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 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.
