Lambdasonden

Samstag, den 01. November 2014 um 14.46 Uhr

 

Lambdasonde

Die Lambdasonde ist ein Sensor, der vorwiegend in Ottomotoren eingesetzt wird. Mitunter findet sich die Lambdasonde aber auch in der Abgasregelung von Pellet- und Hackschnitzheizungen, sogar für Dieselmotoren werden diese Sonden eingesetzt.

Die Lambdasonde wird eingesetzt, um im Motor den Restsauerstoffgehalt zu messen. Hiermit ist es möglich, das Verhältnis von Verbrennungsluft und Kraftstoff zu messen. Mit der Lambdasonde kann so verhindert werden, dass ein Kraftstoffüberschuss oder aber ein Luftüberschuss im Motor auftritt. Die Lambdasonde ist damit das wichtigste Bauteil im geregelten Katalysator, denn eine optimale Verbrennung im Motor ist nur dann möglich, wenn ein einwandfreies Mischungsverhältnis vorhanden ist.

Durch die Lambdasonde kann im Katalysator eine Abgasreinigung erfolgen, weshalb sich die Lambdasonde sowohl in den USA wie auch in Europa durchgesetzt hat. Bei neueren Motoren findet sich zudem nicht mehr nur eine Lambdasonde, sondern noch eine zweite, die die Funktion des Katalysators überwachen soll. Sie wird hinter dem Katalysator eingerichtet, wodurch die Lambdasonde vor dem Katalysator nun die Werte mit der Monitorsonde vergleichen kann. Entsprechende Fehlermeldungen werden im Fehlerspeicher abgelegt, der bei einem Defekt oder einer Warnmeldung ausgelesen werden kann. Für das Messen des Restsauerstoffgehaltes werden zwei verschiedene Messprinzipien unterschieden. Dies ist zum einen die Messung der Spannung eines Festkörperelektrolyten, welche über die Nernstsonde durchgeführt wird. Aber auch die Messung der Widerstandsänderung einer Keramik mit Hilfe der Widerstandssonde ist möglich.

Die Nernstsonde
Die Nernstsonde ist eine von Walther Nernst entwickelte Lambdasonde, die als Membran Zirkoniumdioxid nutzt. Dieses Zirkoniumoxid hat die Eigenschaft, dass es bei einer Temperatur von ca. 650 Grad Celsius Sauerstoffionen elektrolytisch transportieren kann. Hierdurch wird eine Spannung erzeugt, wodurch der Unterschied des Sauerstoffpartikeldrucks zweier unterschiedlicher Gase ermittelt werden kann.

Die Lambdasonde wird für die Messung der unterschiedlichen Gase auf der einen Seite seiner Membran dem Abgasstrom ausgesetzt, die andere Seite der Membran hingegen misst den vorhandenen Sauerstoffgehalt.

Die Widerstandssonde
Die zweite Messvariante der Lambdasonde ist die Widerstandssonde. Sie wird in der Praxis wesentlich häufiger eingesetzt. Der Sensor selbst besteht aus halbleitender Titandioxidkeramik, als Ladungsträger werden Sauerstofffehlstellen genutzt, die als Donatoren wirken. Sofern der Sauerstoffgehalt im Motor zu hoch wird, reduziert der vorhandene Sauerstoff die freien Ladungsträger und es kommt zur Vergrößerung des Widerstandes.

Die Wirkungsweise der Lambdasonde
Damit ein Motor eine vollständige und einwandfreie Verbrennung durchführen kann, wird ein Mischungsverhältnis von etwa 14,7 Kilogramm Luft und einem Kilogramm Kraftstoff benötigt. Welches Verhältnis tatsächlich benötigt wird, wird als Lambdawert bezeichnet. Lambda ist en griechischer Buchstabe.

Ein Lambdawert von eins bedeutet, dass die dem Motor zugeführte Luftmenge dem auch theoretischen Luftbedarf entspricht. Während des Betriebs des Motors schwanken diese Werte natürlich, weshalb sie über die Lambdasonde geregelt werden müssen. Die beste Leistung hat ein Motor bei Luftmangel und einem Lambdawert von 0,9, der niedrigste Verbrauch hingegen wird bei einem eher mageren Gemisch mit Luftüberschuss von 1,1 erzielt.

Die im Motor vorhandenen Schadstoffe können über den Katalysator nur dann reduziert werden, wenn das Gemisch im Wert von 0,98 - 1,01 liegt. Diese Werte werden auch als Lambdafenster bezeichnet. In modernen Motoren ist es möglich, eine Konvertierungsrate, also den Anteil der umgewandelten Schadstoffe, von bis zu 95% zu erreichen. So wird der Schadstoffgehalt, der aus dem Auspuff und der Auspuffanlage nach außen dringt, deutlich reduziert. Dies alles ist jedoch nur möglich, wenn ein Messgerät die jeweiligen Schadstoffe messen und entsprechend reagieren kann. Aus diesem Grund ist es notwendig, dass die Lambdasonde im Katalysator vollständig funktioniert und dass Autofahrer sie bei einem Defekt umgehend reparieren oder auswechseln.

Lambdasonde regelmäßig prüfen und rechtzeitig wechseln
Die Lambdasonde ist ein wichtiges Messinstrument im Motor, welches unbedingt einwandfrei funktionieren sollte. Verschiedene Faktoren jedoch können die Leistungsfähigkeit der Lambdasonde beeinträchtigen. Hierzu gehören Umwelteinflüsse wie Salz und Schmutz, aber auch hohe Temperaturschwankungen, eine schlechte Qualität des zugeführten Kraftstoffs sowie eventuelle Ruß- und Ölrückstände im Kraftstoff können für einen Defekt sorgen.

Ein Defekt der Lambdasonde jedoch kann letztlich auch zu einem Defekt des Motors sorgen, denn die Verlässlichkeit ist in diesem Fall nicht mehr gegeben. Beim Erreichen einer Motorlaufleistung von 30.000 Kilometer oder aber bei Ablauf der jeweiligen Wechselintervalle ist es notwendig, die Lambdasonde von einem Fachmann überprüfen zu lassen. Natürlich kann man die Überprüfung auch selbst durchführen, allerdings benötigt man hierzu einiges Fachwissen.

Um eine Lambdasonde prüfen zu können, sollten die Motormechanik sowie das Zündsystem in einwandfreiem Zustand sein. Anschließend ist es dann möglich, die Fehlerspeicher auszulesen, die Signalbilder zu überprüfen und die Leitungen sowie die Steckverbindungen auf einen sicheren Kontakt hin zu überprüfen.


Lambdasonde
Lambdasonde


Lambdasonde reinigen oder austauschen
Ist die Lambdasonde verdreckt, ist es möglich, diese zu reinigen und entsprechend wieder einzusetzen. Ist die Lambdasonde wieder gereinigt, können die Messgeräte wieder einwandfrei funktionieren, so dass die Funktionsfähigkeit wieder vollständig gegeben ist.
Sollte die Lambdasonde nicht mehr zu reinigen sein oder sollte sie gar defekt sein, sollte sie ausgetauscht werden. Das Auswechseln oder das Reparieren sollten möglichst in einer Fachwerkstatt durchgeführt werden, da hierfür einiges Know-how nötig sind. Wer dieses jedoch mitbringt, kann die Lambdasonde natürlich auch selbst aus- und wieder einbauen und sich die Kosten einer Werkstatt sparen.

Eine neue Lambdasonde ist im Internet zu haben und kann hier direkt online bestellt werden. Die Preise der Lambdasonden sind abhängig vom jeweiligen Fahrzeugmodell und dessen Alter. Die Internetshops ermöglichen, das eigene Modell zu spezifizieren, wodurch die Wahl der Lambdasonde problemlos möglich ist. Auch die Fachwerkstätten vor Ort bestellen eine Lambdasonde auf Wunsch. Die Kosten beginnen bei rund 40 Euro, können aber auch deutlich höher liegen.

 
 

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