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Die Lambda-Sonde im Auto
AFB I–IIDie Lambda-Sonde im Abgasstrang eines Ottomotors ist eine Sauerstoff-Konzentrationszelle. Ein Röhrchen aus Zirconiumdioxid (ZrO₂) leitet bei etwa 800 °C Oxid-Ionen (O²⁻). Innen ist es mit Außenluft (\(p(\ce{O2}) = 0{,}21\,\text{bar}\)), außen mit Abgas in Kontakt; beide Seiten sind mit porösem Platin beschichtet.
Bei 800 °C gilt: \(U = 0{,}053\,\text{V} \cdot \lg\dfrac{p_{\text{Luft}}(\ce{O2})}{p_{\text{Abgas}}(\ce{O2})}\)
| Gemisch | p(O₂) im Abgas |
|---|---|
| fett (Kraftstoffüberschuss) | \(10^{-18}\,\text{bar}\) |
| mager (Luftüberschuss) | \(10^{-2}\,\text{bar}\) |
- Formulieren Sie die Elektrodenreaktionen auf der Luft- und auf der Abgasseite.
- Begründen Sie, welche Seite der Sonde den Pluspol bildet.
- Berechnen Sie die Sondenspannung für fettes und mageres Gemisch.
- Erläutern Sie, warum der Faktor hier 0,053 V statt 0,059 V/z beträgt und wie das Motorsteuergerät das Signal nutzt.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Sauerstoff nimmt vier Elektronen auf.
Hinweis zu Aufgabe b)
Wo ist die „Konzentration“ größer?
Hinweis zu Aufgabe c)
Verhältnis der Partialdrücke einsetzen.
Hinweis zu Aufgabe d)
Temperatur und Elektronenzahl.