Stotterende Ford Fiesta

Automotive Test 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

Hand-triggerknop

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

Bij het zoeken naar zo nu en dan voorkomende storingen is een goede automotive-oscilloscoop onontbeerlijk. Deze moet enkele specifieke eigenschappen hebben voor het vinden van de oorzaak van problemen. Een van die eigenschappen is met een hoge samplesnelheid een lang record met meetwaarden meten, getriggerd door een hand-triggerknop, waarbij signalen van voor en na het triggermoment worden vastgelegd.

Een Ford Fiesta met J6B-motor stottert zo nu en dan. De garage waar de auto naar toe gebracht werd had geen goede automotive-oscilloscoop, men kon dus niet eenvoudig de oorzaak ven het probleem vinden. Enkele onderdelen werden vervangen, maar het probleem bleef bestaan. Omdat men niet in staat was de oorzaak te vinden werd GMTO ingeschakeld om te helpen bij de diagnose.

Wanneer een motor zo nu en dan inhoudt, is er meestal een probleem met injectie of ontsteking. De beste manier om dit te onderzoeken is door een goede automotive-oscilloscoop als de Automotive Test Scope ATS5004D in de auto te plaatsen en aan te sluiten op een ontstekings- en een injectiesignaal. De scoop moet ingesteld worden op een lange meettijd bij een hoge samplesnelheid. Een hand-triggerknop wordt gebruikt om de oscilloscoop te triggeren en de signalen te meten en vast te leggen. Het is zelfs mogelijk signalen te bekijken die waren opgenomen voordat de triggerknop was ingedrukt. Hiermee is het mogelijk te zien hoe een probleem zich ontwikkelt. Zodra de labscoop is aangesloten hoeft er alleen maar gereden te worden tot de motor inhoudt, dan wordt de triggerknop ingedrukt.

Figuur 1 toont een meting van een ontstekingssignaal (boven) en een injectiesignaal (onder). Deze meting van 6.5 seconden vertoont veel pulsen in beide signalen. De grotere afstand tussen de pulsen toont duidelijk dat op een bepaald moment het motortoerental sterk daalt. Vlak voor deze daling in toerental is een vreemd patroon met veel pulsen in het injectiesignaal zichtbaar, hierdoor wordt de injector veel langer opengestuurd dan normaal. Hierdoor verzuipt de motor waardoor het mengsel niet ontbrandt en als gevolg het toerental daalt. Daarna herstelt de motor zich naar het oorspronkelijke toerental.

De gekozen meetwijze op de automotive-oscilloscoop maakt het mogelijk het vreemde patroon uit te vergroten. In figuur 2 is hetzelfde signaal te zien, nu zo ver uitvergroot dat slechts 300 ms rond het vreemde patroon te zien zijn.

Het ontstekingssignaal (boven) is stabiel en blijft stabiel gedurende het probleemmoment. Het injectiesignaal (onder) laat echter duidelijk zien dat de injector een keer lang wordt geopend en daarna nog twee keer kort. Het pulserende patroon wordt gebruikt om de stroom door de injector te begrenzen zodat de injectorspoel niet te heet wordt. De pulsen zijn te kort om de injector weer te laten sluiten.

Nu is het zaak uit te vinden waarom de injector zo lang open wordt gestuurd. Wanneer een auto accelereert wordt een injector meestal iets langer open gezet, zodat meer brandstof in de cilinder kan komen. Gegevens over het accelereren worden verkregen door de Electronic Control Unit (ECU) van de gaskleppositiesensor en de luchtmassameter (MAF-sensor).

Hierna werden het gaskleppositiesensor-signaal (GKP, boven) en een injectiesignaal (onder) gemeten, de gemeten signalen staan in figuur 3. Het GKP-signaal springt naar 5 V, het maximum voor deze sensor. De ECU reageert als verwacht: in injectoren worden vaker en langer aangestuurd. Hoewel dit maar een korte, 100 ms durende verstoring is, heeft deze een groot effect op hoe de motor loopt.

Wanneer een sensorsignaal plotseling naar de maximale waarde springt, wordt dit meestal niet veroorzaakt door de sensor zelf, maar door een bedradingsprobleem naar de sensor. Meestal is de massaverbinding verbroken, waardoor de uitgangsspanning naar de maximale waarde gaat. De massaverbinding van de sensor werd gecontroleerd door het spanningsverschil te meten tussen de massa van de sensor en de massa van de accu. Tijdens het optreden van de storing bleef het massaniveau van de sensor echter op 0 V, dus het probleem werd niet veroorzaakt door een slechte massaverbinding.

Als de massaverbinding in orde is, blijven naar een paar andere mogelijkheden over:

• een kortsluiting tussen de sensorvoeding en de sensoruitgang, hiervoor moet de isolatie van de twee draden beschadigd zijn
• een slechte verbinding in de connector van de sensor
• een slechte massaverbinding in de sensor

De eerste twee mogelijkheden kunnen eenvoudig gecontroleerd worden en hier werden geen problemen gevonden, waardoor alleen de derde mogelijkhijd over bleef. De sensor werd vervangen en het probleem was verdwenen.

Een goede automotive-oscilloscoop als de Automotive Test Scope ATS5004D kan veel voordeel geven bij probleemzoeken in een auto. De handmatig getriggerde lange meting blijkt zeer nuttig bij het vinden van het probleem: gewoon met de auto gaan rijden en wanneer het probleem optreedt even op de Hand-triggerknop drukken en de signalen zijn opgenomen, zelfs van voor het drukken op de knop. De hoge uitvergrotingsfactor maakt het mogelijk de kleinste details te bekijken. Deze relatief korte verstoring zou lastig te vinden zijn geweest zonder een automotive-labscoop, want hij is veel te kort om op een multimeter te kunnen zien. Alleen door structureel een voor een onderdelen te gaan vervangen was dit probleem wellicht opgelost. Een dure en zeker niet effectieve manier van foutzoeken.

R. Metzelaar