Die Lambdaregelung stellt im Abgas eines Verbrennungsmotors einen gewünschten Lambdawert ein.
Als Lambda (λ) bezeichnet man dabei das Verhältnis Luft zu Brennstoff im Vergleich zum stöchiometrischem Gemisch. Beim stöchiometrisches Kraftstoffverhältnis ist genau die Luftmenge vorhanden um den Kraftstoff vollständig zu verbrennen. Dies wird als λ=1 bezeichnet. Bei Benzin beträgt das Massenverhältnis dabei 14,7:1.
Ist mehr Kraftstoff vorhanden spricht man von fettem Gemisch (λ<1), bei Luftüberschuss von magerem Gemisch (λ>1).
Die Lambdaregelung erfasst den tatsächlichen Lambdawert über eine Lambdasonde und verändert die Kraftstoffmenge über das Motorsteuergerät so, dass der Sollwert eingestellt wird. Dies ist nötig, weil ohne Sensor die erforderliche Genauigkeit nicht erreicht werden kann.
Die Einhaltung eines bestimmten Lambdawertes hat großen Einfluss auf die Qualität der Verbrennung und die Möglichkeit einer Abgasreinigung mittels Katalysator.
Für einen abgasarmen Betrieb mit Drei-Wege-Katalysatoren ist ein Lambdawert möglichst genau 1 nötig.
Der Kraftstoffverbrauch erreicht in der Regel sein Minimum bei einem Wert von λ=1,1.
Für ein maximales Motormoment, wenn auch mit erhöhtem Kraftstoffverbrauch (wegen Luftmangel unvollständige Verbrennung), ist ein Wert von ca. λ=0,9 optimal.
Bei hoher Motorleistung wird durch einen fetten Motorbetrieb und dadurch kälterem Abgas einer Überhitzung und Zerstörung von Abgaskompontenen wie z. B. Krümmer, Turbolader, Katalysator vorgebeugt.
Je nachdem, ob als Lambdasonde eine Sprungsonde oder Breitbandsonde verwendet wird, unterscheidet sich das verwendete Regelverfahren:
Zweipunktregelung[]
Bei einer Sprungsonde ist nur eine Regelung auf λ=1 möglich:
Bei magerem Motorgemisch und einer daher kleinen Sondenspannung (ca. 100 mV) wird die Kraftstoffmenge vergrößert, bis λ=1 überschritten wird und die Sondenspannung ansteigt (ca. 800 mV).
Bei diesem fetten Motorgemisch wird die Kraftstoffmenge wieder verkleinert, bis λ=1 unterschritten wird und die Sondenspannung wieder abfällt. Anschließend beginnt der Regelzyklus wieder von vorne.
Es stellt sich so ein periodischer Wechsel von fettem und magerem Gemisch, hoher und niedriger Sondenspannung ein. Durch die Pufferfähigkeit des Katalysators reicht die Einhaltung des Sollwerts λ=1 im zeitlichen Mittels aus, um eine hohe Konvertierung der schädlichen Abgaskomponenten sicherzustellen.
Stetige Lambdaregelung[]
Bei einer Breitbandsonde ist nicht nur bekannt, auf welcher Seite des gewünschten Wertes sich das aktuelle Gemisch befindet, sondern auch wie groß die Abweichung ist. Die Korrektur kann dann z. B. mit einem PI-Regler erfolgen.
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