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Luftmassenmesser

Aufgabe des Luftmassenmessers

Ein Verbrennungsmotor bringt eine definiertes Gemisch aus Kraftstoff und Sauerstoff in eine kontrollierte Explosion. Der entstehende Explosionsdruck treibt die Kolben an, mit denen letztendlich die Räder auf dem Asphalt bewegt werden.

Je exakter das Gemisch von Sauerstoff und Kraftstoff ist, desto sauberer ist die Verbrennung. Hat das Gemisch zu viel Kraftstoff und zu wenig Sauerstoff, wird es zu "fett". Es kommt zu einer starken Rußbildung, der Kraftstoff wird unvollständig verbrannt, der Verbrauch nimmt zu und die Leistung nimmt ab. Hat das Gemisch aber zu wenig Kraftstoff und zu viel Sauerstoff, ist es zu "mager". Dann kann der Motor überhitzen. Darüber hinaus ist das exakte Mischungsverhältnis von Benzin und Kraftstoff für die Abgasreinigung wichtig. Ein zu lange zu fett laufender Motor kann den Katalysator schädigen.

Moderne Fahrzeugmotoren benötigen deshalb eine sehr exakte Motorsteuerung. Dies wird durch das Steuergerät ermöglicht, welches mit tausenden Rechenoperationen pro Sekunde stets die richtige Menge an Kraftstoff in die Brennräume des Motors einspritzt. Damit das Steuergerät aber in jedem Bruchteil einer Sekunde weiß, wie viel Kraftstoff gerade benötigt wird, braucht es die Daten über die angesaugte Luftmenge. Diese Daten liefert der Luftmassenmesser.

Funktionsprinzip vom Luftmassenmesser

Der Luftmassenmesser ist ein wichtiges Bauteil für die Steuerung von Verbrennungsmotoren. Er misst die Masse der angesaugten Luft. In Verbindung mit anderen Messgrößen, beispielsweise der Außentemperatur, wird daraus die Menge der Sauerstoffatome errechnet, die in den Verbrennungsraum einströmen. Anhand diesen Wertes wird die Menge des eingespritzten Kraftstoffs berechnet. Eine alternative Bezeichnung dieses Bauteils ist der Luftmassensensor. Die häufig verwendete Bezeichnung Luftmengenmesser ist jedoch nicht ganz zutreffend. Das Bauteil dient nicht zur Ermittlung der Luftmenge, sondern liefert die Grundlage zur Berechnung der Sauerstoffmenge.

Aufbau vom Luftmassenmesser

Echte Luftmengenmesser waren früher im Einsatz. Bei diesen wurde eine sehr leicht federgelagerte Luftklappe an ein Potentiometer angeschlossen. Je nachdem, wie stark die Klappe von der eingesaugten Luft herab gedrückt wurde, konnte über den Gegendruck der Feder die Menge der eingeströmten Luft ermittelt werden. Diese Bauart war wegen ihrer vielen mechanischen Teile sehr anfällig für Fehler. Außerdem ist diese Konstruktion gegenüber weiteren Messgrößen der Luftmasse, wie beispielsweise Temperatur oder Feuchtigkeit, blind. Darum wurden die mechanischen Luftmengenmesser von den sensorisch arbeitenden Geräten abgelöst.

Für moderne Luftmassenmesser gibt es zwei verschiedene Konstruktionsansätze, die sich stark voneinander unterscheiden. In ihrer Wirksamkeit sind sie jedoch vergleichbar.
Luftmassenmesser Front

Thermische Luftmassenmesser

Bei thermischen Luftmassenmesser wird ein Platindraht auf eine definierte Temperatur erhitzt und durch die vorbeiströmende Luft wieder herunter gekühlt. Aus dem Soll/Ist Abgleich der Temperatur am Draht kann die Masse der eingeströmten Luft exakt berechnet werden.

Karman-Vortex-Luftmassenmesser

Beim Karman-Vortex-Luftmassenmesser wird die eingeströmte Luft durch ein Gitter beruhigt und anschließend wieder verwirbelt. Ultraschallsensoren messen nun die Geräusche, welche bei der definierten Verwirbelung entstehen und gleichen diese mit eingestellten Sollwerten ab. Sie erkennen den Karman-Vortex-Luftmassenmesser am wabenförmigen Einströmgitter.

In modernen Fahrzeugen kommen beide Bauprinzipien zum Einsatz. In europäischen Fahrzeugen werden hauptsächlich thermische Luftmassenmesser eingesetzt. Karman-Vortex-Luftmassenmesser findet man hingegen häufig in japanischen Fahrzeugen.

Der Luftmassenmesser sitzt am Ansaugtrakt hinter dem Luftfilter. Um einen vorzeitigen Verschleiß zu vermeiden, ist ein regelmäßiges und korrektes Austauschen des Luftfilters sehr wichtig.

Defekte am Luftmassenmesser

Obwohl die rein sensorisch arbeitenden Luftmassenmesser wesentlich weniger störanfällig sind als die alten, mechanischen Geräte, können auch sie verschleißen. Am häufigsten sind drei Schadensbilder an diesen Bauteilen zu finden:

Verschmutzungen
Beschädigung am Gehäuse
Schäden an den Stromleitungen

Bei einer Verschmutzung setzen sich Luftpartikel am Luftmassenmesser fest. Wenn die Wirbelkammer beim Karman-Vortex-Luftmassenmesser oder der Platindraht beim thermischen Luftmassenmesser verschmutzt sind, können keine exakten Messwerte mehr ermittelt werden. Dieser Schaden geschieht schleichend und ist seitens der Motorsteuerung mit einer gewissen Toleranz ausgestattet. In der Regel wird aber von der Motorsteuerung ab einem gewissen Falschwert eine Meldung ausgegeben, bevor es zu gravierenden Störungen am Motor kommt. Eine schlechte Wartung durch fehlende oder verstopfte Luftfilter, trägt zum Entstehen dieses Schadens bei.

Wenn zwischen Luftfilter und Luftmassenmesser ein Leck im Gehäuse ist, zieht der Motor sogenannte "Falschluft". Die unerwünschte, quer einströmende Luft verfälscht die Messwerte und bringt so die Motorsteuerung durcheinander. Falschluft kann durch mechanische Beschädigungen am Gehäuse oder durch verschlissene Dichtungen entstehen.

Schäden an den Stromleitungen werden vom Steuergerät als Fehlermeldung angezeigt. Die Motorsteuerung funktioniert nicht mehr richtig. Meistens lässt sich ein Fahrzeug dann nicht mehr starten oder nur noch im Notlauf bewegen. Ursache für Beschädigungen an Stromleitungen sind meistens Korrosion an den Steckern oder Kabelbrüche. Dieses können beispielsweise durch Bisse von Mardern entstehen.

Reparatur vom Luftmassenmesser

Die hier beschriebenen Schritte sind eine allgemeine Darstellung der Vorgehensweise und keine Anleitung zum Einbau.
Bevor der Luftmassenmesser ausgetauscht wird, lohnt sich in den meisten Fällen ein Reparaturversuch. Anhaftende Verschmutzungen lassen sich sehr gut mit Bremsenreiniger oder speziellem Luftmassenmesser-Reiniger entfernen. Dazu muss das Bauteil ausgebaut werden. Der Ausbau dieser Komponente ist sehr einfach und ist auch für Hobbyschrauber in wenigen Minuten durchführbar. Falschluft wird durch den Austausch von Dichtungen oder durch die Reparatur der Gehäuse behoben.

Sie können sich hier vorübergehend mit Klebeband helfen. Eine dauerhafte Schließung eines Lecks ist beispielsweise durch Epoxidharz möglich. Bei elektronischen Schäden können Sie die Steckerkontakte vom Luftmassenmesser überprüfen und peinlich genau von Korrosionen befreien. Auch gebrochene Kabel lassen sich in der Regel leicht wieder löten.
Luftmassenmesser Rückseite

Austausch vom Luftmassenmesser

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