Via een klant met technische ondersteuning kregen we een BMW 528 binnen. Het ging om een sedan met motorcode N53B30A met een 3.0 6-cilinder motor uit 2010. Zo, wat was daar al aan gesleuteld! De lijst met werkzaamheden besloeg 1,5 A4’tje! Wat was het probleem. Nadat de motor gestart was, ging hij binnen de kortste keren in noodloop en liep dan slecht rond. Foutcode P0303 wees op misfires in de derde cilinder.

Wat er al aan de auto gedaan was? Vervangen van injectoren, bobines, bougies. Verwisselen van de klepstoters van cilinder 3 met 4. Nokkenas gecontroleerd. NOx-sensor losgenomen, waarna de motor in een noodloop kwam en injector 3 aangestuurd bleef.

De klant heeft een tijdje gereden om een motor flush mogelijk te maken. Verder met een rookmachine gekeken of er lekkage in het inlaatspruitstuk was ontstaan. De motor heeft ook een inlaatreiniging ondergaan in verband met vervuilde kleppen. Daarnaast is er een grondige inspectie gedaan met een camera in de verbrandingsruimte. En de kop is gedemonteerd voor een algehele controle. Toen dit alles niet mocht baten, is besloten de auto naar GMTO te halen.

Cilinder 3 doet niet mee

Bij GMTO hebben we eerst getest of het probleem inderdaad in de derde cilinder ontstond. Met de rondlooptest hebben we kunnen constateren dat vrijwel direct na het aanslaan van de motor, cilinder 3 geen koppel levert. Het was even goed kijken, want het was een apart scopebeeld. Bij deze motor worden de injectoren twee keer aangestuurd tijdens de arbeidsslag. Ook de ontsteking wordt twee keer aangestuurd.

De rondlooptest laat zien dat, vrijwel direct na het aanslaan van de motor, cilinder 3 geen koppel levert. Let ook op het dubbele vonken. De tweede vonk wordt zelfs 5 keer aangestuurd in 12 ms tijd.

Na bestudering van de scopebeelden bleek de tweede inspuiting gevolgd te worden door een tweede ontstekingspuls. Het dubbele vonken is op het scopebeeld te zien, waarbij de tweede vonk zelfs 5 keer wordt aangestuurd in 12 ms tijd. Waarschijnlijk om er zeker van te zijn dat het tweede portie benzine zeker tot ontbranding zal komen. Deze tweede verbranding bleek bijna 90° na de eerste ontbranding plaats te vinden (bij goed lopende motor) en is er alleen tijdens de opwarmfase. Dus een verbranding in de uitlaatslag. Deze tweede ontbranding gebruikt BMW om de katalysatoren snel op te warmen, zodat ze snel met hun reinigende werk kunnen beginnen.

Minder spanning over injector 3

De scopebeelden lieten zien dat de ontsteking van cilinder 3 werkte, maar dat de injector werd uitgeschakeld. In het beeld ontbreken de vooren na-inspuiting van cilinder 3.

Het betreft hier een piëzo-injector. We maten de stroom van één injectorgroep, dus kregen we drie cilinders in één scopebeeld. Het bijzondere van een piëzosturing is dat de injector, die het beste met een condensator kan worden vergeleken, door een hoge spanning wordt geopend wat een positieve stroompuls tot gevolg heeft. Zolang de injector geopend is, blijft de spanning aanwezig maar keert ondertussen de stroom terug naar nul en het piëzopakket in de injector blijft ‘uitgezet’.

De stroompulsen van injector 3 ontbreken. Deze injector is uitgeschakeld.

In het scopebeeld is deze aansturing te zien. Op het moment dat de injector weer gesloten moet worden, als het piëzopakket moet krimpen, wordt de spanning geforceerd naar nul gebracht (kortsluiten) wat een negatieve stroom tot gevolg heeft (gelijk aan het ontladen van een condensator). Na meting blijkt de stroom bij goede injectoren op ongeveer 4 ampère te liggen.

Aansturing gaat uit

Na bestudering van het scopebeeld (voordat de derde injector wordt uitgeschakeld) bleek zowel de spanning als de stroom lager dan bij de andere injectoren. De spanning over injector 3 was 100 volt, terwijl de spanning over alle andere injectoren 130 volt bedroeg. Daarbij was de stroom ook lager in het circuit van cilinder 3. Die bedroeg 3 A tegenover 4 A in de andere injectoren. Voor de ECU was dat waarschijnlijk de reden om deze injector uit te schakelen. Die softwarebeslissing is begrijpelijk. Als de injector niet goed of niet geheel wordt geopend, kan dat immers een verkeerde ontbranding veroorzaken.

Net na de start, voor de derde injector wordt uitgeschakeld, blijkt de spanning over injector 3 lager dan die over de andere injectoren.

Hoe kan dat?

Dus een te lage spanning over injector 3 was de afwijking. Waardoor zou deze spanning (en bijbehorende stroom) te laag kunnen zijn? We hebben nog een aantal testen gedaan om uit te sluiten dat er een bedrading of stekker probleem zou zijn. Zo hebben we de draden die naar de injector 3 lopen, gemeten met de scope. Om er zeker van te zijn dat hier geen overgangsweerstand aanwezig was, werd de scope over de draden tussen ECU en injector geplaatst. Dus alleen over de draad meten en dan mag de spanning niet hoger zijn dan 0,5 V tijdens het aansturen. Immers, een weerstand in een draad, veroorzaakt altijd een spanningsverlies bij een stroomdoorgang. Dit is de enig juiste meetmethode voor het opsporen van slechte verbindingen. Een Ohm-meter is niet meer nodig omdat er dan niet met draaiende motor gemeten kan worden.

Injector of ECU?

Tevens hebben we de injectorstekkers van cilinder 3 en 4 even verwisseld om te kijken of het niet aan de injector lag. Het probleem van de lage stuurspanning ging mee naar cilinder 4. Even hebben we ook gedacht dat het de injectorcodering kon zijn die een andere aansturing tot gevolg had. Dus hebben we de coderingen van cilinder 3 en 4 omgewisseld, maar ook hier geen verandering. Langzaam begonnen we de ECU te verdenken.

Bij navraag bleek deze ECU niet in Nederland te kunnen worden getest, dus moesten we zelf wat bedenken. Inmiddels hadden we een totall loss ECU van een andere BMW 528 kunnen krijgen en hebben we de eindtrap van cilinder 3 omgesoldeerd. Daarbij hebben we tevens diverse meetpunten aan deze eindtrap gesoldeerd om de massa, stuurpuls en de hoogspanning op de print te kunnen controleren. Hoopvol startten we de meting. Er moest nu toch wat te zien zijn. Maar de massa was goed (bijna 0 V), de stuurpuls was goed (t.o.v. de andere eindtrap) maar de hoge spanning op de print was ook hier 100 V, dus 30 V te laag.

Ook na vervanging van de eindtrap van injector 3 op de ECU blijft de spanning over injector 3 te laag: 100 in plaats van 130 V.

En dus?

Nog één keer hebben we alle verbindingen tussen de printcomponenten en de ECU-stekker gecontroleerd en doorgesoldeerd. Weer geen verbetering. Dus moesten we nu echt constateren dat de ECU defect was. De auto ging terug naar de betreffende garage en na het omwisselen van de ECU liep de motor weer als een zonnetje. Het afkeuren van een ECU doen we niet graag en niet gemakkelijk. In de praktijk blijkt er toch vaak iets anders aan de hand te zijn, zoals verbindingen, bedrading of componenten.