Heizklappen im Auspuffkrümmer

Aus /8-KnowHow

Aktuelle Version vom 21:09, 16. Mai 2020

In den Benzinmotoren der /8er sind in den Abgaskrümmern Heizklappen eingebaut. Man nennt sie auch „Vorwärmklappen“.
Dabei handelt es sich um asymmetrisch gelagerte, im Abgasstrom liegende Klappen. Im kalten Zustand sind sie "geöffnet" und führen einen Teil des Abgasstroms am Unterboden der/des /Vergaser(s) vorbei. Das hat den Zweck, dass der Ansaugbereich unter den Vergasern rascher erwärmt wird (Vorbeugung gegen Vereisung bei feuchtkaltem Winterwetter).

Anmerkung: In den folgenden Zeichnungen sind die Heizklappen im geöffneten (kalten) Zustand skizziert.

Das folgende Bild zeigt das prinzipielle System an einem 6 Zylinder Vergasermotor mit Ausgleichsgewichten bis ca. 1974:

Bei der Version mit den Ausgleichsgewichten erhalten die Klappen durch die Asymmetrie der Gewichte ein Drehmoment in Richtung offene Klappen.
Im kalten Zustand kommt durch die Vorspannung der Bimteall-Thermospiralen ein zusätzliches Drehmoment zum offenhalten der Klappen dazu.
Beim Gas geben im kalten Zustand werden die Klappen durch ihre exzentrische Lagerung gegen diese Drehmomente je nach Abgasmenge gar nicht (Leerlauf), teilweise oder voll überdrückt und die Klappen schließen mehr oder weniger, und die heißen Abgase werden mehr oder weniger stark an den Vergaserunterboden geführt.
Außerdem kann beim Gas geben eine höhere Abgasmenge ungehemmter entweichen.
Wenn der Abgasstrang voll durchgewärmt ist, drehen sich die Bimetallfedern etwas in sich ein und verlieren ihr das auf die Achsen der Klappen wirkende Drehmoment - der äußere "Haken" der Bimetallfeder liegt dann auch nicht mehr an dem Anschlagstift an.
Die Klappen kehren in dieser Version auch bei betriebswarmem Motor im Leerlauf wegen des Drehmoments der Ausgleichsgewichte in die "offen"-Position zurück. Sie schließen sich jetzt allerdings beim Gas geben deutlich leichter, weil nur noch das Drehmoment der Ausgleichsgewichte wirkt .

Am 230.6-er Motor (BJ 1971) des Autors sieht die vordere Feder im kalten Motorzustand - und somit geöffneter Klappe - so aus:

Die bogenförmige Spannfeder sichert die Spiralfeder gegen Herunterfallen.

Und so ist die Lage der hinteren Spiralfeder bei geöffneter Klappe

Spätere Versionen (ab ca. 1974) hatten dann keine Ausgleichsgewichte mehr, sondern eine andere Detailkonstruktion (siehe auch die vier Fotos am Schluss dieses Beitrags).
Das folgende Bild zeigt die Unterschiede:

Bei der Version ohne Ausgleichsgewichte werden die Klappen im kalten Zustand durch die Vorspannung der Spiralfedern in die "offen" Position gedreht.
Beim stärkerem Gas geben im kalten Zustand können sich die Klappen gegen das Drehmoment der Spiralfedern durch den Abgasdruck mehr oder weniger schließen - sie kehren im kalten Zustand im Leerlauf wieder in die "offen" Position zurück.
Bei heißem Motor lässt die Vorspannung der Spiralfedern nach und beim Gas geben werden sie durch den Abgasstrom in die geschlossene Position gedreht.
Sie bleiben dann geschlossen bis der Motor kalt wird und die wieder einsetzende Vorspannung der Spiralfedern sie zurück in "offen" dreht.

Die Bimetallfedern korrodieren im Laufe der Jahre gern ganz oder tlw. weg und verlieren dadurch an Kraft. Auch fressen die Lager der Klappen gern, so dass sich diese nicht mehr bewegen können. Sollte eine Klappe im offenen Zustand verharren, führt dies im Fahrbetrieb zu einer stärkeren Erwärmung des Vergasers als nötig. Klemmt sie im geschlossenen Zustand, dann hapert es mit der zügigen Erwärmung des Vergaserunterbodens.

Rein vom Fahrgefühl her merkt man leider eher nicht, ob die Heizklappen noch ordnungsgemäß funktionieren.

Deshalb empfiehlt sich in Abständen eine Sichtkontrolle der Thermospiralen und eine Gängigkeitsprüfung der Welle, auf der die Heizklappe sitzt.
Die Gängigkeit kann man mittels Schraubendreher, den man in den Schlitz der Welle einsetzt, leicht prüfen.
Die Heizklappen selbst können durch die aggressiven Abgase auch im Lauf der Zeit ganz oder teilweise weg korrodieren. Das kann von aber außen nicht nachgeprüft werden, man müsste dann schon beim Abgaskrümmer einiges oberhalb demontieren.

Schwergängige Klappenlagerung kann man eigentlich nur durch "Rumwerkeln" wieder gängig machen. Auf keinen Fall mit Öl, Fett oder Caramba und dergl. rangehen, denn das verkokelt im heißen Krümmerbereich und hinterher ist alles evtl. noch viel schlimmer blockiert. Sollte man keine Gängigkeit schaffen, ist zur Reparatur eine größere Ausbauaktion des Auspuffkrümmers und eine Überholung des Klappensystems mitsamt Lager erforderlich.

Kann man die Klappen nicht leichtgängig bekommen, sollte man versuchen, sie hilfsweise in ihre geschlossene Position zu drehen. Dazu beim 6-Zylinder Motor die vordere Klappenachse auf ihrer geschlitzten Bimetallfeder-Seite im Uhrzeigersinn und die hintere auf ihrer geschlitzten Bimetallfeder-Seite entgegen Uhrzeigersinn drehen. Allerdings ist dann der Vorwärmeffekt nicht mehr gegeben, was man aber in unseren eher gemäßigten Wintern vermutlich eh nicht merkt. Auf Dauer sollte man aber doch das Klappensystem wieder voll in Ordnung bringen.

In extremen Fällen von Lagerfraß geht das provisorische Drehen der Klappen nicht; es bleibt dann nur die aufwändige Zerlegung/Überholung des Gesamtsystems.

Ersatzteile gibt es noch beim Mercedes Ersatzteilservice (Stand Mai 2020). Nachstehend die Teilenummern für die wichtigsten Teile am Beispiel eines M180-Motors.
(Bei anderen Motor-Typen können die Teilenummern abweichen).

• Thermospirale A1151430010, gilt auch für W115 Benziner

• Drahtfeder A1869930125, gilt auch für W115 Benziner

• Heizklappe A1141430006 , für W115 Benziner: Heizklappe A1151430306

Wichtig ist, dass man die Feder richtig rum einsetzt, sonst ist der ganze Dreheffekt verkehrt herum. Wenn man beim 6 Zylinder Motor die vordere Feder betrachtet, muss sich die Spirale von innen nach außen entgegen dem Uhrzeigersinn wickeln. Schaut man auf die hintere Feder, so muss deren Spirale von innen nach außen im Uhrzeigersinn laufen.

Und wie das Ganze an einem 4 Zylinder 220er Vergasermotor aussieht, haben uns Forumsmitglieder "oo/8" und "naglerc" zusammengestellt.
Anmerkung: Diese Einbauart ist auch bei den anderen W115 4-Zylinder Benzinern so (200, 230.4).

Hier die Übersicht der verschiedenen Teile.
Anmerkung: Über die Jahre gibt es verschiedene Bauweisen der Lagerung und Fixierung der Klappenachse.

Dazu die Lage am Ansaug-/Krümmer-System

Foto: Kollege "naglerc", Text: "Helmut 230.6"

Die Spirale muss sich bei den 4-Zylinder-Motoren (wenn sie im Normalfall entgegen der Fahrtrichtung hinten montiert ist) bei Draufsicht im Uhrzeigersinn von innen nach außen wickeln.
Anmerkung: Offenbar gibt es z.B. innerhalb eines Grundmodells (z.B. M115.920) unterschiedliche Versionen wo die Spiralfeder in Fahrtrichtung vorne statt hinten montiert ist.
Die Bimetallfeder muss bei geöffneter Heizklappe mit ca. 75 - 90° Vorspannung eingebaut werden. So steht es im Werkstatthandbuch für den M115.
Im kalten Zustand hält die Bimetallfeder die Vorwärmklappe offen für die Saugrohrbeheizung. Dabei liegt auch die Anschlagfeder an.
Bei Wärme verliert die Bimetallfeder an Spannung weil sie sich einrollt; sie wird dadurch locker und gibt die Heizklappe frei.
Die Gase drücken die Heizklappe nach oben und schließen diese. Die Anschlagfeder liegt dann auch nicht mehr an.

Kollege "naglerc" hat zwei Videos zur Verfügung gestellt, welche die Betätigung der noch kalten Feder (also offener Vorwärmklappe) beim Gas geben zeigen. Der Abgasdruck schließt dabei durch die Anströmung der asymmetrisch gelagerten Klappe selbige:

Video 1
Video 2 (ohne Ton)

Auch hier gilt: Kann man die Klappe nicht leichtgängig bekommen, sollte man versuchen, sie hilfsweise in ihre geschlossene Position zu drehen. Dazu beim 4-Zylinder Motor die Klappenachse auf ihrer geschlitzten Bimetallfeder-Seite im Uhrzeigersinn drehen (gilt für die o.a. gezeigte Lage der Bimetallfeder). Allerdings ist dann der Vorwärmeffekt nicht mehr gegeben, was man aber in unseren eher gemäßigten Wintern vermutlich eh nicht merkt. Auf Dauer sollte man aber doch das Klappensystem wieder voll in Ordnung bringen.

Hier noch ein paar Fotos von "Michael aus Köln", die zeigen, wie die Heizklappe bei einem 280S Motor aussieht.
In den Fotos steht die Klappe auf "offen", da die Bimetallfeder ja kalt ist.

Helmut 230.6 10:30, 29. Okt. 2010 (UTC), Aktualisierung vom 16.05.2020