Der Luftmengenmesser der KE-Jetronic

Dieses Teil erfüllt seine Aufgabe eigentlich recht unauffällig. Je nach Öffnung der Drosselklappe strömt mehr oder weniger Luft in den Motor und die Stauscheibe des Luftmengenmessers (LMM), die oberhalb der Drosselklappe sitzt, wird dabei mehr oder weniger ausgelenkt.

Über eine kleine Hebelage betätigt die Stauscheibe den Steuerkolben des Kraftstoffmengenteilers und sorgt dafür, daß entsprechend der Luftmenge auch Kraftstoff eingespritzt wird. Diese Funktion ist bereits beim technischen Vorgänger, der KA-Jetronic, gegeben. KA steht übrigend für kontinuierliche (K) und antriebslose (A) Einspritzung. Näheres über dieses Einspritzverfahren erfährt man z.B. auf den Seiten von xpower (wer auch immer sich dahinter verbirgt). Die in der Baureihe W124 zum Einsatz kommende KE-Jetronic basiert auf der KA und hat ein paar elektronische Helferlein (Mercedes schreibt etwas von einem Mikrocomputer!) an Bord, daher kommt das "E" in den Namen.

Das Potentiometer

Am LMM der KE-Jetronic sitzt ein kleiner schwarzer Kasten mit drei elektrischen Anschlüssen. Das Bild ist, wie manche andere in in diesem Beitrag auch, dem sehr interessanten thread 300E: test sticks on 10% duty cycle im MercedesShop Forum entliehen. Nr. 1 zeigt auf die Verschlußkappe der beiden linken Befestigungsschrauben, Nr. 2 sind die beiden rechten Schrauben (der Deckel ist bereits entfernt, man benötigt für die Schrauben einen Schlüssel Torx 15 oder - für die ältere Ausführung - einen guten Kreuzschraubenzieher) und Nr. 3 ist die Einstellschraube des Trimpotis, das vorerst nicht weiter interessiert.

Es handelt sich hierbei um ein Potentiometer (das ist ganz allgemein ein stufenlos regelbarer Widerstand), das die Stellung der Stauscheibe elektrisch erfaßt. Die Ausgangsspannung, die zwischen den beiden oberen Anschlüssen abgegriffen wird, gibt Aufschluß über die Position der Stauscheibe und somit über die angesaugte Luftmenge. Diese Information gelangt in das Steuergerät der KE-Jetronic und wird dort verarbeitet. Über die Funktion Weg/Zeit kann daraus auch die Geschwindigkeit der Stauscheibe errechnet werden, damit z.B. beim starken Beschleunigen (die Scheibe geht ersteinmal ruckartig nach unten, schwingt leicht zurück und bleibt dann dort) entsprechende Regeleingriffe in die Gemischzusammensetzung möglich sind.

Auf diesem Bild sieht man sehr schön den Luftmengenmesser samt Anbauteilen. Das Potentiometer hat die aktuelle BOSCH-Nr. 3 437 224 035, dieses Teil ersetzte die ältere Ausführung mit der Endnummer 015, beide sind aber meines Wissens nach funktionsgleich. Hier bereits der Hinweis, daß es es sich bei dem Potentiometer um ein BOSCH-Teil handelt, daß es in dieser Form nur bei BOSCH bzw. im Zubehörhandel gibt, Mercedes verkauft nur den kompletten Luftmengenmesser.

Mit den Betriebsstunden und den Kilometern nutzt sich das Potentiometer ab. Die erzeugte Signalpannung entspricht nicht mehr der ursprünglich gewünschten oder konstruktiv gewollten. Besonders unangenehm ist, daß es zu sprunghaften Änderungen des Signales bei bereits kleinen Auslenkungen der Stauscheibe kommt. Dieses Verhalten kennt man z.B. vom Lautstärkeregler eines (älteren) Radios: beim Verstellen knackt es an manchen (oft benutzten Positionen) vernehmlich in den Lautsprechern. Genau derselbe Defekt zeigt sich auch am Poti des Luftmengenmessers. Es kommt zu Fehlern, da dem Steuergerät über die falsche Spannung Zustände der Stauscheibe gemeldet werden, die gar nicht vorhanden sind.

Die Elektronik versucht nun, die Gemischzusammensetzung gemäß den gemeldeten Zuständen der Stauscheibe zu optimieren - was zwangsläufig in die Hose gehen muß, da die gemeldeten Werte ja unzutreffend sind. Die Auswirkungen sind vielfältig und schwierig einzugrenzen, da sie auch andere Ursachen haben können: unruhiger, ruckeliger Leerlauf, plötzliches und wiederkehrendes Schütteln des Motors, Beschleunigungsaussetzer, Leistungsverlust bei Teil- und oder Vollast, Warmstartprobleme. Das sind alles so Verhaltensweisen, die einem den Spaß am Motor verleiden können, egal ob vier, sechs oder acht Zylinder.

Die Diagnose
Beschreibung des Soll-Zustandes

Wie immer braucht man eine ordentliche Diagnose, um den Störenfried wirklich zu finden. Die umfassende Diagnoseanleitung findet man auf der WIS-CD, dort wird auf gut 50 Seiten pro Motorvariante alles mögliche beschrieben, um Fehler in der KE-Jetronic zu finden.

Wer Probleme mit dem Motor oder dem Motorlauf hat, tut gut daran, diesen Abschnitt einmal durchzulesen und verschiedene Dinge zu klären. Insbesondere Nebenluft an irgendwelchen maroden Dichtungen aus Papier oder Gummi (z.B. Drosselklappenflansch und Einspritzdüsen) bringen die Steuerung aus dem Gleichgewicht. Beliebt sind auch abgerutschte Unterdruckschläuche oder gebrochene Gummibögen, wodurch der Motor ebenfalls Falschluft zieht. Auch die alternden Temperaturfühler für KE und EZL bringen mit ihren falschen Widerstandswerten die Motorsteuerung durcheinander und können schlechten Motorlauf und schlechtes Startverhalten erzeugen.

Ich beschränke mich hier auf einige wenige Ausführungen zur Überprüfung des Potientiometers. Die drei Steckanschlüsse des Potis sind von oben nach unten mit 1, 2, 3 numeriert.

Das Poti muß die folgenden Prüfbedingungen erfüllen, um als gesund zu gelten:

  • 1. Widerstandsprüfung: Motor aus, Stecker vom Potentiometer abgezogen:
  • 2. Spannungsprüfung: Motor läuft im Leerlauf, Stecker ist aufgesteckt:
  • Es gibt eine graphische Darstellung, der man die Zuordnung von Eingangsspannung (zwischen Pin 1 und 3) und Ausgangsspannung im Leerlauf (zwischen Pin 1 und 2) entnehmen kann. Keine Ahnung, woher dieses Blatt ursprünglich stammt, ich fand es auf der Seite von Karl und Betty Bachofer, danke sehr. Auch wenn es sich auf den M102 bezieht, dürfte die Darstellung für alle M103, M116 und M117 gültig sein. Ich habe das Bild extra nicht verkleinert (nur platzsparend komprimiert), man kann man sich auf A4 formatfüllend ausdrucken.

    Beurteilung des Ist-Zustandes

    Bei defekten Potentiometern gibt es Aussetzer auf der Schleifbahn, (siehe z.B. dieses Foto), die dazu führen, daß der Widerstand zwischen Pin 1 und 2 beim Herunterdrücken der Stauscheibe chaotisch springt. Dies kann man am besten mit einem analogen Anzeigegerät mit seinem frei schwingenden Zeiger erkennen, viel besser, als bei den hüpfenden Zahlen eines digitalen Multimeters.

    Bei Defekten im fortgeschrittenen Stadium werden auch die oben genannten Spannungswerte zwischen Pin 1 und 2 bei Nullage der Stauscheibe nicht erreicht. Entweder hat man bei bestimmten Stellungen der Stauscheibe gar keine Spannung oder sie liegt über 1V oder es ergeben sich heftige Spannungsschwankungen, wenn man die Stauscheibe auch nur leicht berührt. All dies sind Folgen der zerstörten Leiterbahn des Potentiometers.

    Die o.g. Diagnoseanleitung von Mercedes endet, wenn die Werte nicht erreicht werden, mit dem häßlichen Wort: Erneuern! Dabei ist aber nicht das Potentiometer gemeint, das es bei Mercedes für Fahrzeuge mit Katalysator nicht einzeln zu kaufen gibt, sondern der komplette Luftmengenmesser. Die Preise liegen bei mehreren hundert Euro, je nach Motor. Für den M103 kostet der Luftmengenmesser mit der Teilenummer A0000742314 im Januar 2005 schlanke 524,98 Euro.

    Fehlerbehebung und Reparatur

    Nach Herstellervorschrift ist also der komplette Luftmengenmesser (LMM) zu erneuern, den gibt es bei Mercedes (siehe oben) oder vom Hersteller BOSCH für weniger Geld. Teuer ist es trotzdem.

    Eine weitere Möglichkeit ist der Einbau eines überholten LMM, der ca. zum halben Neupreis im gut sortierten Zubehörhandel erhältlich sein sollte. Über Qualität und Verfügbarkeit ist mir nichts bekannt, ich weiß nur, daß es solche Teile gibt.

    Von der Verwendung von Gebrauchtteilen rate ich in diesem Falle ab, bei praktisch allen gebrauchten LMM dürfte das Potentiometer inzwischen so stark verschlissen sein, daß es erneuert werden sollte, immerhin wurden Fahrzeuge mit diesen Motoren nur bis 1992 verkauft (im 4matic bis Produktionsende 1996), Gebrauchtteile sind also meist deutlich älter als zehn Jahre.

    Die günstigste Methode ist der Austausch des Potentiometers selbst. Es handelt sich hierbei um ein BOSCH-Ersatzteil mit der (BOSCH-) Nummer 3 437 224 035 (dies Teil ersetzt die Ausführung mit der Endnummer 015, das man meist in den Altfahrzeugen vorfinden dürfte), der EVP beträgt im Frühjahr 2003 56 Euro netto, entsprechend 64,96 Euro Endpreis für Normalsterbliche. Die Bezeichnung dieses Bauteiles bei BOSCH lautet "Steckergehäuse", bitte nicht verwirren lassen.
    Dieses Potentiometer ist meines Wissens nach völlig identisch an den Motoren M102, M103, M116 und M117 (jeweils in der RÜF- oder KAT-Version) verbaut worden.



    Bezugsquellen für das Potentiometer

    Die Lieferbarkeit dieses Potentiometers ist immer wieder und auch international in den Foren diskutiert worden, vielen Interessenten ist erklärt worden, es gäbe das Teil nicht einzeln, es würde nicht mehr hergestellt oder auch, es hätte es noch nie einzeln gegeben.

    Erhältlich ist das Potentiometer jedoch über jeden BOSCH-Dienst oder ordentlichen Teilehändler unter der BOSCH-Nr. 3 437 224 035, die Bezeichnung lautet Steckergehäuse. Meist muß es bestellt werden, aber es ist lieferbar. Bei Mercedes braucht man nicht nachzufragen, der Teilekatalog listet das Poti nicht einzeln (Ausnahme für den M102 ECE siehe oben).

    Es gibt auch Nachlässe auf den offiziellen Preis, insbesondere, wenn man zehn Stück oder mehr kauft, man muß halt hartnäckig fragen und dies ggfs. mehrfach. Ob sich dieser Aufwand für ein paar Euro lohnt, muß jeder selbst entscheiden.

    Wechseln und Einstellen des Potentiometers

    Zur grundsätzlichen Anordnung des Potis am Luftmengenmesser nochmal das Foto von dem schwarzen Kasten.

    Zum Ausbau benötigt man u.a. einen Torx-Schlüssel T15 (bei älteren Modellen wohl einen guten! Kreuzschraubenzieher) und etwas Geduld. Eine kräftige Portion Bremsenreiniger auf den Bereich des Potentiometers reinigt diesen und macht oft Details sichtbar,die bisher im Modder verborgen waren. Um an die vier Halteschrauben heranzukommen, hebelt man mit einem kleinen Schraubenzieher die Plasteabdeckung heraus. Diese ist links und rechts unterschiedlich, so daß man sie nicht vertauschen kann.

    Beim Vier- und Sechszylinder ist die Zugänglichkeit des Potis recht bescheiden, man muß den Druckregler entfernen, um an die rechte untere Schraube zu kommen, dabei tritt unter Druck Kraftstoff aus. Also Vorsicht bitte, Lappen 'rumwickeln und den Kraftstoff auffangen! Die anderen drei Schrauben erreicht man so lala mit einer 1/4" Verlängerung und leicht schräg angesetztem Werkzeug. Vorsichtig sein, ordentliches Werkzeug verwenden und nicht die Köpfe vergniedeln, sonst hat man ein Problem mehr.

    Sind die Schrauben 'raus, nimmt man das Poti vorsichtig ab. Die Dichtung blieb bei meinem Tee mit M103 am LMM hängen, das ganze sah dann so aus, man sieht die beiden Schleifer sehr gut.

    Das neue Poti wird aufgesetzt, möglichst in derselben Lage, wie das alte war, und mit den vier Schrauben soweit befestigt, daß man es noch vorsichtig (z.B. durch leichtes Klopfen mit dem Schraubenzieher) verdrehen kann. Beim Vier- und Sechszylinder den Druckregler wieder anschrauben, die Klemmen des Multimeters mit Pin 1 und 2 des Potis verbinden und den Stecker auf das Poti aufsetzen.

    Den Motor starten, alle elektrischen Verbraucher abstellen. Der Motor sollte anspringen und laufen, ggfs. leicht erhöht oder auch bei 2000/min... das macht aber ersteinmal nichts.

    Ist der Motor wieder warmgelaufen, die Spannung zwischen Pin 1 und 2 ablesen. Zum Einstellen vorsichtig das Poti drehen, am besten durch Klopfen auf das Gehäuse, bis man den gewünschten Wert, eben ca. 0,75 V, gefunden hat. Dabei bewirken schon sehr kleine Bewegungen am Gehäuse eine deutliche Spannungsänderung.

    Nochmal ganz deutlich (weil sich in der Zwischenzeit ein paar Kollegen den Kopf darüber zerbrochen haben): Die Einstellung erfolgt mMn ausschließlich nach der Spannung zwischen Pin 1 und 2 bei im Leerlauf drehendem Motor. Auch braucht man an der kleinen Madenschraube, die im Gehäuse sitzt, nichts einzustellen, die läßt man in Ruhe und deckt sie bei Bedarf mit einem Tropfen Silikon o.ä. ab.

    Bei intaktem Motor und richtig eingestelltem Potentiometer sollte die Leerlaufdrehzahl nun auf Sollwert sein. Bitte an Pin 1 der Diagnosebuchse X11 nachmessen, der Drehzahlmesser im Armaturenbrett ist zu ungenau.

    Manchmal haben die Motore noch ein paar andere Problemchen, die dazu führen, daß die Soll-Leerlaufdrehzahl nicht erreicht wird oder aber der Motor dreht durch ein falsch eingestelltes Poti zu hoch und läßt sich nicht richtig einfangen. Die richtige Leerlaufdrehzal ist aber für die saubere Einstellung des Potis unbedingt notwendig, da wir ansonsten eine falsche Grundeinstellung vornehmen.

    Zur Einstellung der Leerlaufdrehzahl kann man den Gummischlauch der Leerlaufluft mit einer mittelgroßen Schlauchklemme abklemmen. Einfach (nun ja, die Zugänglichkeit ist manchmal ein Problem) die Klemme am Gummischlauch zwischen Leerlaufsteller und Ansaugkrümmer ansetzen und zudrehen. Weiterdrehen. Immer weiter. Irgendwann kommt der Punkt, an dem die Klemme die Drehzahl reduziert und nun kann man sehr schön und sehr fein die gewünschte Leerlaufdrehzahl einjustieren und dann die Lage des Potis so einstellen, daß die Sollspannung angezeigt wird. Klemme abnehmen, meist bleibt die Drehzahl jetzt schön konstant unten, und den Schlauch vom Leerlaufsteller auf korrekten Sitz überprüfen.

    Wenn der Spannungswert stimmt, sollte man noch die Lambdaregelung kontrollieren, das an Pin 3 der Diagnosebuche X11 angezeigte Tastverhältnis muß sauber um 50% schwanken, ggfs. nachregulieren. Hat man einen fixen Wert von 10% oder 40% stimmt irgendetwas nicht, siehe hierzu die Fehlersuchtabelle auf Harrys Seite.

    Letztlich habe ich den Druckregler wieder demontiert, die untere rechte Schraube des Potentiometers vorsichtig angezogen, die beiden Plastekappen über die Schrauben gedrückt und den Druckregler wieder eingebaut. Das ist schon alles, was es zum Austausch zu schreiben gibt. Bei den Achtendern ist die Zugänglichkeit sehr gut, bei den Vier- und Sechszylindermotoren ist es etwas eng und bei den 16V-Motoren der 190er ist die Zugänglichkeit leider, äh, schlecht, da das Poti zwischen LMM und Ansaugkrümmer eingeklemmt ist.

    Defektes Potentiometer

    Das Potentiometer aus dem 300TE, das ich bei Kilometerstand 237450 gewechselt habe, sah eigentlich noch recht gut aus, wie man auf diesem Foto sehen kann. Nur leichte Schatten sind auf den Schleifbahnen sichtbar. Trotzdem gab es bei der o.g. Widerstandsmessung beim Niederdrücken der Stauscheibe eine "Kurve", die mich eher an das Profil der Alpen erinnerte, als an den Sollzustand. Im Gegenlicht auf diesem Foto sieht man hingegen die abgenutzten Bahnspuren deutlich schimmern. In der Leerlaufposition sind die Abnutzungen am stärksten und lassen in Richtung Vollast nach. Man erkennt auch deutlich die Ausbrüche in der Widerstandsschicht, die zu irritierenden Spannungswerten und somit zu falscher Gemischbildung der KE-Jetronic führen.

    Was hat der Austausch nun gebracht?
    Bei meinem Tee sind ein verbessertes Warmstartverhalten (nicht mehr: springt an, stirbt ab, springt an und läuft) und ein bißchen spontaneres Ansprechen auf Gaspedalbewegungen, gerade aus dem Leerlauf heraus, deutlich spürbar. Der Kraftstoffverbrauch (bei ausschließlichem Stadtverkehr) ist, soweit ich das nach drei Tankfüllungen beurteilen kann, ein wenig aber schon spürbar zurückgegangen - obwohl ich es nicht unbedingt darauf angelegt habe... Auch ist der Leerlauf wieder ein bißchen besser geworden, ganz zufrieden bin ich jedoch noch nicht damit (werde ich das jemals sein?).

    Zwei Jahre später muß ich feststellen, daß das Warmstartverhalten sich durch den Austausch nicht wesentlich verbessert hat. Oft genug muß ich zweimal starten - aber nicht immer. Der Kraftstoffverbrauch hängt von so vielen Faktoren ab, daß ich hierzu keine definitiven Aussagen treffen will... Die Leerlaufqualität ist bei kalten Außentemperaturen erstklassig, wird jedoch mit zunehmend wärmerem Wetter schlechter, es kommt dann wieder zum Zittern oder zu ganz leichten Aussetzern (Magerruckeln?), alles nichts Schlimmes für eine 15 Jahre alte Karre mit fast 270tkm auf der Uhr, könnte man meinen, aber es nervt und es sollte doch auch anders gehen?!

    Weitere Texte zum Thema

    Im Frühjahr 2003 entstand der sehr interessante thread im Forum von MercedesShop.com mit dem Titel 300E: test sticks on 10% duty cycle, dem ich (mit Dank an die Autoren) einige Fotos entnommen habe, und etwa zeitgleich begann im W126-Forum eine Reihe von Beiträgen, deren Start wohl dieser Beitrag von heppsen war, in dem er die BOSCH-Nr. dieses geheimnisvollen Potentiometers nochmals kundtat.

    Die weiteren Beiträge zu diesem Thema im W126-Forum waren:
    Poti Widerstandswerte
    Weitere Fehlersuche und Beschreibung
    Wolfis Bilder LMM M102
    Notprogramm ohne Stecker
    LMM-Geber ausgebaut
    unrunder Leerlauf / Schütteln
    Fotos LMM-Poti

    Harry Wochelen - die treibende Kraft bei den 126ern in diesem Projekt - hat inzwischen eine eigene Seite mit Fehlersuchhilfen für den W126 gebaut, die sehr empfehlenswert ist: W126 Tips, Tricks, Fehlersuche. Dort finden sich auch diverse Fotos vom Poti am Achtender.

    Empfehlenswert ist auch dieser thread von Neil (UKEvo), den ich oben bereits erwähnte. Er hat darin auch eine Tabelle von Widerstandswerten bei bestimmten Stauscheibenauslenkungen veröffentlicht.

    Letztlich gibt es eine sehr ausführliche und wunderbare Anleitung zur Fehlersuche und -behebung bei der KE-Jetronic, die Jochen Fuchs verfaßt hat. Von ihm habe ich auch den o.g. Trick, mittels Schlauchklemme die Leerlaufdrehzahl einzustellen - einfach genial und genial einfach. Harry Wochelen hostet den Text von Jochen Fuchs, hier ist seine Anleitung zum Wechsel des Stauscheibenpotentiometers und anderen Arbeiten an der KE-JETRONIC von BOSCH. Danke an Jochen und Harry.

    Ich habe 2003 eine Sammelbestellung für die Potis durchgeführt. 22 Potis fanden den Weg zu Enthusiasten dieser Baureihen von Mercedes Benz, an denen man noch selbst Hand anlegen kann, obwohl der Hersteller es nicht wahrhaben will. Aber, wie schrieb der gute Klaus [W] neulich so schön: "Die K-Jetronic kann man weitgehend mit Messer und Gabel diagnostizieren und reparieren." Im Gesamtzusammenhang nachzulesen in seinem Beitrag vom 03.10.2004.

    In diesem Sinne: Frohes und erfolgreiches Schrauben!


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