Lambdasonde

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Lambdasonde und ihre Funktion am Fahrzeug

Seit der Einführung des Katalysators in Deutschland (1989) gehört auch die Lambdasonde bei allen Neuwagen zum Standard. Die Sonde ist Teil des Katalysators, der wiederum Bestandteil der Abgasanlage aller modernen Autos ist, die mit Benzin, Diesel oder Gas betrieben werden.

Aufbau und Ort

Die Lambdasonde ist ein Sensor, der in Form und Größe einer Zündkerze ähnelt. Durch ein Außengewinde kann die Sonde direkt in den Abgasstrom eingebaut werden. Häufig ist der empfindliche Sensor im Abgaskrümmer oder unmittelbar vor dem Katalysator zu finden. Im Inneren der Sonde befinden sich eine spezielle Sensorkeramik sowie ein Heizdraht. Der Fachmann unterscheidet zwischen der Fingersonde und der Planarsonde.

Die Aufgabe im Detail

Jeder Fahrzeugmotor benötigt für den optimalen Betrieb die richtige Kombination aus Kraftstoff und Luft. Die Einheit für dieses Mischungsverhältnis ist das Lambda (λ), also der elfte Buchstabe im griechischen Alphabet. Daher kommt auch der Name Lambdasonde. Bei laufendem Motor ermittelt die Sonde die genaue Zusammensetzung der Motorabgase, indem sie den Restsauerstoff der Abgase mit dem Sauerstoff in der Umgebung vergleicht. Bei einem Lambda-Wert von 1 ist das Mischungsverhältnis optimal. Ist der Restsauerstoffgehalt höher, als der Sauerstoff der Umgebung (über 1,1 λ) ist das Gemisch im Motor zu dünn. Bei zu wenig Restsauerstoff (unter 0,9 λ) ist es zu fett.

Lambdasonde meldet Gemischzusammensetzung

Diese Daten werden an die elektronische Motorsteuerung gesendet, wo das Mischungsverhältnis zwischen Luft und Kraftstoff überwacht und ggf. korrigiert wird. Sofern erforderlich, kann das Steuergerät die Öffnungszeiten der einzelnen Motorventile des Autos beeinflussen. Eine intakte Lambdasonde (auch Regelsonde) kann auch den Wechsel zwischen zu dünnem und zu fettem Gemisch erkennen.

Voraussetzung für Funktion

Für ihre zuverlässige Funktion benötigt die Lambdasonde einen betriebswarmen Motor, der eine Temperatur von 40 Grad Celsius oder höher erreicht hat. Während sich der Motor nur allmählich erwärmt, wird die Sonde von einem eigenen Heizelement innerhalb weniger Sekunden auf Betriebstemperatur gebracht. Ab etwa 350 Grad Celsiusverändert die Regelsonde ihre Eigenschaften.

Die Lambdaregelung im Detail

Entsprechend dem Restsauerstoffgehalt erzeugt die Lambdaregelung in der Sonde eine elektrische Spannung zwischen etwa 30 mV und 900 mV. Die empfindliche Sensorkeramik im Inneren lässt ankommende Sauerstoffionen passieren und nimmt gleichzeitig die Elektronen auf, wenn sich der Motor im Leerlauf befindet oder mit einer Teillast arbeitet. Die Ionen oxidieren und geben dabei Elektronen an die Sensorkeramik ab. Die überschüssigen Elektronen sammeln sich im Inneren der Regelsonde, wodurch mit der Außenseite eine Spannungsdifferenz entsteht. Dieser Unterschied bewirkt schließlich eine elektrische Spannung, die vom Steuergerät des Motors interpretiert werden kann. Es wird also chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt, weshalb die Lambdasonde prinzipiell ein galvanisches Bauteil ist.

Weitere Sonde hinter dem Kat

Ob diese komplizierten Vorgänge auch genau so ablaufen, wird bei modernen Fahrzeugen von einer zweiten Diagnosesonde unmittelbar hinter dem Katalysator überprüft. Diese Sonde nennt sich Monitorsonde. Sie misst ebenfalls das Verhältnis zwischen Luft und Kraftstoff und kommuniziert mit dem Steuergerät. 


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