Die Lambdasonde
Um den Restsauerstoffgehalt in den Abgasen eines Motors
(egal ob Diesel Motor oder Benzin Motor) zu ermitteln installieren die
Automobilhersteller direkt nach dem Katalysator die sogenannte Lambdasonde. Die
in den 70ern entwickelte Lambdasonde wurde erstmals in den US Amerikanischen
Fahrzeugen von Volvo verbaut und von Bosch entwickelt. Für die exakte
Ermittlung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis greift die Lambdasonde auf zwei
Messprinzipien zurück, welche dann als Lambdawert gelistet werden. Das erste
Prinzip der Lambdasonde ist die Messung der Festkörperelektrolyten und deren
Spannung (auch Nernstsonde genannt). Im zweiten System wird die Änderung des
Wiederstandes an der Keramik gemessen. Durch diese eigene Analyse gelingt es
dem Motor sein Luft-Kraftstoff-Verhältnis selbstständig anhand der Messungen
der Lambdasonde anzupassen. Durch dieses System kann der Motor sich selbst
feinjustieren und das optimale Kraftstoffgemisch produzieren welches der
Katalysator zur Reinigung der Abgase genötigt.
Die heutigen Katalysatoren benötigen durchgehend ein ideales
Luft-Kraftstoff-Verhältnis um die Schadstoffe aus den Abgasen zu filtern bzw.
umzuwandeln. Die hinter dem Katalysator (direkt im Abgasstrom) liegende
Lambdasonde nimmt den Istwert und regelt über die Bordelektronik soweit nach
bis der Lambdawert 1 erreicht wird.
Die Lambdasonde und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (auch stöchiometrisches
Verhältnis genannt)
Das ideale Verhältnis der Frischluft zu dem Kraftstoff wird
im Lambdawert angegeben. Der perfekte Wert liegt bei Lambda 1 (Benzinmotoren).
In diesem Wert der Lambdasonde liegt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei 14,7 kg
Luft auf nur einem kg Kraftstoff. Dieses Mischungsverhältnis sorgt für einen
idealen Rundlauf des Motors und besten Filtereigenschaften des Katalysators.
Ist das Gemisch mit zu wenig Kraftstoff versehen (mageres Gemisch) zeigt die
Lambdasonde dieses an und regelt über die Bordelektronik nach. Bei diesem
Mischungsverhältnis wird der Lambdawert „Lambda >1“ angezeigt was eine zu
hohe Konzentration an Luft im Verbrennungsraum bedeutet. Sollte zu viel
Kraftstoff im Luft- Kraftstoffgemisch sein (fettes Gemisch) wird dieses mit „Lambda<1“
von der Lambdasonde an das Motorsteuergerät gesendet und dort nachgeregelt.
Der Aufbau der Lambdasonde
In den Anfängen wurde die Lambdasonde als sogenannte
Fingersonde produziert. Das Sensorelement der Lambdasonde wurde wie ein Finger
oder ein Hütchen geformt und direkt im Abgasstrom platziert. Diese Lambdasonde
findet auch heute noch Verwendung da sie das simpelste System zur Analyse der
Abgaswerte verwendet, dort werden die Abgase mit einer Referenzluft verglichen
und so die Werte der Lambdasonde ermittelt. Um die Lambdasonde durchgehen auf
Temperatur zu halten ist sie von einem Schutzrohr ummantelt. Dieses Schutzrohr
schützt die Lambdasonde auch vor äußerlichen Einflüssen und Fremdeinwirkung.
Das Schutzrohr der Lambdasonde ist mit kleinen Löchern versehen die trotz
Schutzfunktion ein durchlassen der Abgase erlaubt.
Modernerer Lambdasonden werden aufwendiger Produziert, da
Hochleistungsmotoren eine genauere und schnellere Analyse der Lambdawerte
benötigen. Bei dieser Lambdasonde wird eine Planetentechnik verwendet. Dieses
System wir aus mehreren Schichten (verschiedene Materialien) und besitzt
bereits eine eingebaute Sonden Heizung.
