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Die Sekundärlufteinblasung (SLE) beim R170 FL 4-Zylinder

Oft ist diese Wirkungskette in Verdacht eine brennende Motorkontrollleuchte oder Probleme im Fahrbetrieb zu bescheren. Hier eine kleine Übersicht der Sekundärlufteinblasung, deren Funktion und der beteiligten Komponenten speziell beim R170 FL mit Kompressormotor.

Die allgemein verwendete Sekundärlufteinblasung ist auf verschiedenen Internetseiten hinreichend beschreiben und mit schematischen Darstellungen erklärt. Sie dient der Schadstoffreduzierung und durch sie werden höhere Abgasnormen erreicht.

PreFL-Kompressor-Modelle haben dies ab `98 (man erzielte somit D3). PreFL-Modelle arbeiten nach dem demselben Prinzip, unterscheiden sich aber in der Steuerung und dem Packaging grundlegend und sind hier nicht Teil der Betrachtung.

Bei Motoren ohne Kompressor wird die zusätzlich benötige Luftmenge über eine elektrische Pumpe bereitgestellt. Beim R170 übernimmt dies der Kompressor im Zusammenspiel mit der Umluftklappe.

Zur Klarstellung: Es handelt sich hier nicht um eine Abgasrückführung! Die gibt es beim R170 FL-Kompressor nicht.

Generell sei gesagt das es sich hier um meine Erfahrung und meinen Kenntnisstand handelt. Verbesserungen und Korrekturen sind erwünscht.

Die Bilder in diesem Beitrag sind von mir, eines von einem Beitrag aus dem Forum MBSLK.de (User Siwy51, s. unten).

Funktion / Zweck
Nach Kaltstart muss der Katalysator möglichst schnell auf eine minimal notwendige (nicht optimale) Betriebstemperatur von ca. 250 °C gebracht werden. Dies wird technisch zum einen über eine KAT-Heizung mittels Heizwendel, zum anderen wie hier beim R170 über die Sekundärlufteinblasung erzielt. „Sekundärluft“ ist zusätzliche Luft welche, nicht beteiligt an der Verbrennung, der Auspuffanlage vor dem Krümmer „sekundär“ zugeführt - sprich direkt „eingeblasen“ - wird. Unverbrannte/überschüssige Kohlenwasserstoffe (entstanden durch das fette Gemisch beim Kaltstart) reagieren hierbei mit Luftsauerstoff exotherm - sprich es wird Wärme abgegeben.

Vorteile:
- Die schädlichen Kohlenwasserstoffe werden in CO2 und Wasser umgewandelt.
- Das Abgas, der Katalysator sowie die Lambdasonden heizen schneller auf und die Schadstoffreduzierung wird somit schneller sichergestellt.

Prinzipielles Verhalten beim Kaltstart aus Sicht des R170-Fahrers
Durch die zusätzliche Luftmenge, welche dem Auspuff direkt zugeführt wird, ist der Klang des Motors und der Abgasanlage irritierend laut und ruppig. Nach 30 bis 50 Sekunden schaltet die Regelung schrittweise ab und der Motor läuft dann mit der üblichen Klangkulisse. Schäden an der Abgasanlage oder dem Kat „können“ ggf. verstärkt erkennbar sein, „falls vorhanden“. Die Klangkulisse ändert sich hier und da und muss nicht immer gleich intensiv sein. Ein typisches Kompressorheulen beim Fahren ist in der Phase nicht selten (verursacht durch akustische Effekte des Kompressors und der Umluftklappe beim Luftfilter). Ein Ruckeln auf den ersten 200-300 Metern ist (gemäß Erfahrungen wohl auch temperaturabhängig) keine Seltenheit und nicht besorgniserregend solange dies schlagartig aufhört nach der Beendigung der Lufteinblasung. Wurde das Fahrzeug nur wenige Stunden abgestellt erfolgt keine erneute Einblasungs-Arie. Bei meinem CLK 208 mit gleichem Motor (230K Evo) ist zwar das Heulen, aber nicht das Ruckeln gegeben. Die ältere Steuerung (auch mit abweichendem K40) ist also vermutlich einiges besser – meine Meinung.

Steuerprinzip und Komponenten
Die Kaltstartphase erfolgt aufgrund der niedrigen Temperaturen ohne Lambdaregelung, das heißt es werden feste Kennfelder zur Gemischaufbereitung benutzt. Hierdurch sind mangels Regelung stellenweise die o.g. Ruckler oder Leistungseinbußen auf den ersten paar hundert Metern zu erkennen (müssen aber nicht).

Die Umluftklappe (ULK) (A1110980109) beim Luftfilter macht nach Start per Steuerung direkt zu und der komplette Ladeluftstrom wird über den Ladeluftkühler Richtung Drosselklappe (DK) geschickt (prinzipiell wie beim beschleunigen im Fahrbetrieb).

Foto: Umluftklappe nach Entfernen des Luftfilterdeckels

Der Ladeluftstrom wird dann nach dem Luftmassenmesser und vor der Drosselklappe aufgeteilt. Ein Teil der Ladeluft wird dem Motor zur Verbrennung zugeführt, ein anderer Teil wird zur Einblasung abgezweigt. Die Steuerung erfolgt durch Zeitvorgabe. Das Beschleunigen wird rein über die Drosselklappe gesteuert. Die Überwachung des Sauerstoffgehaltes im Abgas erfolgt über die Lambdasonde, sobald diese Werte an das Steuergerät liefert. Bei einigen Systemen wird auch während des Warmbetriebes im Leerlauf die Sekundärluft eingespeist und das Sondensignal auf Magerspannung überprüft (was ich hier nicht 100% weiß, würde aber erklären das die Lampe hier und da erst bei warmen Motor aufleuchtete).

Vor der Drosselklappe ist demnach ein Stutzen welcher zum Sekundärlufteinblaseventil (A0021405560) führt. Dieses öffnet den Durchgang für die Luft und ist nach der SLE-Phase geschlossen.

Foto: Anordnung der Ventile im Motorraum

Das SLE-Ventil hat eine Membran, welche durch Unterdruck einen Stößel öffnet und somit den Durchfluss aktiviert.

Gesteuert wird das SLE-Ventil über ein elektrisches Umschaltventil (A0025401497).

Foto: Umschaltventil mit Belegung der Anschlüsse (Bild Siwy51)

An diesem liegen
1) Überdruck durch einen Schlauch zum Ansaugrohr vor der Drosselklappe,
2) Unterdruck durch einen Schlauch zur Ansaugbrücke (Sammler) und
3) eine Steuerleitung zum SLE-Ventil an.

In der SLE-Phase schaltet das Umschaltventil Durchgang 2 frei und erzeugt über die Steuerleitung 3 den Unterdruck am SLE-Ventil. Dieses öffnet somit und lässt die Sekundärluft durch.

Nach Beendigung der Phase schaltet das Umschaltventil auf Durchgang 1 (Überdruck), das SLE-Ventil schließt und der Luftstrom ist gesperrt. Die Umluftklappe geht per Steuerung ein Stück weit auf (gemäß Fahrbetrieb), die Lambdaregelung greift und die SLE-Phase ist beendet.

Ein Öffnen des SLE-Ventils bzw. ein Durchlass im Fahrbetrieb bei erhöhtem Ladedruck ;-) ist auszuschließen, da ständig der Druck des Ansaugrohres am SLE-Ventil anliegt. Erhöht man diesen, erhöht sich auch der Sperrdruck am Ventil.

Nach dem SLE-Ventil ist ein Rückschlagventil (A0021406860) geschaltet. Dies soll das SLE-Ventil sowie den Ansaugtrakt vor Abgasen schützen sowie Druckspitzen verhindern. Das Ventil verkokt/verdreckt recht schnell und lässt nach ca. einem Jahr die Luft wieder in beide Richtungen durch. Einschränkungen im Fahrbetrieb sind aber erst mal nicht erkennbar, zumal das SLE-Ventil ein Durchschlagen des Abgases verhindert (da im Fahrbetrieb geschlossen). Das Rückschlagventil sitzt hinter dem Kopf fahrerseitig und mündet in ein Aluminiumrohr (A1111403612), welches die Sekundärluft um den Motor zum Zylinderkopf beim Krümmer führt. Ein Tausch des Rückschlagventils ist etwas fummelig, da man einen abgeflachten 27er-Krähenfuss und etwas Geduld und Glück braucht (es sitzt bombenfest).

Foto: SLE-Ventil, abgeflachter Krähenfuss im Eigenschliff, Rückschlagventil (Unterseite)

Fehlersuche / Überprüfung
Fehler sind typischerweise mit P04XX geschlüsselt. Demzufolge ist rein faktisch die dem Abgas zugeführte Luftmenge nicht ausreichend oder ggf. sogar im Fahrbetrieb vorhanden (s. „Weiteres“).

Umluftklappe
Schließt diese nicht beim Kaltstart wird die benötigte Luftmenge nicht bereitgestellt, da die Luft teilweise über den Dämpfer wieder zum Kompressor zurückgeführt wird (gemäß der normalen Regelung im Fahrbetrieb).

Man kann also den Luftfilterdeckel abmachen, die Zündung einschalten und den obligatorischen automatischen Anlernvorgang der Klappe besichtigen (nach ca. 20 Sekunden fährt die Klappe immer!!! die Endpositionen ab, Drosselklappe dito). Ebenfalls ist der Anlernprozess durch ein Klacken an der Klappe zu hören. Im zweiten Schritt kann man den Motor starten und schauen ob die Klappe schließt und sich nach und nach öffnet (bis ca. 50 Sekunden). Ist dies der Fall funktioniert die Klappe und wird auch korrekt angesteuert. Ein Fehler der Klappe würde sich zudem im Fahrbetrieb deutlich durch einen Leistungsverlust bemerkbar machen.

Sollte die Umluftklappe nicht funktionieren kann es neben selbiger an der Endhülse Z 7/27 = Klemme 87E im Kabelbaum liegen. Angeblich besteht das Problem nur bis Baujahr KW31/2001.

Umschaltventil
Schaltet das Umschaltventil nicht korrekt zwischen Über- und Unterdruck um wird natürlich auch ein Fehler verursacht, da das SLE-Ventil nicht öffnet. Hier nimmt man den Steuerschlauch zum SLE-Ventil ab und startet den Motor. In der SLE-Phase sollte dort Unterdruck zu spüren sein, danach Überdruck. Ist dies nicht der Fall ist das Umschaltventil der Verursacher. Selbstverständlich müssen die 3 Unterdruckschläuche überprüft werden.

SLE-Ventil
Man kann das SLE-Ventil auf der Auslaßseite lösen und den Wagen Kalt starten. Dann ist der Luftstrom deutlich zu erkennen.
Weiterhin kann man es recht einfach ausbauen und auf Zustand prüfen: Mittels einer Spritze mit Schlauch Unterdruck auf den Steueranschluss geben. Dann sollte man einfach durchblasen können. Nach der SLE-Phase darf absolut keine Luft durchkommen. Säubern mit Bremsenreiniger ist ein Versuch wert.

Rückschlagventil
Ist dieses zugesetzt erfolgt demnach kein Durchlass der Sekundärluft. „Etwas“ Reiniger (Ballistol z.B.) könnte das Problem ggf. lösen bevor es zum Ausbau kommen muss. Ansonsten kann man zum Test einen Schlauch draufstecken (oder sich hinbeugen) und sollte nur durch Atmen ohne Druck und Widerstand Luft durchblasen können.

Die Verbindung des Rohres am Zylinderkopf
Die Luft wird wie erwähnt in den Kopf geblasen. Die Anbindung des Rohres erfolgt über eine Hohlschraube (N915036018103) mit Dichtung unterhalb des Krümmers. Ist dort was zugesetzt oder ein Riss kommt es ggf. zum Fehler. Kann man allerdings in das Rückschlagventil pusten ist der Weg wahrscheinlich frei. Risse/Undichtigkeiten erkennt man dort durch Ruß. Schäden sind hier aber eher selten.

Weiteres
Selbstverständlich kann auch durch nicht korrekt arbeitende Lambdasonden oder ein allzu fettes Gemisch ein Missverhältnis der Luft im Abgas entstehen und zur Fehlermeldung führen.

Weiterhin bringt eine teilweise oder komplette Öffnung des SLE-Ventils im Fahrbetrieb unweigerlich eine Magererkennung der Lambdasonde mit allen Konsequenzen. Dies führt aber zu weit hier, sollte aber immer bedacht werden wenn Falschluft im Spiel sein könnte. Eine nicht korrekt adaptierte oder fehlerhafte Drosselklappe beeinflusst ebenfalls den Luftstrom (bzw. dessen Aufteilung beider SLE).

Die Livedaten sollten warm im Leerlauf etwa folgende Werten zeigen:
- Einspritzzeit: 2-2,5 ms
- Sondenspannung vor Kat: Wechselnd zwischen 100-900 mV
- Sondenspannung nach Kat: fest bei max. 650 mV (nicht schwankend, dann ist ggf. der Kat hinüber)

Kandidat Nummer 1 bei Problemen im Fahrbetrieb bzw. der Abgaszusammensetzung ist natürlich immer der Luftmengenmesser. Auch der Drucksensor für die Atmosphäre sowie der des Ansaugdruckes (nur beim FL und beide baugleich) können einen Fehler kreieren.

ODB2-Fehler auslesen/löschen geht recht einfach mit einem 16PIN-BT-Interface ELM 327 und einer Free-App oder mittels Geräten wie z.B. Icarsoft. Es muss bei der ECU nicht unbedingt SD sein.

Ich hoffe es hilft hier und da bei der Fehlersuche.

Links zum Thema

Steuerdruck des SLE-Ventils: -- hier klicken (Link zu mbslk)

Ausbau Umluftklappe: -- hier klicken (Link zu mbslk)

Video - Luftstrom am SLE-Ventil: -- hier klicken (Link zu Youtube)

Z-Hülse der ULK-Steuerung: -- hier klicken (Link zu mbslk)