Audi A8 wil niet starten

Automotive Test Scope ATS5000

2-kanaals automotive-oscilloscoop met Arbitrary Waveform Generator

Hand-triggerknop

De Automotive Test Scope ATS5000-oscilloscoop wordt in dit artikel ook naar verwezen als automotive oscilloscoop, als diagnose-oscilloscoop of als ATS Labscoop.

Een kennis heeft een tweedehands Audi A8 gekocht. De auto was 2,5 jaar oud en met de techniek van vandaag kunnen er nog veel kilometers mee gereden worden. Het betreft hier een Audi A8 met een V8 4,2 liter motor met automaat en een kilometerstand van 65.000. Na een dag de auto in zijn bezit te hebben merkte de eigenaar dat er iets mis was met het aanslaan van de motor. Als de motor koud was waren er geen problemen maar als de motor gestart werd, nadat hij ervoor nog gedraaid had, sloeg hij niet meer aan. Met dit verhaal heeft de eigenaar de dealer gebeld en de auto is daar aan een onderzoek onderworpen. Na een dag kreeg hij de auto terug maar het probleem bleek niet opgelost. De eigenaar had inmiddels zijn vertrouwen in de betreffende garage verloren omdat het probleem er waarschijnlijk al in heeft gezeten bij verkoop en de garage het (nog) niet had opgelost.

Er werd een afspraak bij GMTO gemaakt om dit probleem nader te onderzoeken. Na enig proberen was het storingsbeeld duidelijk. De startproblemen zaten in de afkoelfase tussen de 10-30 minuten nadat de motor op bedrijfstemperatuur was geweest. Een relatief makkelijke opdracht omdat er metingen kunnen worden gedaan bij een goed functionerende motor (starten, direct na stilzetten) en tijdens het probleem (na 10 minuten stilstand). Eerst hebben we metingen gedaan om te kijken of een vitale aansturing ontbrak zoals aansturing van bobine en/of injectoren tijdens de storingsfase. Het ontstekingssysteem is uitgevoerd met op elke bougie een aparte bobine met daarin weer de eindmodule geïntegreerd. Het meten van de hoogspanning is niet eenvoudig dus hebben we eerst de stuurpuls gemeten naar de eindmodule van een bobine om een eerste indicatie te krijgen en omdat deze het makkelijkst toegankelijk waren. In de startfase bleken de pulssignalen aanwezig, zie figuur 1.

De pulsen kunnen soms vrij klein zijn en van deze auto komen ze ook niet boven de 4 V uit. De breedte van de pulsen bedraagt ongeveer 5 milliseconden wat tevens de contacthoek is die het stuurapparaat berekent. Beide bevindingen waren niet afwijkend dus we moesten de oorzaak ergens anders zoeken.

Een volgende stap was het meten van de injectoren. Omdat we 2 meetkanalen tot onze beschikking hebben konden we het signaal van de injector en de krukassensor gelijktijdig meten. Eigenlijk wisten we bij de eerste meting al dat het signaal van de krukassensor in orde moest zijn en tevens het signaal van de nokkenassensor. Een motormanagement-systeem moet beide signalen binnen krijgen om de juiste positie te bepalen van de betreffende zuiger. Als een van deze signalen ontbreekt weet de ECU niet meer waar een betreffende zuiger zich bevindt en zal stoppen met het aansturen van dit type bobines om motorschade te voorkomen. De meting die toen gedaan werd aan injector en krukassensor gaf direct de oorzaak van het niet aanslaan weer. De injector werd nl. veel te lang open gestuurd (300 milliseconde) wat tot gevolg heeft dat de motor volledig verzuipt. Je moet bedenken dat een injector, bij normaal stationair toerental, ongeveer 2 tot 5 milliseconde open staat en tijdens starten met warme motor zal de openingstijd hooguit het vijf- tot tienvoudige bedragen. Wel is het altijd zo dat als een motor niet direct aanslaat de openingstijd van de injectoren tijdens de startfase steeds korter wordt om het verzuipen te voorkomen. In figuur 2 is het veel te lang aansturen van de injectoren te zien.

We moesten ongeveer een half uur wachten voordat de motor weer aan wilde slaan. Op dat moment was de openingstijd van de injectoren dusdanig korter geworden dat na enig starten de motor weer schoon was en de juiste hoeveelheid brandstof was bereikt. In figuur 3 is deze fase te zien waarbij in het begin de motor nog wat te veel brandstof kreeg (ongeveer 50 milliseconde) en nog niet aansloeg.

In dit scopebeeld is een nagenoeg volledige gele signaalband te zien, wat het krukassensorsignaal weergeeft. In het begin zijn smalle openingen waar te nemen van de twee missende tanden op het vliegwiel (positieherkenning). Het moment van aanslaan van de motor is in het signaal van de krukassensor te zien op het moment dat deze in amplitude toeneemt. Een inductieve krukassensor is net een fietsdynamo die een hogere spanning opwekt bij een hoger toerental. Zo kunnen de spanningen van deze sensoren wel oplopen tot 60 V piekspanning bij hoog toerental.

Dit is echter geen betrouwbare methode en daarom is de RPM-I/O van de diagnose-oscilloscoop-software gebruikt om uit het krukassignaal het motortoerental te herleiden, zichtbaar in de roze grafiek. Een steile flank in het toerentalsignaal geeft aan waar de motor aanslaat.

In figuur 4 is het injectorbeeld samen met de krukassensor te zien bij een vlot aanslaande motor.

Duidelijk is te zien dat de openingstijd niet langer dan 15 milliseconden bedraagt. Wat we tot nu toe gedaan hebben is het constateren van feiten maar nog niet de oorzaak boven water gehaald. Wel hadden we een idee waar de storing gezocht moest worden. Een koelvloeistoftemperatuursensor kan bij een zeer koude motor een zeer lange injectietijd tot gevolg hebben. Aangezien deze auto zich nog in de garantieperiode bevond werd de betreffende garage geïnformeerd over onze bevindingen. Omdat het systeem waarschijnlijk geen foutcodes had gegeven was het voor de garage een stuk lastiger deze storing te vinden. We adviseerde de garage eens te kijken naar de data, die met hun seriële communicatietester is op te vragen, en specifiek naar de waarden van de koelvloeistoftemperatuursensor. Inderdaad bleek tijdens de afkoelfase van de motor dat de ECU een motortemperatuur zag van -50 graden. De sensor gaf een zeer koude motor aan maar was niet geheel onderbroken anders was er wel een foutcode uitgelezen. De sensor is vervangen en het probleem verholpen. Een storing in dit sensorcircuit zou ook met de ATS Labscoop zijn gevonden want de spanning over een koelvloeistoftemperatuursensor is in warme toestand meestal kleiner dan 1 V. In de storingssituatie zal de spanning tussen de 4,5 en 4,8 V zijn geweest en dus een afkeur. Als deze hoge spanningen worden gemeten bij warme motor is het raadzaam om ook even de massa van deze sensor te meten t.o.v. de accumassa. Een slechte massaverbinding kan dezelfde gevolgen hebben.

R. Metzelaar