Geber G70 (Luftmassenmesser)

Aus T4-Wiki
Wechseln zu: Navigation, Suche
LMM aus einem AXG (Robocop)

Funktion[Bearbeiten]

Ein Luftmassensensor (andere Bezeichnungen: MAF: "mass air flow meter", LMM: "Luftmassenmesser", LMS: "Luftmassensensor") ist ein in der Fahrzeugtechnik eingesetzter Durchflusssensor. Der LMS erfasst die Masse der momentan vom Verbrennungsmotor angesaugten Luft, genauer: den Massenstrom, also Masse pro Zeiteinheit. Ziel ist es, die Menge des im Augenblick dem Motor zur Verfügung stehenden Sauerstoffs möglichst exakt zu bestimmen, um genau passend den Kraftstoff hinzuzudosieren und somit eine saubere (schadstoffarme) Verbrennung zu gewährleisten. (Quellenangabe 1)

Der LMM ist ein Massenstromsensor , dessen Messgröße oft in kg/h Luft angegeben wird. Er unterscheidet sich damit von einem Volumenstromsensor. Weit verbreitet ist dieser Sensor in der Automobiltechnik. Die Messgröße Luftmassenstrom dieses Sensors wird zur Regelung der eingespritzten Kraftstoffmenge verwendet. Die im Automobil eingesetzten Sensoren arbeiten nach dem thermischen Prinzip. Die Leistungsabgabe eines erhitzten Sensorelementes dient als Messgröße für den Luftmassenstrom. Je mehr Leistung benötigt wird um eine festgelegte Temperatur zu halten, desto mehr Luftmasse ist vorbeigeströmt.
Fälschlicherweise wird der LMM häufig als "Luftmengenmesser" bezeichnet. Dieser Begriff würde jedoch die Funktionalität der Temperatur- und Feuchtigkeitsmessung unter den Tisch fallen lassen und wäre somit unter dem Aspekt der Adiabatik unvollständig. Die Messwerte wären bei einer derartigen rein volumenmäßigen Erfassung abhängig von Druck und Temperatur der vorbeiströmenden Luft und somit in der Praxis ungenau. (Quellenangabe 1)

Dieser Geber ist für gewöhnlich hinter dem Luftfilter im Ansaugrohr positioniert. In der traditionellen Bauform befinden sich innerhalb des Sensors zwei durch elektrischen Strom beheizte Platin-Drähte. Einer wird direkt von der vorbei strömenden Luft gekühlt, der andere befindet sich abgeschirmt. Durch den elektrischen Stromfluss erhitzen sich beide Drähte, die vorbei strömende Ansaugluft kühlt den nicht abgeschirmten Draht jedoch stark, wodurch der Wert des elektrischen Widerstands wieder absinkt. Der von der Ansaugluft abgeschirmte Draht heizt sich stärker auf und wird dadurch hochohmiger. Aus den Widerstandswerten der beiden Drähte und deren Differenz lassen sich mittels eines Kennfeldes (oder durch aufwendige Berechnung) unter Einbeziehung weiterer Motorkenndaten folgende Werte ableiten: (Quellenangabe 1)

  • Temperatur der Ansaugluft
  • Luftfeuchtigkeit der Ansaugluft
  • Masse der Ansaugluft (in kg, nicht Volumen)


Der Luftmassenmesser ist im T4 nur bei Dieselmotoren mit Motorsteuergerät (MSG) sowie den neueren Benzinmotoren (ab 1996) mit Motronic- und Simos-Einspritz- und Zündanlage verbaut; die Digifant-Motoren (AAF, ACU) besitzen keinen. Die Gebernummer lautet in allen Fällen G70.

In den T4-TDI-Motoren kommt ein sogenannter Heissfilm-LMM zum Einsatz. Es handelt sich dabei letztlich um einen Heizelement aus Platin, das auf einem Keramikträger im Luftstrom vom Luftfilter zum Turbolader sitzt. Die Ausführung und Anordnung dieses Heizelementes ist beim T4 baujahr- und herstellerabhängig.
Bis Modelljahr (MJ) 1998 wurde ein LMM der Firma Pierburg verbaut, bei dem der eigentliche Sensor, die Elektronik und das Gehäuse (Rohr) eine Einheit bilden:

LMM in einem 1998er ACV
Prinzipieller Aufbau (Quelle Pierburg, Quellenangabe 2)

Ab MJ1999 wurde ein Geber von Bosch mit integrierter Elektronik verbaut, der in das LMM-Rohr eingesetzt ist und damit vergleichsweise einfach und kostengünstig ersetzt werden kann:

Eingesetzter LMM im TDI ab MJ1998
Ausgebauter LMM eines AXG


Beiden gemeinsam ist das Funktionsprinzip und der generelle Aufbau des LMM-Rohrs, das Luftfilter-seitig ein feinmaschiges Gitter als Strömungsgleichrichter und zum Schutz des LMM vor gröberen Fremdkörpern besitzt. Die neueren Geber besitzen zudem einen Luftkanal durch den die Luft strömungstechnisch sauber über den Messaufnehmer strömen kann. Das nachfolgende Bild von Audi-Speed.com, in dem ein Pierbug- und ein Bosch-LMM im Vergleich zu sehen sind, verdeutlicht dies:

Vergleich Bosch-/Pierburg-LMM (Quellenangabe 3)

Der LMM liefert eine von der Luftmasse abhängige Spannung zwischen 0 und ca. 4,5 bis 4,8 V. Eine hohe Luftmasse entspricht dabei einer hohen Spannung. In der nachfolgenden Zeichnung ist eine LMM-Kennlinie skizziert:

Kennlinie eines LMM


Einbauort[Bearbeiten]

Der LMM ist in einem Plastikrohr zwischen Luftfilterkasten und Verbindungsrohr zum Turbolader bzw. zur Drosselklappe eingesetzt. Ein Dichtring (je nach Motor 69x6 oder 79x6 mm) dichtet die Übergangsstelle Luftfilterkasten-LMM ab.

Einbauort TDI bis MJ1997
Einbauort TDI ab MJ1998
Einbauort VR6 ab MJ1996
Dichtring

Obwohl der LMM zumindest bei der Bosch-Version (ab 1998) entnehmbar ist, ist er bei VW nur komplett mit dem Plastikrohr erhältlich.

Ausbau[Bearbeiten]

Der Ausbau der gesamten Einheit mit Rohr ist in wenigen Minuten erledigt. Es müssen lediglich der Stecker abgenommen, links 2 Kreuzschlitzschrauben heraus gedreht sowie rechts die Federbandschelle gelöst und der Schlauch abgezogen werden.
Die Geber ab MJ1998 können nach Abziehen des Steckers herausgeschraubt werden. Hierzu ist allerdings in der Regel ein Spezialwerkzeug Torx T20 oder 5-Stern TS25, jeweils mit Mittellochbohrung erforderlich:

Spezialschraube
Spezialwerkzeug

Der Dichtring verbleibt in der Führung am Luftfilterkasten. Beim Aus-/Einbau auf den korrekten Sitz achten.

Dichtring


Teilenummern[Bearbeiten]

Es kommen bei den TDI-Motoren insgesamt 5 verschiedene LMM zum Einsatz. Die aufgeführten Preise sind mit Ausnahme von 074 906 461 die für den Austausch; das "X" am Ende der Teilenummer wurde in der Tabelle nicht aufgeführt.

Austausch-LMM 038 906 461
Teilenummer Bezeichnung Preis (2010)
074 906 461 LMM ACV bis MJ1998 (kein Austauschteil) ca. 125 Euro
028 906 461 LMM ACV ab MJ1999 und bis ca. 09/2000 ca. 120 Euro
038 906 461 LMM ACV ab 09/2000 ca. 120 Euro
071 906 461 A LMM AHY bis MJ2000 ca. 120 Euro
074 906 461 B LMM AHY/AXG ab MJ2001 ca. 120 Euro
071 906 461 B LMM AMV ab MJ05/2000 ca. 120 Euro
021 906 462 A LMM AES ab MJ1995 und bis 04/2000 ca. 125 Euro
028 129 646 Dichtring 69x6 mm (AJT, ACV, AUF und Versionen) ca. 2,90 Euro
375 129 625 A Dichtring 79x6 mm (AHY, AES, AMV und Versionen)
ersetzt 375 129 625
ca. 3,90 Euro


Nachfolgend sind die Bosch- und Pierburg-Teilenummern ohne Gewähr aufgeführt. Bei den Bosch-Teilen "09xx" handelt es sich um die komplette Einheit, bei den Teilen "02xx" nur um den Geber.

Teilenummer Bosch Pierburg
074 906 461 - 7.18221.51.0
028 906 461 F00C 2G2 004
0986 284 001
0281 002 216
0281 002 217
7.22684.08.0
038 906 461 0986 284 008
0281 002 463
-
071 906 461 A 0986 280 204
0280 217 530
0280 217 529
-
074 906 461 B 0986 284 007
0281 002 461
-
071 906 461 B 0 986 280 208
0 280 218 017
0 280 218 018
-
021 906 462 A 0 280 217 512 -

Immer mal wieder liest man in den T4-Foren, dass ein teilweise deutlich günstigerer Mercedes-LMM anstelle der üblichen T4-LMM genutzt werden kann. Es spricht allerdings viel dafür, dass seine Kennlinie eben nicht mit der des Originals identisch ist. Dieser Kennlinienunterschied soll gerade im unteren Drehzahlbereich zu Leistungseinbußen führen.

Schaltbild und Anschluss[Bearbeiten]

TDI-Motoren[Bearbeiten]

Der LMM wird über das Relais J317 (= Relais 109) mit Spannung versorgt, ab MJ2000 mit der vorgeschalteten Sicherung S102

Schaltbild bis 04/1998
Schaltbild ab 05/1998
Schaltbild ab MJ2000

Die Stecker sind wie folgt ausgelegt:

Stecker bis 04/1998
Stecker ab 05/1998

VR6-Motor[Bearbeiten]

Die Pinbelegung des LMM beim VR6 ist wie folgt: Pin 2 und 4 gehen als Signal an das Motorsteuergerät.

Pin 1 ist Masse und geht über Umwege und Steckverbinder an das Motorsteuergerät an Pin 1.

Der Pin 3 ist geschaltetes Plus und kommt vom Pin 2 des J490 (Steuergerät für Diagnose des Kraftstoffsystems)


Schaltbild bis 04/2000

Die Stecker sind wie folgt ausgelegt:

Stecker bis 04/2000

Eigendiagnose, Prüfung und Störungen[Bearbeiten]

Eigendiagnose[Bearbeiten]

Der LMM ist über das MSG diagnosefähig. Der gemessene Wert kann in Realzeit ausgelesen werden.


Fehlernummer
Beschreibung
00553 Unplausibles Signal
17552 / 00553 Kurzschluss oder Unterbrechung nach Masse
17553 / 00553 Kurzschluss nach Plus
17554 / 00553 Spannungsversorgung


Prüfung[Bearbeiten]

Eine erste rudimentäre Prüfung kann per Spannungsmessung erfolgen (Quelle Pierburg, Quellenangabe 2). Dazu wie folgt vorgehen:

  1. Stecker vom LMM abzuziehen und dann die Zündung einzuschalten.
  2. Versorgungsspannung und Signalspannug messen. Zwischen dem Spannungsanschluss (Pin 1 oder 2, je nach LMM) und Masse muss Bordspannung anliegen und am Signalausgang (Pin 5 oder 6, je nach LMM) sollten gegen Masse 5 V anliegen.
  3. Zündung ausschalten und Stecker wieder aufstecken, danach Zündung wieder einschalten.
  4. Signalspannung messen. Am Signalausgang sollten gegen Masse 1 V (+/- 2%) anliegen.
  5. Motor anlassen und erneut die Signalspannung messen. Am Signalausgang sollten gegen Masse nun 1,2 bis 1,6V V anliegen.
  6. Drehzahl mit Gasstößen bis zur Abregeldrehzahl erhöhen und dabei die Signalspannung messen. Der Wert sollte über 3,8 V liegen.


Eine 'werkskonforme' Prüfung des LMM erfolgt über die Eigendiagnose durch Auslesen des gemessenen Wertes bei unterschiedlichen Lastzuständen (Probefahrt). Bei Volllast (3000 U/min) sollte ein intakter LMM folgende Werte erreichen:

  • 65 kW-TDI: 700-850 mg/H
  • 75 kW-TDI: 800-950 mg/H
  • 111 kW-TDI: 820-1000 mg/H


Die Volllastprüfung wird bei warmen Motor (>80°C) wie folgt durchgeführt:

  • Fahrzeug im 3. Gang (bis 08/98) bzw. 2. Gang (Fahrstufe 2 bei Automatikgetriebe) mäßig bis 1.500 U/min beschleunigen.
  • Bei 1.500 U/min Vollgas geben und halten.
  • Bei 3.000 U/min LMM-Wert auslesen.


Diagnose mit VAG COM[Bearbeiten]

Startbildschirm, Motor

Anwahl: Meas. Blocks - 08

Measuring Blocks - Gruppe 003

Anwahl: Gruppe 003
Die anderen Gruppen kann man, muß man aber nicht mitloggen
Gruppe 003: Feld 1 = Drehzahl / Feld 2 = Luftmasse, Soll / Feld 3 = Luftmasse, Ist / Feld 4 = Tastverhältnis
Anwahl: Log
Damit wird das Protokollieren der Messfahrt vorbereitet.

Measuring Blocks - Logfile

Anwahl: Start
Und die Messfahrt beginnen, wie oben beschrieben.


Diodentest (TDI)[Bearbeiten]

Einen Schnelltest ohne Eigendiagnose kann man mit dem sogenannten Dioden-Test durchführen: Der Stecker wird abgenommen und die Kontakte 'Spannungsversorgung 5 Volt' und 'LMM-Signal' zum MSG werden mit einer Diode (Universaldiode, z.B. 1N4148 oder 1N4001 bis 1N4007) mit einer Durchlassspannung von ca. 0,6 bis 0,7 Volt) überbrückt. Durch die nun am MSG anliegende Spannung von ca. 4,4 Volt wird eine maximale Luftmasse signalisiert. Dadurch wird beim Vollgasgeben die volle Einspritzmenge freigegeben.

Vorher sollte aber auf jeden Fall die Luftführung vom LMM zum Turbolader gründlich geprüft werden. Es kann durchaus sein, dass der LMM in Ordnung ist, die gemessenen Luftmassenwerte wegen eines Lecks (Fremdluft) aber nicht mehr mit den Werten am Motor überreinstimmen.

Ist der LMM nicht mehr in Ordnung, wird nun einen Unterschied in der Leistungsentfaltung bemerkbar sein. Um das Ganze zu objektivieren, könnte man zum Beispiel im 3. Gang ab 1500 U/min Vollgas geben und dann die Zeit messen, die bis 3000 benötigt wird. Ist die Zeit mit Diode deutlich kürzer, 'schwächelt' mit großer Wahrscheinlichkeit der LMM.
Die nachfolgenden Diagramme zeigen das eindrucksvoll. Links sind die Werte eines 9 Jahre und 235.000 km alten Bosch-LMM 038 906 461 eines 2001er ACV dargestellt, in der Mitte die Werte während des Diodentests und rechts die eines nagelneuen LMM. Der alte LMM lieferte nur noch ca. 700 mg/H statt der geforderten 800-950 mg/H; mit der Folge, dass der Motor von 1.500 auf 3.000 U/min 75% länger brauchte - statt 4,8 s immerhin 8,4 s.

Diagramm LMM - Diodentest

Mit neuem LMM (gemessenes Maximum: 945 mg/H) benötigt der Bus zwar gut 1 Sekunde mehr als beim Diodentest, um von 1.500 auf 3.000 U/min zu beschleunigen. Die Leistungsentfaltung ist aber gefühlt harmonischer, der maximale Ladedruck liegt nun bei niedrigeren Drehzahlen an und das Rußen ist verschwunden.

Unter Umständen geht das MSG bei diesem Test in den Notlauf, weil ein zu hohes und damit unplausibles Signal des LMM erkannt wird; im Diagramm oben liegt der Ist-Wert mit einer Diode 1N4004 bei sehr hohen 1.280 mg/H. Des Weiteren kann man während des Tests mit verstärktem Rußen und einem höheren Verbrauch rechnen. Der dauerhafte Ersatz des LMM durch eine Diode ist also keine sinnvolle Idee, zumal dadurch auch die Betriebserlaubnis verloren geht.

Und so sieht der Anschluss der Diode aus:

vor 1998
nach 1998

Störungen[Bearbeiten]

Eine größere Störung erzeugt einen Eintrag in den Fehlerspeicher. Bei einem Ausfall des LMM wird ein Festwert angenommen.

Typische Auswirkungen:

  • Verminderte Leistung
  • ggf. Notlauf
  • ev. deutlich reduzierte Endgeschwindigkeit
  • Schwarzrauch
  • Motor VR6: Leerlaufschwankungen, ausgehen beim Auskuppeln, Ruckeln beim Beschleunigen

Typische Fehlerursachen:

  • Verkabelung (z.B. durch Marder)
  • Verschmutzung, insbesondere durch Feuchtigkeit im Luftfilterkasten
  • Verstopfung des Strömungsgleichrichters


Ein typisches Problem mit dem LMM ist sein 'Nachlassen' durch Verschmutzung. Üblicherweise handelt es sich bei der Verschmutzung um einen langsam fortschreitenden Prozess, der kontinuierlich abnehmende LMM-Werte zur Folge hat. Ein plötzlicher Einbruch des LMM könnte dagegen seine Ursache in einem 'Fluten' des Luftfilterkastens während einer Regenfahrt z.B. beim Überholen eines LKW haben, da Spritzwasser durch die Lufteinlässe rechts vorne (Kiemen) direkt in den Luftfilterkasten gelangen kann. Es gibt deshalb eine neue Luftfilterkastenvariante, die diesen Vorgang des 'Flutens' verhindern soll.
Eine Reinigung des LMM (z.B. mit Waschbenzin, Bremsenreiniger) ist zwar grundsätzlich möglich, wird aber erfahrungsgemäß entsprechend den beiden Typen unterschiedlichen Erfolg bringen.

Die Bremsenreiniger-Kur beim Pierburg-LMM bringt durchaus mittelfristig eine Leistungs"wiederbelebung". Beim Bosch-LMM ist der messbare Erfolg eher gering. Letztlich hilft nur ein Austausch des Bosch-LMM, der bei VW im Tausch 'nur' noch ca. 120 Euro kostet. Wobei die Pierburg-Variante bei VW nur als Neuteil für 110 Euro erhältlich ist.
Es gibt Pierburg-LMM mit einer noch 90%igen Leistungsausbeute nach 195.000 km Laufleistung und 4-maligem Bremsenreinigereinsatz. Eine Lebensdauer, die beim Bosch-LMM oft nicht erreicht wird. Auch für die Bosch-Variante wird von Pierburg ein Ersatz-LMM angeboten, den man leicht am Stecker erkennen kann.

Ein weiteres nicht seltenes Problem (siehe oben Diodentest) ist eine Undichtigkeit der Luftführung vom LMM zum Turbolader, die dazu führt, dass der LMM zwar korrekte Werte liefert, diese wegen Fremdluft aber nicht zur Luftmasse am Motor passen. Insbesondere ist in diesem Zusammenhang auf den Luftschlauchanschluss am Turbolader zu achten. Ist dieser lose, so kann hier eine Federband- oder normale Schlauchschelle (40-60 mm) helfen. Die nachfolgenden Bilder von B.Rude und JoM zeigen die Anschlussstelle ohne und mit Schlauchschelle:

Schlauchanschluss ohne Schlauchschelle
Schlauchschelle am Luftanschluss
Detailaufnahme der Schlauchschelle

Reparatur[Bearbeiten]

Grundsätzlich kann der LMM nicht repariert werden. Mit 2 Tricks kann man allerdings einem schwächelnden LMM wieder etwas mehr Leben einhauchen:

  1. Beim 'alten' Pierburg-LMM lässt sich der Luftmassenwert durch einen Vorwiderstand erhöhen, der im Gebergehäuse eingelötet werden muss. Siehe Dieselschrauber.de "Pierburg-LMM (alte Form): Korrektur sinkender Messwerte"
  2. Beim Bosch-LMM kann man den Luftmassenwert durch eine feine Bohrung im unteren Teil (hinter dem Sensorplättchen) erhöhen. Siehe Dieselschrauber.de "Luftmassenmesser: teure Schwachstelle an VAG - TDI"


Weblinks[Bearbeiten]

Quellenangabe[Bearbeiten]

  1. Artikel Luftmassenmesser. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 16. Januar 2007, 12:27 UTC. URL: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Luftmassenmesser&oldid=26493872
  2. MSI Motor Service International GmbH (mit Pierburg) Service Information SI 0079 (PDF-Direktaufruf)
  3. Audi-Speed.com FAQ