Aarzelende Renault Megane

Autoinformatie

Merk:Renault
Model:Megane
Jaar:1998
Motor:1.6 L
Motorcode:K7M
Aantal cylinders:4
Brandstoftype:Benzine
Motormanagementsysteem:Siemens Fenix 5
Renault Megane 1998 1.6 L K7M 4 Benzine Siemens Fenix 5

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, als diagnose-oscilloscoop of als labscoop.

Introductie

Problemen die zo nu en dan optreden kunnen erg lastig zijn voor een garage, vooral wanneer hun enige diagnose-instrument een foutcodelezer is en er geen fouten in de auto zijn opgeslagen. De enige manier om dan de oorzaak van het probleem te vinden is door alle gerelateerde onderdelen systematisch te onderzoeken. Kennis van de systemen in de auto is belangrijk, evenals basiskennis van de elektriciteitsleer, zoals bijvoorbeeld de wet van Ohm. En als laatste, maar zeker niet minst belangrijke voorwaarde: gebruik de juiste gereedschappen, een goede automotive-diagnose-oscilloscoop is onmisbaar.

Probleembeschrijving

Een garage krijgt te maken met een Renault Megane 1.6 L met K7M-motor uit 1998, met een dubbel brandstofsysteem, zowel benzine als LPG. Zo nu en dan hapert de motor, op benzine en ook op LPG. De garage controleerde de onderdelen die in beide situaties gebruikt worden, zoals bijv. het krukassensorsignaal en de ontsteking. Deze auto is uitgerust met DIS-ontsteking, waarbij twee bougies in serie zijn aangesloten op een bobine. Beide bougies vonken op het zelfde moment, waarbij een van de twee vonkt in de uitlaatslag (wasted spark). Dit systeem heeft geen verdeler nodig, waardoor het eenvoudiger is en minder onderhoud vereist omdat er geen mechanische onderdelen slijten. Toen beide primaire onstekingssignalen gemeten werden, vond de garage een verschil tussen beide signalen. Het ene signaal vertoonde een veel grotere contacthoek dan het andere signaal, als te zien in figuur 1.

Contacthoekverschil tussen de bobines

Figuur 1: Contacthoekverschil tussen de bobines

Een grotere contacthoek kan wijzen op een te lage voedingsspanning. De Electronic Control Unit (ECU) zal dan de contacthoek vergroten om de bobine langer op te laden voor een vonk. Het kan ook veroorzaakt worden door een defecte ECU. Zonder dat duidelijk was dat de ECU daadwerkelijk defect was is deze vervangen, hopende dat dit het probleem zou oplossen. Dat deed het niet en toen werd GMTO ingeschakeld om de oorzaak van het probleem te vinden.

Meten

Probleemzoeken begint altijd met de auto in de probleemsituatie te brengen en de essentiële signalen op dat moment te meten. De automotive-oscilloscoop werd verbonden met een ontstekingssignaal (Ch1) en een injectiesignaal (Ch2). De oscilloscoop-software was ingesteld te reageren op een hand-triggerknop en de signalen op te slaan, zowel voor als na het drukken op de knop. Daarna werd met de auto gereden tot hij haperde, op dat moment werd de hand-triggerknop ingedrukt en werden de twee signalen opgeslagen, zelfs van 2.6 seconden voor het indrukken van de knop.

Zowel ontsteking als injectie vallen weg

Figuur 2: Zowel ontsteking als injectie vallen weg

Zowel het ontstekingssignaal als het injectiesignaal zijn laag-actieve signalen. Om de ontsteking of de injector te activeren wordt het signaal omlaag getrokken, naar 0 V. Beide signalen sturen een inductieve belasting aan (een bobine of spoel). Zodra de spanning weer omhoog gaat, stopt de stroom, wat resulteert in een hoge inductiepiek op het signaal. Dit is normaal en kan genegeerd worden.

Zowel het ontstekings- en injectiesignaal haperen op hetzelfde moment. Een ingezoomd beeld van de signalen is te vinden in figuur 2. Omdat beide signalen gelijktijdig haperen werd daarna ook het krukassensorsignaal gemeten, maar dat signaal bleef goed tijdens de probleemsituatie.

Een ander vreemd ding dat te zien is in figuur 2 is de helling in het injectiesignaal. Normaal blijft het signaal op voedingsspanningsniveau tussen twee pulsen, maar tijdens de probleemsituatie daalt het signaal langzaam. Dit kan duiden op een voedingsprobleem.

Voedingsprobleem?

De voedingsspanning voor de ECU werd toen gemeten. Dit signaal wordt gestuurd door het systeem/pomp-relais, één relais voor ECU, injectoren, brandstofpomp en enkele andere onderdelen. Figuur 3 toont de ,meting van de voedingsspanning.

ECU-voeding valt weg

Figuur 3: ECU-voeding valt weg

Op het moment dat het probleem optreedt, zakt de voedingsspanning gelijkmatig. Dit duidt op een voedingsprobleem. Het feit dat de spanning niet in een keer wegvalt naar nul maar langzaam zakt wordt veroorzaakt door de brandstofpomp. Deze draait nog en begint dan als generator te fungeren.

Figuur 3 toont ook een meting van het systeem/pomprelais-stuursignaal. Dit is een actief-laag signaal: het relais wordt bekrachtigd wanneer dit signaal naar nul getrokken wordt. Tijdens de probleemsituatie faalt dit signaal en wordt het hoog, waardoor het relais niet meer bekrachtigd wordt. Vlak voordat het signaal faalt, wordt het iets hoger. Een soortgelijke stijging is later in het signaal nogmaals te zien.

Ook zichtbaar in dit signaal zijn vele korte pulsen. Na bestudering van het het bedradingsschema blijken dit pulsen te zijn om de toerenteller aan te sturen. Een extra meting liet zien dat de frequentie van de pulsen evenredig is met het toerental van de motor. Deze pulsen zijn te kort om het relais te deactiveren.

De stijging van het nulniveau kan duiden op een massaprobleem. Als een massaverbinding niet goed is, zal het spanningsverlies over de massaverbinding groter worden, waardoor het signaalniveau van diverse sensoren te hoog wordt. Een van deze sensoren kan de gaskleppositiesensor zijn. Het signaal van deze sensor werd gemeten en het vertoonde een probleem, zie figuur 4.

Gaskleppositiesensorsignaal veel ruis en te hoog

Figuur 4: Gaskleppositiesensorsignaal veel ruis en te hoog

Het signaal bevat veel ruis en is constinu te hoog. Het "geheel gesloten"-niveau van dit sensorsignaal is 0.5 V, terwijl in de meting het signaal continu hoger is dan 1 V.

Oorzaak en oplossing

Zoals eerder gemeld kan een slechte massaverbinding sensor-uitgangssignalen verhogen. De massa-aansluiting van de gaskleppositiesensor werd toen gemeten ten opzichte van de massa van de accu, zie figuur 5.

Sensor-massaniveau te hoog

Figuur 5: Sensor-massaniveau te hoog

Het massasignaal van de gaskleppositiesensor vertoont dezelfde ruis en is te hoog, wat duidelijk wijst op een een slechte massaverbinding. Alle massa-aansluitingen werden toen gecontroleerd en een massa-aansluiting op het motorblok bleek de boosdoener. De aansluiting werd goed schoongemaakt en stevig vastgemaakt. Dit loste het probleem op en de motor liep nu weer prima.

Conclusie

De motorproblemen werden waarschijnlijk veroorzaakt doordat de ECU stopte als gevolg van een voedingsprobleem. Korte voedingsproblemen die zo nu en dan optreden zijn lastig te vinden als de juiste gereedschappen niet beschikbaar zijn. Een voltmeter of multimeter zal de korte stoorpulsen niet tonen omdat hij daar niet snel genoeg voor is. Een goede automotive-diagnose-oscilloscoop als de Automotive scope ATS5004D zal de korte voedingsonderbrekingen en de ruis op het signaal wel tonen.

R. Metzelaar