Renault Kangoo wil slecht starten

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

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

Een Renault Kangoo uit 1998 had problemen met starten. De motor wilde wel aanslaan, maar viel dan gelijk weer uit. Een uitleesapparaat gaf geen foutcodes. Een monteur ontdekte dat wanneer een bobinegroep (deze auto heeft DIS-ontsteking) werd losgekoppeld, de motor wel bleef lopen, op twee cilinders en met een te laag toerental. Dit gebeurde ongeacht welke bobinegroep was losgekoppeld. Met een automotive-oscilloscoop werden verscheidene onderdelen gecontroleerd en alle benodigde signalen leken in orde. De auto was onderzocht door diverse garages en verscheidene onderdelen waren al vervangen: krukassensor met connector en bedrading, brandstofpomp, bougies. Verder waren de injectoren schoongemaakt en enkele mechanische afstellingen gecontroleerd en aangepast. Ook een Renault-garage kon het probleem niet vinden: volgens hun testsysteem zou de motor moeten lopen, maar... hij liep niet. GMTO werd toen benaderd en de auto werd gebracht voor een uitgebreid onderzoek.

GMTO ging meten met een diagnose-oscilloscoop en concludeerde ook dat de vereiste signalen aanwezig waren en in orde leken, de motor zou moeten starten. Een ding werd wel opgemerkt, de laadtijd (of contacthoek) van de bobine-aansturing varieerde nogal.

Figuur 1 toont een laadtijd die erg varieert tussen twee pulsen, maar ook veel verschilt ten opzichte van de andere bobinegroep. De stroom door de bobine werd toen gemeten, maar daar waren geen problemen te zien. De stroom liep op tot 6 A en stabiliseerde zich daar. Stroommetingen in circuits als dit zijn belangrijk omdat ze kunnen aantonen of de bobine genoeg energie bevat om een goede vonk op te wekken. Figuur 1 laat zien dat de stroomregeling na 3.7 ms intreedt. De ontstekingsmodule moet dan de laadtijd, de tijd die nodig is om voldoende stroom door de bobine te laten stromen voor een goede vonk, zo kort mogelijk houden, om oververhitting van de bobine te voorkomen. Ontsteekpulsen met een laadtijd van meer dan twee keer zo lang als noodzakelijk kwamen voor. Omdat er genoeg vonkenergie beschikbaar was, werd dit niet als mogelijke oorzaak voor het niet starten van de motor gezien.

Figuur 2 toont de volledige cyclus van starten en weer afslaan van de motor. Deze cyclus duurt nog geen twee seconden.

Het bovenste signaal, kanaal 1, toont het krukassignaal, waarin duidelijk zichtbaar is dat de motor start en dan weer stopt. Het signaal lijkt erg in elkaar gedrukt, maar het is gemeten met een grote recordlengte en een hoge samplesnelheid, waardoor er ver ingezoomd kan worden zonder verlies van detail. Het tweede signaal, kanaal 2, is een injectorsignaal. Dit signaal vertoont geen vreemde zaken, het heeft goede openingstijden en de juiste inspuitfrequentie. Het derde en vierde signaal zijn de twee bobinegroepen. Van begin tot eind werden vonken opgewekt.

Analyse van de signalen leidde ons naar de volgende conclusie: er was ofwel een mechanisch probleem ofwel een timingsprobleem in het ontstekingssyteem. Dat laatste komt zeer zelden voor.

Het Bovenste Dode Punt (BDP, positie van een zuiger waar deze het verst van de krukas verwijderd is) in relatie tot het krukassignaal werd toen bepaald. Dit kan gedaan worden door de accuspanning of de stoom tijdens het starten te meten, samen met het krukassignaal. De hoogste spanning of stroom geven het DBP aan. Het BDP komt in het algemeen niet overeen met het referentiepunt in het krukassignaal. Bij deze motor bleek het BDP op 14 tanden na het referentiepunt (ontbrekende tand) te liggen. Met deze informatie kon de timing van de diverse signalen beter onderzocht worden.

Figuur 4 toont de signalen op het moment dat de motor aanslaat. De ontsteekpuls valt op tand 13. Dat is een tand voor BDP. Het krukassignaal bevat 60 perioden per omwenteling, dus een tand betekent 6 graden van de krukas, wat overeenkomt met 6 graden voorontsteking.

Bij Figuur 5 is ingezoomd op het moment dat de motor weer afslaat. De ontsteekpuls komt nu lang na het BDP, op tand 19. Dat betekent 19 - 14 = 5 tanden na BDP, ofwel 5 x 6 = 30 graden na-ontsteking. Veel te laat...

Het is nu duidelijk dat de te late ontsteking er voor zorgt dat de motor niet wil starten. Maar wat veroorzaakt die late ontsteking? De timing van een motormanagementsysteem wordt geregeld door software, gebaseerd op signalen van de krukassensor en andere sensoren. Sensoren die de ontstekingstiming kunnen beïnvloeden zijn de Manifold Absolute Pressure (MAP) sensor, de pingelsensor en de toerentalsensor. Deze sensoren kunnen echter niet de ontsteking zo veel vertragen als hier gebeurt. Desondanks werden de signalen gemeten en allemaal in orde bevonden. Omdat spanningsvariaties op de voedingslijnen van de ECU vreemde dingen kunnen veroorzaken, werden de voeding en de massa van de ECU gemeten tijdens het starten, maar ook hier was niets vreemds te zien.

Het leek er op dat de enige oorzaak een defecte ontstekingsmodule kon zijn. Dit werd besproken met de garage en de auto werd terug gebracht met het advies de ontstekingsmodule te vervangen. Na vervangen belde de garage op met de mededeling dat het probleem niet opgelost was. De auto vertoonde nog steeds dezelfde symptomen.

Toen werd weer gedacht aan de krukassensor. In een van de eerste pogingen het probleem op te lossen was de krukassensor met connector en bedrading vervangen. De nieuwe bedrading moet dan op de bestaande aangesloten worden. Het was duidelijk zichtbaar dat dat keurig gedaan was: roze op roze en geel op geel. De garage werd het advies gegeven de draden te verwisselen. Hun reactie was dat de motor nu wilde starten en prima liep.

Wanneer het kurkassignaal verkeerd om is aangesloten, zal het signaal omgekeerd worden. DE ECU zal dit omgekeerde signaal gebruiken en verkeerde conclusies trekken met betrekking tot de exacte stand van de motor. Daardoor worden de diverse signalen op het verkeerde moment opgewekt.

We vermoeden dat het volgende is gebeurd: De auto wilde niet starten en is naar de garage gebracht. De garage heeft toen de (werkelijk defecte) krukassensor, connector en deel van de bedrading vervangen. Deze nieuwe sensor had omgekeerde draadkleuren en werd daardoor verkeerd om aangesloten. De motor wilde nog steeds niet starten, maar de krukassensor werd niet verdacht omdat die juist was vervangen. Het feit dat de signaalpatronen nu anders waren is waarschijnlijk over het hoofd gezien.

R. Metzelaar