Lambdasonde

Die Luftzahl bzw. der Lambdawert ist das Verhältnis der tatsächlich zugeführten Luftmenge zum theoretischen Luftbedarf.  Also ist  λ = 1 die zugeführte Luftmenge entspricht dem theoretischen Luftbedarf.

Eine Lambdasonde besteht aus einem Spezialkeramikkörper, dessen Oberflächen mit gasdurchlässigen Platinelektroden versehen sind. Der Festelektrolyt ist in einem Stahlgehäuse eingebracht. Der äußere Teil des Keramikkörpers befindet sich im Abgasstrom, der innere Teil steht mit der Außenluft in Verbindung. Die Wirkung der Sonde baut auf folgendende physikalischen Faktoren auf:

Die Lambdasonde arbeitet prinzipiell wie ein galvanisches Element, nur dass sie nicht mit flüssigen, sondern einen festen Elektrolyten (Zirkondioxyd [ZrO₂]), arbeitet. Dieser lässt ab 300 °C Sauerstoffionen durch, sperrt jedoch gegen Durchlass für Elektronen. Die Sauerstoffionen wandern von innen (Außenluft) nach außen (Abgas), weil im Abgas eine geringere Konzentration (geringerer Partialdruck) von Sauerstoff besteht. Die vorher abgestreiften Elektronen, werden von einer elektrisch leitenden Schicht aufgefangen. So bildet sich auf der Innenseite der Sonde ein Elektronenüberschuss und auf der Außenseite, wo die Sauerstoffionen ankommen, ein Elektronenmangel (elektrische Spannung). Diese wird über Leitungen zur Auswertung zum Steuergerät geleitet. Die Ionenwanderung verursacht ein sprunghaften Anstieg der Sondenspannung, was zur Lambdaregelung (Spannungssprungsonden) benutzt wird.

Damit die Sonde schnell auf Betriebstemperatur kommt, werden beheizte Sonden eingesetzt. Diese weisen nicht nur einen, sondern drei bzw. vier elektrische Anschlüsse auf. Bei Sonden mit drei elektrischen Anschlüssen wird die Masse für das Heizelement herausgeführt. Bei Sonden mit vier Anschlüssen sind Signalmasse und Heizelementmasse getrennt. Dadurch werden Störungen vermieden, die durch Korrosion und Dichtungen an den Masseverbindungen auftreten können. Quelle: RegeTec