Die Lambdasonde

Welche Funktionen hat die Lambdasonde?

Zur Verbesserung des Abgasverhaltens von Ottomotoren wurden Drei-Wege-Katalysatoren in Verbindung mit einer Lambdaregelung entwickelt.

Wie funktioniert diese Technik?

Das Prinzip kennen wir alle: Motoren verbrennen organische Stoffe, also Benzin, und geben dadurch schädliche Gase an die Umwelt ab. Um diesen unangenehmen Effekt zu mildern, wird der Katalysator eingesetzt, der die Emissionen in umweltverträglichere Gase umwandelt.

Um das zu gewährleisten, wird zwischen Motor und Katalysator eine sogenannte Lambdasonde eingesetzt, die den im Abgas befindlichen Restsauerstoff über Elektroden mißt und die so gewonnenen Werte an die Motorsteuerung weitergibt. Diese verarbeitet das Signal und stellt über den Gemischbildner das optimale Kraftstoff-Luftgemisch ein.

Die Lambdasonde

Hierbei handelt es sich um eine Sauerstoffsonde aus Zirkondioxid (ZrO2), die nach dem Prinzip von W. Nernst (deutscher Physikochemiker, 1864-1941) funktioniert. Er hatte herausgefunden, daß sich das Normalpotential einer Elektrode in Abhängigkeit der einwirkenden Stoffkonzentration beschreiben läßt.

Auf die Lambdasonde übertragen bedeutet das, daß sich der im Abgas befindliche Restsauerstoff mittels der an der Lambdasonde befindlichen Elektroden messen läßt.

Die Sonde befindet sich derart im Abgasstrom, daß die Außenelektrode (äußere Platinschicht) vom Abgas umspült wird, während die Innenelektrode mit Umgebungsluft in Verbindung steht.

Da die Zirkondioxid-Keramik ab etwa 300°C für Sauerstoff-Ionen leitend wird, entsteht bei unterschiedlichen Sauerstoffanteilen zwischen Außen- und Innenelektrode eine elektrische Spannung von maximal 1 V, die über Kabelanschlüsse abgegriffen wird.  

Die an der Außenelektrode entstehende Sauerstoffkonzentration ist im starken Maß vom Kraftstoff-Luftverhältnis und der chemischen Reaktion an der Elektrodenoberfläche abhängig und bestimmt dadurch im Bereich Lambda (l) einen sprunghaften Verlauf der Sondenspannung.