Bosch Luftmassenmesser HFM 6 (VAG 2.0 TFSI)

Wenn ein VAG 2.0 TFSI EA113-Motor Opfer einer Tuningattacke wird, trifft der Erstschlag meist zuerst die Ansaugung bzw. das Luftfiltersystem. Manchmal ist weniger jedoch mehr! Aber mehr gilt allgemein als besser, was gerade in diesem Fall definitiv nicht zutrifft.LADE_Bild_1Abb.1: Ansaugrohr Tuning-Ansaugung – Innenseite mit Blick auf den Luftmassenmesser

LADE_Bild_2Abb.2: Luftmassenmesser 2.0 TFSI

Das Problem mit 90% der Zubehör-Ansaugsysteme liegt im geänderten Luftmassenmesser-Gehäuse. Schaut man sich das originale Luftmassenmesser-Gehäuse der Motorversionen mit Luftfiltergehäuse in der Motorabdeckung an, fällt auf dass das Gehäuse im Querschnitt oval ausgeführt ist. Die meisten Zubehör-Luftmassenmesser-Gehäuse sind im Querschnitt aber kreisrund. Und genau hier ist das Problem. Durch die im Querschnitt kreisrunde Ausführung des Gehäuses befindet sich der Sensor aber nicht mehr mittig im Luftstrom und misst dadurch nicht mehr die tatsächliche Luftmasse!

Die Luftmassenmesser der 2.0 TFSI Motoren gehören zu der Generation HFM6, welche wegen der höheren Messgenauigkeit gegenüber den älteren HFM5 eingeführt wurden. Dadurch reagieren diese Luftmassenmesser empfindlich auch schon auf kleinste Veränderungen.

Welches Problem resultiert daraus?

Dass die tatsächlich gemessene Luftmasse einer der wichtigsten Werte der kompletten Einspritzberechnung ist wird selten erwähnt. Je genauer die Luftmasse ermittelt wird, desto besser kann die Kraftstoffzuteilung erfolgen. Stimmt also die gemessene Luftmasse nicht, dann ist auch die Menge des eingespritzen Kraftstoffes „für den Argen“.

Ein Beispiel:

Angenommen der Luftmassenenmesser misst 10% weniger Luftmasse als tatsächlich angesaugt wird, dann würde eigentlich auch 10% weniger Kraftstoff eingespritzt werden. Die Motorsteuerung ist bis hierhin der Meinung, dass 10% weniger Füllung vorhanden sind. Dadurch würde der Motor dann zu mager laufen. Die Luft ist vorhanden, die Motorsteuerung erkennt sie nur nicht und schon ist die erste Rechnung durcheinander.

Über die Breitband-Lambdasonde erkennt die Motorsteuerung aber einen Unterschied und merkt, dass das Gemisch zu mager wird und fettet wieder an. Das macht in diesem Fall der „Lambdaregler“. Dieser geht dann auf +10% und fügt eben 10% mehr Kraftstoff hinzu. Im Fahrbetrieb merkt man davon nicht viel, aber im Hintergrund kommt die halbe Motorsteuerung durcheinander.

Zum Beispiel funktioniert die Lastberechnung nicht mehr wie ursprünglich angedacht. Wenn bei einem getunten „CDLX“ Motor mit serienmäßigem Luftmassenmesser eine Last von 191% erreicht wurde, errechnet die Motorsteuerung danach nur noch ~172%. Dadurch werden auch alle anderen

Kennfelder, die in irgendeiner Achse lastabhängig sind, in Mitleidenschaft gezogen. So passiert es gerne, dass die Drosselklappe aufgrund der falschen Lastberechnung nicht mehr ganz öffnet und bei hohen Drehzahlen Füllung fehlt.

Die folgenden beiden Logs zeigen das Problem deutlich auf: Das linke Log zeigt ein Tuningfile mit der originalen Ansaugung, das rechte Log zeigt das gleiche Tuningfile mit einer „Tuning-Ansaugung“.

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Abb. 3: Messung (Log) von Luftmasse, Last und Drosselklappenwinklel über Drehzahl. Vergleich Serien Ansaugsystem vs. Tuning-Ansaugsystem

Deutlich zu erkennen ist, dass sowohl die Luftmasse als auch die Motorlast im rechten Log (Tuning-Ansaugung) nie das Niveau im linken Log (Serien-Ansaugung) erreichen. Daraus resultiert, dass die Drosselklappe mit steigender Drehzahl zunehmend weiter geschlossen wird. Wo mit der serienmäßigen Ansaugung die Maximaldrehzahl von 7200 U/min fast erreicht wird, muss der Versuch mit der Tuningansaugung bei etwa 6700 U/min abgebrochen werden.

Jetzt stellt sich folgende Frage: Wieso man kann man denn die Linearisierung in der Motorsteuergerätesoftware nicht anpassen?

Bei den Vorgängermodellen war es „relativ“ einfach. Da konnte man beispielsweise einen Referenz-Luftmassenmesser bestimmen, dann ein größeres Gehäuse verwenden und „einfach“ eine neue Kennline herausfahren, da quasi nur eine Spannung in Volt vom Luftmassenmesser ausgegeben wurde. Die Motorsteuerung hat dann eine der Spannung entsprechende Luftmasse respektive eine entsprechende Einspritzmenge zugeordnet

Im Gegensatz dazu gibt der HFM 6 aber eine Frequenz aus. Das heißt die Periodendauer der Frequenz entspricht der Luftmasse. Durch dieses Verfahren erhält man eine sehr hohe Messgenauigkeit.

LADE_Bild_4Abb. 4: Luftmassenmesser-Signal, Frequenz / Drehzahl

Man kann zwar immer die Fehlmessung durch veränderte Luftmassenmesser irgendwie in der Steuergerätesoftware zurecht biegen, jedoch habe ich noch in keinem Tuningfile eine angepasste Frequenz für die Änderung an einem Luftmassenmesser beim „MED9 TFSI“ gesehen.

Folglich gibt es bei der Optimierung der Luftstrecke bis zum Turbolader beim VAG 2.0 TFSI EA113-Motor nur wenige sinnvolle Möglichkeiten, da man entweder an den originalen ovalen Luftmassenmesser in der Luftfilter-Motorabdeckung oder an den im Querschnitt runden Audi TTS-Luftmassenmesser gebunden ist. Die maximal messbare Luftmasse wird sich bei beiden Luftmassenmessern nicht großartig unterscheiden und daher kein Kriterium für die Auswahl des Bauteiles sein. Der runde Luftmassenmesser des Audi TTS 8J (Bosch-Nummer: 0 280 218 175) hingegen passt in nahezu jede Umgebung. Da dieser außen am Einlass 86 mm und am Auslass 84 mm Durchmesser besitzt, ist er recht universal einsetzbar.

Zusätzlich hat es sich bewährt ebenfalls das strömungsgünstigere Rohr des Audi TTS 8J zu verwenden (Audi-Teilenummer: 06F 129 656 / 06F 129 654). Dieses Rohr ist CFD berechnet und sorgt durch seinen flachen und leicht konischen Rohrverlauf für eine bedeutend besser Anströmung des Turboladers als es jede eher an einen Abwasserkanal erinnernde, „Tuning-Ansaugung“ mit 90°-Bogen könnte. Da dieses Rohr aus Kunststoff gefertigt ist, bietet es gegenüber den aus Aliminium gefertigten „Tuning-Ansaugungen“ zudem den Vorteil der thermischen Isolation der Ansaugluft. Das kann man ganz einfach testen: Kunststoffteile lassen sich nach ausgiebigem Fahrbetrieb aufgrund der geringeren Aufheizung viel besser mit bloßen Händen anfassen als ähnlich positionierte, aufgeheizte Metallteile. Und leichter ist das Kunststoffrohr zudem auch noch.

Es ist außerdem sinnvoll den Luftmassenmesser so weit wie möglich entfernt von Stellen oder Bauteilen zu positionieren, die Luftverwirblungen erzeugen (z.B. Turbolader oder Luftfilter). Je gleichmäßiger die Luft den Luftmassenmesser passiert, desto genauer kann dieser die tatsächliche Luftmasse ermitteln.

Das serienmäßige Kunststoff-Flexrohr der EA113-Motoren hat in einer strömungsgünstigen Ansaugung leider nichts verlohren. Glatte Wände eines einfachen Schlauches sind hier sinnvoller. Allerdings haben Originalteile auch einen extrem sinnvollen Vorteil, wenn es um eventuelle Eintragung, Verfügbarkeit und oft auch Qualität bzgl. Haltbarkeit geht. Eine Alternative sind schwarze Gummi-Flexschläche mit weitestgehend glatter Innenwandung. Diese sind erschwinglich, kompensieren hervorragend Schwingungen und erhalten weitestgehend eine serienmäßige Optik. Das Kabel des elekrischen Luftmassenmesseranschlusses kann aus dem serienmäßigen Kabelbaum freigelegt und auf der Fahrerseite wieder aus dem Wasserkasten in den Motorraum geführt werden.

Welcher Luftfilter am besten Verwendung finden sollte, sei hier einmal dahin gestellt. Der Luftmassenmesser sollte nur nicht großartig „falsch“ angeströmt werden. Die wohl beste Lösung dürfte der originale Luftfilterkasten von Audi TTS oder TTRS (8J) sein. Es gibt aber unzählige andere Möglichkeiten wie man dem Motor saubere Luft zuführen kann. Ob ein einfacher offener Luftfilter oder ein totschickes Kohlefaserkästchen die Frischluft in Richtung Motor leitet dürfte technisch keinen allzugroßen Einfluss haben. Zu vermeiden wären lediglich deutliche Querschnittsunterschiede von Luftfilter zu Luftmassenmesser und selbstverständlich ist es sinnvoll die angesaugt Frischluft vor unnötiger Erwärmung zu schützen.

Ein Grund dafür das Luftfiltergehäuse von Audi TTS oder TTRS nicht zu verwenden ist die Tatsache, dass viele Fahrzeuge mit EA113-Motor die Batterie im Motoraum genau an der Stelle haben, wo das Luftfiltergehäuse eingebaut werden müsste. Hier kann es sinnvoll sein, eine Aftermarket-Tuning-Lösung vorzuziehen. Beispielsweise könnte man eine BMC CDA Carbon-Airbox mit TÜV-Teilegutachten verwenden: →→ BMC-Carbon Airbox (http://www.turboloch.com/BMC-Carbon-Dynamic-Airbox-ACCDASP-14T-A3-S3-8P-TT-8J-Leon-1P-Octavia-RS-Eos-Golf-5-GTI-Passat-20l-TFSI) „State of the Art“ ist es aber die Batterie in den Kofferraum zu verlegen um Platz zu schaffen. Neben dem Bauraumgewinn hat dies auch noch andere Vorteile wie z.B. Eine bessere Gewichtsverteilung oder Batterielebensdauer. Dieser Umbau kann recht einfach mit originalen Teilen aus dem VAG-Regal erledigt werden. Einige Teilenummern für diesen Umbau seien folgend genannt:

1x 1K0 971 227 (Leitung für Anlasser)

1x 1K0 971 345 (Leitung Potentialverteiler, Fremdstarter)

1x 1K0 937 517 (Potentialverteiler, Fremdstarter)

1x 1K0 972 591 (Halteblech für Fremdstartanschluss)

2x N 908 144 02 (Blindnietschraube)

2x N 023 002 13 (Sechskantmutter)

1x N 100 053 06 (Schraube)

1x 8P0 937 548 A (Hauptsicherungsdose)

2x N 908 877 03 (Mutter für Hauptsicherungsdose)

1x 6R0 804 869 (Batteriekonsole für Laderaum)

1x 6N0 801 981 (Zusatzverstärkung für Laderaum)

2x N 106 893 01 (Zylinderschraube mit Innenvielzahnkopf M8x25)

2x N 100 988 11 (Sechskantschraube (Kombi), selbstsichernd M6x16)

1x 6X0 959 502 A (Klemmleiste für Batterie / Laderaum)

1x N 101 092 10 (Sechskantbundschraube M8x30)

1x 6R0 002 717 A (Haltebügel für Batterie / Laderaum)

1x 8K0 804 899 (Schraube für Reserveradbefestigung bei Notrad)

[TL]

 

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