MECHANISCHE EINSPRITZUNG (2)
Sechsstempelpumpe - Aufbau und Funktion
Irgendwie ist es schon merkwürdig: Hat ein Motor mit mechanischer Einspritzung mal Schwierigkeiten und verschluckt sich beim Leerlauf oder in der Warmlaufphase, dann neigen die allermeisten Besitzer dazu, die Ursache schon im ersten Schritt der Diagnose an der Einspritzpumpe zu suchen. Die CO-Schraube, die nur für Leerlauf bis maximal untere Teillast zuständig ist und die sich ohne äußerliche Einwirkung nicht verstellt, scheint hier geradezu eine magische Anziehungskraft zu haben. Und das, obwohl ausreichende Kenntnisse über die Arbeitsweise der Pumpe bei den Eignern selten anzutreffen sind, weil zum einen die Darstellung der Funktion in den neu erhältlichen Werkstatthandbüchern etwas kurzatmig geriet und zum anderen Bosch zur Aufhellung der Thematik während der Produktionszeit noch kein passendes "Gelbes Heft" (sog. Technische Unterrichtung) herausgebracht hat. Diese wurden erst in späteren Jahren und auch nur für Nachfolgesysteme angeboten.
Zur Störungsdiagnose ist ausreichendes Wissen über Aufbau und Funktion notwendig. Ziel ist es an dieser Stelle aber nicht, die Arbeitsanweisungen aus den bei DaimlerChrysler für Jedermann erhältlichen Werkstatthandbüchern abzuschreiben.
In den W108/109 kamen vorrangig die Sechsstempelpumpen zum Einsatz, und genau diese soll in der nachfolgenden Beschreibung als Beispiel dienen.
Funktionsbeschreibung im Schnelldurchlauf
Jedes Aggregat teilt sich in einen Pumpen- und einen Reglerteil. Der Regler mit allen Teilkomponenten hat die Aufgabe, die für den Betriebszustand des Motors richtige Kraftstoffmenge festzulegen. Der Betriebszustand wird über eine Anzahl von Parametern (Drehzahl, Kühlwassertemperatur usw.) bestimmt, worauf der Regler die sogenannte Regelstange verstellt. Die Regelstange ist hierbei die Schnittstelle zwischen Regel- und Pumpeneinheit.
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Gesamtansicht eines Schnittmodells: Die Sechsstempelpumpe mit Reglertyp R23. Die Regelstange ist in dieser Ansicht nicht direkt zu sehen; sie liegt hinter den sechs Pumpenelementen.
Die Pumpenelemente mit ihren jeweiligen Pumpenkolben und -zylindern haben einen gewissen inneren Aufbau, durch den bei Verdrehen der Pumpenkolben die einzuspritzende Kraftstoffmenge verändert werden kann. Die Kolben der sechs Pumpenelemente sind mit der Regelstange verbunden und werden immer zusammen auf die gleiche Weise verdreht. Die Nocken der vom Motor angetriebenen Pumpen-Nockenwelle betätigen entsprechend der Zündfolge die Pumpenelemente, wodurch der Kraftstoff zu den jeweiligen Einspritzventilen im Zylinderkopf befördert wird.
Für die Sechsstempelpumpen der 250er und 280er sowie die Achtstempelpumpe des 6.3 sind CO-Werte im Leerlauf und Vollast um 4 Vol.-%, bei unterer und oberer Teillast um 0.5 Vol.-% angegeben. Daraus läßt sich ableiten, daß bei Leerlauf und Vollast ein fetterer Betrieb vorliegt (Lambda 0.9), in den Teillastbereichen dagegen ein magerer (Lambda 1.1).
Allgemein müssen Vergaser und Einspitzungen eine Bandbreite der Gemischmenge über alle Betriebszustände von ungefähr 1:30 abbilden können. Der Drehzahlbereich ist hierbei festgelegt durch die beiden Eckwerte 600 U/min sowie 6000 U/min (1:10), die Mengenregelung bei einer konstanten Drehzahl von ca. 1:3. Die Grenzen sind also einerseits bestimmt durch die sehr geringe Last bei niedrigen Drehzahlen (nicht Leerlauf, weil hier angefettet wird) und auf der anderen Seite Vollast bei Höchstdrehzahl.
Die mechanischen Einspritzpumpen besitzen ein Reglerkennfeld, aus dem hervorgeht, daß Fördermengen von 0 mm3 bis 60 mm3 möglich sind (Maximalwert unterschiedlich je nach Motor). Läßt man hier die Extremwerte unbeachtet und beschränkt den Bereich auf wesentliche Werte wie 15 und 50, stimmt die obige Aussage recht gut überein. Die 60 mm3 finden sich nur in einem sehr begrenzten Gebiet des Kennfeldes, und die kleineren Mengen als 15 mm3 verweisen eher darauf, daß im Schiebebetrieb die Einspritzpumpe die Kraftstoffzuteilung weiter abmagern und praktisch bis auf Nullförderung “ziehen” kann.
Anatomie des Reglers
Im Gegensatz zu den früheren Einspritzpumpentypen sind die Sechs- und Achtstempelpumpen beim W108/109 nicht mehr unterdruck- sondern zwangsgesteuert. Bei der Unterdrucksteuerung werden ausschließlich die Druckverhältnisse im Saugrohr zur Ermittlung der Kraftstoffmenge herangezogen; auch gibt es noch keinen Fliehkraftversteller.
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Schnittmodell mit freier Sicht auf die Unterdruck-Regelung (oben rechts), darunter die Regelung für die
Lufttemperatur
Bei der Zwangssteuerung dagegen fließen zwei Faktoren ein: Die Drehzahl sowie die Gaspedalstellung, letztere als Parameter für die Last. Die mechanische Einspritzpumpe wird vom Motor angetrieben, der Fliehkraftversteller des Reglers nimmt dabei dessen Drehzahl auf. Das Gaspedal ist direkt mit der Drosselklappe im Klappenstutzen sowie dem äußeren Verstellhebel der Einspritzpumpe verbunden. Gibt der Fahrer Gas, werden diese gleichzeitig bewegt. Der Saugrohrdruck ist damit nicht mehr der Parameter für die Last wie bei der Unterdruckregelung. Ein Vorteil bei der Zwangssteuerung ist nun, daß die Einspritzung auf Änderungen im Prinzip sofort reagiert.
Bei der Unterdruckregelung dagegen stellt sich das neue Druckverhältnis im Saugrohr mit einer leichten zeitlichen Verzögerung ein. Wird die Drosselklappe geöffnet, fließt eine Gesamt-Luftmenge, welche sich zusammensetzt aus der Luftmenge für die Brennräume ergänzt um diejenige, die benötigt wird, um den Saugrohrdruck auf den neuen Wert anzuheben *1. Erst danach kann der Regler die Kraftstoffmenge genau festlegen.*2
Die Unterdruckregelung hat außerdem den Nachteil, daß sie durch den Motorverschleiß (=geringere Kompression) beeinflußt wird und sich dann nicht mehr so ganz im korrekten Arbeitspunkt befindet.
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Demomodell ohne Pumpeneinheit zum besseren Einblick ins Verborgene: Alle Einzelelemente des Reglers (Höhenkorrektur, Fliehkraftregler usw.) wirken in Summe auf die Stellung der (hier angeschnittenen) Regelstange.
Um Mißverständnissen schon an dieser Stelle vorzubeugen: Der äußere Verstellhebel der Einspritzpumpe betätigt nicht direkt die Regelstange! Die Stellung des äußeren Verstellhebels fließt über das Hebelwerk in den Reglerteil der Pumpe ein, ebenso wie die Stellungen des Wärmefühlers (Kühlwassertemperatur) und die des Höhenreglers. Letzterer magert das Gemisch bei geringerem Luftdruck ab. Die Kühlwassertemperatur nimmt der Wärmefühler auf, der ein sogenanntes Dehnstoffelement enthält. Dessen Wachsfüllung treibt bei Erwärmung einen Dorn aus dem Gehäuse, welcher wiederum auf einen Hebel innerhalb des Reglers einwirkt. Dadurch wird nach und nach die Gemischanreicherung in der Warmlaufphase reduziert. Die Abschaltung soll zwischen 65 und 70 Grad erfolgen, bei USA-Fahrzeugen bei 50 bis 55 Grad. Sie kann durch spezielle Unterlegscheiben zwischen Dorn des Dehnstoffelementes und dem Hebel des Warmlaufreglers verändert werden.
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Im Vordergrund das Dehnstoffelement für die Sechsstempelpumpen, Kostenpunkt ca. 50 Euro. Dahinter der
Fühler für die Lufttemperatur bei den ZEA-Zweistempelpumpen der 220er-Modelle (bis exklusiv Reglertyp R11).
Bei einem Defekt dieses Bauteils sind 600 Euro fällig.
In der Warmlaufphase wird dem Motor außerdem über einen Schieber direkt am Wärmefühler der Einspritzpumpe zusätzlich Luft zugeführt; an seiner Öffnung sitzt ein spezieller Reinigungsfilter. Die oberflächliche Kontrolle hinsichtlich Funktionsfähigkeit des Wärmefühlers ist recht einfach möglich, denn in der Warmlaufphase kommt es hier zu einem Zischgeräusch, welches nach wenigen Minuten, wenn der Zusatz-Luftschieber schließt, verschwindet. Ist dies nicht der Fall, wird mit großer Wahrscheinlichkeit ein neues Dehnstoffelement fällig; man muß nach langen Jahren des Betriebs schon mal mit einem Ausfall rechnen. Unglücklich wird die Sache dann, wenn in der Werkstatt versucht wird, aus Unkenntnis über die Arbeitsweise des Wärmefühlers die fehlerhafte Funktion des Dehnstoffelementes über die CO-Schraube zu kompensieren. Der Dorn des Dehnstoffelementes darf übrigens nicht "einfach mal so" gezogen werden. Dringt Luft in die Bohrung, ist das Element sofort defekt; in der Führung bildet sich dann ein Luftpolster, wobei die Luft beim Einschieben des Dornes nicht mehr entweichen kann. Die korrekte Stellung des Dornes bzw. die vorher einwandfreie Funktion wären nun Vergangenheit. Das Dehnstoffelement wird deshalb bei einer Ersatzteil-Bestellung auch mit einem speziellen Drahtbügel geliefert, der versehentliches Entfernen oder Herausfallen verhindert.
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Wärmefühler im Schnitt: Der Hohlraum ist mit Kühlwasser gefüllt, das Dehnstoffelement befindet sich im unteren
Bereich des Fühlers. Bei Erwärmung fährt der Dorn aus und betätigt einen Hebel im Regler der Einspritzpumpe.
Ganz unten, nicht vollständig abgebildet: Der Filter für die Zusatzluft beim Warmlauf.
Zur Unterstützung des reinen Startvorgangs des Motors stehen verschiedene Einrichtungen zur Verfügung, welche auch abhängig vom Modelljahr sind. Motoren bis ca. Anfang 1969 haben an ihrer Einspritzpumpe einen sogenannten Startmagneten, der die Regelstange in der Pumpe für zusätzlichen Kraftstoff auf eine bestimmte Stellung zieht, solange der Anlasser läuft. Parallel dazu gibt das Startventil am Saugrohr ebenfalls Kraftstoff ab. Es wird elektrisch betätigt und ist zeitgesteuert, läuft allerdings nur sehr kurz (bei -20 Grad max. 12 Sekunden). Dieses sollte man bei einer Fehlersuche immer beachten. Bei späteren Modellen (Pumpentypen R22, R22Y und tlw. R23) entfällt der Startmagnet an der Einspritzpumpe, es wurde dafür die Durchflußmenge des Startventils am Saugrohr erhöht.
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Position Startventil und Klappenstutzen am Motor M130
Fahrzeuge mit Motortyp M100 (300 SEL 6.3) besitzen im Gegensatz zu den Sechszylinder-Modellen einen Zweistufen-Startmagneten. Dessen erste Stufe ist parallel zum Anlaßvorgang geschaltet und wird beendet, wenn der Zündschlüssel aus der Anlaßstellung in die normale Fahrtstellung gedreht wird. Die Ansteuerung der zweiten Stufe des Startmagneten sowie des Startventils am Saugrohr erfolgt über je einen Thermozeitschalter, die in Abhängigkeit der Außentemperatur eine Gemischanreicherung bis maximal 12 Sekunden erlauben.
Das wichtigste Element innerhalb des Reglers ist aber der Raumnocken. Dieser enthält sozusagen das Kennfeld für die einzuspritzende Kraftstoffmenge in Abhängigkeit der Gaspedalstellung (=äußerer Verstellhebel) und der Drehzahl (=Fliehkraftversteller).
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Die ganze Welt des Einspritzer-Fahrens war mal eine Scheibe - im Bild: Der Raumnocken. Auf seiner Oberfläche
steckt das Kennfeld für die Kraftstoffmenge.
Der Raumnocken dreht sich nicht etwa kontinuierlich, wie man vermuten könnte, sondern wird nur verschoben, und zwar lastabhängig im Bereich von 0 bis 90 Grad, sowie durch den Fliehkraftversteller drehzahlabhängig vor und zurück. In dem Sektor, welcher durch die Tastrolle abgefahren werden kann, liegen ca. 3.600 Einzelinformationen. Diese Hügellandschaft, die auf einem Viertel der Oberfläche des Raumnockens zu finden ist, wurde vorab in Prüfstandsläufen ermittelt. Die übrigen 270 Grad des Umfangs enthalten keine Informationen und sind deshalb "glatt".
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Original-Unterlagen aus der Entwicklungszeit bei Bosch (1960) - Teil der Oberfläche des Raumnockens für einen
220er Motor, bei dem diese Steuerung letztendlich aber nicht eingesetzt wurde.
Als Kuriosität am Rande können die Koller&Schwemmer-Mitarbeiter von einem Fall berichten, in dem ein Kunde glaubte, in der Oberflächenprägung des Raumnockens Verschleiß zu erkennen. Ergo baute er diesen aus und beseitigte die Prägung durch Bearbeitung auf einer Drehbank. Ergebnis war, daß die auf diese Art in Eigenregie überarbeitete Einspritzpumpe nun in jedem Betriebszustand die maximal mögliche Kraftstoffmenge förderte.
Das Kennfeld auf dem Raumnocken ist nun mit dem Hebelwerk des Reglerteils in Verbindung zu bringen. Dieses erfolgt über eine Tastrolle, welche immer an derselben Stelle steht und unter der sich der Raumnocken bewegt, dadurch hebt und senkt sie sich, je nach Oberflächenbeschaffenheit. Die Position, auf der sich die Tastrolle bei einer bestimmten Kombination von Gaspedalstellung und Drehzahl befindet, entspricht der Vorgabe für die Kraftstoffmenge. Zusammen mit den Werten von Wärmefühler und vom Höhenregler wird dann die Regelstange in die korrekte Stellung geschoben.
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Blick in die Innereien: Die Tastrolle (oben) nimmt die Information vom Raumnocken ab.
An dieser Stelle soll nun der Fliehkraftversteller noch etwas genauer betrachtet werden. Warum wird dieser überhaupt benötigt? Kann man nicht einfach zur Drosselklappenstellung den passenden Kraftstoffanteil dazugeben? Dies ist leider nicht ausreichend, da der Füllungsgrad bei einer bestimmten, festen Drosselklappenstellung von der Drehzahl abhängig ist. Dazu ist dann auch ein zusätzliches, drehzahlabhängiges Regelelement zu entwerfen - hier ist es der Fliehkraftversteller.
Bei diesem sind außerdem noch statische von dynamischen Vorgängen zu unterscheiden, denn: Was passiert eigentlich bei Drehzahländerungen? In einem theoretischen Modell ist ein unendlich schnell reagierender Fliehkraftversteller zwar denkbar, aber in der Praxis verhindert dieses die Massenträgheit. Es vergeht Zeit, bis der Fliehkraftversteller die höhere Drehzahl erreicht hat. Dazu muß man wissen, daß der Anteil des Fliehkraftverstellers an der Kraftstoffbemessung bei niedrigen Drehzahlen groß, bei höheren Drehzahlen klein ist bzw. gegen Null geht. Dadurch kommt es bei einer Beschleunigung aufgrund der Trägheit zu einer kurzzeitigen Gemischanreicherung, was den Übergang (z.B. Teillast auf Vollast) verbessert - ähnlich der Beschleunigerpumpe bei Vergasern. Der Fliehkraftversteller hinkt kurzzeitig hinterher und führt damit zur Abgabe einer größeren Gemischmenge als erforderlich. Diese Anreicherung ist bei der zwangsgesteuerten Einspritzpumpe aber nicht zwingend notwendig, sie ist eher eine "willkommene Begleiterscheinung". Umgekehrt, also von höherer Drehzahl zur niedrigeren, wirkt der Fliehkraftversteller wie eine einfache Schubabschaltung; das Gemisch ist bis zum Erreichen der niedrigeren Drehzahl abgemagert.
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Hinten Raumnocken und Tastrolle, mittig die Gewichte des Fliehkraftverstellers, vorn die Einstellschrauben. Zentral im Halter die CO-Schraube. Ganz oben, über der Tastrolle, die Einstellschraube für die Regelstange (Vollast).
Zu schnelles Gaswegnehmen kann zum Magerruckeln führen, und aus diesem Grunde besitzen auch manche Modelle einen Schließdämpfer am Reguliergestänge im Bereich des Ansaugrohres, der eine leichte Verzögerung der Bewegung des Reguliergestänges bewirkt.
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In der Mitte: Schließdämpfer eines 280SL mit M130-Motor, welcher nur bei einer Version mit Schaltgetriebe zu
finden ist. Bei Automatik-Modellen fällt die Drehzahl beim Gaswegnehmen langsamer, weshalb der Dämpfer
dort verzichtbar ist.
Die von außen zugängliche, federnde CO-Einstellschraube für den Leerlauf kennt wohl jeder Besitzer eines Fahrzeugs mit mechanischer Einspritzung von Bosch, spätestens nach dem ersten Werkstattaufenthalt. Das Werkstatthandbuch verrät darüber hinaus, daß auch die untere und die obere Teillast beeinflußt werden können. Dazu ist zunächst die Abdeckung, Verschlußflansch genannt, zu entfernen - erst danach kommen diese Schrauben zum Vorschein. Die je zwei Schrauben für untere und obere Teillast sind um die Leerlaufschraube herum angeordnet. Die Vollasteinstellung, welche direkt auf die Position der Regelstange wirkt, verbirgt sich hinter einer anderen Abdeckung oberhalb des genannten Flansches.
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Die Einstellschrauben: In der Mitte die auch von außen zugängliche Leerlaufschraube. Die hellen für obere, die
dunklen für die untere Teillast.
Wie man aus der Abbildung erkennen kann, werden die Einstellungen für den CO-Wert bei Leerlauf, untere und obere Teillast dem Regelsystem über Federdruck mitgeteilt. Die Federn wirken nur auf den Fliehkraftversteller - mehr oder minder unabhängig voneinander. Es gibt keine wirklich scharfen Grenzen bei der Einstellungen von Leerlauf und den Teillastgebieten. Alle Schrauben lassen sich rastend verstellen, was natürlich gleichartig und in gleichem Drehsinn zu erfolgen hat. Anderenfalls würde sich eine Unwucht im Fliehkraftversteller ergeben, und bei großen Abweichungen zwischen den Einstellungen der beiden Schrauben eine ungleichmäßig "sägende" Kraftstoffzumessung. Dreht man viel weiter als nötig (max. +/- 3 Rasten), beschädigt man den Halter für die Einstellschrauben und andere Bauteile in diesem Bereich des Reglers mechanisch, da dann die entsprechende Schraube sehr weit aus der eigentlichen Position herausragt.
Was Heimwerker auch nicht wissen können ist die Tatsache, daß sich bei Einstellungen zur oberen Teillast die Vollasteinstellung verändert, eine Eigenart des Reglers. Wer keine Zugriff auf einen Leistungsprüfstand hat, somit nichts messen kann und eigentlich nur einen Hang verspürt, nach Gutdünken an den Einstellschrauben mal ein wenig zu drehen, sollte von diesen "Ver-Stellungen" wirklich Abstand nehmen.
Der Halter mit den Einstellschrauben sitzt übrigens vor dem Fliehkraftversteller und rotiert genau wie dieser im Betrieb. Aus diesem Grunde kann auch keine Einstellung des Leerlauf-CO erfolgen, solange der Motor noch läuft.
Der verbaute Reglertyp geht aus der Pumpenbezeichnung auf der Typenplakette hervor, die beispielhaft folgende Kennung haben kann:
PES 6 KL 70 B 120 R25
Die Ziffern bedeuten hierbei Pumpe mit eigenem Antrieb (Nockenwelle) und Stirnflanschbefestigung für 6-Zylindermotoren. Neben Angaben zu Kolbengröße und Montagezahl kommt man zum Reglertyp, hier die 25 für Rechtslauf (bei 6.3: L für Linkslauf). Eine noch feinere Unterscheidung in den Varianten der Reglertypen kann dann durch eine zusätzliche Kennzeichnung mit Buchstaben erfolgen, z.B. löste der Reglertyp R24W den R24 ab.
Welcher Pumpen- und Reglertyp ab Werk verbaut wurde, befindet sich in den Tabellen zu den technischen Daten im Abschnitt zu den W108/109-Modellen und natürlich auch in den offiziellen Werkstatthandbüchern von Mercedes-Benz..
Pumpen mit älteren Reglertypen können durch neuere ersetzt werden, wie beispielsweise eine R21 durch eine R25. Bei manchen Kombinationen ist aber mit weiteren Umbauarbeiten zu rechnen, wie Änderungen in der Kraftstoffzuleitung oder den Wechsel auf ein Startventil mit größerem Durchfluß. Hinweise dazu sind in den WHBs enthalten.
Anatomie des Pumpe
Das Pumpenteil besteht aus den einzelnen Pumpenelementen sowie dem Antrieb, das ist im wesentlichen die vom Motor angetriebene Nockenwelle. Ein Viertakter kommt je zwei Kurbelwellenumdrehungen auf einen Arbeitstakt. Die Einspritzpumpen-Nockenwelle läuft mit halber Drehzahl und läßt deshalb einmal je Umdrehung Kraftstoff zum Einspritzventil fördern. Pro Element ist ein Nocken vorhanden, welcher das Ventil des Pumpenelementes gegen Federdruck öffnet.
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Pumpenteil der Einspritzpumpe. Hinter den Zahnsegmenten, auf der abgewandten Seite, befindet sich die Regelstange.
Wie bereits beschrieben, gibt die Stellung der Regelstange die einzuspritzende Kraftstoffmenge vor. Die Pumpenkolben stehen über sogenannte Zahnsegmente, in denen sie eingespannt sind, mit der Regelstange in Eingriff. Bewegt nun die Regeleinheit der Einspritzpumpe die Regelstange, werden alle Kolben der Pumpenelemente gleichzeitig verdreht.
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Detailabbildung: Die alles bestimmende Regelstange und eines der Zahnsegmente, in denen der
Pumpenkolben eingespannt wird.
Geklärt werden muß nun noch, wie durch das Verdrehen der Pumpenzylinder tatsächlich eine bestimmte Kraftstoffmenge zugemessen wird. Der Kolben macht im Zylinder des Pumpenelementes je Einspritzvorgang eine Hubbewegung und kann dabei zusätzlich verdreht werden. Der Kraftstoff gelangt durch die Zuflußbohrung in das Pumpenelement, wobei der Querschnitt der Öffnung je nach Stellung der Steuerkante unterschiedlich groß ist.
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Pumpenzylinder und Pumpenkolben sind die zentralen Bestanteile eines Pumpenelementes.
Der Gesamthub, also die Auf- und Ab-Bewegung des Kolbens, immer gleich ist, aber der "Nutzhub" (die geförderten Kraftstoffmenge) kann unterschiedlich ausfallen, eben je nach Stellung des Pumpenkolbens und somit des freigegebenen Querschnittes der Zuflußbohrung.
Zwei Begriffe, die im Zusammenhang mit den mechanischen Einspritzpumpen immer wieder auftauchen, wollen wir an dieser Stelle nochmal kurz beleuchten. Beim Diesel ist der Förderbeginn wichtig, und zwar so sehr, daß an diesen Einspritzpumpen dafür eine Feineinstellung vorgesehen ist. Schon kleine Abweichungen beim Einspritzbegin lassen eine optimale Verbrennung nicht mehr zu, Nageln, Rußen und Leistungsverlust sind die Folge. Beim Benzinmotor dagegen besteht kein Bedarf für eine exakte Festlegung des Förderbeginns. Jeder Vergaser arbeitet kontinuierlich (wie auch die Einspritzung K-Jetronic), Förderbeginn und -ende sind sozusagen durch Öffnen und Schließen des Einlaßventils eines Zylinders bestimmt. Ausnahme: Der Benzin-Direkteinspritzer. Hier ist schon genau festzulegen, wann Schluß sein muß. Aus “gut unterrichteten Kreisen” stammt die Information, daß man sich in der Entwicklungszeit mechanischer Benzin-Einspritzpumpen sehr lange Gedanken über die konkrete Realisierung machte. Man wechselte dabei von festem Förderbeginn und variablem Förderende für Dieselmotoren auf variablen Beginn mit festem Förderende beim Benzin-Direkteinspritzer. Die mechanischen Pumpen für die Saugrohr-Benzineinspritzung bei den Modellen W108/W109 stammen von den letztgenannten ab und besitzen hinsichtlich Förderung auch die gleiche Konfiguration. Das Förderende liegt hier bei 20 Grad (250/280) bzw. 60 Grad (300SEb/SEL) nach dem Oberen Totpunkt (OT) und damit innerhalb der Öffnungszeit des Einlaßventils (bei 250er 11 Grad vor OT bis 53 Grad nach UT). Die Zweistempelpumpensysteme sowie die nachfolgenden Einspritzverfahren (K-, L-Jetronic) berücksichtigen die Stellung des Einlaßventils dagegen nicht mehr, die Systeme wurden diesbezüglich vereinfacht.
Die Gleichförderung der einzelnen Elemente kann nur auf Prüfständen eingestellt werden, dabei wird die Pumpleistung bei verschiedenen Drehzahlen bzw. Betriebszuständen gemessen und kontrolliert. Sollte es zu Abweichungen kommen, werden die Positionen der Pumpenkolben in ihren jeweiligen Zahnsegmenten entsprechend verändert.
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Eine Sechsstempelpumpe mit Unterdrucksteuerung auf dem Pumpenprüfstand.
Heute
Die mechanischen Einspritzpumpen von Bosch haben sich insgesamt als sehr robuste Komponenten erwiesen, die weit mehr als "einen Motor" leben können. Doch muß man bedenken, daß die letzten S-Klassemodelle mit dieser Art der Benzineinspritzung 1972 vom Band liefen (600 bis 1981), und damit sind auch die jüngsten Exemplare weit über 30 Jahre in Betrieb. Früher galt die Regel, nach der die Einspritzpumpe einen Prüfstand zumindest gesehen haben sollte, wenn der Motor verschlissen war und überholt werden mußte bzw. ein Tauschaggregat eingebaut wurde.
Bei Koller&Schwemmer hat sich zur Ursachenermittlung bei der Suche nach Störungen ein bestimmter Arbeitsablauf als zweckmäßig herausgestellt:
1. Kompression prüfen
2. Zündkerzen, -kabel, -stecker
3. Zündspule
4. Zündverteiler
Dies rührt daher, daß nach Aussagen der Nürnberger sowieso über 90% der Mängel nicht auf Fehler der mechanischen Einspritzpumpe zurückzuführen sind. Der allererste Blick unter die Haube gilt dann auch den Versiegelungen mancher Schrauben wie denjenigen zur Befestigung der Metallplatte für den Leerlauf- und Vollastanschlag am äußeren Verstellhebel. Sollten an dieser Stelle die Plombierungen fehlen, muß die Pumpe sogar zwingend auf den Prüfstand. Bei jeder Fehlersuche sollte man sich darüber im klaren sein, daß a) viele Probleme bei Zündung oder der Kraftstoffversorgung ähnliche Symptome aufweisen und es b) immer zu Überlagerungseffekten kommen kann, d.h. daß es vielleicht mehrere Ursachen gibt.
Sollte die Zündspule als Übeltäter entlarvt werden können, so ist nicht selten durch den Besitzer eine Umrüstung auf sogenannte Hochleistungszündspulen sowie anderen Vorwiderständen vorgenommen worden; zwar immer mit den besten Absichten, aber eben ohne wirklich ausreichende Kenntnisse.
Für fast schon einen als legendär zu bezeichnenden Fehler bei Beanstandungen des Leerlaufs ist der Verteiler verantwortlich, der bereits durch die Oldtimer-Fachpresse lief, aber auf den nicht oft genug hingewiesen werden kann, denn er ist nur nach sehr langer Suche zu lokalisieren. Die Niederspannungsstrecke vom Zündkontakt zum Kondensator führt bei manchen, meist älteren Bauvarianten des Zündverteilers durch das Gehäuse und sollte ausreichend isoliert sein. Ist dieses nicht der Fall und liegt hier Masseschluß vor, wird der Kondensator überbrückt und unwirksam. Der Leerlauf ist dann von einer Vielzahl Aussetzer so sehr geprägt, daß beim Anfahren der Motor auch gern mal abstirbt - was besonders Automatik-Fahrer freut.
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Dieser Durchlaß (Pfeil) muß sehr gut isoliert sein. Es gibt aber viele unterschiedliche Verteiler-Bauformen.
Man sollte auch immer berücksichtigen, daß die Unterdruck- und die Fliehkraftverstellung der Verteiler bei den Oldies mechanisch funktionieren und die Ursache für unruhigen Leerlauf hier zu finden sein kann. Über die Qualitäten seines eigenen Mobils kann sich jeder selbst in Kenntnis setzen, der "seinen" Leerlauf-Zündzeitpunkt mal mit einer Stroboskoplampe prüft. Im gleichen Atemzug ist auch zu kontrollieren, inwiefern die Lagerungen im Klappenstutzen ausgeschlagen sind und die Drosselklappe eigentlich noch am vorgesehenen Platz hält.
Das Reguliergestänge, welches Gaspedal mit äußerem Verstellhebel der Einspritzpumpe sowie der Drosselklappe verbindet, unterliegt natürlich ebenfalls dem Verschleiß, genauer: es sind die Kugelköpfe des Gestänges. Einen Tausch gegen neue kann man recht einfach in Eigenregie bewerkstelligen, natürlich mit einem parallelen Blick ins Mercedes-Benz-Werkstatthandbuch. Kugelköpfe gibt es mit Rechts- sowie Linksgewinde und kosten nur wenige Euro. Keinesfalls sollte man hierbei aber auf die Idee kommen, den Leerlauf- und Vollastanschlag an der Pumpe sowie die Leerlaufanschlag der Drosselklappe zu verstellen! Eine Grundregel sollte lauten, daß sich beim Gasgeben äußerer Verstellhebel und die Drosselklappe praktisch ohne Spiel gleichzeitig bewegen. Würde letztere zuerst öffnen, ohne daß die Einspritzpumpe zusätzlich Kraftstoff verabreicht, magert das Gemisch ab.
Am Warmlaufregler können sich am Steuerschieber im Laufe der Jahre trotz des Filters Ablagerungen und Verschmutzungen bilden. Der Schieber, der vom Dehnstoff-Element gegen kräftigen Federdruck bewegt wird, sollte aber nicht klemmen.
Der Raumnocken weist hingegen keine nennenswerte Abnutzungserscheinungen auf - schon etwas erstaunlich, wird dessen Oberfläche doch kontinuierlich in jedem Moment des Betriebs abgetastet. Wenn etwas in diesem Bereich verschleißt, dann höchstens das Lager der Tastrolle, was aber trotzdem selten vorkommt.
Die Nockenwelle des Pumpenkörpers gilt ebenfalls nicht als übermäßig anfällig für Verschleiß. Bei Einspritzpumpen, die dem Ölkreislauf des Motors angeschlossen sind (die L17 des 6.3 hat wie frühere Zweistempelpumpen einen davon getrennten Kreis), besteht aber Gefahr, wenn es zu einem kapitalen Motorschaden mit Metallabrieb gekommen ist. Diese Pumpen müssen auf jeden Fall kontrolliert und gereinigt werden.
Trockene Lagerung überstehen die mechanischen Einspritzpumpen recht gut, äußerst wichtig ist aber die Sauberkeit bei allen Teilen und Anschlüssen, die zum Kraftstoffbereich der Pumpe zählen. Schon kleinste Verschmutzungen können Fehlfunktionen hervorrufen, beispielsweise wenn Autos lange Zeit nicht bewegt wurden und sich Rost im Tank gebildet hat. Wer jemals die Gelegenheit hatte, die extrem geringen Toleranzen beim Zusammenspiel des Pumpenelementes mit dem Pumpenkolben zu "erfahren", muß an dieser Aussage nicht mehr zweifeln. Bei ungünstiger Lagerung können die Pumpenelemente selbst Rost ansetzen, was diese natürlich außer Gefecht setzt.
Auch kann die Regelstange hängen oder schwergängig sein. Sollte ein mehrfaches Bewegen der Regelstange bei mit sauberem Benzin gefülltem Zu- und Rücklaufanschluß des Saugraumes keine Besserung bewirken, ist auch dieses wieder ein Fall für eine tiefergehende Inspektion.
Bei der Einstellung des Leerlauf-CO-Werte wird hier und da empfohlen, nach Veränderungen einige Kilometer zu fahren, und den neuen Wert erst danach zu kontrollieren. Sicherlich sollte man aber bei Einstellungen die Kurbelgehäuse-Entlüftungsleitung (am Klappenstutzen) kurzzeitig abziehen, damit bei schon etwas betagteren Motoren keine Öldämpfe den Meßwert beeinflussen können.
Wie bereits beschrieben, wirkt der Fliehkraftversteller beim Zurücknehmen des Gaspedals wie eine Schubabschaltung. Die Neuerungen zum Mercedes-Benz-Typenprogramm von 1970 verraten überdies, daß es eine solche Zusatzeinrichtung für die USA-Fahrzeuge gegeben hat. Dazu besaß die Einspritzpumpe einen Stopmagneten, welcher die Regelstange auf Nullförderung ziehen konnte und mit einem Temperaturschalter am Zylinderkopf (>17 Grad), mit einem Öldruckschalter (Automatik-Getriebe) und einem Leergasschalter am Klappenstutzen verbunden war. Bei mechanischer Schaltung gab es statt des Öldruckschalters einen Kupplungs- und Gangschalter; die Schubabschaltung erfolgt nur im 3. oder 4. Gang. Von seiten Koller&Schwemmer liegen hier aber keine Erfahrungen vor hinsichtlich Wirksamkeit bzw. Vorteilen beim Kraftstoffverbrauch.
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Das alles steckt dahinter: Eine vollständig zerlegte Sechsstempelpumpe
Kosten
Abschließend ein Blick auf die Kosten. Alle genannten Preise enthalten die MWSt. Die angegebenen Preise für Neuteile wurden zwar direkt bei DaimlerChrysler abgefragt, doch sind sie nicht mehr gültig, denn es werden nur noch Pumpen im Austausch angeboten.
Zum Vergleich sind außerdem Preise für Vergaser (je Paar) - neu sowie vollständig überholte - aufgeführt.
