3-Wege-Katalysator und Lambdasonde
Funktion, Regelung und Abgasreduktion
Die moderne Motorsteuerung in Ottomotoren sorgt für eine effiziente Abgasnachbehandlung mit weniger Kraftstoffverbrauch und umweltschädlichen Abgase. Der geregelte 3-Wege-Abgaskatalysator wandelt ab einer bestimmten Temperatur die Abgase/Rohemissionen wie NOx, CO und Kohlenwasserstoffe in CO₂, Wasser und Stickstoff um. Hierfür ist vor allem das Verhältnis von Luft und Kraftstoff entscheidend. Die präzise Lambdaregelung mit Sprung- oder Breitbandsonde vor dem Katalysator ermittelt den Restsauerstoff im Abgas.
Durch diesen Wert kann das Motormanagement die einzuspritzende Kraftsoffmenge so berechnen, dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch im stöchiometrischen Verhältnis verbrennt und somit optimal verbrennt. Die Monitorsonde hinter dem Katalysator überwacht über den Restsauerstoffgehalt die Wirkungsweise des Katalysators und erkennt Defekte frühzeitig. Erfahren Sie in diesem Beitrag mehr über Temperaturverhalten, Motorsteuerung und die Rolle der Lambdasonden in modernen Fahrzeugen. Wie funktionieren 3-Wege-Katalysatoren und für was braucht man sie? Weitere Erläuterungen zu Regelsonden, Monitorsonden und Lambdasonden, finden Sie in diesem Beitrag.
Die Abgasnachbehandlung mit Abgaskatalysator
Bei der Verbrennung entstehen im Ottomotor sowie in Dieselmotoren Rohemissionen wie Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NOx), Schwefeldioxid und Kohlenwasserstoffe in den Zylindern. Durch die Abgasnachbehandlung werden diese Rohemissionen in weniger schädliche Abgase umgewandelt. Im Idealfall bleiben nur Stickstoff, Kohlendioxid (CO2) und Wasser übrig.
Die klassische Methode der Abgasnachbehandlung im Ottomotor ist der „geregelte 3-Wege-Katalysator“, auch Abgaskatalysator genannt. Hier laufen drei chemische Reaktionen von Reduktion und Oxidation parallel ab. Mithilfe der Lambdasonde vor dem Katalysator, auch Regelsonde genannt, wird der Lambdawert ermittelt. Dieser Wert gibt das Verhältnis von Luft zu Kraftstoff im Gemisch an.
Mit diesem Wert als Eingangsgröße steuert das Steuergerät des Fahrzeugs die Zugabe von Kraftstoff, um eine effiziente Verbrennung und damit eine vollständige Oxidation zu erreichen. So wird die Motorleistung verbessert und gleichzeitig die Emission von Schadstoffen reduziert.
Die Funktion der Lambdasonde
Die Lambdasonde ist ein zentrales Bauteil im Abgassystem von Fahrzeugen mit Ottomotor. Hauptfunktionen der Lambdasonde sind die Messung des Sauerstoffgehalts im Abgas und die Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Der Sauerstoffgehalt im Abgas sagt aus, ob das Luft-Kraftstoff-Gemisch zu fett oder zu mager ist. Das Motorsteuergerät nutzt die Informationen der Lambdasonde, um das Gemisch so zu regeln, dass es möglichst stöchiometrisch ist (Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Lambda = 1). Nur dann kann der 3-Wege-Katalysator alle Schadstoffe effizient umwandeln.
Die Lambdasonde ist somit auch ein wichtiges Bauteil zur Überwachung der generellen Funktion des Katalysators und der Abgasnachbehandlung im Fahrzeug. Stimmen die von der Lambdasonde gemessenen Werte nicht, oder sind die Signale von Regelsonde und Monitorsonde zu ähnlich, zeigt dies, dass im Katalysator kaum noch eine Abgasreinigung stattfindet – der Katalysator ist defekt und die OBD (On-Board-Diagnose) meldet einen Fehler.
Video - Wie funktionieren 3-Wege-Katalysator und Lambdasonde
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