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Reparatur der Steuergeräte D5Z-F & D5S-F

Bild von Red Dragon

Hallo Forianerkollegen.

Zunächst bin ich nicht neu hier, ich habe mir für dieses Thema lediglich ein Alter-Ego zugelegt, damit ich die mit dem Thema verbundenen Diskussionen besser kanalisieren kann.
Quasi "El Zuheizer Zorro" Smile, vielleicht hätte ich den Profilnamen wählen sollen..... egal.

In diesem Beitrag werden einige Fehlerbilder und Reparaturvarianten der Eberspächer (ESPAR) Steuergeräte der Heizertypen D5Z-F und D5S-F vorgestellt.

Weiterhin übernehme ich keine Gewähr für die Richtigkeit und jeder Reparaturversuch eurerseits geht auf eigene Gefahr.
Alle verwendeten Bilder und Graphiken stammen aus eigener Feder und verletzen somit kein Urheberrecht.

Grundsätzlich gibt es folgendes zu sagen:
Die Probleme an den STG ergeben sich durch hochohmige (kalte oder gerissene) Lötstellen, die durch die permanente extrem hohe Temperaturbelastung der STG hervorgerufen werden.
Diese kalten Lötstellen sind von aussen meistens nicht zu erkennen.

Daher sind die hier vorgestellten Lösungsansätze nicht allgemeingültig, sondern sie waren in (mehreren) Einzelfällen erfolgreich und sind deshalb dokumentiert.

Weiterhin kann es sein, dass ein STG mehrere Fehler gleichzeitig hat, aber immer nur einer (der dominante) im Fehlerspeicher steht.
Darüberhinaus sind die kalten Lötstellen oft thermisch aktiv und tauchen nur bei "heissem" STG auf.

Und selbst wenn man die Fehler scheinbar abgestellt hat, kann es passieren, dass sobald das STG im Fahrzeug das nächste Mal im Stau im Sommer durchgekocht wird, neue Fehler auftreten.
Das Problem der STG ist nicht der Einbauort in der Nähe der Brennkammer, denn dann würden die STG im Winter sterben, wenn der Heizer läuft. Das Problem der STG ist, dass sie im Heizer am Heizergehäuse verschraubt sind und der Heizer immer die Temperatur des Kühlmittels hat. Im Sommer also ggf. über 100 °C.
Eine gewisse Abhilfe kann das Externsetzen des STG bringen, damit wird das STG vom Kühlsystem des Fahrzeugs thermisch entkoppelt und hat dort eine deutlich höhere Lebenserwartung.

Folgende Fehler (wie sie von EDITH gemeldet werden) werden behandelt:

- Brennermotor Fehler (Combustion Blower Motor open or short to ground -oder- out of tolerance)

- Überhitzung Hardware (Hardware Overheat)

- Hauptrelais (Main Relay Failure)

- Glühstiftausgang (Glow Plug open or short to ground)

- Keine Kommunikation (Hat keinen Fehlereintrag)/ No COM

- Oberflächenfühler (Surface Sensor open or short to ground)

- Temp und Regelfühler (Regulating Temp Sensor open or short to ground)

- Flammfühler (Flame Sensor open or short to ground)

- Dosierpumpenfehler (Fuel Metering Pump open or short to ground)

- Nachlauffehler (leider fast immer thermisch bedingt und extrem schwer zu beseitigen)

- Zu viele Resets

- EEPROM Fehler / EEPROM Failure

- WAPU Fehler am D5S-F (Water Pump open or short to ground)

- Fahrzeuggebläsefehler am D5S-F (Blower Motor open or short to ground)

Ein Wort zum Anspruch der Reparatur an die Fertigkeiten des Ausführenden:

Im Gegensatz zum STG der alten Zuheizerserie stellen die hier vorgestellten Reparaturen einen sehr hohen Anspruch an die Fertigkeiten und das Werkzeug.

Zur Info: Ich habe meine eigenen Unterlagen in Powerpoint gepflegt (Texte und Graphiken). Daher liegen in der Folge einige Reparaturanweisungen nur als JPG vor, also nicht wundern.

Bei einigen Reparaturen reicht ein einfacher Feinlötkolben 30 Watt mit feiner Spitze.
Muss die Platine aus dem Alugehäuse herausgenommen werden (ist leider meistens der Fall) braucht es einen Lötkolben mit 100 Watt.
Muss ein Chip getauscht werden, empfiehlt sich eine Heissluft-Lötstation.
Weitere Hilfsstoffe sind Lötdraht mit Flussmittel, Flussmittel (Lötfett), Entlötlitze, Spiritus und ein alkoholvernetzendes (Neutral-) Silikon.
Weitere Werkzeuge sind Zahnarztsonde (Haken mit dem Füllungen geprüft werden), Pinzette, Pommespieker aus Holz vom FastFood Restaurant (10 Stück), Torx 9, Zange, diverse Schraubenzieher, Schleifstein oder Feilen und Bürsten mit Metallborsten (Zahnbürstengrösse).

02-Werkzeugauswahl

Zum Testen benutze ich einen Laptop mit der Ebersächer Software EDITH. Diese Software unterscheidet die Fehler des STG viel detaillierter, als VAG-COM.
Zu finden unter http://www.esparofmichigan.com/manuals/?... Das ist die offizielle Eberspächer USA Supportseite und der Download ist Freeware.
Weiterhin habe ich einen Testheizer, an den ich das STG anschliessen und mit allen Signalen ansteuern kann. So kann ein Test unter realen Bedingungen stattfinden.

Die Ansteuerung des Heizers zu Testzwecken bedingt eine Testvorrichtung oder den Einbau ins Fahrzeug.
Wer nur im Fahrzeug testen kann, sollte den Stecker an Kabel löten, siehe Ende des Beitrages.

Wer eine Steuerung für einen Teststand bauen will kann sich an diesen Schaltbildern orientieren.

Steuerung Teststand D5Z-F/D5S-F
Steuerung Teststand D5ZF

Im Folgenden nun meine Reparaturvorschläge, wie sie für mich gut funktionieren, daher beschreibe ich sie aus der "Ich" Perspektive . Jeder darf sich dabei natürlich auch selbst verwirklichen.

KAPITEL 1:

Platine (hoffentlich zerstörungsfrei) aus Gehäuse entfernen.

Leider ist dies die zeitraubendste und schwierigste Arbeit. Hierbei kann man schon das gesamte STG unwiederbringlich zerstören, auf der anderen Seite: es ist ja schon defekt, viel kann man also nicht verlieren.

Entfernen der Vergussmasse:
Zunächst ziehe ich die Zahnarztsonde einmal aussen am Gehäuse entlang, Tiefe etwa 1 cm, tiefer muss jetzt und hier noch nicht.

03-Rand lösen

Nun nehme ich einen Pommespieker*** und stecke diesen aussen zwischen Vergussmasse und Gehäusewand etwa 0,5 cm tief ein.

05-Masse abheben

Man sollte dies an einer Stelle tun, an der sich der Stecker befindet oder die Kabelzuführung, da man dort ein Gefühl für den Widerstand der Vergussmasse bekommen kann, ohne dass man gleich Bauelemente abreisst.
Nun hebelt man den Pommespieker langsam hoch und schiebt ihn gleichzeitig unter die Vergussmasse (so weit, wie es geht). Sobald man mehr Widerstand spürt, als die Vergussmasse entgegensetzt, den Vorschub einstellen und die Vergussmasse ganz abheben.
Danach den Fetzen Vergussmasse gegen das Licht halten und schauen, ob Bauteile daran kleben.
Ist das der Fall, anhand der Position des Bauteils am Fetzen die Originalposition und Ausrichtung auf der Platine ermitteln und das Bauteil sofort wieder dort verlöten.
Bitte bedenkt: Die Lötstellen sind geschwächt, was ja die Probleme der STG hervorruft. Einige Bauelemente haben dem Entfernen der Vergussmasse wenig bis keinen spürbaren Widerstand entgegenzusetzen.
Hierbei kann das STG leicht zerstört werden.

*** Warum eine Pommesgabel und nicht etwa ein Spachtel oder angespitztes Plastikteil?
Ich habe sehr viel Erfahrung mit dem Entfernen und ein extrem entwickeltes Gespür für den Widerstand der Vergussmasse, aber immer, wenn ich einen Spachtel o.ä. benutzt habe, sind (oft deutlich)mehr als ein Bauteil mit abgerissen.
Mit den Pommesgabeln erreiche ich 95% Ausbauten ohne abgehebelte Bauteile.
Ich schaffe mit einer Pommesgabel 2 STG, aber Ihr solltet Euch so 10 Stück beschaffen, das langt.

06-Masse weg

Nun sind auf der Platine noch mehr oder weniger dicke Reste der Masse. Ich mache mir nicht die Mühe, diese komplett frei zu kratzen, ich entferne die Masse nur an den wichtigen Stellen (gem. der Fehler im Speicher des STG).

Als hilfreich hat sich hierfür eine kurz abgeschnittene Zahnbürste erwiesen. (siehe [437672#43])

Hier sind nun erst einmal die 5 Schrauben (Torx 9) wichtig. Diese kratze ich rundherum und in der Mitte vorsichtig mit der Zahnarztsonde frei.
Weiterhin entferne ich die Vergussmasse von der Steckerrückseite mit Sonde und danach mit der feinen Drahtbürste, bis die Platine und die Lötstellen komplett frei von der Masse sind.

07-Stecker freigebürstet

Nun nehme ich die Sonde und stecke sie in das Loch der Platine und hole soviel wie möglich Masse heraus.
Nun nehme ich wieder die Sonde und fahre erneut aussen am Gehäuse entlang und gehe mit der Sonde so tief herunter wie möglich. Achtung: die Tiefe variiert.

Nun werden die 5 Schrauben herausgedreht, diese sitzen oft sehr fest. Dann spanne ich den Torx ein und drehe das STG um den Torx.

Nun geht es an das Auslöten des Steckers. Eine Entlötpumpe kann man getrost vergessen, denn auf der anderen Seite der Platine ist noch immer alles voll Vergussmasse. Damit kann man das Zinn nicht heraussaugen, da keine Luft nachfliessen kann.
Also muss der Stecker mit Entlötlitze und Flussmittel mühsam ausgelötet werden. Ich nehme dazu einen 100W Lötkolben und 1,5 oder 2mm Entlötlitze. Eine Rolle Litze reicht für mehrere STG.

08-Stecker ablöten

Nach dem Entfernen des Zinns prüfe ich alle Steckerpins auf Beweglichkeit. Sind die Pins nicht frei, vorsichtig bewegen.
Stecken die noch fest, erneut auslöten. Gegebenenfalls muss vor dem erneuten Auslöten zunächst wieder verlötet werden, damit das Zinn komplett herausgeht. Kleine Lötzinnstege können gebrochen werden, ist eine Frage des "Gefühls".

Neben dem Stecker (in Verlängerung) sind 2 weitere Verlötungen, diese auch entlöten, dahinter befindet sich ein ELKO.

10-Stecker u Elko  freigelötet

Nun entferne ich die 2 Plastikniete links und rechts vom Kabel, welches in das Gehäuse geht.

11- Nietköpfe entfernen

So, fertig zum Entfernen der Platine aus dem Gehäuse.

Ich nehme eine Zange und setze die Hebel der Zange links und rechts neben den Kabelstrang.

Zange ansetzen

Nun spanne ich das Ganze in den Schraubstock und drücke die Kabeldurchführung vom Gehäuse ab.

13- STG einspannen

Danach nehme ich einen Flachschraubenzieher und stecke ihn zwischen Kabeldurchführung und Gehäuse. ACHTUNG! Den Schraubenzieher sehr flach und nur auf der abgebildeten Seite des Kabels ansetzten, sonst könnt Ihr nämlich gleich beim Kapitel "Hauptrelais tauschen" weiter machen.

15- Platine abhebeln

Nun hebele ich die Kabeldurchführung vorsichtig und LANGSAM aus dem Gehäuse heraus. LANGSAM, weil die Vergussmasse etwas Zeit braucht, um zu reissen. Zu schnell, und die Platine wird zu sehr verbogen, was weitere Verlötungen beschädigen kann, wonach schöne, neue, eventuell irreparable Fehler auftreten können.

16- Platine abhebeln

Heraushebeln bis die Platine ein wenig aus dem Gehäuse herausschaut.
Nun mit einem langen dünnen Schraubenzieher vorsichtig die Platine rundherum aus dem Gehäuse herausnehmen.
17- Platine abhebeln
18- Platine abhebeln
19- Platine abhebeln

Idealerweise ist dieser Elko (220 uF, 25V) auf der Platine verblieben.

20- Platine abhebeln

Wenn nicht muss er durch einen bedrahteten ELKO ersetzt werden, da sich der SMD Elko nur sehr schlecht neu verlöten lässt.
--> Hinweis von User Rabbit: Die Elkos sind jahrelang durchgekocht, daher sollten sie vorsichtshalber gleich gewechselt werden.
(220 uF, 25V)

Nun kann der Stecker aus dem Alugehäuse herausgedrückt werden.
Jetzt kann der abgelötete ELKO aus der Masse herausgepult werden. Polarität markieren.

21- Elko entfernen

Nun wird die Platine im Bereich des Steckers von Masse befreit. Vorsicht, hier liegen einige Kondensatoren und Wiederstände zwischen den Kontaktreihen. Werden hier Bauelemente entfernt, werden Fehler an den Temperatursensoren hervorgerufen. Ist der Stecker später wieder eingelötet, kommt man an diese Bauteile nicht mehr heran.

Ich reinige nun auch den Stecker selbst von der Masse und entferne den Kragen des Steckers (rote Linie), damit der Stecker durch die ovale Öffnung des Gehäuses passt. Das mache ich, damit der Stecker für die folgenden Tests wieder aufgelötet und die Platine wieder in ihr Gehäuse eingesetzt (und entnommen) werden kann.
22- Stecker abschleifen
Stecker abschleifen

Alle verbliebenen Reste des Flussmittels / Lötfetts mit Alkohol reinigen, sie wirken sonst bei Erhitzung korrosiv und können die Platine später beschädigen.

Nun werden der ausgepulte ELKO und der Stecker wieder eingelötet.
--> Hinweis von User Rabbit: Die Elkos sind jahrelang durchgekocht, daher sollten sie vorsichtshalber gleich gewechselt werden.
(330 uF, 35V)
Dazu die Platine wieder in das Gehäuse einschrauben und den Stecker MITTIG in der ovalen Öffnung ausrichten, Nasen zeigen zur Aussenseite des Gehäuses, dann löten. Ggf. mit dem Stecker des Heizers fixieren.
Den ELKO gem. Polarität (Minus zur Platinenaussenseite) einlöten.

Nun kann die Platine wieder an den Heizer angeschlossen und mit dem Teststand angefahren werden.
Idealerweise hat sich das Fehlerbild nicht verändert.

Die Platine:

Platine aussen
Platine Innenseite

Detail zur Platine: Steckerbelegung

Steckerbelegung 2
Steckerbelegung 1

KAPITEL 2:

Nun zur Felersuche / Behebung.

Folgende Fehler betreffen beide Heizertypen D5Z-F & D5S-F

Klassiker zuerst:

Fehler 1:
Dosierpumpenfehler (Fuel Metering Pump open or short to ground)

Der Chip für die Steuerung der Dosierpumpe ist auf der Innenseite der Platine. Also muss die Platine hierfür heraus.

Dosierpumpe Details

Dosierpumpe

Fehler 2:
Glühstiftausgang (Glow Plug open or short to ground)

Glühstifttreiber Details
Glühstift Transistor

Fehler 3:
Hauptrelais (Main Relay Failure)

Das Hauptrelais ist eigentlich vom Design her gut ausgelegt.
Der Fehler main relay / Hauptrlais fehlerhaft ist daher oft vom Steuer-Transistor der Spule hervorgerufen.
Jedoch geht gelegentlich ein Relais beim Entfernen der Platine aus dem Gehäuse kaputt.

Original Transistor BC817 (SMD)
Alternative: BC548 (normale Bauform)

Original Relais:
Siemens Tyco V23086-C1001-A303 oder A403
Ca. 10 EUR in der Bucht
Alternative:
Hochstromrelais TRS-L 12V, 1 Wechsler 30A
TRS-L 12V  1,15 EUR @ Elektronikhandel

Fehlersuche gem. folgender Anleitung:

Main Relay Details 1

Main Relay Details 2

Sollte das Relais getauscht werden müssen, wird es etwas kompliziert, denn das Ersatzrelais hat eine etwas andere Bauform (Pins) als das Original (SMD). Ein SMD Relais kann man an der Position nicht verlöten, daher muss es eh die andere Bauform sein.

Bei der Installation des Relais ist zu beachten, dass man unterhalb der maximalen Gehäusehöhe bleibt, damit die Kontakte nicht am Gehäuse kurzschliessen.

Zunächst muss das alte Relais raus, vorsichtig mit einem Schraubenzieher unter das Relais gehen und die Kontakte der Spule (direkt an der Platinenaußenkante) abhebeln, das geht eigentlich zerstörungsfrei, danach das Relais auf und abbewegen, bis die Hauptkontakte vom Relais abbrechen.

Danach alle Kontaktflächen auf der Platine reinigen und neu verzinnen.

Main Relay Neue Pins löten

Nun kurze Kupferkabelstücke (1,5 Quadrat) auf die Kontaktflächen auflöten. Dabei kann und sollte die Kontaktfläche ohne Funktion mitbenutzt werden.

Main Relay Neue Pins löten 2

An dem Relais einen der dicken Kontakte abzwicken:
Wenn man auf die Unterseite mit den Kontakten schaut und die dünnen (Spulen) Kontakte unten sind, ist das der Kontakt links oben in der Ecke- der muss weg.
Das Relais wird an den Spulenanschlüssen verkabelt und in gekippter Position wieder aufgelötet.

Main Relay Neues Relais
Main Relay Neues Relais Spule verlötet

Dann werden die Kupferkabel an die zwei verbliebenen dicken Lastanschlüsse angelötet und die überstehenden Kupferstücke entfernt.
Achtung: der abgezwickte Kontakt muss frei bleiben.

Main Relay Neues Relais fertig

Das neue Relais darf nicht über den Kunststoffblock des Kabelstranges (unterste Stufe) direkt daneben herausragen, da es sonst an das Gehäuse stösst und ggf kurzschliesst.

Sollten an der Spule des Relais keine 12 V anliegen, ist eventuell die Spannungsversorgungsleitung durchgebrannt. In dem Fall die Zuleitung und den Transistor gem. Anleitung (Bild am Anfang des Kapitels) ersetzen. Ist die Leitung durch, ist auch immer der Transistor hin. Position des Transistors auf der Platine siehe Bild unten.

Main Relay 1
Main Relay 2

Fehler 3:
Brennermotor Fehler (Combustion Blower Motor open or short to ground -oder- out of tolerance)

Brennermotor Details
Brennermotor 1
Brennermotor 2

Fehler 4:
Überhitzung Hardware (Hardware Overheat)

Hardware Overheat kann durch Differenzauswertung zwischen Wasser und Oberflächenfühler hervorgerufen werden (Tempsensoren und Leiterbahnen gem. Anleitung für die Tempsensoren weiter unten prüfen), ich hatte aber auch schon andere Fälle:

Hardware Overheat

Fehler 5:
Keine Kommunikation (hat keinen Fehlereintrag) (No COM)
Findet weder auf dem Eberspächerkanal (blauweisses Kabel) noch auf der VAG COM Leitung (blaugelbes Kabel) Kommunikation statt -und- der Heizer läuft zumindest kurz an, dann ist (nur) der COM Chip defekt.
Läuft der Heizer garnicht an und keine Kommunikation, dann ist die 5V Spannungsversorgung gestört, siehe Fehler 10 "Zu viele Resets"

No COM Details
No COM

Fehler 6:
Oberflächenfühler (Surface Sensor open or short to ground)

Oberflächenfühler 1
Oberflächenfühler 2

Fehler 7:
Temp und Regelfühler (Regulating Temp Sensor open or short to ground)
Fehler 8:
Flammfühler (Flame Sensor open or short to ground)

Tempfühler 1

Fehler 9:
Nachlauffehler (leider fast immer thermisch bedingt und extrem schwer zu beseitigen)
Dazu habe ich kein Patentrezept. Daher viel Glück bei der Reparatur.

Auf jeden Fall die eingekreisten Bauelemente neu verlöten und auch Fehler 10 "Zu viele Resets" abarbeiten.

Nachlauf 1

Fehler 10:
Zu viele Resets
Dieser Fehler ist ähnlich schwer festzumachen, wie der Nachlauffehler, daher viel Glück

Resets

Fehler 11:
EEPROM Fehler / EEPROM failure

Ein einfacher Austausch des EEPROM Chips funktioniert nicht, da der Chip die korrekte Programmierung benötigt.

Meistens ist der Chip intakt, jedoch die Programmierung beschädigt. Ein Spenderchip eines anderen STG kann genutzt werden.

Die Bauelemente in der Nähe des EEPROMs nachlöten und Fehler 10: "Zu viele Resets" abarbeiten.

EEPROM Details
EEPROM

Folgende Fehler betreffen ausschliesslich den D5S-F

Fehler 12:
WAPU Fehler am D5S-F (Water Pump open or short to ground) Der Heizer läuft nur im Zuheizermodus ohne Überhitzung.

Wasserpumpenfehler D5SF Details
SF-WAPU

Fehler 13:
Fahrzeuggebläsefehler am D5S-F (Blower Motor open or short to ground)

Gebläse D5SF Details
Gebläse D5SF

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So, damit habt Ihr eine Chance, das STG zu reparieren. Allerdings hat meine Erfahrung mit den STG gezeigt, dass nur etwa 50% der Reparaturversuche erfolgreich verlaufen sind und von denen sind nach dem nächsten Sommer wieder die Hälfte ausgefallen.

Daher sei jedem das Externsetzen des STG angeraten, der die Repair erfolgreich hat abschliessen können.

Wo der Stecker sowieso schon ausgelötet ist, kann man diesen gleich an 30 cm Kabel wieder einlöten.

Stecker an Kabel

Sollte die Reparatur erfolgreich sein, kann man das STG einfach ordentlich vergiessen und externsetzen.

Ich wünsche viel Glück bei der Reparatur und frohe Weihnachten an alle Forianer!

Red Dragon

SGA-Stichworte: ECU, Reparatur, Steuergerät, STG, D5SF, D5S-F, D5ZF, D5Z-F, Repair, Fehlersuche, Zuheizer, Standheizung

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