Der Luftmassenmeter (LMM)
Die Aufgabe des Sensors
Der Sensor ist zwischen Luftfilter und Drosselklappe eingebaut und misst die vom Motor angesaugte Luftmasse. Bei Ottomotoren ist die angesaugte Luftmasse der wichtigste Wert für die Berechnung der erforderlichen Kraftstoffmasse. Bei Dieselmotoren dient der Messwert im Teillastbereich zur Steuerung der Abgasrückführung, im Volllastbereich zur Schwarzrauchbegrenzung. Das Steuergerät berechnet die maximale Einspritzmenge, die rauchfrei verbrannt werden kann.
Funktionsweise des Luftmassenmessers
Das Sensorelement erfasst nur einen Teil der gesamten Luftmasse. Die Form des Kanals soll die Rückströmung der Ansaugluft minimieren und eine Ablagerung von Partikeln auf dem Sensorelement verhindern.
Heutige Luftmassenmesser bestehen aus einem Heizwiderstand und 2 Temperatursensoren (Bild 2). Der Heizwiderstand wird von der Elektronik auf einer konstanten Temperatur von ungefähr 160 Grad gehalten. Die ankommende Frischluft kühlt den Temperatursensor T1 ab und wird durch den Heizwiderstand erwärmt. Am Temperaturfühler T2 wird deshalb eine höhere Temperatur gemessen. Die Elektronik errechnet aus dem Temperaturunterschied die angesaugte Luftmasse und wandelt den errechneten Wert in ein elektrisches Signal für das Steuergerät um.
Bei älteren Luftmassenmesser handelt es sich um ein analoges Spannungssignal, das im Bereich zwischen 0,2 V und 4,8 V liegt. Die Signalspannung steigt mit der Luftmasse. Bei neueren Luftmassenmessern wird ein digitales Rechtecksignal zum Steuergerät geschickt, dessen Frequenz sich abhängig von der. Luftmasse verändert. Die Frequenz liegt im Bereich zwischen 1kHz und 17kHz. Bei einigen Luftmassenmessern fällt die Frequenz mit steigender Luftmasse. Bei anderen Typen wird die Frequenz mit steigender Luftmasse größer. Je nach Ausführung können zusätzliche Messwerte für die Ansauglufttemperatur, die Luftfeuchtigkeit und den Druck im Luftmassenmesser erfasst werden.
Mögliche Fehler und ihre Auswirkungen. Elektrischer Ausfall des Luftmassenmessers
Mögliche Ursachen sind eine fehlende Spannungsversorgung, Kabelbrüche, defekte Stecker oder ein Ausfall der Sensorelektronik. Das Steuergerät erkennt den Fehler und legt ihn im Fehlerspeicher ab. Häufige Fehlermeldungen sind: „Luftmassenmessersignal unplausibel, zu niedrig oder zu hoch“. Das Steuergerät versucht mit Ersatzwerten Notlaufeigenschaften herzustellen. Die dabei verwendeten Werte werden in der Datenliste eines Diagnosegerätes angezeigt. Der Kunde beanstandet Ruckeln oder Leistungsverlust.
Bevor Sie den Luftmassenmesser tauschen, überprüfen Sie bitte die Spannungsversorgung (12 V und/oder 5 V) und die Leitungen zum Steuergerät auf Durchgang und Masseschluss. Bei elektrischen Messungen am Luftmassenmesser ist ein Schaltplan hilfreich. Luftmassenmesser haben zwischen drei und sieben Anschlusspins. Häufig ist der Signalpin der letzte des Steckers (Bild 3).
Messung der Signalspannung
Die Messung der Signalspannung dient hauptsächlich der Überprüfung der Grundfunktionen des Luftmassenmessers. Bei Luftmassenmessern mit analogen Spannungssignal schließen Sie ein Voltmeter oder besser ein Oszilloskop an den Pin der Signalspannung und an die Signalmasse an. Bei eingeschalteter Zündung sollte der Spannnungswert je nach Ausführung zwischen 0,2 V und 1,0 V liegen. Beträgt die Spannung null Volt oder 5 V, ist der Luftmassenmesser defekt und muss getauscht werden. Im Leerlauf liegt die Signalspannung zwischen 1,5 V und 2 V. Auf dem Oszilloskop können Sie in Bild eine pulsierende Spannung sehen, die auf die schwingende Luftsäule im Saugrohr zurückzuführen ist (Bild 4). Bei einem anschließenden kräftigen Gasstoß sollte die Spannung über 3,5 V liegen. Den höchsten Wert der Signalspannung von 4,2 bis 4,7 V erreichen Sie nur, wenn Sie bei einer Probefahrt unter Volllast bis zur Nenndrehzahl beschleunigen. Die oben genannten Spannungswerte sind Richtwerte. Genaue typspezifische Sollwerte finden Sie in den Unterlagen der Fahrzeughersteller.
Bei Luftmassenmessern, die ein Rechtecksignal erzeugen, benötigen Sie ein Oszilloskop oder ein Frequenzmessgerät. Schließen Sie das Messgerät an den Signalpin und an die Signalmasse an. Beim Einschalten der Zündung erscheint auf dem Oszilloskop ein Rechtecksignal, dessen Frequenz je nach Ausführung zwischen 1 kHz und 15 kHz liegt. (Bild 5 und 6). Bei Luftmassenmessern mit niedrigen Frequenzen von 1 bis 2 kHz müssen die Werte bei einem Gasstoß ansteigen (Bild 5).
Bei Luftmassenmessern mit hohen Frequenzwerten (bei Zündung ein von 5 bis 15 kHz) muss die Frequenz kleiner werden (Bild 6).
Bei neueren Luftmassenmessern wird nicht nur die Luftmasse sondern auch die Ansauglufttemperatur als Rechtecksignal ausgegeben. Das Signal der Ansauglufttemperatur ist an den niedrigen Frequenzwerten zu erkennen ( Bild 7).
Falsche Messwerte des Luftmassenmessers
Bei diesem Fehler liegt der gemessene Wert meistens unter der wirklich angesaugten Luftmasse. Häufig ist das Sensorelement durch Öldämpfe aus der Kurbelgehäuseentlüftung oder durch Partikel wegen schlechter Luftfilterung verschmutzt. Bei Benzinmotoren nimmt das Steuergerät wegen der vermeintlich niedrigen Luftmasse die Einspritzmenge zurück. Der Motor ruckelt im Teillastbereich und erreicht nicht seine volle Leistung. Bei Dieselmotoren beanstandet der Kunde Leistungsmangel, weil das Steuergerät wegen der vermutlichen niedrigen Luftmasse die Einspritzmenge zurücknimmt. Die Fehlersuche ist in diesem Fall schwieriger, weil das Steuergerät keinen Fehler oder nur den Folgefehler im Fehlerspeicher ablegt. Bei Benzinmotoren wird häufig der Fehler „Gemisch zu mager, Lambdaregelgrenze erreicht“ angezeigt. Zur Einkreisung des Fehlers führen Sie eine Probefahrt durch und zeichnen Sie mit der Eigendiagnose die Messwerte Motordrehzahl, Luftmasse und bei Turbomotoren den Saugrohrdruck auf. Beschleunigen Sie in einem großen Gang unter Volllast bis Nenndrehzahl des Motors. Der Wert der Luftmasse sollte gemessen in Gramm pro Sekunde (g/s) bei Dieselmotoren der im Kfz-Schein angegebenen Motorleistung in PS entsprechen (Bild 8),
bei einem Ottomotor der Motorleistung in kW (Bild 9 und 10). Diese Vorgaben sind grobe Richtwerte. Genauere Sollwerte entnehmen Sie bitte den Unterlagen des Fahrzeugherstellers. Wenn der Tester keinen Zugang zur Werksdiagnose ermöglicht, können diese Werte auch mit dem EOBD-Protokoll aufgezeichnet werden, einer Diagnosefunktion, mit der die meisten Fahrzeuge mit Ottomotor ab dem Baujahr 2000 ausgerüstet sind.
Ein niedriger Luftmassenwert weist aber noch nicht eindeutig auf einen defekten Luftmassenmesser hin. Erst wenn alle anderen Systeme der Luftseite, also der Luftfilter, die Abgasrückführung, die Drallklappen, der Partikelfilter und der Turbolader in Ordnung sind, können Sie sicher sein, dass der Luftmassenmesser die Fehlerursache ist. Ein verkoktes Ansaugrohr kann ebenfalls die angesaugte Luftmasse drosseln, obwohl der Motor den vollen Ladedruck erreicht.
Bei niedrigen Luftmassenwerten ziehen Sie den Stecker des Luftmassenmessers ab und führen Sie eine kurze Probefahrt durch. Wenn der Motor jetzt eine spürbar höhere Leistung zeigt, ist ein defekter Luftmassenmesser die wahrscheinliche Ursache.
Das Reinigen eines verschmutzten Sensor Elementes ist nur in den seltensten Fällen von Erfolg gekrönt. Auch wenn eine spürbare Verbesserung nach der Reinigung festzustellen ist, werden die Messwerte eines neuen Luftmassenmessers nicht erreicht (Bild 9 und 10). Nur das Ersetzen des defekten Luftmassenmesser verspricht dauerhaften Erfolg.
Bei vielen Fahrzeugen ist nach dem Erneuern des Luftmassenmessers ein Zurücksetzen der Lernwerte erforderlich.
