Ersetzen Sie den Turbolader nicht zu schnell!
Nicht immer ist der Turbolader Defekt! Symptome wie Leistungsmangel, Pfeifen, Rasseln oder starkes Rauchen aus dem Auspuff können andere Ursachen sein.
Vor dem Austausch des vermutlich Defekten Turboladers, ist es äußerst wichtig die Ursache für den Ausfall des Turboladers festzustellen. Damit verhindert der Spezialist, dass nicht nur der Turbolader sondern auch dass teure Komponenten umsonst getauscht werden.
Strategische Fehlersuche
Fehler an der Ladedruckregelung sind meist an einem Leistungsmangel zu erkennen. Kfz-Werkstätten sollten in solchen Fällen eine gezielte Fehlersuchstrategie vereinbaren. Dabei haben sich folgende Vorgehensweise bewährt.
1. Kundengespräch
Dabei sollte der Fachmann herausfinden, wann und unter welchen Bedingungen der Fehler auftritt. Anschließend sollte gemeinsam mit dem Kunden eine Probefahrt durchgeführt werden, bei der der Fehler rekonstruiert werden kann. Das ist für weitere Wege der Fehlersuche und für die Erfolgskontrolle der übertragenen Arbeiten unabdingbar.
2. Sichtprüfung
Bei der anschließenden Sichtkontrolle sind alle Ladeluftleitungen auf Beschädigungen und festen Sitz zu prüfen. Dies gilt auch für alle Vakuumleitungen, die Steuerventile und pneumatische Stelleinrichtungen. Marderschäden und poröse Unterdruckschläuche führen zu Fehlfunktionen der Ladedruckregelung. Abschließend sollten auch Stecker und elektrische Leitungen der Steuerventile auf festen Sitz, Unterbrechung oder Übergangswiderstand überprüft werden.
3. Selbstdiagnose
Moderne Motorsteuergeräte bieten vielfältige Möglichkeiten, das Ladeluftsystem mittels Diagnosegerät auf Herz und Nieren zu testen. So gibt der Fehlerspeicher bereits erste Hinweise auf mögliche Fehlfunktionen. Die geschickte Auswertung der Parameter und der Auslösetest können Fehler im Ladeluftsystem durch weitere Optionen einschränken.
4. Drucktests
Abschließend müssen für eine sichere Diagnose diverse Druckprüfungen am Ladeluftsystem durchgeführt werden. Sie ermöglichen dem Fachmann, die Ergebnisse der Eigendiagnose auf Plausibilität zu prüfen. Damit verhindert der Spezialist, dass teure Komponenten umsonst getauscht werden. Darüber hinaus können bei Druckprüfungen auch Fehler im Ladeluftsystem erkannt werden, die von der Eigendiagnose nicht erkannt wurden.
Ladedruck Prüfen
Im Rahmen der Druckprüfung sollte zunächst der tatsächliche Ladedruck ermittelt werden. Zur Überprüfung des Ladedrucks wird ein Manometer benötigt, das sowohl Unterdruck als auch Überdruck messen kann. Das Manometer wird mittels T-Stück und entsprechendem Stufenadapter an gut zugänglicher Stelle am Ladedruckkreis angeschlossen.
Der Ladedruck wird unter Last geprüft. Eine Probefahrt oder ggf. ein Lauf auf einem Leistungsprüfstand sind hierfür nicht zu vermeiden. Dabei sind Fahrzyklen mit niedrigen Drehzahlen und höheren Lasten bei betriebswarmem Motor anzustreben. Die Ladedruckprüfung per Manometer hat viele Vorteile für den Werkstattspezialisten bei der Fehlersuche.
Der Spezialist kann:
- den tatsächlich erreichten Ladedruck mit den Sollwerten des Herstellers vergleichen
- die vom Steuergerät gelieferten Parameter auf Plausibilität prüfen. Fehlfunktionen am Ladedrucksensor können so einfach und schnell aufgedeckt werden
- Beobachten Sie den Verlauf des Ladedrucks und erkennen Sie kurzzeitige Druckschwankungen, die zu sporadischen Leistungseinbrüchen führen. Die vom Steuergerät ausgegebenen Parameter reagieren häufig zu träge, um kurzzeitige Druckschwankungen sicher zu erkennen.
Entspricht der gemessene Ladedruck nicht den Herstellerangaben, muss die Ursache ermittelt werden. Ursachen können Fehler an der Ladedruckregelung, Undichtigkeiten am Ladeluftsystem oder Schäden am Turbolader sein.
Ladeluftsystem Prüfen
Bevor der Werkstattspezialist jedoch den Turbolader tauscht, muss er alle anderen Fehlerquellen ausschließen können. Ob elektropneumatische Ventile oder Stellmotoren für die Ladedruckregelung funktionieren, die Funktionen können mit dem Stellgliedtest und ggf. einer Druck-/Vakuumpumpe getestet werden. Leckagen des Ladeluftdrucks können erkannt werden, indem der zu prüfende Luftweg mit passenden Adaptern verschlossen und mit Druck beaufschlagt wird (Maximalwerte sind den Herstellerangaben zu entnehmen). Die undichte Stelle kann durch Fühlen und Hören oder mit einem Lecksuchspray ermittelt werden
Luftmassenmesser Prüfen
Die Automobilhersteller streben danach, noch mehr Leistung aus Dieselmotoren herauszuholen. Gleichzeitig muss der Schadstoffausstoß reduziert werden, um aktuelle und zukünftige Grenzwerte einzuhalten. Um dies umsetzen zu können, ist die genaue Bestimmung der angesaugten Luftmasse und die genaue Regelung des Ladedrucks von großer Bedeutung.
Aufbau, Messprinzip, Signalübertragung
Die angesaugte Luftmasse ist eine der wichtigsten Größen zur Berechnung und Steuerung verschiedener Funktionen für die Motorsteuerung aktueller Fahrzeuge. Bei Dieselmotoren wird der Messwert der angesaugten Luftmasse ua für die Abgasrückführmenge, als Korrekturwert für die Berechnung des Einspritzzeitpunktes und der Einspritzmenge sowie für die Partikelregeneration benötigt Filter.
Seit Anfang der 1990er Jahre wurden Luftmassenmesser hauptsächlich zur Bestimmung der angesaugten Luftmasse eingesetzt. Inzwischen sind mehrere Generationen von Luftmassenmessern auf dem Markt, die insbesondere , unterscheiden sich in ihrer Art der Signalausgabe.
Der Luftmassenmesser ist über alle Generationen hinweg gleich geblieben, wurde aber im Hinblick auf die Genauigkeit bei der Berechnung der Luftmasse und Empfindlichkeit gegenüber Verschmutzung kontinuierlich weiterentwickelt. Die Heißfilm-Luftmassenmesser bestehen im Wesentlichen aus einem Messrohr aus Kunststoff, das zwischen Luftfilter und Drosselklappe positioniert ist. Das Messrohr ist mit einem Strömungsgleichrichter (in den meisten Fällen ein Kunststoff- oder Drahtgitter) ausgestattet, der Turbulenzen verhindert und eine gleichmäßige Strömung im Messrohr garantiert.
Ein weiterer Bestandteil des Luftmassensensors ist der Stecksensor. Es enthält das Sensorelement und die Auswerteelektronik und wird lagegenau im Messrohr positioniert. Zur Messung der angesaugten Luftmasse wird ein Teilluftstrom über einen Bypasskanal im Stecksensor am Sensorelement vorbeigeführt. Um das Sensorelement vor Beschädigungen durch Feststoffpartikel und Flüssigkeiten in der Ansaugluft zu schützen, ist der Bypasskanal bei neueren Generationen so gestaltet, dass der Teilluftstrom am Einlass des Bypasses zum Sensorelement geleitet wird Kanal in einer sehr engen Kurve. Die inerten Schmutz- und Flüssigkeitspartikel können dieser schnellen Umlenkbewegung nicht folgen und werden über die Abscheidebohrung wieder der Ansaugluft zugeführt.
Messprinzip
Bei der letzten Luftmassenmesser-Generation hat sich am Messprinzip fast nichts geändert. Das Sensorelement umfasst eine mikromechanische Sensormembran, deren Elemente auf ein Halbleitersubstrat aufgedampft sind und von einer Auswerteelektronik stammen. Auf der Sensormembran wird der Heißfilm auf eine Temperatur von ca. 120 °C über die Lufttemperatur erwärmt und auf konstanter Temperatur gehalten. Die vorbeiströmende Ansaugluft kühlt den heißen Film ab. Zwei temperaturabhängige Widerstände auf der Sensormembran erfassen den Temperaturabfall rechts und links der Heizzone. Als Größe für die angesaugte Luftmasse dient die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Messpunkten. Der Sensor in der integrierten Auswerteelektronik wandelt die Temperaturdifferenz an beiden Messpunkten in ein analoges oder digitales Signal um, das dann an die Steuereinheit übertragen wird. In vielen Fällen ist der Luftmassensensor zusätzlich mit einem separaten Ansauglufttemperatursensor (NTC) ausgestattet. Dessen Signal wird jedoch für die Berechnung der Luftmasse nicht benötigt.
Schadensursache finden und vermeiden
Luftmassensensoren sind hochempfindliche Sensoren. Verunreinigungen jeglicher Art, wie Staubpartikel oder Feuchtigkeit, beschädigen die Sensormembran und führen zu falschen Messergebnissen.
Ähnliche Schäden entstehen auch durch Öldämpfe, die sich im Laufe der Zeit vollständig in das Heißfilmelement einbrennen können. Um Schäden und den vorzeitigen Ausfall des Luftmassenmessers zu vermeiden, empfehlen wir bei Service- und Reparaturarbeiten im Bereich des Ansaug- und Luftführungssystems einen sorgfältigen Umgang. So muss der Mechaniker bei Wartungsarbeiten besonders darauf achten, dass der Luftfilter in Erstausrüsterqualität verwendet wird, alle Luftleitungen absolut dicht sind und auch das Luftfiltergehäuse mit einem fusselfreien Tuch und ggf geeignetes Vakuum-Absaugsystem (keine Druckluft). Besteht der Verdacht, dass Feuchtigkeit in das Luftführungssystem eingedrungen ist, müssen zusätzlich alle Luftkanäle untersucht und die Ursache nach Herstellerangaben behoben werden.
Digitale Signalübertragung
Bei der ersten Generation Luftmassenmesser wurde das Sensorsignal in Form einer elektrischen Spannung ausgegeben, die je nach zugeführter Luftmasse zwischen null und fünf Volt betragen konnte. Bei der neusten Generation wird das Signal für die angesaugte Luftmasse digital mit variabler Frequenz an das Steuergerät übertragen. Auch die Temperatur der Ansaugluft wird meist digital übertragen, und zwar in Form eines pulsweitenmodulierten (PWM) Signals. Das digitale Signal für die Luftmasse hat je nach Dimensionierung von der Luftmassensensor, eine Frequenz von 1,5 bis 12 kHz. Die Frequenz steigt mit zunehmender Luftmasse. Es gibt jedoch Luftmassenmesser, bei denen die Frequenz mit zunehmender Luftmasse abnimmt. Beachten Sie bei der Überprüfung der Luftmassenmesser die Angaben der jeweiligen Hersteller.
Bei neueren Luftmassensensor-Generationen hat das digitale Signal für die Ansauglufttemperatur eine konstante Frequenz von ca. 19 Hertz. Lediglich die Einschaltdauer ändert sich hier parallel zur Lufttemperatur. Die Frequenz des Ansauglufttemperatursignals hat eine wichtige Zusatzfunktion: Sie dient der Auswerteelektronik im Steuergerät als Zeitbasis für das Signal der Luftmasse. Auf diese Weise kann die Signalübertragung permanent überwacht und somit sichergestellt werden, dass die ausgegebene Signalfrequenz dem richtigen Luftmassenwert zugeordnet werden kann.
In den neuesten Generationen gibt es viele verschiedene Varianten des Heißfilm-Luftmassenmessers. Je nach Anforderung des Herstellers sind sie mit unterschiedlicher Polzahl, mit oder ohne Ansauglufttemperatursensor und mit analogem oder digitalem Signalausgang erhältlich.
Prüfen Sie den digitalen Luftmassenmesser mit Oszilloskop
Ein defekter Luftmassensensor ist nicht immer sofort zu erkennen. Mögliche Fehlersymptome, die auf eine Fehlfunktion des Luftmassensensors hindeuten, sind Schwarzrauch,
Leistungsmangel, Notlauf oder der Eintrag eines Fehlercodes im Fehlerspeicher. Zur Überprüfung eines Heißfilm-Luftmassenmessers mit digitalem Signalausgang wird ein Diagnosegerät, ein Multimeter oder ein Oszilloskop – das die Frequenzmessung unterstützt – und ein passender Prüfadapter benötigt.
Der Start der Fehlersuche erfolgt wie gewohnt durch Abfrage des Fehlerspeichers. Die Auswertung der Parameter – insbesondere der angesaugten und berechneten Luftmasse – kann Hinweise auf eine Fehlfunktion des Luftmassensensors (HFM_03) geben. Ist der Verdacht auf einen Fehler am Sensor konkreter, kann dieser in wenigen Schritten sicher in der Werkstatt überprüft werden.
Dazu sind folgende Schritte notwendig:
- Überprüfung der Stromaufnahme
Dazu schaltet man die Zündung aus und schließt mit einem passenden Adapter ein Multimeter seriell in die Spannungsversorgungsleitung ein. Bei eingeschalteter Zündung kann am Multimeter ein Stromwert von zB 32 bis 38 mA (Herstellerangaben beachten) abgelesen werden. Ist die Ruhestromaufnahme kleiner als der Sollwert, liegt höchstwahrscheinlich eine gebrochene Sensormembran vor Einige Sensorhersteller schreiben vor, dass statt der Stromaufnahme die Spannungsversorgung zu prüfen ist. Der gemessene Wert muss dann mit der Bordspannung übereinstimmen.
2.Messung der Nullluft bei abgestellte Motor
Dazu muss der Motor abgestellt und die entsprechende Leitung des Prüfadapters mit dem Multimeter zur Messung der Frequenz verbunden werden. Alternativ kann die professionelle Diagnostik auch ein Oszilloskop verwenden. Wichtig ist nur, dass während der Nullluftmessung die Abgasabsaugung abgeschaltet oder ausgebaut ist. Auf diese Weise verhindert man, dass Fahrtwinde das Messergebnis verfälschen. Beim Einschalten der Zündung muss eine Frequenz z. B. zwischen 1,76 und 1,93 kHz (Herstellerangaben beachten) messbar sein. Die Frequenz der angesaugten Luftmasse nimmt zu. Dies lässt sich leicht überprüfen, indem nach der Nullluftmessung der Motor gestartet und ein Gasstoß eingeleitet wird.
3. Überprüfung der Temperatursignale
Auch hier wird eine Frequenzmessung bei eingeschalteter Zündung und stehendem Motor durchgeführt. Der Sollwert beträgt zB 18,5 bis 20,8 Hz (Herstellerangaben beachten). Die Frequenz des Temperatursignals bleibt konstant. Das Tastverhältnis des Signals ändert sich proportional zur Ansauglufttemperatur. Wird das Temperatursignal analog ausgegeben, kann der Widerstand des Ansauglufttemperatursensors ganz klassisch mit einem Multimeter ermittelt werden. Hier ein paar beispielhafte Werte: Bei 25 °C sollte der Widerstand etwa 2 kΩ und bei 60 °C 564 Ω betragen. Die unterschiedlichen Prüfpunkte können mit einem Heißluftgebläse eingestellt werden. Alternativ kann die Ansauglufttemperatur auch mit einem Diagnosegerät überprüft werden. Dabei wird mit den Parametern der jeweilige Wert für die Ansauglufttemperatur ausgelesen. Sie muss der Umgebungslufttemperatur entsprechen. Alle Prüfschritte am Luftmassensensor können im eingebauten Zustand durchgeführt werden. Weichen die gemessenen Werte von den Sollwerten ab, muss der Luftmassenmesser erneuert werden.
Varianten der Ladedruckregelung
Für eine optimale Funktion eines aufgeladenen Motors muss der Ladedruck des Abgasturboladers an die Motorlast und die Motordrehzahl angepasst werden. Die einfachste Form der Ladedruckregelung ist der Bypass auf der Turbinenseite (Bypasskanal). Dabei wird die Turbine so klein wie möglich gewählt, dass die Anforderungen an das Drehmomentverhalten bei niedrigen Drehzahlen erfüllt und ein gutes Fahrverhalten des Motors erreicht wird. Bei einer solchen Dimensionierung wird der Turbine kurz vor Erreichen des maximalen Drehmoments mehr Gas zugeführt, das zur Erzeugung des Ladedrucks notwendig ist. Deshalb wird ein Teil der Abgasmenge nach Erreichen des erforderlichen Ladedrucks durch einen Bypass um die Turbine herumgeführt.
Bei modernen Pkw-Dieselmotoren ist die verstellbare Turbinengeometrie (VTG) mit drehbaren Leitschaufeln seit vielen Jahren Stand der Technik für die Ladedruckregelung verwendet wird. Durch die verstellbare Turbinengeometrie kann der Strömungsquerschnitt der Turbine je nach Motorbetriebspunkt angepasst werden. Dadurch wird die gesamte Abgasenergie genutzt und der Strömungsquerschnitt der Turbine kann für jeden Betriebspunkt optimal eingestellt werden, so dass gegenüber der Bypass-Regelung der Wirkungsgrad des Turboladers und damit des Motors verbessert wird . Die laufende Anpassung des Turbinenquerschnitts an den Fahrzustand bewirkt, dass Kraftstoffverbrauch und Emissionen reduziert werden.
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Weitere Werkstatt Informationen und Themen die demnächst auf unserer Homepage veröffentlicht werden.
- Fehlercodes Beschreibung, Ursachen und mögliche Abhilfe
- Fahrzeug hat keine Leistung
- Ladedruckregler prüfen
- Ladedruck überschritten
- Ladedruck unterschritten
- Ladeluftschlauch dehnt sich
- Ladeluftschlauch zieht sich zusammen
- Ladeluftsystem prüfen (s.o)
- Unterdruckschlauch prüfen
- Elektronische Ladedruckregler Prüfen
- Unterdruckdose Prüfen
- Fahrzeug im Notlauf
- Motorkontrollleuchte Leuchtet
- Vorglühlampe blinkt
- Turbolader Pfeift: Leck suchen (s.o)
- Turbolader ölt
- Öldruck Prüfen
- Blaue Rauch
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- Partikelfilter Prüfen
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