Praktijkgeval 5: storingsdiagnose bij een Mercedes 220 CDI (W204) uit 2011

In deze column nemen wij u graag mee tijdens de diagnose van een storing in Mercedes 220 CDI (W204) met een OM 651.911 motor uit 2011. De klacht van deze auto is dat deze bij stationair bedrijf af en toe last heeft van een schuddend motorblok. De motorregeleenheid laat geen foutmeldingen zien. In een poging de storing te verhelpen heeft het garagebedrijf vier nieuwe verstuivers geplaatst. Helaas zonder gewenst resultaat. Daarop is de auto bij ons aangeboden voor onderzoek.

Omdat tijdens het schudden de raildruk in een resonantie komt, ligt de focus op het brandstofsysteem. Het brandstofsysteem bestaat uit een opvoerpomp in de tank die diesel aanvoert naar de hogedrukpomp op een druk van circa 4 bar. De hogedrukpomp brengt via twee regelkleppen de dieseldruk naar 300 tot 2000 bar afhankelijk van de belastingsvraag van de motor. De twee regelkleppen waarmee de hogedrukpomp de druk opvoert betreffen:

-> een brandstofhoeveelheidsregelklep die op de hogedrukpomp zit
-> een brandstofdrukregelklep die op de brandstofrail zit.

Om deze storing te diagnosticeren is het noodzakelijk om de werking en achtergrond van het systeem te doorgronden. In een notendop; vanaf de motorstart tot en met dertig seconden daarna en bij een brandstoftemperatuur van lager dan 20 graden Celcius geschiedt de hogedrukregeling via de brandstofdrukregelklep op de brandstofrail. De brandstofhoeveelheidsregelklep op de hogedrukpomp staat dan volledig open. Voornaamste doel is een snelle verwarming van de brandstof. Dertig seconden na de motorstart wordt de drukregeling overgenomen door de brandstofhoeveelheidsregelklep. De brandstofdrukregelklep wordt dan gesloten. Voordeel hiervan is dat de drukregeling via de brandstofhoeveelheidsregelklep efficiënter is dan een drukregeling aan de hoge druk zijde (brandstofdrukregelklep) waardoor het brandstofverbruik wordt verlaagd.

In afbeelding 1 staat een van de metingen die we met een oscilloscoop rechtstreeks uitgevoerd hebben aan de sensoren en actuatoren tijdens het optreden van de storing. In de afbeelding is te zien:
- de duty-cycle aansturing van de brandstofhoeveelheidsregelklep (ROOD)
- de spanning van de raildruksensor (GEEL)
- de aansturing van de brandstofdrukregelklep (GROEN)
- de spanning van de lagedrukbrandstofdruksensor (BLAUW)

In de afbeelding is zichtbaar dat de raildruk (geel) in het begin van de meting een beetje wegzakt (zie opmerking [1] bij de afbeelding). Als de raildruk gezakt is naar circa 1.2 Volt grijpt de regeling van de brandstofhoeveelheidsregelklep in, dit is de rode lijn (zie opmerking [2] bij de afbeelding). Gevolg daarvan is dat de raildruk in circa 0,25 seconden behoorlijk oploopt. De motorregeleenheid "ziet" dit en laat de brandstofdrukregelklep (groen) ingrijpen om de raildruk weer omlaag te brengen (zie opmerking [3] bij de afbeelding). Wat er vervolgens gebeurt is dat de regeling van de brandstofhoeveelheidsregelklep (rood) en brandstofdrukregelklep (groen) aan de haal gaan en in een regel-loop terechtkomen. Dit is het schudden van de motor dat als klacht omschreven wordt.

Analyse van de meting laat zien dat de brandstofhoeveelheidsregelklep (rood) te traag regelt om de wegzakkende raildruk (opmerking [1] bij de afbeelding) te corrigeren. Dit te traag reageren resulteert in het te hoog oplopen van de raildruk (opmerking [2] en [3] bij de afbeelding). Dit is buiten-specificatie gedrag van de brandstofhoeveelheidsregelklep. Om die reden dient deze vervangen te worden.

Ondanks dat de oorzaak van de storing eenduidig vastgesteld is, is de wegzakkende raildruk (opmerking [1] bij de afbeelding) die voorafgaat aan de storing en die ingrijpen van de brandstofhoeveelheidsregelklep initieert, interessant. Als de raildruk wegzakt, is er nog geen sprake van schudden. Omdat de raildruk bij een constante aansturing van de brandstofhoeveelheidsregelklep en brandstofdrukregelklep en constant toerental gelijk hoort te blijven is dit een afwijkende situatie. De vraag die rijst is of deze wegzakkende raildruk het gevolg is van:
[1] lekkage in de brandstofhoeveelheidsregelklep die sowieso al niet meer goed functioneert of
[2] lekkage in de brandstofdrukregelklep
Dat is pas vast te stellen nadat de brandstofhoeveelheidsregelklep vervangen is. Het vermoeden is echter dat er sprake is van [1] en dat er geen sprake is van [2] omdat de brandstofdrukregelklep bij de startfase en tijdens deel- en vollastbereik naar behoren functioneert en de brandstofhoeveelheidsregelklep al een mechanisch mankement (te traag regelen) vertoont.

De Mercedes gaat terug naar het garagebedrijf met als reparatieadvies om de brandstofhoeveelheidsregelklep te vervangen. Nadat deze vervangen is, funktioneert de Mercedes weer naar behoren en is er weer een puzzel opgelost!