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λ-Wert

Glossar

Bezug zum Kraftfahrzeug

Gemischaufbereitung, Verbrennung, Stöchometrisches Verhältnis
Maschine, Motor
Einspritzanlage, Vergaser, Motorenbenzin, Diesel

 

Beschreibung

Die Zahl λ ist eine physikalische Größe und stammt aus der Verbrennungslehre. Sie gibt das Gewichtsverhältnis zwischen den zwei Reaktionspartnern bei einer Verbrennung an. Im Kraftfahrzeugbereich handelt es sich hier um die Frischluft und den Kraftstoff. Angegeben werden die Massen der Stoffe, um autentische Werte zugrunde zu legen, die beispielsweise temperaturunabhängig sind. Diese Kennzahl gibt wichtige Aufschlüsse über die Qualität der stattgefundenen Verbrennung in Bezug auf Ablauf, Temperatur, Schadstoffentstehung und Wirkungsgrad.

 

Da ein Motor für einen bestimmten Kraftstoff ausgelegt ist, sind dadurch bereits verschiedene Eckdaten bekannt, die in die Berechnung mit einfließen können. Die wichtigste Größe ist, wieviel Luftmasse wird für die vollständige Verbrennung einer bestimmten Kraftstoffmasse benötigt. Das bedeutet, dass jedes Sauerstoffmolekül einen entsprechenden Reaktionspartner im Kraftstoff finden muss. Sind mehr Sauerstoffmoleküle vorhanden und somit alle Kraftstoffmoleküle verbraucht bevor auch alle des Sauerstoffs verbraucht sind, ist die Verbrennung mager. Andersherum ist die Verbrennung fett, wenn der Sauerstoff bereits aufgebraucht, aber noch Kraftstoff übrig ist. Ist das Verhältnis genau ausgeglichen ist λ=1.

λ = mLuft tatsächlich mLuft benötigt

Sind beide Werte gleich groß, handelt es sich um die sogenannte stöchometrische Luftmasse.

 

Für die verschiedenen Kraftstoffe und Verbrennungssysteme ergeben sich aufgrund der unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung auch verschiedene Massen an benötigter Luft, um 1kg Kraftstoff vollständig zu verbrennen:

  • Benzin: 14,7kg Luft zu 1kg Kraftstoff
  • Diesel: 14,5kg Luft zu 1kg Kraftstoff

 

Da sich aufgrund von Motor-, Luft- und Kraftstofftemperatur, Drehzahl, Motorlast der Kraftstoffluftgemischbedarf in einem Kraftfahrzeug permanent ändert, kann ein statisches System wie ein Vergaser oder eine Verteiler- oder Reiheneinspritzpumpe nicht schnell genug oder gar nicht reagieren, so dass es niemals zu einem möglichst ausgeglichenen Verhältnis zwischen Luft und Kraftstoff kommt. So kann im Umkehrschluss in den seltensten Fällen eine λ-1-Verbrennung stattfinden, die allerdings Grundvoraussetzung für eine optimale Abgasreinigung ist. Aus diesem Grund haben moderne Einspritzanlagen die veralteten Techniken abgelöst. Heute ist es möglich einen Motor nahe dem optimalen Punkt der Verhältnisse zu betreiben, damit die nachbehandelnden Systeme wirkungsvoll eingesetzt und der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden kann.


Wichtigstes Instrument der Gesamtanlage ist hierbei die Lambdasonde, die die vorangegangene Verbrennung analysiert und entsprechende Messwerte an das Motorsteuergerät liefert. Versinnbildlicht kann man sagen, dass wenn eine zu fette Verbrennung registriert wird, die Verbrennung schrittweise abgemagert wird und umgekehrt. In der Praxis werden Ottomotoren allerdings mit einem leicht fetteren Gemisch betrieben, um die NOx-Reduktion im Katalysator zu ermöglichen. Dieselmotoren hingegen werden mit einem λ-Wert zwischen 1,3 und 6 betrieben; ein geringerer Wert würde den Motor zum starken Rußen veranlassen. Ein Höherer ist durch den Reibmitteldruck vorgegeben.

 
 
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