Volvos revolutionerande Lambda-sond 30 år

Volvos revolutionerande Lambda-sond 30 år

1976 presenterade Volvo Personvagnar en världsnyhet inom miljöområdet  –  trevägskatalysatorn med Lambda-sond för bilars avgasrening.  Idag, 30 år senare, är i stort sett alla bensindrivna bilar som byggs runt om i världen försedda med denna genialiska och miljöbesparande tingest. Lika självklar för miljön som trepunktsbältet, också det en Volvo-innovation, är för säkerheten.

"Det mest betydelsefulla genombrott som någonsin gjorts när det gäller att rena avgasutsläpp från bilar". Citatet kommer från Tom Quinn, orförande för California Air Resources Board (CARB), när  Volvos 244
av 1977 års modell utrustad med Lambda-sondsystem lanserades på den amerikanska marknaden hösten 1976, och det står sig än idag.
Detta var den första riktigt effektiva lösningen för att rena bensindrivna bilars avgaser även från kväveoxider och principen för dagens bilar är fortfarande densamma. Men vägen dit var lång och arbetet mödosamt.

Volvos löfte om åtgärder
Redan i slutet av 1960-talet började man fundera på att det borde kanske göras något åt bilars avgasutsläpp. Genom att öka luftmängden in i motorn och förvärma insugningsluften kunde man reducera de skadliga substanserna något men långt ifrån så mycket som var önskvärt. Bl a användes tidiga former av oxiderande katalysatorer.

1972 togs ett stort och djärvt steg av Pehr G Gyllenhammar, AB Volvos dåvarande vd, som vid den globala miljökonferensen i Stockholm medgav att bilismen kraftigt bidrog till den alltmer ökande miljöbelastningen.
Resultatet av mötet den gången blev Volvos miljödeklaration, som fortfarande gäller och som löd:
– Volvo har inte för avsikt att till varje pris och i varje sammanhang försvara bilen och bilismen.
–  Bilen är dock en oundviklig del av våra vardagstransporter.
–  Det ligger i Volvos intresse att bilen inte orsakar vare sig mänskliga eller materiella skador.
–  Volvo är ansvarigt för att inte bara tillse att dess produkter är välfungerande transportmedel utan också att de fungerar  i ett större sammanhang – i vår miljö, det som vi idag kallar hållbara transporter s k sustainable mobility.

Ungefär samtidigt, upptäckte Volvos ingenjörer att den oreglerade oxiderande katalysator som var nära att introduceras, under vissa omständigheter kunde fås att rena de tre gaserna kolväten (HC), kolmonoxid (CO) samt kväveoxider (NOX) oändligt mycket effektivare än tidigare.

Arbetet med att öka denna förmåga genom att reglera bränsle/luft-blandningen i det smala området där förhållandet för katalysatorn var optimalt, startade.
Mannen bakom Volvos Lambda-sondsystem, teknologie licenciat Stephen Wallman, minns:
– De komponenter som vi använde i den tekniska lösningen fanns redan men användes på olika sätt och inom andra områden. Grejen var att länka samman dem till ett komplett system och få detta att fungera i en bensindriven personbil.

Det effektiva genombrottet
Nyckeln till det hela blev en liten grej, stor som ett finger. Den syrekännande sonden placerades i avgasröret mellan motorn och katalysatorn. Den mätte helt enkelt syreinnehållet i avgaserna och skickade sin information till motorns styrsystem som i sin tur justerade motorns bränsle/luftblandning till att hålla sig inom det smala "fönster" som kring Lambda=1 (ca 14,3:1) ger katalysatorn optimal verkningsgrad.
Inom detta område är omvandlingen av motorns avgaser i katalysatorn så effektiv att mer än 90 procent av de skadliga gaserna kolväten, kolmonoxid och kväveoxider, som bildas vid förbränningen, elimineras i katalysatorn.

1977 införde Kalifornien nya stränga gränsvärden för de tre skadliga gaserna på nivåerna: kolväten 0,41 g/mile; kolmonoxid 9,0 g/mile; kväveoxider 1,5 g/mile. Detta var då världens strängaste avgaskrav och sedan dess har Kalifornien fortsatt att föra emissionslagstiftningen framåt med allt hårdare avgaskrav.
Volvo-bilarna med trevägskatalysator och Lambda-sond  uppmättes till: kolväten 0,2 g/mile; kolmonoxid 3,0 g/mile; kväveoxider 0,2 g/mile! Anmärkningsvärt låga värden och goda marginaler med andra ord. Speciellt de låga kväveoxidutsläppen var sensationella och resultatet lät inte vänta på sig. Volvo belönades av Carter-adminstrationens miljövårdsråd för sin insats.

Självklar idag
Funktionens förutsättning då som nu var en fungerande katalysator och blyfritt bränsle. När Lambda-sonden introducerades fanns blyfri bensin endast att tillgå i Nordamerika och Japan. Idag finns den överallt och är lika självklar som både Lambda-sond och katalysator. Det ursprungliga Lambda-sondsystemet har under de gångna 30 åren vidareutvecklats till att ge ännu lägre utsläpp. Det är inte utan att man håller med Tom Quinn i att det är uppfinningar av det här slaget som för industrin och mänskligheten framåt. Ytterligare många små steg har kunnat tas när det gäller avgasrening sedan 1976 och dagens Volvo-motorer har en drygt 95-procentig reningsgrad. Idag ligger dock branschens fokus snarare på sänkningen av koldioxidnivåerna.
– Visst var det lagkrav som vi måste kunna uppfylla, men det var ändå Volvos och vår ambition att verkligen göra ett genombrott som drev oss till denna verkligt lyckade lösning, avslutar sondens "fader" Stephen Wallman.

50245/CR