• Automotive scope ATS5004D4-kanaals automotive-oscilloscoop met differentiële ingangen
• Meetsnoer TP-C1812Bruisarm differentieel BNC naar banaan-meetsnoer, 3 m
• Back Probes TP-BP85 Setdunne en flexibele backprobes

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

Moderne auto's hebben uitgebreide motormanagementsystemen die continu het functioneren van alle onderdelen in de gaten houden. Wanneer een onderdeel buiten specificaties opereert, wordt een foutcode die het probleem aangeeft opgewekt en opgeslagen in een fout-log in de Electronic Control Unit (ECU). Als de fout ernstig is zal een dashboard-lampje aan gaan om de bestuurder te informeren dat onderhoud nodig is. De onderhoudsmonteur zal met een foutcodelezer de opgeslagen fouten uitlezen. De foutcode wordt dan gebruikt om het probleem-onderdeel te bepalen en overeenkomstig te repareren.

De opgewekte foutcode geeft echter niet altijd de oorzaak van het probleem aan. In sommige gevallen wordt slechts een gevolg van het probleem aangegeven. Om het werkelijke probleem op te sporen is in dat geval is verdere diagnose met de juiste gereedschappen nodig, zoals een automotive-oscilloscoop.

Een Kia Carens met 1.6 liter motor blijft een lambda-sensor (of zuurstofsensor) gerelateerde foutcode opwekken die aangeeft dat het mengsel te rijk is. De foutcode resetten en met de auto gaan rijden wekt dezelfde fout weer op. Diverse onderdelen waren al vervangen, waaronder de ECU, maar de foutcode bleef terugkomen. Om dit probleem op te lossen zijn verschillende diagnosetechnieken nodig, met gereedschappen die inzicht geven in wat er precies gebeurt. Een automotive-oscilloscoop als de Automotive scope ATS5004D is het juiste instrument om dat soort informatie te verkrijgen.

Een lambda-sensor (of zuurstofsensor) detecteert de aanwezigheid van zuurstof in de uitlaatgassen. Wanneer het mengsel rijk is, is er geen zuurstof in de uitlaat aanwezig en is de sensorspanning ongeveer 0.8 Volt. Wanner de motor arm loopt, zal er zuurstof in de uitlaat aanwezig zijn en is de sensorspanning ongeveer 0.1 Volt. De ECU gebruikt het lambda-sensorsignaal in combinatie met de hoeveelheid lucht die de verbrandingskamers in gaat en de motortemperatuur om te bepalen hoeveel brandstof ingespoten moet worden voor een optimale verbranding. In de praktijk zal het lambda-sensorsignaal continu schakelen tussen 0.1 Volt (arm) en 0.8 Volt (rijk), wat aangeeft dat de ECU de motor dicht bij de optimale lucht-brandstof-verhouding regelt.

Omdat de foutcode wijst naar de lambda-sensor, is deze sensor eerst gecontroleerd. Bij stationair toerental schakelde deze perfect tussen arm en rijk, wat aangeeft dat de ECU in staat was optimale verbranding te regelen. Wanneer met de auto gereden werd, veranderde het signaal naar overwegend rijk. De niveau's van het uitgangssignaal waren juist en bij stationair toerental schakelde het signaal ook naar behoren, wat aangaf dat de sensor goed werkte.

Als een juist werkende lambda-sensor een rijk mengsel aangeeft, moet een ander onderdeel de oorzaak zijn van eente rijk mengsel. Twee andere signalen die de ECU gebruikt bij het bepalen van het juiste mengsel zijn de luchtmassameter (MAF-sensor) en de koelvloeistoftemperatuursensor. De MAF-sensor werd als volgende gemeten.

ATIS bevat een MAF-sensormeting die de oscilloscoop instelt met een enkele klik. Het laadt zelfs een referentiesignaal van een goed werkende MAF-sensor. Dit MAF-sensor-referentiesignaal is volgens de volgende procedure gemeten:

• Schakel het contact aan
• Na 5 seconden: motor starten en stationair laten lopen
• Na weer 5 seconden: toerental verhogen naar 3000 toeren
• Na nogmaals 5 seconden: gas los en terug naar stationair toerental
• Na weer 5 seconden: kort vol gas en terug naar stationair

De MAF-sensor werd gemeten volgens deze procedure. Dit maakt het mogelijk de diverse delen van de meting te vergelijken. De meting is te zien in figuur 1.

Figuur 1: MAF-signaal is te hoog

Hoewel de timing van het gemeten sensorsignaal niet helemaal gelijk is aan die van het referentiesignaal, zijn de diverse onderdelen goed te herkennen. Wat onmiddellijk opvalt is dat de signaalniveau's van het gemeten signaal duidelijk hoger zijn dan die van het referentiesignaal. Hogere signaalniveau's kunnen wijzen op een defecte of vervuilde MAF-sensor, maar kunnen ook een masaprobleem aanduiden. Als de massa niet goed is, zal er een spanningsval over de massaverbinding plaatsvinden, waardoor het uitgangssignaal van de sensor hoger wordt. Een volgende meting om de massaverbindingen van de sensor te testen werd uitgevoerd, de resultaten staan in figuur 2.

Figuur 2: Spanningsval in massaverbindingen

Kanaal 1 (rood) toont het MAF-sensorsignaal, kanaal 2 (geel) de MAF-sensormassa en kanaal 3 de ECU-massa. De twee massasignalen zijn gemeten tussen de massa van de accu en de massa-aansluiting van de sensor/ECU, waardoor het werkelijke spanningsverlies te zien is. Kanaal 4 (blauw) toont de voeding van de ventilator, die als extra belasting is gebruikt, om te zien welk effect een grotere stroom op de spanningsval heeft. Bij stationair toerental zijn de massa-spanningsverliezen voor zowel ECU als MAF-sensor ongeveer 0.1 Volt. Spanningsverliezen groter dan 0.1 Volt zijn te hoog en reden om een massaverbinding af te keuren. Toen de ventilator werd ingeschakeld, steeg het spanningsverlies tot boven 0.1 Volt, voor zowel de sensor als de ECU. Het MAF-sensoruitgangssignaal vertoonde ook een verhoging bij ingeschakelde ventilator.

Omdat de massaverbinding van de ECU ook een spanningsval vertoont, moet de slechte verbinding in de massa van de ECU zitten. De massaverbindingen werden gecontroleerd en een verbindingen van de ECU naar massa bleek slecht. De verbinding werd losgemaakt, schoongemaakt en weer goed vastgemaakt. De spanningsval was nu volledig verdwenen.

Figuur 3: De slechte massaverbinding

Om de reparatie te controleren werd de MAF-sensormeting herhaald. Deze keer waren de MAF-sensorsignaalniveau's exact gelijk aan die van het referentiesignaal. Er werden geen foutcode's meer opgeslagen.

Figuur 4: MAF-signaal is nu OK

Als gevolg van het spanningsverlies over de massaverbinding wekte de MAF-sensor een hoger uitgangssignaal op. Een hoger MAF-signaal betekent een grotere hoeveelheid lucht in de cilinder, waarvoor meer brandstof nodig is voor een optimale verbranding. In dit geval is het MAF-signaal te hoog, waardoor de ECU denkt dat er meer lucht de cilinders in gaat dan werkelijk het geval is, waardoor te veel brandstof ingespoten wordt. Dit overschot aan brandstof veroorzaakt een continu te rijk mengsel, wat door de lambda-sensor werd geconstateerd en in een foutcode resulteerde.

Meten met de Automotive scope ATS5004D toonde aan dat de lambda-sensor naar behoren werkte en het probleem ergens anders gevonden moest worden. Uiteindelijk bleek dat een kleine massaverbinding alle problemen veroorzaakte.

R.H.M. Metzelaar
GMTO