Siemens Simtec 71

Veel monteurs kunnen dit waarschijnlijk wel beamen: de 125 pk sterke Z18XE is een zeer bekend en veel gebruikt motorblok van Opel. De Corsa C, Tigra Twintop, Astra G, Vectra C, Omega B, Meriva en Zafira waren bijvoorbeeld allemaal verkrijgbaar met deze welbekende 1.8. Maar we willen het in dit verhaal eigenlijk niet teveel over het motorblok zelf hebben. We zijn eigenlijk veel meer geïnteresseerd in de Engine Control Unit die dit motorblok goed laat functioneren: de Siemens Simtec 71.

Siemens Simtec-71

Wat raakt er in veel gevallen defect?

We vallen misschien een beetje met de deur in huis, maar het is natuurlijk bijzonder interessant om te vertellen wat er allemaal fout kan gaan. De Simtec 71 stelt ons hierin gelukkig niet teleur, want deze ECU kent meerdere zwakke punten. Zo zien we bijvoorbeeld vaak dat de aansturing van één of meerdere bobines ontbreekt. Hetzelfde zien we trouwens gebeuren bij de injectoren en de stelmotor voor het stationair toerental. Het is wel handig om erbij te vertellen dat de Z18XE gebruik maakt van een elektrisch gasklephuis. Mochten er dus foutcodes verschijnen die te maken hebben met de stationair regeling of gasklep, controleer dan eerst het gasklephuis zelf. De ECU mag pas op het verdachtenlijstje, zodra zeker is dat het gasklephuis echt goed functioneert.

Het missen van deze aansturingen vanuit de ECU kan meerdere oorzaken hebben, maar zijn bijna allemaal terug te leiden naar warmte en trillingen. Gelukkig zit een Simtec 71 niet direct op het motorblok gemonteerd, zoals bijvoorbeeld de Delphi Delco Multec, maar toch zijn de omstandigheden onder de motorkap niet ideaal voor de verfijnde elektronica die in ECU’s gebruikt wordt. Daarom raakt er helaas nog wel eens een component in de ECU defect of begeeft een draadverbinding op de printplaat het. Dat is ook precies de reden waarom we ook wel eens andere storingen voorbij zien komen, zoals foutmeldingen op het 5 Volt circuit: werkelijk elk component kan door warmte en trilling defect raken.

Siemens Simtec-71 Printplaat

Waar elektronische defecten zijn, zijn er foutcodes te vinden en de Simtec 71 is daar geen uitzondering op. Bij het missen van aansturing op diverse componenten, zal de ECU dit direct aangeven:

  • P0201 Injector 1 elektrisch circuit onderbroken / geen signaal

  • P0202 Injector 2 elektrisch circuit onderbroken / geen signaal

  • P0203 Injector 3 elektrisch circuit onderbroken / geen signaal

  • P0204 Injector 4 elektrisch circuit onderbroken / geen signaal

  • P0325 Klopsensor 1 elektrisch circuit onderbroken / geen signaal

  • P0351 Bobine 1 elektrisch circuit onderbroken / geen signaal

  • P0352 Bobine 2 elektrisch circuit onderbroken / geen signaal

  • P0353 Bobine 3 elektrisch circuit onderbroken / geen signaal

  • P0354 Bobine 4 elektrisch circuit onderbroken / geen signaal

De foutcodes met betrekking op de elektronisch geregelde gasklep zijn echter iets lastiger te herkennen en geven je al snel het idee dat het probleem bij de gasklep zelf ligt. Toch is de gasklep lang niet altijd de oorzaak van de klachten. Een goede aansturing vanuit de ECU is echt cruciaal.

  • P0120 Gasklep Potentiometer 1 spanning te hoog in combinatie met P1550 Elektrische gasklep in noodloop/ beperkt vermogen

  • P0220 Gasklep Potentiometer 2 spanning te hoog

Gelukkig zijn alle bovenstaande defecten goed te verhelpen. We hebben voor de Simtec 71 een speciaal revisietraject ontwikkeld waarin we al deze zwakke punten bij de bron aanpakken.

Het revisieproces

Het proces dat deze ECU doorloopt is vele malen uitgebreider dan het slechts uitvoeren van een reparatie. We weten dat deze ECU’s erg gevoelig zijn op meerdere punten en willen er absoluut zeker van zijn dat een ECU welke door ons gereviseerd is, weer minimaal zo lang mee gaat als een nieuw exemplaar. We herstellen daarom niet alleen de defecten die we tegenkomen, maar laten elke ECU met een defect een vast traject doorlopen.

Dit traject wordt gestart met een uitgebreide entry test. Onze Vision testomgeving leent zich prima voor die taak, want de auto kan in deze omgeving volledig gesimuleerd worden. Daarna volgt het verwijderen van de siliconengel. Dit doen we door de ECU’s in een bad te plaatsen met een speciaal oplossend middel. Zodra alle componenten helemaal bloot liggen, kunnen we beginnen met het controleren van alle Bare Die verbindingen en het verwijderen de hybride verbindingen. Dit is een heel secuur proces, maar door onze ervaring vormt dat geen probleem.

Na het schoonmaken en verwijderen, worden alle verbindingen (bondjes) opnieuw gezet door zeer geavanceerde apparatuur die met ultrasone trillingen de nieuwe draadverbindingen vast hecht aan de bestaande contactpunten. Dit noemen we ultrasonic bonding. De apparatuur is in eigen huis geprogrammeerd en zo ingesteld dat elk nieuw bondje automatisch wordt gecontroleerd door middel van een “pull-test”. Op deze manier zijn we er zeker van dat elk nieuw bondje voldoende bestand is tegen trillingen en temperatuurverschillen. Deze nieuwe verbindingen zijn zelfs nog sterker dan de originele bondjes.

Siemens Simtec bonden

Ook diverse componenten op de printplaat zelf worden vervangen. In sommige gevallen is het zelfs nodig om een heel nieuw stuk printplaat met componenten te plaatsen. Deze printplaten zijn in eigen huis ontwikkeld en maken de ECU nog betrouwbaarder dan een nieuw exemplaar. We hebben in veel gevallen gelukkig ook de mogelijkheid om opgeslagen data in de ECU uit te lezen en op te slaan. Na vervanging van de componenten, wordt deze data dan weer teruggeplaatst. Opnieuw programmeren door de klant is dus vaak niet nodig.

Hierna volgt de eindtest. Deze test wordt uitgevoerd om te zien of alle functies weer naar behoren werken. Onze Vision testomgeving geeft ons ook de mogelijkheid om een duurtest uit te voeren, waarbij de temperatuur in de ECU daadwerkelijk oploopt. Mocht deze test succesvol worden afgerond, dan zal de herstelde ECU weer voorzien worden van speciale hoge specificatie gel om het geheel goed te beschermen. Voor het afsluiten van de ECU, gebruiken we een nieuw, zelf ontwikkeld, afdekkapje.

Siemens Simtec deksel

Mocht de ECU na dit hele proces nog steeds niet naar behoren werken, of direct bij binnenkomst afwijkende klachten blijken te hebben, dan gaan we een stuk specifieker te werk. Er is veel mogelijk op het gebied van diagnose stellen en het oplossen van problemen. Om iets meer inzicht te krijgen in wat er allemaal defect kan raken, leggen we in het volgende stuk in grote lijnen uit wat we allemaal tegenkomen in de ECU.

De Siemens Simtec 71 in detail

Net zoals bijvoorbeeld de Multec ECU van Delphi Delco, is de Siemens Simtec 71 heel makkelijk te herkennen aan zijn uiterlijk. Twee grote 64-pins stekkers verbinden aan beide kanten van de printplaat de ECU met de kabelboom. Met behulp van schakelschema’s is goed te achterhalen wat elke pin opvangt of aanstuurt en dat maakt diagnose stellen tot aan de stekker in ieder geval redelijk eenvoudig. De ECU lijkt daardoor op het eerste oog niet bijzonder complex.

Siemens Simtec pins-stekkers

Echter, in de ECU zelf wordt het al snel wat ingewikkelder. De ECU maakt gebruik van twee gescheiden keramische printplaten die elk met een flink aantal hybride verbindingen aangesloten zijn. De componenten op beide PCB’s (Printed Circuit Boards) zijn allemaal bedoeld om de centrale processor te ondersteunen in zijn werkzaamheden. Denk bijvoorbeeld aan CAN-filters en ontstekingsdrivers. Aan slechts een EEPROM of flash geheugen heeft deze processor dus echt niet genoeg. Om iedereen wat meer inzicht te geven in de werking van een ECU, behandelen we daarom de belangrijkste componenten die we zoal tegenkomen.

Analoog-digitaal convertors

Sensoren zoals luchtmassameters en lambda-sensoren zijn zo gemaakt dat ze een variabel voltage vrijgeven dat afhankelijk is van de gemeten waarde. Een ECU kan vrij weinig met deze waarde, omdat de processor alleen digitale getallen kan verwerken. Om die reden zijn er convertors geplaatst in de ECU die deze voltages omzetten in digitale 10-bits waarden. Hier kan de processor wel mee rekenen.

Digitaal-analoog convertors

Soms is het nodig om een digitale waarde, na de verwerking van de processor, toch weer naar een analoog voltage te converteren. Bepaalde actuatoren kunnen namelijk kleppen meer of minder open zetten, afhankelijk van het ontvangen voltage. De digitaal-analoog convertors zorgen ervoor dat ook deze actuatoren goed kunnen functioneren.

Signaal conditioners

Analoge waarden komen in allerlei vormen binnen, maar de convertors zetten deze waarden altijd op dezelfde manier om in een digitaal getal. Omdat dit lang niet altijd de ideale situatie is, zijn er signaal conditioners geplaatst op de printplaat. Deze conditioners veranderen de analoge waarden naar een waarde die wel goed bruikbaar is voor het converteerproces.
De waarde van een lambda-sensor varieert bijvoorbeeld tussen 0V en 1,1V, maar als de convertor werkt tussen een waarde van 0V en 5V, dan zal het converteren met een minder grote nauwkeurigheid plaatsvinden. Om dit probleem aan te pakken, vergroot de conditioner de waarde, in dit geval bijvoorbeeld 4x. Een waarde tussen 0V en 4,4V is voor een 5-volts-convertor namelijk veel preciezer om te zetten naar een digitaal getal.

High-level digitale output

ECU’s sturen tegenwoordig echt van alles aan, niet alleen ontsteking en inspuiting, maar in het geval van de Multec bijvoorbeeld ook de koelfan. Deze componenten vereisen vaak een krachtige input (relatief veel Ampères bij 12V), iets wat de fijne elektronica in de ECU niet zomaar gaat lukken. Om dit op te lossen, wordt de minimale output die de processor afgeeft, gebruikt om een transistor (driver) aan te sturen. Deze transistor zorgt dan voor de krachtige output die nodig is om componenten van de juiste hoeveelheid stroom te voorzien. Toch bereikt ook deze output lang niet altijd direct het component. De koelfan bijvoorbeeld, vereist zo’n grote output, dat de versterking door de transistor ook nog lang niet sterk genoeg is. In dat geval wordt de output van de transistor weer gebruikt om een relais aan te sturen. Deze gehele aaneenschakeling van componenten is eigenlijk nog het makkelijkst te omschrijven als een drietrapsraket. Het lijkt een omslachtig systeem, maar het werkt in de praktijk heel goed.

Communicatiechips

Auto’s zitten tegenwoordig vol met allerlei computers. De ECU heeft al lang niet meer het rijk voor zichzelf. Het gevolg van al deze computers is wel, dat het regelmatig voorkomt dat meerdere computers tegelijk hetzelfde signaal nodig hebben. Bovendien is het nodig dat computers met elkaar kunnen communiceren. Als de ECU bijvoorbeeld een storing opmerkt, dan is het wel handig dat het motorstoringslampje op het dashboard ook echt gaat branden. Om dit allemaal mogelijk te maken, is het CAN-netwerk bedacht. Alle CAN-berichten die de ECU ontvangt en wil verzenden, worden door een centrale communicatiechip verwerkt. Eigenlijk kun je deze chip dus zien als het logistieke centrum van de ECU. Er worden per seconde letterlijk honderden berichten verstuurd en ontvangen. Dat is ook de reden waarom het CAN-netwerk kan werken met snelheden tot 500 Kbps.

De Simtec 71 ECU zit dus een stuk complexer in elkaar dan je op het eerste oog zou denken. Dit maakt het correct diagnose stellen van een defect in de ECU erg lastig. Gelukkig is ACtronics specialist op dit gebied. De Simtec 71 heeft voor ons geen geheimen meer. Mocht u problemen ondervinden met deze ECU, neemt u dan contact met ons op. Wij gaan dan op zoek naar een passende oplossing.

Demontage van de ECU

De ECU zit niet altijd op dezelfde plaats, maar is in veel gevallen wel relatief eenvoudig te bereiken. We raden aan om vooraf altijd de accu los te koppelen en eventuele radiocodes bij de hand te houden. Verder is de demontage erg eenvoudig: ontkoppel beide stekkers en draai de drie bouten op de hoeken los. Daarna is de ECU eenvoudig uit de auto te nemen. Vergeet niet een sleutel en de transponder mee te sturen, dit in verband met de startonderbrekingsfunctie in de ECU.

Video

De tijd gaat erg snel en onze processen en apparatuur veranderen net zo snel mee. Misschien is het daarom wel extra interessant om te zien hoe het revisieproces van de Siemens Simtec 71 ooit is begonnen. Denk onze nieuwste apparatuur erbij en je hebt een redelijk beeld van hoe het proces tegenwoordig in zijn werk gaat.