Bildschirm Tester
Motorsteuerung

Die Spannungsversorgung von Motorsteuergeräten fachgerecht prüfen

Nicht kommunikativ: Schlägt die Verbindung zwischen Tester und Steuergerät fehl, obwohl die auf dem Display zu sehenden Punkte erfüllt sind, ist der Messtechniker im Kfz-Profi gefragt. Bild: Schmidt

Versagt das Motormanagement seinen Dienst, ist als erste Maßnahme das Auslesen des Fehlerspeichers angezeigt. Ist dies trotz eines geeigneten Scantools jedoch nicht möglich, steht häufig der Verdacht eines defekten Steuergeräts und einer mangelhaften Spannungsversorgung im Raum. Weil beides zum Ausfall der Zünd- und Einspritzanlage sowie zu Kommunikationsschwierigkeiten mit dem Tester führt, kommt es hier immer wieder zu Fehldiagnosen. Sie lassen sich durch das Lesen des Schaltplans und gezieltes Messen vermeiden.

Die Problematik, dass der Diagnosetester keine Kommunikation mit dem Motorsteuergerät aufbaut, gehört zum Werkstattalltag. Schlägt der Verbindungsaufbau trotz eingeschalteter Zündung, korrekt adaptiertem Diagnosestecker und mehrmaligem Versuchen immer wieder fehl, ist das ein Indiz dafür, dass das Steuergerät nicht arbeitet. Der Grund kann ein innerer Defekt sein, beispielsweise weil aufgrund von elektronischem Verschleiß oder Spannungsspitzen ein integrierter Schaltkreis ausgefallen ist. Ebenso kann aber auch eine mangelhafte Spannungsversorgung dazu führen.

Deshalb sollte der Fachmann vor jedem Austausch eines (scheinbar) defekten Steuergeräts zunächst dessen Masse- und Plusversorgung prüfen. Wie die Praxis zeigt, kommt es dabei allerdings häufiger zu ‚Fehlmessungen’, die annehmen lassen, die Spannungsversorgung sei in Ordnung, obwohl sie tatsächlich nicht mehr gegeben ist. So erfuhr KRAFTHAND von Spezialisten für die Steuergerätereparatur, dass sie immer wieder ECUs auf den Tisch bekommen, an denen sie keinen Defekt feststellen können. Im Dialog mit der auftraggebenden Werkstatt stellt sich dann nicht selten heraus, dass die falsche Annahme auf einer nicht erkannten, mangelhaften Spannungsversorgung beruht.

Was ist zu prüfen?

Zu solchen Fehldiagnosen kommt es, wenn der Mechatroniker den Schaltplan bezüglich der Spannungsversorgung des Steuergeräts nicht sorgfältig studiert und somit Folgendes außer Acht lässt: Bei einem Großteil der Fahrzeuge wird das Motorsteuergerät nicht (!) über die mit der Klemme 15 verbundene Leitung mit Strom versorgt. Natürlich muss auch hier nach dem Einschalten der Zündung Bordnetzspannung anliegen. Die ‚eigentliche’ Spannungsversorgung allerdings, ohne die ein Steuergerät nicht arbeitet, erfolgt über den Arbeitsstromkreis eines (Haupt)Relais. Dessen Steuerstromkreis wiederum wird vom Steuergerät aktiviert. Damit schaltet sich das Steuergerät quasi selbst ein.

Dazu versorgt es bei einigen Fahrzeugen die ‚Steuerseite’ des Relais mit Plus. Dementsprechend ist die Masseversorgung des Relais durch eine Verbindung zur Karosserie sichergestellt. Bei den meisten Fahrzeugen jedoch schaltet das Steuergerät das Relais ein, indem es Masse an den Steuerstromkreis anlegt. Die Plusversorgung der ‚Steuerseite’ des Relais ist dann über eine Verbindung zum Bordnetz gewährleistet.

Zum besseren Verständnis des gesamten Schaltvorgangs zum Aktivieren der ECU: Wird das Steuergerät über eine entsprechende Leitung mit ‚geschaltetem Plus’ (Klemme 15) versorgt, aktiviert diese Spannung einen darin integrierten Schaltkreis. Sie fungiert gewissermaßen als Signal ‚Zündung ein’, aufgrund dessen der Schaltkreis den Steuerstromkreis des Hauptrelais mit Masse (oder je nach Schaltung Plus) versorgt, sodass dieses seinen Kontakt schließt. Dann kann darüber Arbeitsstrom vom Bordnetz zum Steuergerät fließen.

Schaltplan Mercedes Benz
Beispiel Mercedes-Benz: Anhand der farbigen Markierungen lassen sich die entscheidenden Verbindungen für eine einwandfreie Spannungsversorgung des Steuergeräts eines Mercedes_Benz 110 CDI nachvollziehen. Bild: Bosch ESItronic

Demzufolge gilt für eine umfassende Prüfung der Spannungsversorgung:

  • Lässt sich an der vom Arbeitsstromkreis des Relais kommenden Leitung beziehungsweise am entsprechenden Pin des Steuergerätesteckers keine Spannung messen, besteht die Möglichkeit, dass kein Signal ‚Zündung ein’ am Steuergerät vorhanden ist.
  • Ist das Signal ‚Klemme 15’ vorhanden und das Relais wird vom Steuergerät dennoch nicht angesteuert, ist von einem defekten Steuergerät auszugehen.
  • Schaltet das Relais keinen Arbeitsstrom zum Steuergerät durch, obwohl der Steuerstromkreis des Relais einwandfrei mit Spannung und Masse versorgt ist, können Kontaktprobleme im Relais oder eine mangelhafte Spannungsversorgung zwischen Bordnetz und Relais dafür ursächlich sein; etwa hervorgerufen durch Übergangswiderstände im Relaiskasten.
  • Ist die Spannungsversorgung am Steuergerät einwandfrei und der Tester kann trotzdem keine Kommunikation aufbauen, liegt ein Defekt des Steuergeräts nahe.

Bei all dem darf der Kfz-Fachmann natürlich nicht die Bedeutung der Masseverbindungen zwischen Steuergerät und Karosserie vernachlässigen – er muss sie beim Prüfen der Spannungsversorgung deshalb dringend mit einbeziehen.

Prüftipps

Zum fachgerechten Prüfen misst der Kfz-Profi die Spannungsversorgung deshalb nicht gegen die Fahrzeugmasse, sondern gegen die ins Steuergerät führenden Massekabel. Wenn es der Stecker zulässt, sollte das bei angestecktem Steuergerät erfolgen. Das hat den Vorteil, dass ein möglicher Spannungsabfall durch einen Übergangswiderstand anhand zu geringer Spannungswerte erkennbar ist.

Bei abgestecktem Steuergerät lässt sich ein solcher Fehler aufgrund des fehlenden Verbrauchers und Stromflusses (Last) nicht ohne Weiteres erkennen. Warum? Digitale Multimeter zeigen nämlich bei geöffnetem Stromkreis selbst dann die Bordnetzspannung in entsprechender Höhe an, wenn in dem zu prüfenden Strompfad ein Übergangswiderstand vorhanden ist, der bei einem angeschlossenen echten Verbraucher (z.B. Steuergerät) und somit geschlossenem Stromkreis zu einem Spannungsabfall führt.

Ist der Stecker des Steuergeräts so konzipiert, dass er keine Prüfung im angesteckten Zustand und somit unter Last zulässt, kann eine herkömmliche 12-V-Prüflampe als Verbraucher und somit zum Schließen des Stromkreises weiterhelfen. Dazu ist sie anstelle des Steuergeräts mit dem jeweils zu prüfenden Masse- und Plus-Pin des Steckers zu verbinden. Durch ihren im Vergleich zu digitalen Multimetern und auch Diodenprüflampen höheren Strombedarf leuchtet die Prüflampe nur dann einwandfrei, wenn genügend Strom fließen kann und ausreichend Spannung anliegt. Ist ein Übergangswiderstand und somit Spannungsabfall vorhanden, glimmt sie nur. Hinweis: Für das Messen der Spannungsversorgung bei abgestecktem Steuergerät muss das Relais vom Kfz-Profi überbrückt oder manuell geschaltet werden, weil die Ansteuerung von der ECU her logischerweise nicht erfolgen kann.