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Luftmengenmesser

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Luftmengenmesser - ein Sensor mit Schlüsselfunktionen für das Motormanagement

Einer der wichtigsten Sensoren zum Motormanagement ist der Luftmengenmesser, der sowohl in Benzin-, als auch in Dieselmotoren verbaut ist. Luftmengenmesser werden auch als Luftmassenmesser bezeichnet. Der Sensor misst die jeweiligen Werte zur aktuell angesaugten Luftmenge, den in der angesaugten Luft herrschenden Druck sowie deren Temperatur. Das Motormanagement benötigt diese Daten zum Beispiel, um die Einspritzung von Kraftstoff zu regeln, die Zündung den jeweiligen Bedingungen entsprechend einzustellen oder Abgasrückführung bzw. das Regenerierventil zu steuern.

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Luftmengenmesser - Aufbau und Funktion

Luftmengenmesser werden entweder direkt in die Ansaugkanälen von Verbrennungsmotoren eingebaut oder befinden sich in einem so genannten Bypasskanal, der aus dem Ansaugkanal hinaus und wieder hinein geführt wird und ansonsten parallel zum Ansaugkanal verläuft. Luftmassenmesser funktionierten früher durchweg mit einem Hitzedraht, heute arbeiten sie meistens mit einem so genannten Heißfilm. Wie beim älteren Hitzedraht-Luftmengenmesser besteht der Heizwiderstand eines Heißfilm-Luftmengenmessers aus Platin. Der Heißfilm-Luftmassenmesser funktioniert mit einer so genannten Brückenschaltung, die aus einem Temperaturwiderstand einem Sensorwiderstand sowie einem einstellbaren Widerstand gehört. Diese drei Komponenten befinden sich auf einer Keramikschicht und bilden dort eine Art dünnen Film. Diese filmartige Oberfläche hat den Vorteil, dass sie unempfindlicher gegen Ablagerungen ist und im Unterschied zu Modellen mit Hitzedraht einen geringeren Strömungswiderstand bietet. Der Sensor misst die Stärke der durchströmenden Luftmasse, indem der Luftmengenmesser den Messwert durch Vergleichen der Temperaturdifferenz zwischen Heizwiderstand und Temperaturwiderstand ermittelt. Dazu kühlt die angesaugt Luft den Heizwiderstand ab. Mithilfe eines Heizstroms wird dabei der Heizwiderstand wieder auf eine eingestellte Temperatur gebracht, so dass man die Menge des dafür benötigten Heizstroms messen, auswerten und zur Steuerung nutzen kann. Die vom Luftmengensensor ermittelten Messwerte werden an das Steuergerät für das Motormanagement weiter gegeben. Dabei arbeiten moderne Geräte durchweg mit digitalen Signalen.

Fehler, Fehlerdiagnose und Austausch von Luftmengenmessern

Ein Defekt oder eine Fehlfunktion eines Luftmengenmessers hat größere Auswirkungen für den Motor und kann nicht nur zu unrundem Lauf, sondern zum Verlust der Betriebsfähigkeit des Motors führen. Wenn sie Fehler an Luftmengenmessern vermuten, sollten Sie zunächst die Daten des Motorsteuergeräts für eine Diagnose der fraglichen Teile auswerten. Während die Elektronik bei den meisten Sensoren dieses Typs sehr zuverlässig arbeitet und nur selten Defekte zeigt, ist es vor allen Dingen schlecht gefilterte Ansaugluft, die bei Luftmengenmessern deren Funktionen einschränkt oder Defekte verursacht. Reparaturen an einem Luftmengenmesser sind nicht sinnvoll und bei Problemen sollten Sie sich deshalb am besten für den Einbau eines neuen Luftmengenmessers entscheiden.

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Wie funktioniert der Luftmassenmesser?

Luftmassenmesser (LMM) ist nicht mit dem Luftmengenmesser zu verwechseln. Dieser findet sich vor allem in Motoren, die in den 1980ern entwickelt wurden. Beim Luftmassenmesser handelt es sich vereinfacht gesprochen um eine Fühlernase, die in den Ansaugtrakt zwischen Luftfilter und Drosselklappe ragt. An der Nase sind zwei Platindrähte oder Schichtwiderstände (dadurch auch die Preisunterschiede) befestigt. Der eine ist luftgeschützt, der andere wird durch die vorbeiströmende Luft gekühlt. Dadurch ergibt sich ein unterschiedlicher Widerstand in Ohm.

In der Folge kann das Steuergerät die exakte Luftmasse messen. Der Luftmengenmesser kann lediglich das Volumen der durchströmenden Luft ermitteln, nicht aber die temperaturabhängige Dichte des Sauerstoffs, also dessen echte Masse. Dieselmotoren und Ottomotoren benötigen den LMM gleichermaßen. Die Werte regulieren auch die Leistung eines Turboladers , der Einspritzmenge usw. Bei modernen Fahrzeugen befindet sich außerdem hinter dem Katalysator eine zweite Lambdasonde, die den Reinigungsgrad ermittelt. Dazu werden auch die Daten des Luftmassenmessers hinzugezogen.

Welche Störungen verursacht ein defekter Luftmassenmesser?

Die Auswirkungen eines defekten Luftmassenmessers können völlig unterschiedlich ausfallen. Bei Dieselmotoren ist im mittleren Drehzahlbereich, beispielsweise im dritten Gang, oft von einem Leistungsloch die Rede. Der Motor kann aber auch wetterabhängig unterschiedlich rund laufen. Bei Regen und hoher Luftfeuchte eher unrund, bei trockenen Tagen nahezu normal. Die Gasannahme kann sich unterschiedlich auswirken und ein allgemeiner Leistungsabfall zu bemerken sein. Auch ein extrem unrunder, klappender Lauf des Motors im Leerlauf kann sich einstellen, als ob der Motor nach Luft schnappen würde.

Wie kann man einen defekten Luftmassenmesser identifizieren?

Nicht immer wird der defekte Luftmassenmesser im Fehlerspeicher direkt abgelegt. Wenn die Daten verfälscht sind, kann auch ein anderes Bauteil im Fehlerspeicher abgelegt werden oder die Motorleuchte leuchten. Einige Fahrzeuge sind mit einer Verbrauchsanzeige ausgestattet. Stimmt der Verbrauch laut der Anzeige nicht mehr mit dem sonst üblichen Verbrauch überein, kann das ebenfalls ein Indiz sein. In einigen Fällen ist es hilfreich, den Stecker einfach bei laufendem Motor abzuziehen. Verändert sich am unrunden Lauf nichts, deutet das auf den LMM hin.

Der Sensor bzw. Fühler kann aber auch vom Gehäuse demontiert werden. Mit Motorreiniger oder Bremsenreiniger können die feinen Drähte vorsichtig gereinigt werden. Dann müsste sich für einige Tage eine Besserung einstellen, die jedoch wieder nachlässt. Denn diese Drähte sind eigentlich selbstreinigend. Beim Start des Motors werden sie kurzfristig auf rund 1.000 Grad Celsius aufgeheizt, sodass Verschmutzungen abbrennen. Ist der Luftmassenmesser defekt, hilft die Reinigung, doch die Selbstreinigung funktioniert natürlich nicht mehr, wenn ein Defekt vorliegt.

Welche Ursachen kann ein defekter Luftmassenmesser haben?

Es können schon geringe und unscheinbare Schäden oder Vorkommnisse zu einem defekten Luftmassenmesser führen. Fahren ohne Luftfilter, oder ein Ansaugtrakt, der irgendwo nach dem Luftfilter Falschluft zieht, kann ursächlich sein, wenn zu große Schmutzpartikel eindringen und sich auf den Drähten ablagern. Schlagregen bei schneller Fahrt kann zu einem Durchschlagen der Wassermassen durch den Luftfilter führen.

Auch ein Luftfilter, der mit Öl funktioniert (einige Sportluftfilter nutzen dieses Prinzip), kann die Drähte mit Öl benetzen. Ebenso können Verbrennungs- und Gemischdämpfe aus dem Motor hochsteigen und die Drähte benetzen, wenn die Drosselklappe undicht ist. Einige ältere Motoren sind neben dem Luftmassenmesser zusätzlich mit einem Temperaturfühler ausgestattet, der kurz nach dem LMM eingebaut ist. Auch dieser ist zu überprüfen.

Besteht eine Schadensverwechslungsgefahr mit anderen Bauteilen?

Ja, diese besteht gegebenenfalls. So kann ein Gaspedal-Poti (Potenziometer) ebenfalls ursächlich sein, eine defekte Lambdasonde oder ein nicht mehr richtig funktionierendes Steuergerät. Zudem ist nach dem Wechsel des Luftmassenmessers zu bedenken, dass bei manchen Motoren die Steuergeräte angepasst werden müssen, zumindest aber der Luftmassenmesser angelernt werden muss. Dazu können verschiedene Prozedere erforderlich sein, die herstellerabhängig sind. Außerdem kann ein defektes Steuergerät auch zu Schäden am LMM führen.

Wie wird der Luftmassenmesser ausgetauscht?

Die meisten Luftmassenmesser sind in einem kurzen Rohr eingebaut, das nach dem Luftfilter und vor der Drosselklappe in das Ansaugrohr gesteckt wird. Die Befestigung erfolgt in der Regel mit Klemm- oder Schraub-Schlauchschellen.

Luftmassenmesser mit Gehäuse oder nur den Sensor austauschen?

Immer wieder werden ausschließlich die Sensoren ohne dieses Rohrstück, das Gehäuse, angeboten. Grundsätzlich kann natürlich nur der Fühler selbst ersetzt werden. Jedoch können die Gitterwaben auf einen bestimmten Fühler abgestimmt sein. Diese Gitterwaben ändern das Strömungsverhalten der Luft. Handelt es sich um den Luftmassenmesserfühler desselben Herstellers mit derselben Artikelnummer, könnte es unproblematisch sein, nur den Fühler zu tauschen. Dennoch raten wir grundsätzlich zum Austausch des Luftmassenmessers inklusive des Gehäuses, da beides aufeinander abgestimmt ist.

Was ist beim Kauf eines Luftmassenmessers zu beachten?

Achten Sie darauf, dass die Herstellernummern eindeutig übereinstimmen. Motoren werden auch innerhalb einer Fahrzeugmodellreihe stetig weiter entwickelt, ohne, dass eine Modellpflege ausgewiesen sein muss. Der erste LMM stammt oft von einem namhaften Hersteller wie Bosch , VDO oder Hella. Achten Sie beim Kauf nicht nur auf Übereinstimmung der Herstellernummer des Fahrzeugherstellers, sondern auch auf Übereinstimmung des LMM-Herstellers. Zudem raten wir dringend von billigen Luftmassenmessern ab, da diese nicht immer ordnungsgemäß arbeiten.

Allerdings kann ein neuer Luftmassenmesser, der scheinbar nicht optimal funktioniert, auch darauf zurückzuführen sein, dass er, wie bereits erwähnt, angelernt oder das Steuergerät entsprechend programmiert werden muss. Darüber hinaus kann es ebenso sein, dass der LMM nicht defekt ist oder durch einen anderen Schaden (beispielsweise wie erwähnt am Steuergerät) wieder Schaden nimmt. Gerade beim LMM zeigt sich, wie wichtig der Einbau durch Fachkräfte ist, um die Garantieansprüche nicht zu verlieren, da Schäden selbst für erfahrene Mechaniker schwer einzuordnen sein können.