Jetronic Teil 9: Kaltstartventil und Zusatzluftschieber

 

9.1 Kaltstart

Beim Kaltstart im Winter schlagen sich die von den Einspritzventilen zerstäubten feinen Benzintröpfchen gerne an den kalten Wänden nieder. Je kälter der Motor ist, desto höher ist dieser Kondensierungseffekt. Man müsste deshalb einen Anlasser lange orgeln lassen, bis der Motor anspringt und danach würde er sehr holprig laufen oder gleich wieder ausgehen. Um das zu verhindern, geschehen 3 Dinge:

1. Während des Startvorgangs wird bei kaltem Motor über das Kaltstartventil zusätzliches Benzin eingespritzt
2. Bei kaltem Kühlwasser gibt der Zusatzluftschieber etwas Zusatzluft, umgangssprachlich gibt er also etwas mehr Gas
3. Spritzt das Steuergerät bei kaltem Motor bis zu 3 Mal mehr Benzin (bei -30°C) ein

Dies gewährleistet, dass der Motor auch bei -30° C genauso gut anspringt wie bei + 20° C und dass er an der ersten Ampel nicht gleich ausgeht. Abhängig von der Kühlwassertemperatur des Autos werden all diese Effekte reduziert oder ganz abgeschaltet.

9.2 Kaltstartventil und Thermozeitschalter

Das Kaltstartventil hängt an der Ringleitung und wird darüber mit dem Benzin und dem gleichen konstanten Druck versorgt wie die Einspritzventile. Es gibt Kaltstartventile, die nur einen Zulauf haben und solche, die Zu- und Ablauf haben. Sie haben alle eine zum Motor passende Durchflussmenge und zerstäuben den Kraftstoff ähnlich wie ein Einspritzventil. Damit der Kraftstoff auf alle Zylinder verteilt wird, sitzt es an einer zentralen Stelle im Ansaugrohr, meistens bei der Leerlaufeinstellschraube. Es wird von einer Spulenwicklung magnetisch geöffnet, stromlos ist es geschlossen. Wie Einspritzdüsen auch kann ein Kaltstartventil verdrecken, undicht werden (nachtropfen) oder nicht mehr schön kegelförmig zerstäuben. Das kann man nur feststellen, indem man es ausbaut, vorher Benzindruck aufbaut, 12V anlegt und es dann in ein Glas spritzen lässt. Im Prinzip reicht dann ein Betrachten des Sprühbilds, ein Nachmessen des Druchflusses halte ich für nicht nötig.

Das Kaltstartventil spritzt nur ein, so lange der Anlasser läuft! Die Einspritzzeit wird also durch die Laufzeit des Anlassers und durch den Thermozeitschalter bestimmt. Nur der BMW ist eine Ausnahme, denn hier wird das Kaltstartventil auch zur Nachstartanreicherung durch das Steuergerät angesteuert. Der Thermozeitschalter schaltet über ein Bimetall temperaturabhängig die Gehäusemasse auf den Kontakt "W". Oberhalb typischerweise 35°C Kühlwassertemperatur schaltet er nicht mehr.

Damit bei mehrmaligen Anlassversuchen der Motor nicht mit Benzin geflutet wird, hat er auch eine Heizung, über Kontakt "G" die das Bimetall aufheizt und so den Kontakt auf jeden Fall unterbricht. Die Thermozeitschalter sind von VDO und unterscheiden sich neben der Gehäuseform und dem Kontaktstecker vor allen Dingen in motorspezifischen Größen:

• Bei welcher Temperatur wird er nicht mehr aktiv? Üblicherweise 35° C ± 3°C, ist aber eingestanzt.
• Wie lange öffnet er maximal, das können bis zu 20 Sekunden bei Temperaturen wie -30° C sein. Normalerweise ist eine Öffnungszeit mit zugehöriger Temperatur eingestanzt (z.B. 20°C / 9,5s )
• Daneben findet sich noch eine maximal zulässige Temperatur, typischerweise 120° C max eingestanzt
• Welche Leistung kann er schalten, z.B. 12V 3W

Der Thermozeitschalter steuert das Kaltstartventil auf 2 mögliche Weisen:

1. Er steuert direkt die Masse des Kaltstartventils an
2. Er steuert ein Relais an, das dann das Kaltstartventil öffnet und wieder schließt

In der Bosch Kundendienstanleitung steht zu jedem Fahrzeug ein entsprechender Schaltplan zur Prüfung bereit. Meistens kommt Lösung 2 und 3 zum Einsatz. Zum Test kann man einfach mal den Stecker vom Kaltstartventil abziehen und dort die Spannung beim kalten Motor prüfen, aber denkt daran, dass der Thermozeitschalter eigenbeheizt ist und nur wenige Sekunden durchschaltet. Außerdem kann man die Benzinleitung zum Kaltstartventil einfach mal zukneifen, um so mit einem Abgastester zu prüfen, ob es leckt. Bei Kaltstartventilen mit nur einem Zulauf eignet sich sein Schlauch auch wunderbar, um stattdessen ein Manometer zur Prüfung des Benzindrucks anzuschließen.

9.3 Der Zusatzluftschieber (ZLS)

Der Zusatzluftschieber ist eigentlich so etwas wie ein leichter Fuß auf dem Gaspedal, er umgeht die Leerlaufschraube und die Drosselklappe und erhöht bei kaltem Motor die Luftmenge, die dem Motor im Leerlauf von der Leerlaufschraube zugemessen bekommt. Trotzdem werden ihm viele andere Funktionen wie Beeinflussung des Gemischs angedichtet. Dem ist definitiv nicht so! Bekannt ist er für das Sägen der D-Jetronic bei Steuergeräten mit Schubabschaltung, das durch das Zusammenspiel von defektem Zusatzluftschieber, dem Drosselklappenschalter und der Schubabschaltung entsteht. Es ist nichts wirklich Beunruhigendes, aber es hört sich total ungesund an. Aber hört selbst in Winfrieds Video.

Es gibt 2 grundsätzlich unterschiedliche Arten von Zusatzluftschiebern, die für wassergekühlte Wagen und die für luftgekühlte Wagen. Bei luftgekühlten Wagen sitzt unten im Fuß ein beheizbares Bimetall. Diese verdreht auf der Achse nach oben einen Hohlzylinder mit einem Schlitz. Je kälter das Bimetall ist, desto weiter ist der Schlitz geöffnet. Durch die Umgebungstemperatur des Motors, vor allem aber durch die elektrische Heizung, schließt sich der Schlitz zum abgehenden Luftflansch durch Verdrehen immer mehr, bis er ganz geschlossen ist. An einem 0 280 140 007 des VW Typ4 und Porsche 914 dauert das so etwa 5-6 Minuten.

Der Zusatzluftschieber für wassergekühlte Motoren besteht aus einem Alu-Gehäuse mit 2 Luftschlauchanschlüssen im oberen Teil. Der untere Schlauch geht meist zur Ansaugbrücke, der obere kommt meist vom Luftfilter. Der Zusatzluftschieber (ZLS) kann die Luftmenge, die dazwischen laufen kann, über einen Spalt in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur regulieren. Wenn Ihr in den unteren Anschluss hineinseht, seht Ihr einen Kolben, der sich im Gehäuse bewegt. Er verdeckt die motorspezifische und den Luftdurchlass bestimmende Blende von ganz offen bis ganz geschlossen. Unterhalb von 70° C entsteht oberhalb des Kolbens ein Luftspalt, so dass Luft vom oberen Schlauch in den unteren und so zum Ansaugrohr fließen kann. Je kälter das Kühlwasser ist, desto weiter öffnet sich der Luftspalt. Der Motor soll im Kaltlauf auf etwa 1000 -1100/min drehen, das ist natürlich herstellerspezifisch und hängt auch von der Leerlaufdrehzahl ab. Oberhalb von etwa 70°C schließt der Kolben. Er fährt dann mit weiter ansteigender Temperatur weiter hoch. Nur beim Opel gibt er ab ca. 100° C die Luft vom oberen Schlauchanschluss wieder frei, da er dann an diesem vorbeifährt. Wenn Euer Opel also zu heiß wird, wird der ZLS die Drehzahl im Leerlauf wieder erhöhen. Andere Fahrzeuge haben diese Funktion oberhalb 100°C nicht. Bitte erwartet aber von einem ZLS keine Präzisionsarbeit. Weder kann man ihn einstellen und so exakt die 70° C beim Verschließen erreichen, noch ist er 100% dicht, denn der Kolben hat keine Dichtringe. Es geht hier auch nur darum, im Kaltlauf die Drehzahl anzuheben. Sollte er ab 70° C noch minimal Luft durchlassen, dann ist das nichts anderes als der Luftspalt der Leerlaufschraube. Wenn Ihr den ZLS tauscht, solltet Ihr also die Leerlaufschraube danach neu einstellen.

Lucas hat auch für Jaguar XJ12 und XJS einen wesentlich größer dimensionierten Zusatzluftscheiber gebaut. Er basiert auch auf dem Dehnelement und hat einen größßeren Einpass von 35 mm. Damit sind alle inneren Teile etwas größer dimensioniert, aber von der Funktion her gleich. Zusätzlich hat er noch einen cleveren Bypasskanal, an dem mit einer Schraube die Leerlaufdrehzahl eingestellt wird.

Im Inneren aller Wassertemperatur messenden ZLSZLSDefinition: ZLS - kurz für Zusatzluftschieber. Ein Zusatzlufschieber reguliert die Drehzahl in Abhängigkeit von der Motortemperatur. Im Englischen wird er auxiliary air valvi, air slide valve oder regulator genannt....
ist ein Kolben. Dieser drückt gegen eine Feder, die oberhalb des Kolbens im Gehäuse sitzt. Angetrieben wird der Kolben bei wassergekühlten Fahrzeugen von einem Dehnelement - einer Technologie die schon die mechanischen Einspritzpumpen kannten -, das unten aus dem Gehäuse heraus ins Kühlwasser ragt. Es dehnt sich mit steigenden Temperaturen aus und zieht sich mit sinkenden wieder zusammen. Über einen Stößel drückt es so den Kolben des ZLS gegen die Feder, das war es schon. Folgende Öffnungsschlitze habe ich beim 0 280 140 017 durch Schielen in den Schlauchanschluss abgeschätzt: 4 - 5 mm bei -18° C (Gefriertruhe), 2 mm bei Zimmertemperatur, bei 70° C (Backofen, lange Zeit) war er tatsächlich geschlossen.

Wie unterscheiden sich die wassergekühlten ZLS? Allen gemeinsam ist ein Gehäuse mit mindestens einem Luftzugang, das innen eine 28mm messende Öffnung hat. Der Luftabgang kann nach oben oder zur Seite sein. Weiterhin durch die Winkelstellung und Größe der beiden Flansche sowie durch die Blende im Inneren, die den Luftfluss bei jeder Temperatur bestimmt. Frühe Versionen haben einen Schraubanschluss, wo direkt ein Mini-Luftfilter aufgeschraubt wird. Bei Citroen ist der ZLS an ein Rohr angeschraubt, in dem auch ein elektrischer Temperatursensor sitzt. Schraubt man das ab, hat man auch hier wieder den Standardtypen mit dem Dehnelement und dem speziellen Halter dafür. Während der Zusatzluftschieber bei wassergekühlten Wagen auch in der K-Jetronic und L-Jetronic noch zum Einsatz kam, bis er durch eine elektronische Regelung (MB ab Herbst 81) oder wieder eine beheizte Version ersetzt wurde, bekam als einziges D-Jetronic Fahrzeug der Volvo 160 6-Zylinder schon ab 8/74 den Nachfolgetypen des Zusatzluftschiebers von K- und L-Jetronic verbaut. Diese sind wieder beheizt und vollkommen anders als die Typen der D-Jetronic aufgebaut. Ihr Nummernkreis beginnt ab 0 280 140 1xx.

Immer wieder wird über die Frage gestritten, ob ein Zusatzluftschieber nach dem Schließen bei 70° bei 100° wieder öffnen soll, um den Motor dann durch erhöhte Drehzahl wieder abzukühlen. Lange hielt auch ich das für eine Mär und Bosch Automtotive Tradition bestärkte mich darin. Dann habe ich einen Opel Commodore ZLSZLSDefinition: ZLS - kurz für Zusatzluftschieber. Ein Zusatzlufschieber reguliert die Drehzahl in Abhängigkeit von der Motortemperatur. Im Englischen wird er auxiliary air valvi, air slide valve oder regulator genannt....
zerlegt und mich über dessen christbaumartige Blendenform gewundert. Einige Zeit später wurde es mir klar. Während die ZLSZLSDefinition: ZLS - kurz für Zusatzluftschieber. Ein Zusatzlufschieber reguliert die Drehzahl in Abhängigkeit von der Motortemperatur. Im Englischen wird er auxiliary air valvi, air slide valve oder regulator genannt....
von BMW, Citroen und Mercedes-Benz diesen Effekt nicht kennen (der Kolben geht gar nicht weit genug nach oben zu verschieben), hat der Opel die zweite untere Blende, wo ab 100°C wieder Luft unter dem Kolben durchströmen kann. Und genau so findet man es auch in der Bosch Kundendienstanleitung des Opel. Es gibt diesen Effekt also nur dort. Alle anderen mir bekannten ZLSZLSDefinition: ZLS - kurz für Zusatzluftschieber. Ein Zusatzlufschieber reguliert die Drehzahl in Abhängigkeit von der Motortemperatur. Im Englischen wird er auxiliary air valvi, air slide valve oder regulator genannt....
schließen und machen nicht wieder bei 100°C auf.

9.3.1 Ausfall des Zusatzluftschiebers mit Dehnelement 0 280 140 004 - ...042

Mit der Zeit altert das Dehnelement des Zusatzluftschiebers und trocknet oder läuft aus. Der Kolben erreicht dann die vorgesehenen Bewegungen bei Temperaturänderung nicht mehr. Außerdem setzt sich Ölkohle auf die Laufflächen des Kolbens und lässt diesen schwergänig werden. Er fährt dann zwar prinzipiell noch, aber z.B. im Winter im Kalten kommt an der ersten Ampel eine hohe Drehzahl zustande. Bei Fahrzeugen mit Schubabschaltung tritt dann das Sägen auf, so dass einem alle darum herum für einen halbstarken Idioten halten, der mit seinem Oldtimer Gasfußspiele macht. Gegen das Hängen des Kolbens könnt Ihr versuchen, etwas Bremsenreiniger in den oberen Anschluss das Luftschlauches reinzusprühen. Manchmal hilft das. Bitte nicht den Kolben mit Gewalt bewegen, das könnte das Dehnelement zerstören!.

Das sind aber noch harmlose Effekte. Kritischer wird es, wenn er zum Kühlwasser hin undicht wird, und man damit munter weiter fährt. Dann setzt sich Kalk auf die Gleitfläche des Kolbens im ZLS und in jede Fuge. Dies kann den ZLSZLSDefinition: ZLS - kurz für Zusatzluftschieber. Ein Zusatzlufschieber reguliert die Drehzahl in Abhängigkeit von der Motortemperatur. Im Englischen wird er auxiliary air valvi, air slide valve oder regulator genannt....
unwiderbringlich zerstören. Dieser Kalk setzt sich in alle Passungen des ZLS und es ist dann nahezu unmöglich, ihn zu zerlegen. Kalkentferner hilft auch nicht, da der nicht in die Fugen mit so geringem Maß eindringen kann. Bei einem älteren Volvo ZLSZLSDefinition: ZLS - kurz für Zusatzluftschieber. Ein Zusatzlufschieber reguliert die Drehzahl in Abhängigkeit von der Motortemperatur. Im Englischen wird er auxiliary air valvi, air slide valve oder regulator genannt....
hatte ich den Effekt so stark wie in den Bildern gefunden. Man kommt hier wenigstens von oban an den Kolben heran. Aber selbst mit einem 1-Kilogramm Hammer konnte ich ihn nicht nach unten austreiben und habe am Schluss den Fuß zerbrochen. Den Kolben bekam ich später zwar doch noch frei, nur um mir dann die Zähne am Oberteil mit der Blende auszubeißen. Es war alles bombenfest. Ist der Luftabgang nach oben im rechten Winkel wie bei meinem MB 8-Zylinder, kann man den Kolben gar nicht austreiben. Fazit: Fahrt auf keinen Fall weiter damit, wenn er hängt und ihr eine Undichtigkeit vermuten müsst.

Wie kommt das Sägen zustande? Der Kolben wurde beim Stehen des Fahrzeugs im Kalten weit geöffnet. Wenn Ihr losfahrt, erwärmt sich das Kühlwasser schnell von -10° C auf + 20° C, der Kolben hängt aber etwas und kommt nicht nach. Also ist dann die Drehzahl im Leerlauf zu hoch. Wenn Ihr an die erste Ampel kommt und auch noch die Automatik in N schaltet, dreht der Motor im Leerlauf so hoch, dass die Schubabschaltung eingreift und die Einspritzventile abstellt. Schlagartig fällt die Drehzahl zusammen, was die Schubabschaltung unter ca. 700/min wieder deaktiviert. Dann dreht der Motor wieder freudig hoch. Da das im Rhythmus von ca. 1-2 Sekunden passiert, nennt man das Sägen des Motors. Es ist nichts wirklich Beunruhigendes und zeigt vor allem. dass Ihr den Leerlaufschalter im Drosselklappenschalter richtig eingestellt habt und dass der Motor zu viel Luft bekommt. Das kann mehrere Ursachen haben, aber der ZLS ist die wahrscheinlichste. Wollt Ihr prüfen, dass er schuld ist, kneift Ihr einfach den oberen Luftschlauch zum ZLS zu und schon müsste der Spuk aufhören.

9.3.2 Reparatur des Zusatzluftschiebers

Leider ist der ZLS als Wegwerfteil konstruiert. War er defekt, hat man ihn früher kurzerhand ausgetauscht. Er kann nicht eingestellt werden noch mit normalen Mitteln geöffnet werden. Noch dazu braucht man einen speziellen Halter für das Dehnelement, den es nicht zu kaufen gibt. Da Bosch aber beim "Reman 1:1" horrende Preise (400 €) aufrief oder heutzutage total klobige Neuteile liefert, kann man sich trotzdem daran versuchen. Aktuell im März 2018 macht Bosch keine ZLSZLSDefinition: ZLS - kurz für Zusatzluftschieber. Ein Zusatzlufschieber reguliert die Drehzahl in Abhängigkeit von der Motortemperatur. Im Englischen wird er auxiliary air valvi, air slide valve oder regulator genannt....
Reparaturen mehr. Als Neuteile werden auch nur noch ausgsuchte ZLSZLSDefinition: ZLS - kurz für Zusatzluftschieber. Ein Zusatzlufschieber reguliert die Drehzahl in Abhängigkeit von der Motortemperatur. Im Englischen wird er auxiliary air valvi, air slide valve oder regulator genannt....
für Mercedes-Benz geliefert und auch da fehlt z.B. der vom 280er Motor mit D-Jetronic. Man braucht dazu ein neues Dehnelement mit dem passenden Alu-Halter für den ZLS. Neue Dehnelemente passen nicht in die alten Halter, da sich die Gehäuseform der Dehnelemente geändert hat. Für die wassergekühlten ZLS habe ich mir den Halter drehen lassen, er passt z.B. bei BMW, Citroen, MB, Opel, Volvo und allen, die einen Halter mit 28 mm Durchmesser haben. Die luftgekühlten und beheizten ZLS habe ich noch nicht angefasst. Ganz schlecht ist die Beschreibung in einem Opel Forum, wo der Halter unten aufgemeißelt wird. Erstens ist der und die Dichtfläche der Passung im Gehäuse dadurch zerstört, zweitens steckt der Rest des alten Haltes dann ja noch in der Passung. Zusammen mit der neuen Gehäuseform des Dehnelements wird es Mission Impossible, das neue Dehnelement da dann dicht mit nur einer Scheibe unten drunter einzupassen. Macht das bitte bloß nicht. Einen ZLS eines BMW hatte ich so in den Händen. Durch das leckende Kühlwasser war der Kolben im Gehäuse festgefressen und ich habe ihn nicht heil herausbekommen. Und Kühlwasser hat auch nichts im Ansaugtrakt verloren.

Der alte Halter muss also mit Geduld und Vorsicht heraus, ich habe dafür einen Spezialabzieher. Den Kolben und die Gleitflächen gut säubern und läppen und den neuen Halter mit Dehnelement wieder einsetzen. Danach alles mechanisch so zusammensetzen, dass der Schlitz bei 60-70°C schließt. Das muss man prüfen und ggf. korrigieren. Am Schluss das Dichtpapier zum Motor hin ersetzen. Dann läuft er auch wieder 30 Jahre und sieht immer noch schön original aus. Noch ein Wort der Warnung: Der ZLS ist aus Aluminiumguss. Zu viel Gewalt erzeugt im besten Fall Macken, er bricht aber auch recht schnell. Dann müsst ihr das bisher nur für MB verfügbare neue klobige und glänzende Teil von Bosch kaufen und montieren.

Spezieller Warnhinweis für Fahrer eines Mercedes-Benz 280er Motors M110

Beim M110 liegt der ZLSZLSDefinition: ZLS - kurz für Zusatzluftschieber. Ein Zusatzlufschieber reguliert die Drehzahl in Abhängigkeit von der Motortemperatur. Im Englischen wird er auxiliary air valvi, air slide valve oder regulator genannt....
nicht eben auf am Motorblock. Am Block sitzt ein Flansch und der ist mit einem runden Schraubstutzen mit Innensechskant befestigt. Die Schrauben zur Befestigung sind aber in dem Flansch. Noch dazu sitzt all das unter dem Saugrohr und man sieht kaum etwas. Wer hier den ZLSZLSDefinition: ZLS - kurz für Zusatzluftschieber. Ein Zusatzlufschieber reguliert die Drehzahl in Abhängigkeit von der Motortemperatur. Im Englischen wird er auxiliary air valvi, air slide valve oder regulator genannt....
erst auf der einen Seite anzieht und dann auf der anderen, hört sehr schnell ein KNAACKK !. Der Fuß hat dann nur an einer Kante aufgelegen und der Fuß oder gar das Gehäuse des ZLSZLSDefinition: ZLS - kurz für Zusatzluftschieber. Ein Zusatzlufschieber reguliert die Drehzahl in Abhängigkeit von der Motortemperatur. Im Englischen wird er auxiliary air valvi, air slide valve oder regulator genannt....
ist dann gebrochen und es ist Ende der Vorstellung. Deshalb beim M110 unbedingt wie folgt vorgehen:

• Schraubstutzen und Boden des ZLSZLSDefinition: ZLS - kurz für Zusatzluftschieber. Ein Zusatzlufschieber reguliert die Drehzahl in Abhängigkeit von der Motortemperatur. Im Englischen wird er auxiliary air valvi, air slide valve oder regulator genannt....
  von alten Dichtungsresten befreien
• Neue Papierdichtung mit Hylomar oder einem anderen Dichstoff dünn einreiben
• ZLS PLAN auflegen und die beiden Halteschrauben leicht einschrauben. Erneut Planheit kontrollieren
• Abwechselnd links und rechts die Schrauben gleichmäßig anziehen

Mehr dazu im Forum unter KNACK! - Hile meine Zusatzluftschieber am M110 ist gebrochen.

 

Euer Dr-DJet (Volker)

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