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Lambda-Sonde

Ein Ottomotor benötigt zum Betrieb und für die Einhaltung der gesetzlich vorgeschriebenen Emissionsgrenzwerte (z.B. Euro 4) ein bestimmtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Die ideale (theoretisch vollständige) Verbrennung liegt bei einem Verhältnis von 14,7 zu 1 (14,7 : 1), d.h. für die Verbrennung von 1 kg Kraftstoffmasse werden 14,7 kg Luftmasse benötigt.

BOSCH hat die Lambda-Sonde 1967 erfunden

Die Lambda-Sonde ist eine Messsonde beim Ottomotor, die im Abgasstrom vor dem Katalysator eingebaut ist. Sie vergleicht permanent den Restsauerstoffgehalt im Abgas und kann somit bestimmen, ob die Verbrennung mit einem fetten Gemisch (Luft-Kraftstoff-Verhältnis enthält zu wenig Luft) oder einem mageren Gemisch (Luft-Kraftstoff-Verhältnis enthält zu viel Luft) abläuft.

Die Werte der Lambda-Sonde werden an ein Steuergerät weitergeleitet, das zusammen mit anderen Kenngrößen ein Steuersignal erzeugt. Dadurch wird die Gemischzusammensetzung (Luft-Kraftstoff-Verhältnis) so geändert, dass sie dem idealen Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 14,7 zu 1 entspricht.

Bei neueren Kraftfahrzeugen wird eine zweite Lambda-Sonde, die so genannte „Monitor-Sonde“ verwendet, die sich hinter dem Katalysator befindet. Diese Lambda-Sonde hat die Funktion, den Katalysator zu überwachen, eine entsprechende Meldung im Fehlerspeicher des Steuergerätes abzulegen und den Fahrer mittels einer Warnleuchte über eine Fehlfunktion zu informieren.

Technisches:

Fingersonde
Die Fingersonde enthält als Kernstück eine fingerförmige Sensorkeramik. Sie wird von einem separaten Heizer beheizt, da ein Regelbetrieb erst ab einer Temperatur von 350 °C möglich ist. Um das Sensorelement vor Verbrennungsrückständen im Abgas zu schützen, ist am Sondengehäuse abgasseitig ein Schutzrohr angebracht.

Planarsonde
Die planare Lambdasonde ist die Weiterentwicklung der Fingersonde. Das Sensorelement hat die Form eines lang gestreckten Plättchens. In diesem Plättchen ist außer der Messzelle auch der Heizer integriert. Damit kann eine schnellere Betriebsbereitschaft erreicht werden.
Die Planarsonde hat ein doppelwandiges Schutzrohr.

Aus der Pressemitteilung von Bosch:

Vor 30 Jahren hielt die von Bosch entwickelte Lambda-Sonde Einzug ins Automobil: 1976 feierte die saubere Technik für niedrige Schadstoffwerte in den Volvo-Modellen der 240/260er-Reihe für den US-amerikanischen Markt ihr Weltdebüt. Bereits 1968 setzte Bosch eine Lambda-Sonde zur Sauerstoffmessung in der Batteriefertigung ein. Von diesem Know-how konnte der Automobilzulieferer Anfang der siebziger Jahre profitieren, als sich die Abgasgesetzgebung in den USA drastisch verschärfte.Stetige Weiterentwicklung
1982 brachte Bosch als Weiterentwicklung der bewährten Komponente die beheizte Lambda-Sonde auf den Markt, die in weniger als einer Minute nach Start des kalten Motors voll funktionsfähig ist. Sie zeichnete sich durch eine doppelt so lange Lebensdauer gegenüber der herkömmlichen Sonde aus: Der in kurzer Zeit auf 400 Grad Celsius aufgeheizte Sensor ist keinen so extremen Temperaturschwankungen ausgesetzt und hält rund 160 000 Kilometern stand. 1994 startete Bosch als erstes Unternehmen die Großserienfertigung der Lambda-Sonde in keramischer Planartechnik. Sie benötigt lediglich zehn Sekunden vom Motorstart bis zur vollen Funktionsfähigkeit. Und mit der Breitband-Lambda-Sonde ist es möglich, schnelle Änderungen in der Abgaszusammensetzung einzelner Zylinder zu messen und die Einspritzmenge für die einzelnen Zylinder des Motors individuell zu regeln.

Kein moderner Benzinmotor ohne Lambda-Sonde
Moderne Fahrzeuge mit umweltfreundlichen Benzinmotoren sind ohne Lambda-Sonde gar nicht denkbar. Im Abgasstrang vor und hinter dem Katalysator angebracht, misst sie den Sauerstoffgehalt – ein Indiz für die Vollständigkeit der Verbrennung – und macht den optimalen Betrieb von Drei-Wege-Katalysatoren möglich. Damit bewirkt sie eine weitgehende Vermeidung von schädlichen Abgaskomponenten. Das beste Ergebnis lässt sich mit einem Luft-Kraftstoff-Gemisch im Verhältnis von 14,7:1 erzielen. Bei Kraftstoffüberschuss entstehen Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid, im umgekehrten Fall bilden sich vermehrt Stickoxide. Die Sonde reagiert auf den Sauerstoffgehalt im Abgas und ermöglicht den korrigierenden Eingriff der Motorsteuerung in die Zündung und Einspritzung. Seit 2002 wird die Lambda-Sonde auch bei Dieselmotoren für noch exakter zugemessene Einspritzmengen und niedrigere Emissionen eingesetzt. Die Bosch-Gruppe ist ein international führendes Technologie- und Dienstleistungsunternehmen. Mit Kraftfahrzeug- und Industrietechnik sowie Gebrauchsgütern und Gebäudetechnik erwirtschafteten rund 275 000 Mitarbeiter im Geschäftsjahr 2009 einen Umsatz von 38,2 Milliarden Euro. Die Bosch-Gruppe umfasst die Robert Bosch GmbH und ihre mehr als 300 Tochter- und Regionalgesellschaften in über 60 Ländern; inklusive Vertriebspartner ist Bosch in rund 150 Ländern vertreten. Dieser weltweite Entwicklungs-, Fertigungs- und Vertriebsverbund ist die Voraussetzung für Wachstum. Pro Jahr gibt Bosch mehr als 3,5 Milliarden Euro für Forschung und Entwicklung aus und meldet rund 3 800 Patente weltweit an. Mit allen seinen Produkten und Dienstleistungen fördert Bosch die Lebensqualität der Menschen durch innovative und nutzbringende Lösungen.

Das Unternehmen wurde 1886 als „Werkstätte für Feinmechanik und Elektrotechnik“ von Robert Bosch (1861-1942) in Stuttgart gegründet. Die gesellschaftsrechtliche Struktur der Robert Bosch GmbH sichert die unternehmerische Selbständigkeit der Bosch-Gruppe. Sie ermöglicht dem Unternehmen, langfristig zu planen und in bedeutende Vorleistungen für die Zukunft zu investieren. Die Kapitalanteile der Robert Bosch GmbH liegen zu 92 Prozent bei der gemeinnützigen Robert Bosch Stiftung GmbH. Die Stimmrechte sind mehrheitlich bei der Robert Bosch Industrietreuhand KG; sie übt die unternehmerische Gesellschafterfunktion aus. Die übrigen Anteile liegen bei der Familie Bosch und der Robert Bosch GmbH.

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