Der Luftmassenmesser ist ein wichtiges Bauteil im Motormanagement vieler Benziner und auch Diesel. Als Sensor liefert er ein Lastsignal, das neben der Drehzahl eine Hauptsteuergröße ist. - Lesen Sie über Aufbau, Funktion, Einsatz, Signalbild und sehen Sie ein Video über den Luftmassenmesser LMM.
engl.: mass air flow meter (MAF),
gängige deutsche Abkürzungen: HFM = Heißfilmluftmassenmesser, HLM = Hitzdrahtluftmassenmesser,
Einblick in den Den HFM 7 Luftmassenmesser -
Bild: Bosch
Der Luftmassenmesser ist einer der wichtigsten
Sensoren
Die Ermittlung der angesaugten Luftmasse (Gewicht)
durch den Luftmassenmesser ist eine Hauptsteuergröße für die Berechnung der Einspritzmenge.
Dadurch lässt sich das Gemisch noch exakter ermitteln. Denn die veränderliche Dichte der Luft
aufgrund unterschiedlicher Höhenlagen und Temperaturen können die
gemessenen Werte nicht so beeinflussen wie noch beim Vorgeänger dem
Luftmengenmesser aus den 70er und 80 Jahren des letzten Jahrzehnts. Die Daten des
Heißfilmluftmasssenmessers (HFM) bilden zusammen mit
der Drehzahlinformation die Basis für die Steuerung der eingespritzten Kraftstoffmenge. Denn die genaue Abstimmung von angesaugter Luft und eingespritztem Kraftstoff sichert den sparsamen und emissionsarmen Betrieb eines Verbrennungsmotors.
Bei modernen Dieselmotoren dient der Heißfilm-Luftmassenmesser zudem der Regelung der Abgasrückführung.
In der 1. Generation fanden zunächst noch
Hitzdrahtluftmassenmesser (HLM) Verwendung.
Hitzdrahtluftmassenmesser (HLM)
Funktion des Hitzdraht-Luftmassenmessers
Im Luftmassenmesser befinden sich keine beweglichen Teile, die einen Strömungswiderstand darstellen. Die Messstelle ist häufig in einem Bypasskanal untergebracht um Mehrfachmessungen durch die Pulsation im Saugrohr
weitestgehend zu unterbinden. Der Luftmassenmesser besteht aus einem Hitzdrahtelement (Platindraht) und einem Lufttemperatursensor. Das Hitzdrahtelement wird elektrisch aufgeheizt. Der Lufttemperatursensor wird zur Bestimmung des Heizstrombedarfs genutzt. Der Heizstrom wird von einer Regelelektronik im Luftmassenmesser so reguliert, dass der Temperaturunterschied zwischen Hitzdrahtelement und Luftstrom (100 °C) konstant bleibt. Je mehr Luft den Hitzdraht passiert, desto höher muss folglich der Heizstrom sein.
Der Heizstrom ist somit ein Maß für die Luftmasse, die durch den Bypasskanal strömt.
Durch dieses Messprinzip der Temperaturkompensations-Messung werden Luftdruck- und Temperaturschwankungen der Ansaugluft ausgeglichen. Ein Freibrennen des Hitzdrahtes durch kurzzeitige Aufheizung (ca. 1000°C) nach dem Abstellen des Motors sorgt für ein sauberen Hitzdraht.
Das Problem mit ausgefallenen Luftmassenmessern (z.B. VW, Audi, BMW) lag an der schleichenden Verschmutzung des Hitzdrahts. Dieses Problem wurde dadurch gelöst, dass man eine neue Generation von Luftmassenmessern
entwicklet hatte, bei der die durch einen Bypass strömende Luft,
durch einen Heißfilmluftmassenmesser gemessen
wird. Aktuelle Generationen von Luftmassenmessern sind somit die Heißfilm-Luftmassenmesser (HFM).
Ab 1989 wurde bei Bosch die erste Generation des Heißfilm-Luftmassenmessers in Serie gefertigt und im Volvo 240 verbaut.
Die Funktion: Ein elektrisch beheiztes Sensorelement ragt in den Luftstrom. Die Temperatur des Sensorelements wird immer konstant gehalten. Der Luftstrom entzieht dem Sensorelement Wärme. Je größer dieser Luftmassenstrom, desto mehr Energie muss eingesetzt werden, um die Temperatur des Sensorelements konstant zu halten. Ein Freibrennen ist nicht mehr erforderlich.
Das Signal ist in der Regel ein analoges Spannungssignal (z.B. zwischen 0 und 5 V) und dient dem Steuergerät von Benzinern als Hauptsteuergröße zur Berechnung der Einspritzmenge und bei Dieseln für die Bestimmung der
AGR-Rate.
Leider konnte das Problem der schleichenden Verschmutzung bei HFM nicht ganz gelöst werden. Öl, Feuchtigkeit und Vibrationen (Diesel!) setzen dem Sensor zu. Einige Werkstätten reinigen den Luftmassenmesser bei Bedarf mit Bremsenreiniger oder anderen Reinigern, andere tauschen aus. Bei VW, Audi, Skoda und Seat gab es 2004 sogar eine Kulanzregelung.
Digitaler Luftmassensensor
2002 brachte Bosch erstmals einen Luftmassenmesser mit digitalem Signal, den HFM6, auf den Markt. Einzelheiten der
digitalen Luftmassenmesser-Typen von Bosch und Pierburg.
Luftmassenmesser prüfen
Zum Prüfen eines Luftmassemessers mit analogen
Signalen reicht ein Multimeter (Voltmeter) aus. Sollwerte am Beispiel eines VW Golf V 1K1 mit HFM5 Luftmassenmesser
(Bitte beachten: Werte je nach Typ abweichend):
Zündung einschalten (kein Luftdurchsatz)
Messung an Pin 2 und Masse
Versorgungsspannung 5V
Messung an Pin 4 und Masse
Referenzsspannung 0,98 - 1,02 V
Signal prüfen Pin 5 und 3 a) bei
Null-Luft 1V, bei Leerlauf Luft einblasen (z.B. mit Fön - ca. 1,3 V bis 4,2 V (bei zunehmenden Luftdurchsatz)
Bei Abweichungen ist der Heißfilm
verschmutzt
Ändert sich der Wert nicht, ist die Membran gerissen
Ansaugluft-Temperaturfühler NTC (falls
vorhanden) - PIN 1 und 3 - Sollwert bei 18°C 2,4 -2,7 kOhm
Steckerbelegung eines HFM 5
von Bosch - 1 zusätzlicher Temperaturfühler
(nicht zwingend)
2 Versorgungsspannung
3 Signalmasse
4 Referenzspannung 5 V
5 Messsignal U
Video von den Autodoktoren zum Prüfen eines Luftmassenmessers
