Uitgeputte Mercedes E-klasse

Autoinformatie

Merk:Mercedes
Model:E-class
Jaar:2003
Motor:3.2L
Aantal cylinders:6
Brandstoftype:Diesel
Motormanagementsysteem:Bosch CP3
Mercedes E-class 2003 3.2L 6 Diesel Bosch CP3

Gebruikte apparatuur

Automotive scope ATS5004D

4-kanaals automotive-oscilloscoop met differentiële ingangen

Meetsnoer TP-C1812B

ruisarm differentieel BNC naar banaan-meetsnoer, 3 m

Backprobe TP-BP85

dunne en flexibele backprobe

De Automotive scope ATS5004D wordt in dit artikel ook naar gerefereerd als automotive-oscilloscoop, diagnose-oscilloscoop of labscoop.

Introductie

Bij problemen in moderne auto's kan het zeer complex zijn een juiste diagnose te stellen. Het lezen van foutcodes is meestal de eerste stap in het vinden van de oorzaak van een probleem. Meten met een labscoop is soms de enige manier om een diagnose te stellen, zoals in dit artikel gelezen kan worden.

Probleembeschrijving

Deze Mercedes E-klasse ging steeds moeizamer starten, waardoor uiteindelijk de startaccu het begaf. De auto was nog te starten met startkabels vanaf een reserveaccu in de bagage ruimte. Uiteindelijk had de eigenaar van de auto genoeg van deze situatie en kocht een nieuwe, grote startaccu. De auto startte echter nog steeds moeizaam en liet de eigenaar weer staan. Uiteindelijk werd besloten de auto naar een garage te slepen, waar de auto een week zonder startproblemen stond. Tussentijds was injector 6 gaan lekken, deze werd gedemonteerd en opgestuurd voor controle. Gedurende deze tijd is de accu losgekoppeld geweest. De injector kwam weer terug van de controle en werd gemonteerd met een nieuwe koperring. Daarna wilde de motor helemaal niet meer aanslaan. De motor draaide rond maar sloeg niet aan. Nadat een collega de foutcodes uit de auto had uitgelezen stelde de garage de diagnose "computerfout". De scanner die gebruikt was toonde een aantal foutcodes waarvan enkele "niet bekend" en "verborgen" codes. De monteur dacht dat doordat de accu een week losgekoppeld was, de het geheugen van de ECU/startonderbreker gewist was. De monteur stuurde de auto naar een klant van AECS die een Automotive scope ATS5004D, een goede foutcodelezer en AECS technische ondersteuning heeft.

Meten

Initiële Scan

Met een recent bijgewerkte foutcodelezer was de tweede garage in staat de complete auto correct uit te lezen waarbij er volledige communicatie was met alle 28 ECU's in deze hoog gespecificeerde auto. Een volledige uitlezing van het systeem toonde dat 26 van de 28 ECU's een of meer foutcodes opgeslagen hadden. Door dieper in het systeem te duiken bleek dat er helemaal geen "niet bekend" en "verborgen" codes waren. Dat was eenvoudigweg het resultaat van een uitleesapparaat dat foutcodes leest die niet in de foutcodedatabase zijn geprogrammeerd, een aanwijzing van een niet goed doorontwikkeld uitleesapparaat. Het eerste systeem dat de aandacht nodig heeft is de dieselinjectie-ECU. De motor slaat niet aan dus hier moeten problemen zijn. Alleen de motor-ECU had al 15 opgeslagen foutcodes, maar geen actieve foutcodes.

Terug naar de basis

AECS adviseert een lijst met alle foutcodes uit te printen voordat deze gewist worden, opgeslagen foutcodes kunnen belangrijke informatie bevatten over waar de fout kan zijn. De monteur deed dit ook en daarna had hij een afdruk van alle foutcodes in alle ECU's. De meest prominente codes door het hele systeem waren "voedingsspanning te laag" en "CAN-bus error". Gezien de historie van de auto (gestart tot de accu helemaal leeg is) was het geen verassing dat deze codes waren opgeslagen, en de monteur heeft daarop alle foutcodes gewist. Verrassend genoeg waren na opnieuw uitvoeren van een volledige systeem scan maar 4 modulen over die nog foutcodes hadden, allemaal niet gerelateerd aan startproblemen, maar de motor sloeg nog steeds niet aan. Dat was het moment dat de monteur met AECS belde voor ondersteuning met de gedachte dat alle nog aanwezige foutcodes het aanslaan van de motor niet konden tegen gaan. Hij bleek hierin gelijk te hebben!

Geen elektronische fouten?

Na alle fout codes doorgelopen te zijn met de AECS technische ondersteuning werd besloten alle massa-aansluitingen naar in ieder geval de motor-ECU te controleren omdat één gebroken sensormassa er voor kan zorgen dat diverse sensorspanningen buiten geldige waarden kunnen komen. Verder kan één ECU die zijn voedingsspanning verliest CAN-bus-communicatiefouten veroorzaken in andere ECU's. Met een accu in de kofferbak zijn er in het systeem diverse massapunten, puntlassen en massakabels die slecht kunnen zijn. De monteur schuurde alle belangrijke massaverbindingen in de kofferbak en motorruimte blank, bracht kopervet aan en draaide alle punten weer goed vast, hopende op een snelle oplossing. De motor sloeg nog steeds niet aan.

Scoop-tijd

Er is nu geen ontkomen meer aan, alleen met veel geluk zou een probleem als dit zonder gebruik van een oscilloscoop not efficiënt opgelost kunnen worden. De werkplaats was goed uitgerust met een Automotive scope ATS5004D, en een Diesel Retour Flow Sensor RFS400. De eerste meting die in deze situatie wordt gedaan is de injectorstuurspanning samen met rail-druk, een eenvoudige twee-kanaalsmeting die bijna alles vertelt wat je moet weten van een common rail diesel motor die niet wil aanslaan.

Raildruksensor en injectorsignaal

Figuur 1: Raildruksensor en injectorsignaal

In figuur 1 kunnen we zien dat er geen injectie is tijdens het starten. Wat zijn de mogelijke oorzaken?

Missende krukassensorspanning?

Gebruikmakend van de vier kanalen van de Automotive scope ATS5004D, is het mogelijk meer tegelijkertijd te zien. De meting van de figuur 2 toont de injectie met raildruk en krukassensoruitgang gemeten bij de ECU.

Injector, Raildruk en krukassensor

Figuur 2: Injector, Raildruk en krukassensor

We kunnen zien aan het krukassignaal dat de uitgangsspanning hoog genoeg is om de "ARM" en "Fire" punten in de ECU te halen. De oorzaak ligt dus niet bij de krukassensor.

Lage brandstofdruk?

Deze vraag beantwoorden we door te denken als een ontwerper. Zou je de injectoren openen en brandstof laten weg stromen uit de rail wanneer de gewenste raildruk nog niet bereikt is? Om deze logica te checken is met een externe spanningsbron een hogere spanning gegenereerd op de raildruksensor tijdens het meten van de injector bij het starten van de motor: de motor sloeg aan! Als de raildruksensor hoger gesimuleerd wordt, wordt de echte raildruk in het gesloten regelsysteem te laag, dus gelijk toen de motor aangeslagen was werd de extra toegevoerde spanning weer op nul gezet. Na een testrit werden de foutcodes in het motormanagement gecontroleerd, maar er waren geen foutcodes aanwezig, wat er op wijst dat er geen grote elektronische problemen waren. Nu de motor draait kan eenvoudig een hogedruk-lektest van het hele systeem uitgevoerd worden door de spanningsval op de raildruksensor te meten als de brandstof afgesloten wordt bij gas terugnemen. Figuur 3 toont een afname van raildrukspanning van 0,453 V in 0,5 seconden tijdens gas terugnemen. Kennis van het systeem vertelt dat dit ongeveer 2,5 keer het aanvaardbare niveau van lekkage is van een Denso common rail-systeem.

Raildruklekkage gemeten tijdens afsluiten brandstof bij gas terugnemen

Figuur 3: Raildruklekkage gemeten tijdens afsluiten brandstof bij gas terugnemen

Waar is de lekkage?

Op dit moment was het einde van de werkdag bereikt en de auto bleef 's nachts zo staan. De volgende dag wilde de auto niet meer aanslaan. Een snelle verificatiemeting van de raildruk en de injectorspanning werd gedaan met hetzelfde resultaat. Het zou lucht in de leiding kunnen zijn met een klein lek naar de brandstofaanvoer naar de hogedruk-brandstofpomp, maar dit systeem heeft een elektrische pomp in de tank die automatisch het lagedruksysteem ontlucht. Deze pomp zet ongeveer 5 bar druk op het lagedruksysteem, wat een lek waarbij een lek duidelijk zou zijn geworden. Het probleem is dus niet lucht dat in het lagedruksysteem komt. Na het starten van de motor met een externe spanning aan de raildruksensor en nog een testrit om te kijken of vol vermogen gehaald kan worden, kon de mogelijkheid van een niet werkende overdrukklep worden uitgesloten. De oorzaak kon nu alleen nog brandstoflekkage van de injectoren zijn De 4-kanaals Diesel Retour Flow Sensor RFS400 werd aangesloten aan de retourlijnen van de eerste 4 injectoren om injectorlekkage te meten. We weten dat er tijdens het starten en niet aanslaan geen injectoraansturing is.

RFS 400 aangesloten op de eerste 4 injectoren met de meetkabels aangesloten

Figuur 4: RFS 400 aangesloten op de eerste 4 injectoren met de meetkabels aangesloten

Figuur 5 toont de retourflow-meting tijdens starten (niet aanslaan).

Retour flow van de eerste 4 injectoren met hoge retour bij injectoren 1 en 3

Figuur 5: Retour flow van de eerste 4 injectoren met hoge retour bij injectoren 1 en 3

Oorzaak

We hebben gevonden waarom de druk in de hoge-druk- rail te laag is voor injectoraansturing. Wanneer de injectoren niet worden aangestuurd mag er geen retour flow zijn. Twee injectoren tonen 21 en 46 ml/min retourflow tijdens het starten! Dat is brandstof die niet in de rail blijft.

Oplossing

Door de hoge kilometerstand van het voertuig en onbekend onderhoudsverleden werd besloten 6 gereviseerde injectoren te plaatsen. Nadat het systeem was ontlucht en voorverwarmd sloeg de motor gelijk aan. De meeste werkplaatsen beschouwen het probleem nu opgelost, ronden af en geven de auto terug aan de eigenaar. Gelukkig controleerde de monteur nog een meting. Herinner dat figuur 3 bij gas terugnemen rail-lekkage vertoonde met de slechte injectoren. Figuur 6 toont dezelfde meting met de gereviseerde injectoren.

Deceleratie lekkage met 6 gereviseerde injectoren

Figuur 6: Deceleratie lekkage met 6 gereviseerde injectoren

Er is nog steeds een hoge lekkage in vergelijking met een Denso-referentie. Het blijkt dat dit CP3-systeem een gesloten regelsysteem heeft tijdens gas terugnemen en dat de overdrukklep tijdens gas terugnemen met een andere duty cycle aangestuurd wordt.

Conclusie

Gedetailleerde kennis van het systeem (training) en het hebben van de het juiste gereedschap (Automotive scope ATS5004D en Diesel Retour Flow Sensor RFS400) en inzicht in het werk zorgden voor een snelle diagnose. Laat verhalen als "ECU waarvan het geheugen is gewist", "niet bekende/geheime foutcodes" of Googelen van bekende fouten geen afleiding veroorzaken tijdens het stellen van een diagnose, dat kost vertrouwen en geld. Onnodig vervangen van de ECU is een dure grap en is iets wat we bij AECS steeds vaker tegenkomen. De technologie in dit voertuig is nu in de meeste auto's terug te vinden, vertrouw op je eigen kennis, gereedschap en ondersteunend netwerk (zoals AECS technische ondersteuning).

P. Leijen
AECS