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Lambda (λ)
Lambda (λ) beschreibt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in Verbrennungsmotoren relativ zum stöchiometrischen Ideal. Berechnet als \( \lambda = \frac{\text{Tatsächliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis}}{\text{Stöchiometrisches Verhältnis}} \), ist dieser dimensionslose Wert entscheidend für Motormanagement und Abgasregelung.
Stöchiometrisches Prinzip
Der optimale λ-Wert ist 1.0 (14.7:1 Luft-Kraftstoff-Massenverhältnis für Benzin), bei dem der gesamte Kraftstoff vollständig mit verfügbarem Sauerstoff verbrennt. Dieses Gleichgewicht maximiert die Katalysator-Effizienz bei minimalen Emissionen.
Optimierung bei Otto- vs. Dieselmotoren
Grundlegende Verbrennungsunterschiede erfordern spezifische Lambda-Anforderungen:
| Motortyp | Optimales λ | Betriebsprinzip | Wichtigste Einschränkungen |
| ————- | ————— | ——————————— | ———————————- |
| Ottomotor | 1.0 (exakt) | Stöchiometrische Verbrennung | Dreiwegekatalysator-Effizienz |
| Dieselmotor | 1.4 - 4.0 | Immer mager (Luftüberschuss) | Rußbildungsgrenzen |
Ottomotoren: * Benötigen exakt λ=1.0 für Dreiwegekatalysatoren (KAT) zur Reduktion von NOx, CO und HC * Temporäres fettes Gemisch (λ≈0.8-0.9) bei Volllast gegen Klopfen * Magerbetrieb (λ>1) nur im Teillastbereich
Dieselmotoren: * Mindestens λ≈1.4 bei Volllast (verhindert Rauchentwicklung) * Leerlauf-λ≈4.0 maximiert Luft für vollständige Verbrennung * Erfordern DPF+SCR-Systeme durch sauerstoffreiches Abgas
Messung & Regelung
Moderne Motoren nutzen Breitband-Lambdasonden zur Echtzeit-λ-Überwachung. Das Steuergerät passt die Kraftstoffzufuhr bis zu 100-mal/Sekunde an basierend auf: * Motortemperatur * Lastanforderungen * Emissionsvorschriften * Nachbehandlungsstatus
Anwendungsbeispiele
* Benzin-Kaltstart: λ≈0.9 (fett für Katalysatoraufheizung) * Diesel-Regeneration: λ<1.5 (erhöht Abgastemperatur) * Hybridmotoren: λ>1.0 während E-Unterstützung
Die Lambdaregelung bleibt entscheidend für Euro 7/ULEV-Standards, wobei Otto-Diesel-Unterschiede spezifische Abgasstrategien erfordern.
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