Grundlagen Motorentechnik

Baustein
Grundlagen Motorentechnik
Lambda-Sonde: Die Lambda-Sonde misst den Restsauerstoff, der nach der Verbrennung des Kraftstoff-
Luftgemisches noch im Abgas vorhanden ist. Dieser Sauerstoffgehalt ist ein Maß dafür, ob das Gemisch im Zylinder
fett oder mager war.
Sie erinnern sich: Bei fettem Gemisch ist das Lambda kleiner als 1, bei magerem Gemisch größer als 1. Genau
Lambda = 1 wäre bei einem Mischungsverhältnis von 1 kg Kraftstoff zu 14,7 kg Luft.
Es gibt 2 Arten von Lambda-Sonden: Die „Breitbandssonde“ und die „Sprungsonde“. Für die Gemischregelung
bei den Ottomotoren hat die Breitbandsonde die früher eingesetzte Sprungsonde verdrängt.
• Die Lambda-Breitbandsonde gibt abhängig vom Restsauerstoffgehalt im Abgas einen elektrischen Strom
aus. Bei Lambda = 1,0 ist der Strom Null. War das Gemisch „fett“, also kleiner als Lambda 1,0, dann ergibt
sich ein negatives Messsignal. War das Gemisch „mager“ wird das Messsignal positiv. Aus der Höhe des
Messsignals im plus-/minus-Bereich erkennt das Steuergerät zusätzlich, wie die genaue Gemischzusammensetzung
war und hat damit die Möglichkeit, das gewünschte Lambda exakt einzustellen.
Eine Breitbandsonde kann die Sauerstoffkonzentration von ca. Lambda 0,7 bis zu reiner Luft messen. Mit
der Breitbandsonde kann man daher bei den Ottomotoren sowohl Lambda 1, als auch ein mageres oder fettes
Gemisch sehr genau und schnell einregeln. Bei den Dieselmotoren verwendet man die Breitbandsonde momentan
nicht für eine schnelle Gemischregelung, sondern zum Ausregeln langsamer, laufzeitbedingter, abgasrelevanter
Veränderungen z.B. an den Injektoren, der Abgasrückführung oder am Luftmassenmesser.
Die Breitbandsonde hat eine wirksame elektrische Heizung. Sie braucht an der Sondenspitze eine Betriebstemperatur
von mindestens 750° C und muss als „Regelsonde“ für die Gemischbildung innerhalb von ca. 20
sec. betriebsbereit sein. Obwohl sie motornahe montiert ist, würde sie ohne Heizung höchstens im Vollgasbetrieb
und hoher Drehzahl ihre Temperatur erreichen.
Das Bild rechts zeigt die beiden Breitband-
Sonden am Auspuffkrümmer des N52. Die
Sonden sitzen am Kat-Eingang und messen
das Abgas von jeweils 3 Zylindern. Sie
arbeiten hier als „Regelsonden“ für die
Gemischbildung.
• Die Lambda-Sprungsonde reagiert ebenfalls auf den Restsauerstoff. Sie gibt kein kontinuierliches Mess-
Signal aus, sondern erzeugt bei Lambda 1 einen Spannungssprung. War das Gemisch im Zylinder „mager“,
dann gibt die Sonde eine Spannung von ca. 0,2 V ab, war es „fett“, dann ca. 0,8 V. Das heißt, jeder Wechsel
von mager auf fett um Lambda 1 und umgekehrt, erzeugt an der Sonde einen Spannungssprung. Diesen Sondensprung
hat man früher für die Gemischregelung benutzt. Für heutige Anforderungen reicht das aber nicht
mehr und daher hat die Breitbandsonde die Sprungsonde als Regelsonde verdrängt. Die Sprungsonde wird
heute nur noch zur Katalysator-Überwachung eingesetzt.
Da die Lambda-Sprungsonde eine Betriebstemperatur von mindestens 250°C braucht, um richtig arbeiten zu
können, wird diese Sonde ebenfalls elektrisch beheizt. Sie ist hinter dem Katalysator montiert und überwacht
die Katalysatorfunktion. Daher heißt sie auch „Monitorsonde“.
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