560 SL - Leerlaufsteuergerät (N8) zeitweise ohne Funktion

Hallo Zusammen,

kurzes Update zum Projekt Leerlaufsteuergerät.

Nachdem ich den Prototypen am Montag aus der Laborumgebung am SL getestet hatte, trat etwas Ernüchterung ein. Egal wie ich die Regelparameter und Grenzen im Programm eingestellt habe, hat sich der Leerlauf früher oder später aufgeschaukelt und die acht Töpfe fingen mächtig an zu Sägen.

Also habe ich mir mit einem Ersatzsteller und dem originalen Steuergerät nochmal einen Teststand aufgebaut und die Ursache dank eines mittlerweile vernünftigen Oszilloskops gefunden. Der Leerlaufsteller wird nicht einfach nur mit einer per PWM gepulsten Gleichspannung angesteuert sondern mit einer pendelnden Spannung von +12V /  -12V. Wobei sich die -12 V nach kurzer Zeit wieder abbauen und wahrscheinlich dazu dienen das Magnetfeld im Steller abzubauen.

Mit dieser Art der Ansteuerung bewegt sich der Steller auch wesentlich gleichmäßiger. Im Testaufbau ruckte er auch ein wenig, und sowas ähnliches habe ich auch bei meinem manuellen Regler - das ist wohl auch der Grund für das Aufschaukeln des nachgebauten Reglers.

Also nächster Schritt dann doch mal das originale Steuergerät analysieren um zu sehen wie die negative Spannung erzeugt wird um das nachzubauen.

Keep you updated

Gruß,
Ralf

Hallo Ralf,

meinst Du nicht, daß die -12 V durch das Abschalten der Spule im LLS induziert werden? Müsste sich ja einfach feststellen lassen, wenn man das Ausgangssignal des Steuergerätes ohne angeschlossenen LLS misst.

Hälsningar,
Lutz

Hallo Lutz,

ja, in der tat werden die -12V vom LLS induziert. Ich war nur etwas irritiert da der negative Anteil auch eine ordentliche Rechteckform hatte. Ohne LLS oder mit einer ohmschen Last produziert das Steuergerät leider kein vernünftiges Signal zum Testen.

Da ich bei mir zusätzlich eine normale Freilaufdiode verbaut hatte wurde die Rückspannung quasi kurzgeschlossen, was wiederum das abbauen des Magnetfeldes verringerte.

Ich habe das heute mal mit einem normalen Hochspannungs MOSFET getestet - tatsächlich induziert der Leerlaufsteller -150 V  wenn keine Freilaufdiode verbaut ist. Der PWM Steller den ich für den Arduino verwende sperrt zwar bei ~ 30V - der Rückstrom ist aber trotzdem hoch genug dass die Transistoren kochend heiß werden.

Werde mir die Tage mal ordentliche Z-Dioden und einen kleinen Vorwiderstand (1 Ohm, der ist auch im Steuergerät verbaut) besorgen um die Rückspannung auch bei 12V zu begrenzen

Danke fürs mitdenken

Gruß,
Ralf
 

Hallo Ralf,

ich versuche mich derzeit gerade an einer Lüfternachlaufsteuerung für den Zusatzlüfter - ebenfalls mit PWM. Als Freilaufdiode habe ich eine Schottkydiode MBR2545 verbaut - das scheint ganz gut zu funktionieren. Für den MOSFET benutze ich einen speziellen Ansteuerbaustein, da die eingangsseitigen Kapazitäten schon ordentliche Stromspitzen beim Schalten verursachen. Ein normaler Transistor ist da leicht überfordert, der MOSFET schaltet nicht sauber und wird heiß.

Hälsningar,
Lutz

Hallo Zusammen,

ich bin jetzt wieder einen Schritt weiter (und nein, ich Stand vorher nicht am Abgrund  )

Der Leistungsteil den sich VDO für den Leerlaufsteller ausgedacht hat weicht zumindest von den mir bekannten Implementationen für die Ansteuerung von Induktivitäten ab, wobei ich jetzt aber auch schon mehrere Jahre (wenn nicht Jahrzehnte) aus dem Business raus bin. Folgende Erkenntnisse habe ich jetzt:

- Die Rückspannung des LLS (Y6) kann nicht einfach mit einer Freilaufdiode "kurzgeschlossen" werden. Durch den dadurch recht hohen Strom bleibt das Magnetfeld im Steller erhalten und er lässt sich nicht ordentlich regeln, da er sich dann immer Ruckartig bewegt.
- Die Rückspannung des LLS nicht zu begrenzen führt zu einem zu schwachen Magnetfeld und damit auch zu einer nicht sauberen Verstellung. Mal abgesehen davon sind die recht hohen Spannungen (auch wenn man einen entsprechend Spannungsfesten Transistor einsetzt) immer eine Gefahr für die Elektronik
- Das begrenzen der Rückspannung auf ~ 13V (so ist es im originalen Steuergerät) durch eine Zenerdiode funktioniert nicht, da es die Diode zerbrutzelt. Durch die hohen Ströme von ~ 2A und die Impulsspitzen von 150V ist da einiges an Leistung zu verbraten (auch wenn es keine 300W sind wie die einfache Multiplikation ergeben würde), so wird eine Zenerdiode doch in extrem kurzer Zeit extrem heiß und ohne gut dimensionierte Kühlung ist der Exitus garantiert

Und wie hat VDO das gelöst? Einfach recht simpel - anstatt die Energie kurzzuschließen oder mit einer Z-Diode zu begrenzen wird diese in das Bordnetz abgeleitet. Dazu wird der LLS zweipolig abgeschaltet (also +12V und Masse) und die entstehende Rückspannung über zwei normale (aber ausreichend dimensionierte Dioden) an die Klemme 15 und 31 abgeleitet. Dadurch wird die Rückspannung auf die Bordspannung begrenzt - und das ist das was ich am Anfang irrtümlich als Wechselspannung interpretiert hatte.

Das habe ich nachgebaut (siehe Schaltplan) und das scheint auch zu funktionieren - die Transistoren werden nur Handwarm und der Steller bewegt sich ruckelfrei. Im Laufe der Woche wandert das als Prototyp ins Auto, mal gespannt wie es dann funktioniert. Wer das nachbauen und selber mal ausprobieren will - der 1 Ohm Widerstand und die beiden Dioden müssen einiges Aushalten - im kurzen Peak fällt über den Widerstand 3V ab - d.h. da fließen tatsächlich 3A Rückstrom. Deswegen habe ich auch 3A Dioden genommen (kleinere hätten es wahrscheinlich auch getan da es nur ein kurzer Peak von 3A ist. Von der Baugröße dürften im Originalen LLS 2A Exemplare verbaut sein. Die Dioden sind leider verlötet dass ich die Bezeichnung nicht lesen kann) und einen Widerstand mit 5W eingebaut. Der Widerstand zwar etwas mehr als Handwarm, ist aber weit weg von heiß und es entspricht auch in etwa der Wärmeentwicklung im originalen LLS.

Wenn der Leistungsteil dann auch im Fahrzeug funktioniert ist der Rest "nur" noch Programmieren - rudimentäre hatte der Arduino den Leerlauf ja schon gesteuert.

Gruß,
Ralf

Eine Ergänzung noch (leider kann ich den letzten Post nicht mehr bearbeiten):

Die von mir derzeit genutzte manuelle Regelung über einen PWM Steller hat prinzipiell das gleiche Problem - hier wird die Rückspannung kurzgeschlossen und der Steller bewegt sich etwas ruckelig.

Da man in dem Fall aber nichts regelt sondern nur ab und an mal was einstellt fällt das nicht wirklich negativ auf wenn sich der Leerlaufsteller mal ruckartig bewegt. Zumindest bei mir ist es so dass wenn man mal die Einstellung bei warmem Motor gefunden hat ändert man auch nichts mehr.

Gruß,
Ralf

Hallo Ralf,

interessante Problematik!
Warum bist Du von MOSFETs wieder abgekommen?
Und wozu dient der 1 Ohm Widerstand? Zur Begrenzung des Rückstroms? Und warum wurde er so dimensioniert?

Hälsningar,
Lutz

Hallo Lutz,

von den MOSFETs bin ich deswegen weil ich die Schaltung des originalen Steuergerätes nachbauen wollte um nachzuvollziehen was denn da genau passiert und wie das funktioniert.

Da die fertigen Module die ich gefunden bzw. vorrätig habe nur einpolig die Masse schalten war das damit nicht mehr zu realisieren. Abgesehen davon wollte ich jetzt erstmal was funktionierendes in der Hand haben um die Programmierung zu testen und zu finalisieren Ob das final bei den normalen Transistoren bleibt weiß ich noch nicht, die Platine will ich (wenn alles funktioniert ohnehin) dann auch noch vernünftig Layouten und Ätzen lassen

Wegen dem 1 Ohm muss man VDO Fragen, den habe ich ebenso übernommen. Ich vermute aber auch dass er zur Strombegrenzung ist - zumindest für die Rückspannung scheint mir das Sinnvoll.

Gruß,
Ralf

Hallo Zusammen,

es ist vollbracht, der Prototyp ist fertig und hat heute der erste Probefahrt hinter sich gebracht 

Ich bin durchaus mit dem Ergebnis zufrieden. Die Leerlaufdrehzahl wird konstant geregelt, bei eingelegter Fahrstufe auf 500 - 550 abgesenkt (so wie von Mercedes vorgesehen) und beim Motorstart läuft er kurz mit erhöhter Drehzahl um dann auf den Sollwert von 650 U/Min geregelt zu werden.

Alles was jetzt noch kommt sind Feinheiten der Programmierung wie z.B. (für Arduino insider) die Umstellung von delay auf millis, die Implementierung dass er bei Kühlmitteltemperatur kleiner 40 Grad eine etwas höhere Leerlaufdrehzahl hat und dass die Reduzierung der Drehzahl nach dem Motorstart etwas schneller geht. Momentan braucht er so ~ 20 Sekunden um von 1.200 auf 650 runterzukommen.

Hardware funktioniert jedenfalls und wird auch nur noch handwarm. Deswegen ist der Prototyp jetzt auch erstmal in eine alte Lebensmittelverpackung umgezogen, die lag nach dem Spülen in der Spülmaschine noch rum und wartete auf Verwendung 

Wenn das im Betrieb alles stabil funktioniert wird eine vernünftige Platine layoutet und evtl. ein Arduino im kleineren Formfaktor genommen (derzeit ein Uno R3) damit das in ein kleines Gehäuse passt, mein Ziel ist ein Gehäuse der Größe des KPR. Aber bis dahin muss sich der Prototyp eine Weile im tatsächlichen Einsatz bewähren.

Im Anhang noch zwei Bilder des Prototypen - war auch mal wieder ne interessante Erfahrung mit Fädeldraht zu arbeiten   das letzte mal ist knappe 30 Jahre her. Das Display ist zur Zeit fürs Debugging angeschlossen und zeigt Kühlwassertemperatur, Stellwert des Leerlaufstellers, Soll- und Ist-Drehzahl an.  

Gruß,
Ralf
 

Hallo Ralf,

na ich hoffe doch, dass Du das Teil morgen zum Rhein-Main Schraubertreff mit bringst. Ich bin neugierig.

Hallo Volker,

ja klar ist das Teil morgen mit dabei

Gruss,
Ralf

Hallo Ralf,

cool, daß es funktioniert, herzlichen Glückwunsch! Jetzt brauchen wir nur noch jemand, der auch einen funktionierenden Leerlaufsteller nachbaut, also anders wie bei der Firma Löwe .....
Aber vielleicht könntest Du Deine Steuerung auch so umprogrammieren, daß man sogar mit den Löwe Leerlaufstellern zu einem vernünftigen Ergebnis kommt .....
Arduino habe ich keine Ahnung von, ich arbeite mit PIC-Mikrocontrollern von Microchip und für den Aufbau von Prototypen nehme ich Streifenrasterplatinen.

Hälsningar,
Lutz

Hallo Lutz,

Ein Test mit einem Löwe steht noch auf dem Plan, habe nämlich einen da liegen. Wenn die von Löwe mechanisch zuverlässig funktionieren ist das letztendlich nur noch eine Frage der Parametrisierung.

Das ist auch meine Hoffnung, dass man damit jeden beliebigen Steller nutzen kann solange er eingebaut werden kann und mit PWM angesteuert wird. Über die Parameter lässt sich dann vieles bewerkstelligen.

Gruss,
Ralf

P.S.: Der Unterschied delay und millis ist, dass mit delay das Programm einen definierten Zeitraum angehalten wird damit ich aus der Zündfrequenz die Drehzahl errechnen kann. Aktuell sind das 500ms. Millis ist ein counter der mit Systemstart bei 0 anfängt und jede Millisekunde inkrementiert wird. Der kann abgefragt und verglichen werden. In der Zeit kann die normale Programmschleife weiterlaufen und wird nicht angehalten.

Hallo Ralf,

habe seit heute morgen dasselbe Problem:

* Motor startete in der Garage (ca. 17 Grad) einwandfrei und ging auf 550 RPM
* nach ca. 1 KM Fahrt merkte ich heute morgen, dass der Motor plötzlich "schob" und die Drehzahl in P oder N konstant bei ca. 1600 RPM lag
* leider ist das es kein sporadisches Problem, sondern der LL liegt kalt, wie warm bei ca. 1600 RPM 
* Den LLS habe ich eben geprüft, er ist leichtgängig und funktionstüchtig.
* der 560er läuft sonst - bis auf den erhöhten LL- einwandfrei, also nicht im Notlauf.

ERGO: Ich hätte ebenfalls grosses Interesse an Deinem Nachbau des Steuergeräts.

PS: Deinen Nachbau finde ich Weltklasse

BG
Michael  
 


 

Hallo Michael,

vielleicht soltlest Du erst mal Dein Überspannungsschutzrelais prüfen. Was Du beschreibst, hört sich nach Spannungsausfall an.

Hallo Michael,

ich würde auch erst einmal prüfen ob das Steuergerät korrekt mit Strom versorgt wird, ob das Zündsignal (TD) auch am Steuergerät ankommt und die Leitungen zum Steller durchgängig sind. Falls z.B. TD fehlt ist der Steller auch immer offen. Kalte Lötstellen sind auch immer ein Kandidat, daher solltest Du dir das alte Steuergerät auf jeden Fall zuerst genau inspizieren und Nachlöten.

Es ist bei Dir ja etwas anders wie bei mir - da es bei Dir ja permanent nicht funktioniert wie Du schreibst ist die Fehlersuche auch wesentlich einfacher und ich würde mich darauf konzentrieren.

Mein Projekt ist zwar momentan in einem Zustand dass es funktioniert und seit einer Woche auch brav im Auto seinen dienst verrichtet. Allerdings sind dazu umfangreiche Lötarbeiten notwendig die nicht zu unterschätzen sind. Mein Ziel ist es immer noch nachdem der Prototyp funktioniert (und ich verstehe wie er funktioniert) von der selbst-gelöteten Platine wegzukommen und Standardmodule einzusetzen.

Gruß,
Ralf

Danke Euch für die Antworten.

Ich habe eben im Fahrzeug nach ÜSR gesucht. Bin vorhin davon ausgegangen, daß das ÜSR über dem Sicherungskasten im rechten ussraum ist.

Leider ist da bei mir nichts. Habe einen 1988 er 560 SL mit Batterie hinten.

Weiss jemand, wo das ÜSR bei diesem Fahrzeug ist? 

BTW: Steuergerät ist letztes Jahr neu gekommen.

BG
Michael

Über den Sicherungen ist es, die Verkleidung muss weg dazu, ich meine Platz 5
Die Batterie ist beim 560 immer hinten, sonst ist was falsch

Wie gesagt, die Pape habe ich demontiert. Da war kein ÜSR, keine Ahnung warum.

BG
Michael

Hallo zusammen,

habe heute noch einmal geschaut und die komplette Verkleidung unter dem Handschuhfach sowie die Pappverkleidung bei den Sicherungen demontiert und die Steuergeräte freigelegt. Wow, selten so eine verbaute Elektrik gesehen.

Danach an Platz 5 (=Danke Ragetti) das USR gefunden demontiert und geprüft. Die 10 A Sicherung war nicht durchgebrannt. Die Kontakte sahen ebenfalls gut aus. Ich gehe davon davon aus, das es nicht am ÜSR liegt, da sonst keine Fehler auftreten.

Habe danach den LLS geprüft und durchgemessen....

Prüfung LLS: externe Spannung angelegt und und mit einem Poti auf ca. 3 Volt (500 mA) eingeregelt und siehe da, die Motordrehzahl ging auch ca. 600 - 700 RPM runter.

Danach den Strom am Verbindungskabel gemessen, das Kabel führte erwartungsgemäß keinen Strom (war tot). Ich habe die Kabel verfolgt und eine Sichtprüfung gemacht, ich konnte keine scharfen Kicke o.ä. entdecken.

Ich hoffe nun sehr, dass es "nur" das LL Steuergerät ist. Was meint Ihr, oder gibt es noch weitere Störungsursachen?

Habt Ihr einen Tipp für eine Bezugsquelle? Ich denke bei MB Klassik gibt es das noch ....

Beste Grüsse,
Michael