Das Unterdruck-System

1.1       Unterdruck-System

Da ab dem Turbolader im gesamten „Ansaug“-System ein Überdruck herrscht (im Gegensatz zu Sauger-Motoren) besitzt der M57 Motor eine Unterdruckpumpe, die von der Nockenwelle angetrieben wird. Der Unterdruck im  gesamten System muss mindestens 650 mbar betragen.

Dieser herrschende Unterdruck ist die Kraft zur Verstellung von unterschiedlichen Stellgliedern. Damit dieser Unterdruck geregelt eingesetzt werden kann, wird dieser mit den „Druckwandlern“ oder „Druck-Regelventilen“ gesteuert. Diese Druckwandler haben alle einen elektrischen Anschluss und werden vom Motor-Steuergerät angesteuert.

Insgesamt sind 4 (beim Automatik-Getriebe 5) Unterdruck-Verbraucher angeschlossen:

  1. Bremskraftverstärker
  2. Turbo-Verstellung (VTG)
  3. AGR-Verstellung (Abgas-Rückführung)
  4. Motorlager-Verstellung
  5. Drallklappen Verstellung (Automatik)

Schema Unterdrucksystem
Aus diesem Schema wird ersichtlich, dass eine einzelne Undichtigkeit im System immer das ganze System beeinflusst. Mit Ausnahme der Turbo-Verstellung (VTG)  und eines Motorlagers liegen alle Teile auf der linken Motorseite unterhalb des Luftsammlers.

1.1.1         Besonderheiten zu den Schlauch-Bezeichnungen

Es existiert keine Norm zu diesen Angaben. Einheitlich ist nur die erste Angabe bei einem Schlauch und die bezeichnet den INNEN-DURCHMESSER. Alle weiteren Bezeichnungen liegen bei den jeweiligen Herstellern. Auch im EKT wird manchmal als 2. Angabe der Aussen-Durchmesser (z.B. 12 x 19) und manchmal die Wandstärke (z.B. 3,5 x 2) angeben.

1.1.2         Unterdruckpumpe/ VerteilunG

1. Unterdruckpumpe
Unterdruck-Rohr mit Verteilung
8. Unterdruck-Schlauch (12 x 19)
11. Verschluss-Stopfen für SchaltgetriebeSchlauch 8 ist thermisch hoch belastet und kann die Ursache von Undichtigkeiten sein.
Die Leitung 7 sollte gesäubert werden. Partikel können die Leitungen des Rail-Verteilers verstopfen.

Frühere Baujahre ohne Automatik verfügen über eine Verteilung mit nur 3 Anschlüssen: Hierbei fällt auf, dass der linke Anschluss länger ist, als die anderen beiden. Der lange Anschluss ist für die Motorlager-Verstellung vorgesehen, die anderen beiden für die AGR und VTG Verstellung.

1.1.3         Anschluss Bremskraftverstärker


Leitung Bremskraftverstärker

11. Schlauch 12 x 19
12. Winkel-Rückschlagventil 34 30 1163634 (nur bei Klimaautomatik 34 30 1163607)

1.1.4         AGR-Ventil:


Lage AGR-Verstellung

1. Druckwandler(Druckregelventil) AGRVentil
3. u. 4. Unterdruckschläuche (3,5 x 2;  sw-bl)Den Druckwandler (Druckregelventil)  findet man unter des Luftsammlers unterhalb der Glühkerzen. Das ist der linke (von der linken Wagenseite aus betrachtet)

Zur Erreichung der Abgasnorm wird ein Teil der Abgase wieder dem Verbrennungsprozess zu geführt. Damit gelangt eine Menge von Ölkohle belastete Abgase in den „Ansaugtrakt“.  Im E39 Forum gibt es eine Reihe von Threads, die das Stillegen des AGR Ventil beschreiben. Der Autor rät von einem kompletten Stillegen ab, da damit das gesamte Verhalten des Motors negativ beeinflusst werden kann. Vielmehr sollte man in der Fachwerkstatt um eine Programmierung zur VERRINGERUNG der Abgaswerte oder ERHÖHUNG des Frischluftwertes nachfragen. Dass kann bis zu einem Wert von 87% gemacht werden. Der Erfolg ist eine Leistungssteigerung und ein deutlich weniger verschmutzter Ansaugtrakt.

1.1.5         Motorlager-Verstellung


Lage Motorlager

7. u. 8. Motorlager
18. u 19. Unterdruck-Schläuche (3,5 x 2; sw-rt)
20., 21, 22 Schlauch-Kupplungen
17. Druckwandler(Druckregelventil)  Motorlager

Je nach Motor-Temperatur  wird die Lagerung des Motorblockes härter oder weicher gestellt, um die Vibrationen bei einem kalten Motor zu minimieren und bei einem warmen Motor die Lagerung fester zu machen, damit das Fahrverhalten des gesamten Fahrzeuges besser abgestimmt ist.
Die Motorlager werden unter folgenden Bedingungen angesteuert, dh. auf „weich“ geschaltet, um den Komfort bei Standgas zu erhöhen:

  • Geschwindigkeit < 60 km/h
  • Drehzahl < 1200 upm (je nach Motortemperatur, bei warmem Motor wird die Grenze auf bis zu 1050 upm gesenkt)

Diese Lager unterliegen einem Verschleiß und können – neben dem Schlauchsystem – selbst undicht werden.
Den Druckwandler (Druckregelventil) findet man unter des Luftsammlers unterhalb der Glühkerzen. Das ist der rechte (von der linken Wagenseite aus betrachtet)

1.1.6         Turbolader-Verstellung:


DruckwandlerTurbo-Verstellung (VTG)
6.         Unterdruck-Speicher
9.         Textil-Unterdruckschlauch (3,5 x 2)
10., 11. Unterdruck-Schläuche (3,5 x 2; sw-bl)

Der Druckwandler (Druckregelventil) und der Unterdruckspeicher befinden sich auf der re. Motorseite oberhalb des Turboladers. Die Turbo-Verstellung bewirkt ein Anheben des relativen Ladedruck bei niedrigen Drehzahlen (Vermeidung des Turboloch).
Damit sich bei Ausfall des Unterdruck-Systems der Turbolader in dem sicheren Bereich (relativ geringer Ladedruck für hohe Drehzahlen) befindet, muss diese Stellung der Normfall (also ohne Unterdruck) sein. Daraus folgt, dass schon bei geringer Motordrehzahl (Standgas) ein genügend hoher Unterdruck herrschen muss, damit bei Standgas die Regelung in den Bereich „relativ hoher Ladedruck“ fahren kann.

1.1.7         Drallklappen-Verstellung (nur Automatik):


Lage Drallklappen-Verstellung

1. Luftsammler
9.         Unterdruck-Dose Drallklappen
11.       Druckwandler Drall-Klappenverstellung
10., 12. Unterdruck-Schläuche (3,5 x 2; sw-ge)

Der Druckwandler (Druckregelventil) ist unterhalb des Luftsammlers befestigt.

Zu Verbesserung des Abgasverhaltens und einer leichten Drehmoment-Erhöhung sind bei Fahrzeugen mit Automatik-Getriebe sind zusätzlich Drall-Klappen in dem Ansaugbrücke verbaut.
Hier wird bei den unteren Ansaugkanälen eine Art Drosselklappe angesteuert.
Diese Drall-Klappen sind Ursache vieler Motorschäden. Nach einer Laufzeit von ca. 100-150 tkm haben sich eine Reihe von diesen Klappen gelockert und den Weg zum Ventil , in den Zylinder ja manchmal bis zur Abgasseite des Turboladers gefunden. Von einer notwendigen Überarbeitung der Ventile bis hin zu Motor-Totalschäden reicht die Palette.

Der Autor rät dringend, nach dieser Laufleistung diese Drallklappen komplett zu entfernen oder eine Erneuerung des Luftsammlers in Betracht zu ziehen. Näheres ist unter Die Drallklapen-Problematik beschrieben

1.1.8         Austausch der Unterdruck-Schläuche

Es werden insgesamt 3 verschiedene Unterdruckschläuche verwendet. Hier die benötigten Längen zum Austausch, da diese Ware als Meterware verkauft wird (Gesamtpreis ca. 60 € bei BMW).

  • Ein Dicker Schlauch mit 19 mm Durchmesser von der Vakuumpumpe zum Verteiler und vom Verteilerrohr zum BKV  (1m) BMW-Nr. 34 33 1 108 710  (12×19)
  • Einfache Gummischläuche mit 3,5 mm Durchmesser für die Verstellungen Drallklappen, AGR-Ventil, Motorlager (6m)  BMW-Nr. 11 72 7 545 323 (3,5×2)
    Anmerkung: Es gibt diese Schläuche mit unterschiedlichen Farben. BMW Werkstätten verwenden bei der Reparatur jedoch nur noch eine schwarze Version.
  • Ein Textil-ummantelter Schlauch zur Turboverstellung (1,5 m) BMW-Nr. 11 74 7 797 129 (3,5×2)

Der Schlauch Nr. 2 könnte auch etwas günstiger im Fachhandel besorgt werden. Man muss jedoch darauf achten, dass dieser eine gewisse Stabilität aufweist (d.h. der Unterdruck diesen nicht zusammenziehen kann). Da dieser auch noch thermisch gut belastet ist, rät der Autor, diese Schläuche bei BMW zu kaufen.

Eine gute Alternative für die Reparatur der dünnen Schläuche (3,5 mm Durchmesser) ist der Einsatz von Silikonschläuchen. Einige Forumskollegen haben Qualitätsschläuche, speziell für Unterdruck (z.B. von Samco) mit Erfolg eingesetzt. Silikon ist thermisch wesentlich beständiger und dichter. Diese Qualität ist auch für die sensible Leitung zum Turbolader einsetzbar. Dieser Schlauch (z.B.  Samco Unterdruckschlauch vt3b2w) ist als Meterware für unter 3€ /Meter erhältlich. Hier raten die Forumskollegen zu 3 mm Durchmesser und 6 m Läge für einen kompletten Austausch (ohne Drallklappen).
Aus diesem komplizierten System kann eine Vielzahl von Fehlerursachen entstehen und die Fehlersuche gestaltet sich nicht sonderlich einfach.

User blue_racer hat eine sehr detaillierte Anleitung zum Tausch der Unterdruckschläuche  erstellt. Als vorbereitende Information (Ausbau des Luftsammlers etc) dient diese Anleitung

1.1.9         Anbringen einer U-Druck-Messstelle

Die Unterdruck-Rail-Leitung hat in den meisten Fällen 4 Anschlüsse. Bei einem Schalt-Getriebefahrzeug ist der 4. Anschluss mittels eines Blindstopfen verschlossen, bei einem Automatik sollte man tunlichst die Drallklappen-Steuerung entfernen; dadurch wird dieser Anschluss ebenfalls frei.

Die Empfehlung ist, diesen freien Anschluss als Messstelle zu nutzen. Hierbei kann ein 10-20 cm langer Schlauch aufgesteckt werden, welcher mit einer 4mm Schraube mit 4mm Schaft (wegen möglicher Undichtigkeiten am Gewinde) verschlossen werden. So kann man bei Überprüfung des Unterdruck-Systems leicht die Messgeräte anschließen.

1.1.10     Sonderfall: Verstopfte Unterdruck-Railleitung

Ein Fall ist bekannt, dort hatte sich ein kleines Plastikstück in der Unterdruck-Verteilung genau am Stutzen des Unterdruckschlauches für den Turbo eingenistet. Die Folge waren sporadische Leistungseinbrüche im unteren Drehzahlband.

1.1.11     Sonderfall: Verstopfter Anschluss an der Unterdruck-Dose

Ein E39-forums-Mitglied hatte den Fall, dass

  • der Unterdruck direkt zwischen Dose und Unterdruckspeicher gemessen auf dem richtigen Niveau gehalten wurde
  • die Regelstange sich etwas Kraftaufwand auch mit der Hand verstellen ließ und
  • der Unterdruck im System völlig in Ordnung war.

Trotzdem bewegte sich die Regelstange bei Motorstart nicht. Die Ursache war eine Verstopfung im Schlauch-Stutzen der Unterdruckdose.

Verstopfte Unterdruckdose

1.1.12     Sonderfall: Prellendes Druck-Regelventil

Ein weiterer seltener Fall bestand in einem seltsam arbeitenden Druck-Regelventil. Obwohl der Widerstandswert des Ventils korrekt bei ca. 16 Ohm lag, schaltet das Ventil unregelmäßig in engen Intervallen.
Dieser Fall konnte nur durch Probieren herausgefunden werden. Der User hatte noch ein Ventil von der ausgebauten Drallklappen-Steuerung übrig und konnte das Verhalten damit testen. Allerdings ist dieses Druck-Regelventil nicht für den Dauereinsatz am Turbo geeignet.