De lambdasonde

Welke functies heeft de lambdasonde?

Om de ontwikkeling van de uitlaatgassen bij Ottomotoren te verbeteren, werden drieweg-katalysatoren in combinatie met een lambdaregeling ontwikkeld.

Hoe functioneert deze techniek?

Het principe kennen we allemaal: Motoren verbranden organische stoffen, dus benzine, en geven daardoor schadelijke stoffen af aan het milieu. Om dit onaangename effect te verminderen, wordt de katalysator ingezet die de emissies in milieuvriendelijke gassen omzet.

Om dit te kunnen doen, wordt tussen de motor en de katalysator een zogenaamde lambdasonde ingezet, die met behulp van elektroden meet, hoeveel restzuurstof zich in het gas bevindt en die de gemeten waarden aan de motorregeling doorgeeft. Deze regeling verwerkt het signaal en stelt met behulp van de mengselvormer het optimale brandstof-luchtmengsel in.

De lambdasonde

Hierbij gaat het om een zuurstofsonde van zirkoondioxide (ZrO2), die volgens het principe van W. Nernst (Duitse fysico-chemicus, 1864-1941) functioneert. Hij had ontdekt dat men het normale potentiaal van een elektrode afhankelijk van de daarop inwerkende stof kan beschrijven.

Dit betekent voor de lambdasonde dat men de restzuurstof die het uitlaatgas bevat, kan meten met behulp van de elektroden die zich aan de lambdasonde bevinden.

De sonde is zodanig in het uitstromende uitlaatgas geplaatst, dat de buitenelektrode (buitenste platinumlaag) door het uitlaatgas wordt omspoeld, terwijl de binnenelektrode met de omgevingslucht in verbinding staat.

Omdat de zirkoondioxide keramiek vanaf ca. 300°C geleidend wordt voor zuurstof ionen, ontstaat bij verschillende zuurstofaandelen tussen de buiten- en de binnenelektrode een elektrische spanning van maximaal 1 V, die via kabelaansluitingen verder geleid wordt.  

De zuurstofconcentratie die aan de buitenelektrode ontstaat, is in hoge mate afhankelijk van de brandstof-luchtverhouding en van de chemische reactie aan het elektrodeoppervlak en is hierdoor verantwoordelijk voor het sprongsgewijze verloop van de sondespanning in de buurt van lambda (l).