Een Mazda CX3 met 40 foutcodes

Een Mazda CX3 (2015) met 40 foutcodes en brandende waarschuwingslampjes op het dashboard. Het garagebedrijf kan door al die lampjes ‘het licht’ niet meer zien, tijd om hulptroepen in te schakelen! AA-Equipment gaat de Mazda met PicoScope te lijf.

Voor we beginnen, bellen we met de eigenaar van de auto. Welke klachten heeft de auto? Meestal helpt dit om een richting te krijgen waar de storing vandaan komt, maar niet in dit geval. De eigenaar vertelt ons wel dat de storing niet altijd aanwezig is, maar voor komt tussen de 50 en 300 kilometer rijden na starten.

Als de storing optreedt, geeft de toerenteller nul toeren aan en lichten diverse waarschuwingslampjes op. Na contact uit- en weer inschakelen, doven alle lampjes en geeft de toerenteller het correcte toerental aan tot de storing weer optreedt. We horen dat de auto betrokken is geweest bij een ongeval en dat de ECU’s voor ABS, SAS (SRS), Start-Stop en FBCM (Front Body Control Module) zijn vervangen.

Op het moment van ons onderzoek zijn de waarschuwingslichten actief en lezen we het voertuig uit met het Launch X-431 Euro Pro 4 diagnosesysteem. We worden verrast door een groot aantal actieve foutcodes: U0131, U0151, U0155, U0415, U0100, U0214, om er een paar te noemen. Zoveel actieve foutcodes, waar moet je dan beginnen? De foutcodes verwijzen allemaal naar communicatiestoringen van diverse ECU’s op het netwerk.

De scope maakt de communicatiestoringen op de CAN-bus zichtbaar.

Beginnen bij informatie

De eerste stap is het raadplegen van Mazda-voertuiginformatie en het netwerkbedradingsschema. In ons achterhoofd houden we de (beperkte) informatie van de eigenaar. We kunnen we met zekerheid zeggen:

• Het is een intermitterende storing (Een onregelmatige storing die met vrij lange tussenpozen optreedt en waarvan de oorzaak moeilijk te achterhalen is).
• Het voertuig is betrokken geweest bij een ongeval.
• Als de storing optreedt, branden alle waarschuwingslampjes en er is een overmatige hoeveelheid communicatie-foutcodes aanwezig.
• Een aantal componenten is bij schadereparatie vervangen en verbonden op de High-Speed (HS) CAN.

Netwerkfout?

Door de hoeveelheid foutcodes en het feit dat ECU’s het verlies van communicatie van andere ECU’s melden, moeten we kijken naar een netwerkfout. Voor we verder gaan, is het belangrijk te begrijpen hoe het netwerksysteem is opgebouwd en functioneert. Met eigen vakkennis en het bestuderen van het netwerkbedradingsschema krijgen we een prima beeld van hoe het netwerk werkt en welke ECU met wie ‘in gesprek’ is.

Op het netwerkbedradingsschema zien we welke ECU’s op de hogesnelheid CAN-lijn communiceren. Er is een aantal verschillende configuraties gegeven aan een netwerk, dus een gedetailleerd bedradingsschema is essentieel. Gezien de positie van de diagnosepoort op het netwerk, proberen we alle ECU’s langs het netwerk aan te spreken. Vanaf de eerste snelle scan met onze tester kunnen we livegegevens opvragen, bekijken en gebruiken. Het netwerk is in orde en we benaderen de PCM. Als de communicatie met het netwerk wegvalt, kunnen we die niet meer herstellen, voor ons is dat supergoed!

Het originele netwerkbedradingsschema en vakkennis spelen een belangrijke rol bij de zoektocht naar de oorzaak van de storing.

Pak het bedradingsschema er ook bij voor het bevestigen van de correcte pinaansluitingen en ECU-locaties.

Meten met de scope

Nu willen we zien wat de CAN H- en L-signalen doen. Dat doen we met de PicoScope 4-kanaals oscilloscoop. Het gebruik van een scope is een snelle en eenvoudige manier om een signaal of signalen te controleren. Wij selecteren de optie ‘CANbus-test’. De tool helpt bij de meting: we krijgen direct de juiste instellingen voor de test, zien hoe het scopebeeld eruit hoort te zien en hoe we de meetkabels aansluiten.

Een van de grootste problemen waarmee we te maken krijgen bij het vastleggen van CAN-fouten, is de snelheid waarmee ze zich voordoen. We willen nu alleen een idee krijgen van wat er gaande is. Hoe meer gegevens we krijgen, hoe makkelijker het is om dit op het scherm te zien. We hebben het scherm zodanig ingesteld dat we meer metingen in een beeld zouden krijgen. Daarvoor stellen we het maximale aantal golfvormen hoger in. Het vastleggen van de fout is voor nu belangrijker dan de details van deze meting.

De makkelijkste ingang

Waar moet je testen? Zo min mogelijk verwijderen is altijd het beste. Omdat onze tester nog steeds is verbonden met de OBD van de Mazda, moet de toegang om via het netwerk te kunnen werken, makkelijk zijn. De Pico 16-pins breakout-box kan daarvoor gebruikt worden, maar we vinden het belangrijk om verder te kijken. Terug naar het bedradingsschema: de FBCM (Front Body Control Module) lijkt een goed vertrekpunt. Het koppelt de ABS, ECU en PCM aan de rest van het CAN-netwerk, en het toeval wilde dat het een gemakkelijk toegangspunt onder de motorkap had. Nogmaals, raadpleeg altijd het bedradingsschema voor het bevestigen van correcte pinaansluitingen en ECU-locaties.

Vreemde piek

De eerste bevindingen voor de CAN-lijn zijn goed, maar er is een vreemde piek die niet volledig is vastgelegd omdat deze te groot was. Voor een CAN-lijn is dat niet normaal. Een normaal werkend CAN-hoog signaal heeft meestal een bereik tussen 2,5 V en 3,5 V.

Door de maskerfuncties in PicoScope te gebruiken, kunnen we problemen over de gehele opname visualiseren. Het ingebouwde A + B-kanaal geeft het totaal van het CAN H- en CAN L-signaal. Het bij elkaar optellen van de twee kanalen zou altijd een constante van 5 V moeten geven, alles daarbuiten kan als abnormaal worden gezien. Door een opname te maken, (zie scopebeeld 1), zien we waar we naar moeten kijken, omdat alles buiten een gespecificeerde waarde voor de hand ligt.

Scopebeeld 1: We maken een opname en het scopebeeld laat direct overduidelijk een afwijking zien.

Massaproblemen

Rekening houdend met het feit dat het voertuig betrokken is geweest bij een ongeval, moeten eerst de bedrading en connector gecontroleerd worden. Weer nemen we het bedradingsschema erbij om te zien of er massapunten in dit gebied zitten. Bij de schadereparatie zien we dat bedrading is verwijderd of dat er over het contactpunt is gespoten. Dit leidt tot massaproblemen door slecht contact. Zonder al te veel te moeten verwijderen, inspecteren we de massapunten. Deze verkeren in goede staat.

Ruis in communicatie

Dus weer terug naar het bedradingsschema. De volgende stap is om een vergelijking te maken van het signaal tussen twee punten op het netwerk. De reden hiervoor is dat de meerderheid van de codes verwijst naar een verlies van communicatie tussen de ECU’s. Als we naar twee snel toegankelijke punten kijken, kunnen we zien of de data-overdracht tegelijkertijd wordt verzonden of dat er een storing in de communicatie is. Het instrumentenpaneel bevindt zich aan het einde van de lijn en bevat de afsluitweerstand. Het is relatief eenvoudig deze te bereiken, en er is een handige verbindingsconnector zodat we bij de bedrading kunnen komen zonder het instrumentenpaneel los te moeten maken.

Bedradingsschema 1: de vier kanalen die de CAN H & L-signalen bewaken op twee afzonderlijke punten op het netwerk. Nummer 1 bevindt zich op de FBCM die we koppelden aan kanaal A en B, en nummer 2 op de connector van het instrumentencluster verbonden met kanaal C en D.

‘De twee CAN-signalen voldoen niet meer en vallen uit’

We hebben nu alle vier de kanalen die de CAN H & L-signalen bewaken op twee afzonderlijke punten op het netwerk (Bedradingsschema 1). Nummer 1 bevindt zich op de FBCM die we koppelen aan kanaal A en B, en nummer 2 op de connector van het instrumentcluster verbonden met kanaal C en D. Met het contactslot van de auto kunnen we zien wat er met het netwerk gebeurt waardoor communicatie verloren gaat. We bewaren de eerste metingen van kanaal A + B en daarna C + D. Het eerste patroon lijkt in orde, maar begint al snel achteruit te gaan.

We have a problem…

In Scopebeeld 2 zien we het CAN H & L-signaal van FBCM op 1 en op 2 van achter het instrumentenpaneel.

Naarmate de omvang in de loop van de tijd toeneemt, wordt duidelijk dat er iets niet klopt. Zoals we kunnen zien, is er nu een probleem. De twee CAN-signalen, die op dezelfde lijn zijn, voldoen niet meer en vallen uit.

PicoScope heeft ook een functie waarmee seriële informatie kan worden gedecodeerd. Om de fysieke laag opgeruimd te zien, moeten we een ander kanaal maken: A – B. (Het is belangrijk om ervoor te zorgen dat we kanaal A zien als CAN H en kanaal B als CAN L. Als het andersom is, zal de berekening niet overeenkomen en de kanalen moeten worden omgekeerd om het correct weer te geven.) Dit zal de seriële decoder in staat stellen om een getrouwe weergave van de data- overdracht te geven.

Scopebeeld 2: hier zien we het CAN H & L-signaal van FBCM op 1 en op 2 van achter het instrumentenpaneel.

Tussentijds evalueren

We weten echter nog steeds niet waar de gegevens vandaan komen of waar ze naartoe gaan. Wat we kunnen zien, zijn de ID-codes voor de data-overdracht (zie scopebeeld 3, markeringen 3 en 4). Deze moeten aan elk uiteinde van het netwerk hetzelfde zijn. Het is duidelijk dat dit in scopebeeld 3 niet het geval is. In dit stadium besluiten we te stoppen en kennis te nemen van wat we tot nu toe hebben gezien.

• We hadden vastgesteld dat er een communicatiefout was.
• We constateerden dat het netwerk werd beïnvloed zodat er talrijke foutcodes werden vastgelegd in de PCM.
• Er waren duidelijke verschillen in data aan de twee uiteinden van het CAN-netwerk tussen twee punten.

Scopebeeld 3 laat duidelijk zien dat er een probleem is: de twee CAN-signalen op dezelfde lijn voldoen niet meer en vallen uit.

Om absoluut zeker te zijn dat onze diagnose de juiste is, hebben we als controle de connector weer ontkoppeld. De storing keert direct terug, en als we uitlezen, zijn alle 40 foutcodes weer aanwezig.

Verbindingsblokken

Terug naar het bedradingsschema. Uit de diagrammen waar we toegang tot hebben, vinden we iets heel interessants. De meeste fabrikanten zullen verbindingsblokken in het netwerk plaatsen om alle verschillende ECU’s met elkaar te verbinden. Dit kan met name handig zijn als een ECU kortgesloten is en een communicatieprobleem veroorzaakt. Door simpelweg een knooppuntblok te ontkoppelen, kan dat gedeelte van een netwerk snel geïsoleerd worden. Op een goed schema worden normaal gesproken de locaties van de verschillende connectoren getoond. Door naar het diagram te kijken, kunnen we beginnen de mogelijkheden van storing te beperken en vervolgens te bepalen waar te kijken. Wat uit het diagram duidelijk wordt, is dat er vier verschillende punten zijn waar het netwerk doorheen gaat. Tijd om weerstandscontrole te starten.

1. FBCM
2. Verbindingsconnector (C-32)
3. Verbindingsblok Nr. 2 (C-33)
4. Camera aan de voorkant (C-12)

Even zoeken

Het lokaliseren van deze connectoren kan lastig zijn, omdat ze niet altijd op de meest gemakkelijk bereikbare plaatsen zijn te vinden (zie bedradingsschema 3). Het kiezen van de gemakkelijk toegankelijke punten zal altijd de eerste keuze zijn. We zien dat connector 2 en de camera aan de voorkant zich op de NSF van de cabine bevinden, en we besluiten daar te beginnen. Na het verwijderen van het dashboardkastje controleren we de weerstand. Omdat het instrumentenpaneel al uit is, lijkt het ons logisch om daar te beginnen. Alles goed uitgeprobeerd. 0,2 Ω gemeten zonder kortsluiting naar massa of naar elkaar. Onze hoop vervaagt snel omdat de andere connectoren en aansluitingen niet zo gemakkelijk te bereiken zijn.

‘Eigenlijk kijken we alleen maar naar spanning’

Bedradingsschema 3: kies altijd eerst voor de meest toegankelijke connectoren. Het is belangrijk de tijd te nemen om het schema goed te bekijken.

Doorbraak

Dan een doorbraak! Als we de bekleding van de A-stijl verwijderen om de bekabeling van de camera aan de voorkant te controleren, doen we een verrassende, maar volkomen logische ontdekking.

Draadje los

De stekker is niet goed aangesloten. De bedrading voor de lasersensor en camera (FSC) blijkt een lus te zijn in het CAN-netwerk, wat betekent dat zodra het contact verbreekt, het netwerk in tweeën wordt gedeeld. De connector is goed, maar de bevestiging niet. Een hobbel in de weg, temperatuurverandering of bewegingen van de auto kunnen zorgen voor contactstoring, waardoor het circuit uitvalt. Dit verklaart het verschil in data-overdracht, de oneven spannings-pieken die de scope laat zien en het grote aantal foutcodes dat een verlies aan ECU’s meldt. We hebben voor de zekerheid vanaf de connector langs het knooppunt achter het dashboardkastje en vervolgens omlaag naar de FBCM en zover we konden de bekabeling gecontroleerd. Deze was volledig intact. We sluiten de connector opnieuw aan en wissen de aanwezige foutcodes.

Eureka, gevonden! De connector op zichzelf is goed, maar niet goed bevestigd. Een lichte hobbel in de weg kon er al voor zorgen dat het circuit uitviel.

Diagnosepuzzel opgelost

Nu zie je dat alles perfect op elkaar is afgestemd en dat de H- en L-signalen elkaar spiegelen zoals het moet. Maar er is nog steeds een vreemde piek aan het einde van het datapakket. Let wel: dit is een kenmerk van het End-Of-Message-onderdeel van data-overdracht.

Om zeker te zijn dat de connector de oorzaak is van het probleem, ontkoppelen we die ter controle en kijken wat er gebeurt. De storing komt in zijn volle hevigheid terug, inclusief alle foutcodes. Omdat dit intermitterende foutcodes zijn, hoeven deze alleen nog maar te worden getest. Een proefrit is in dit geval niet nodig en we brengen alles in originele staat terug.

Ons advies voor CAN- of netwerkfouten is: nooit opgeven. Er is altijd een oplossing. We zien vaak dat technici nerveus worden van de gedachte om een diagnose te stellen van netwerkfouten. Niet nodig, eigenlijk kijken we alleen maar naar spanning. De scope is een belangrijk onderdeel van een diagnosepuzzel. Hiermee kun je spanning in relatie tot tijd meten, iets wat niet kan met een multimeter.