Instrumente zeigt nach einiger Betriebszeit Unsinn

Zeigt eines der beiden Instrumente Nonsens an, so sind die Anschlußleitungen der beiden Sensoren zu vertauschen. Der Sensor, der ursprünglich am linken Instrument angeschlossen war, wird am rechten Instrument angeschlossen und umgekehrt. Bleibt der Fehler in der gleichen Anzeige wie vorher, so ist das Anzeigeinstrument defekt.

Abhilfe: Anzeigeinstrument austauschen oder reparieren lassen.

Wandert die unsinnige Anzeige bei Austausch der Anschlüsse vom linken zum rechten Instrument, so liegt der Fehler in der Verbindungsleitung oder im Sensor. Der Sensor ist aus dem Auspuffkrümmer auszubauen. Funktioniert das Meßgerät, sobald der Metallmantel des Sensors von der Motormasse getrennt wird, so ist im Sensor ein Masseschluß.

Abhilfe: Sensor austauschen (Reparatur ist unmöglich)

Der verbleibende Fehler

Auch ein perfektes EGT mit Temperaturkompensation und einwandfreien Verbindungsleitungen hat einen geringen, systembedingten Fehler. Insbesondere durch einen Effekt, den Meßtechniker als "Linearitätsfehler des Sensors" bezeichnen, weichen die angezeigten Werte von der tatsächlichen Temperatur ab. Typische Werte für diesen Fehler sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt:

(Die Daten sind Werte eines von uns vertriebenen Abgastemperaturmeßgerätes, die Daten anderer temperaturkompensierter EGT-Meßgeräte sind ähnlich)

Dieser Fehler ist unabhängig von der Umgebungstemperatur und bei allen Geräten nahezu gleich. Im kritischen Bereich (500 bis 700° C) ist er auf der sichern Seite. Damit kann er beim Fliegen vergessen werden.