Die Lambdasonde ist ein Instrument zur Abgasregelung für Benzin-, Diesel- und Gas-Motoren. Es handelt sich hierbei um einen Sauerstoffkonzentrations-Sensor, der den Restsauerstoffgehalt des Abgases misst und diesen Wert in Form einer elektrischen Spannung an das Motorsteuergerät leitet. Anhand der Lambdasondenspannung erkennt das Steuergerät die Gemischzusammensetzung (mager oder fett). Bei zu fettem Gemisch reduziert das Steuergerät die Kraftstoffmenge im Mischungsverhältnis und erhöht sie bei zu magerem Gemisch.

Durch den Messwert der Lambdasonde ist das Steuergerät in der Lage, die Einspritzmenge so zu regeln, dass eine optimale Gemischzusammensetzung gewährleistet ist, um ideale Voraussetzungen für die Abgasbehandlung im Katalysator zu schaffen. Hierbei wird die Motorlast mit berücksichtigt.?Eine mögliche zweite Lambdasonde, die Diagnosesonde (nach dem Katalysator), erkennt ob die Regelsonde (vor dem Katalysator) noch optimal arbeitet. Das Steuergerät kann diese Abweichung dann rechnerisch kompensieren.

Anordnung im Abgassystem

Bei neueren Motoren befindet sich je eine Lambdasonde im Abgassystem vor und eine nach dem Katalysator. Eine Elektrodenseite des Sensorelements wird vom Abgas umspült und die andere steht mit der Außenluft in Verbindung. Die Außenluft dient dabei als Referenzluft für die Restsauerstoffmessung. Die aktuellste Generation von Lambdasonden vereinfacht das System, indem der anhand der Außenluft gemessene Referenzwert durch eine Referenzspannung ersetzt wird.

Arten von Lambdasonden

Heute gibt es grundsätzlich zwei verschiedene Sondenarten: Die Sprung- und die Breitbandsonde. Die Sprungsonde erzeugt im betriebswarmen Zustand (ab 350 °C) eine elektrische Spannungsänderung entsprechend dem Sauerstoffgehalt im Abgas. Sie vergleicht den Restsauerstoffgehalt im Abgas mit dem Sauerstoffgehalt der Umgebungsluft und erkennt den Übergang vom fetten Gemisch (Luftmangel) zum mageren Gemisch (Luftüberschuss) und umgekehrt.

Die Breitbandsonde misst sowohl im fetten als auch im mageren Bereich äußerst genau. Sie hat einen größeren Messbereich und ist auch für den Einsatz in Diesel- und Gasmotoren geeignet.

Damit Lambdasonden schneller auf Betriebstemperatur kommen und somit früher in die Abgasregelung eingreifen können, werden heutzutage beheizte Lambdasonden eingesetzt. Beheizte Lambdasonden müssen nicht mehr unbedingt in Motornähe eingebaut werden.

Aufbau der Lambdasonde

Fingersonde

Die Fingersonde enthält als Kernstück eine fingerförmige Sensorkeramik. Sie wird von einem in der Sonde integrierten Heizelement erwärmt, da ein Regelbetrieb erst ab einer Temperatur von 350 °C möglich ist. Eine Elektrodenseite des Sensorelements wird vom Abgas umspült und die andere steht mit der Außenluft in Verbindung. Die Außenluft dient dabei als Referenzluft für die Restsauerstoffmessung. Um das Sensorelement vor Verbrennungsrückständen und Kondenswasser im Abgas zu schützen, ist am Sondengehäuse abgasseitig ein Schutzrohr angebracht.  

Planarsonde

Die planare Lambdasonde ist eine in Dickschicht-Technologie hergestellte Sonde. Das Sensorelement hat die Form eines lang gestreckten Plättchens. In diesem Plättchen ist außer der Messzelle auch das Heizelement integriert. Damit kann eine schnellere Betriebsbereitschaft erreicht werden. Auch hier wird das Sondenelement durch geeignete Schutzrohre vor Verbrennungsrückständen und Kondenswasser im Abgas geschützt.

Die Abgasnormen und -grenzwerte werden immer strenger. Um Abgase effizient reduzieren zu können, sind Lambdasonden längst unverzichtbar geworden. Bei vielen neueren Fahrzeugen wird die erwähnte Anordnung mit zwei Lambdasonden eingesetzt, wobei die Lambdasonden sich gegenseitig überwachen und die Funktion des Katalysators kontrollieren. Nur so sind zukünftig noch weitere Abgasreduzierungen möglich.

Die Entwicklung der planaren Breitbandsonden war ein weiterer wichtiger Beitrag zu umweltfreundlicheren Motoren. Sie erreichen ihre Betriebstemperatur in weniger als fünf Sekunden und garantieren so bereits in der emissionsintensiven Kaltstartphase höchste Regelgüte.

Lambdasonden unterliegen extremen Beanspruchungen. Eine einwandfrei funktionierende Lambdasonde ist Voraussetzung für eine verlässliche Funktion des Motors und damit für niedrigen Kraftstoffverbrauch, geringen Schadstoffausstoß und korrekte Abgaswerte. In Zahlen ausgedrückt bedeutet das bis zu 15 Prozent Kraftstoffersparnis im Vergleich zu einer gealterten oder gar defekten Lambdasonde.

Mit einem rechtzeitigen Wechsel der Lambdasonde lassen sich außerdem teure Katalysatorschäden vermeiden und eine bessere Fahrleistung erzielen.