Guida all uso dell oscilloscopio. Introduzione

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1 Introduzione L oscilloscopio costituisce oggi più che mai uno strumento indispensabile per eseguire diagnosi su auto dotate di sistemi elettrici ed elettronici, in quanto ci permette di osservare l andamento della tensione nei vari punti del circuito elettrico degli impianti di accensione, iniezione, ABS, ecc. La necessità di servirsi dell oscilloscopio per misurare i segnali in tensione, anziché un comune voltmetro, è dovuta al fatto che nella diagnosi auto dei motori dell ultima generazione, si devono misurare tensioni che variano rapidamente nel tempo e la cui durata è assai breve. Se si usasse un voltmetro, nel migliore dei casi si rileverebbe soltanto un valore medio della tensione senza possibilità di sapere se la tensione è più o meno alta ad esempio su una candela rispetto alle altre. Mentre nel caso di sensori presenti in un sistema di accensione elettronica l oscilloscopio ci permette di vedere la forma d onda del segnale e valutare la sua correttezza cosa che con un comune voltmetro non sarebbe possibile. L oscilloscopio ci può quindi indicare l ampiezza in volt dei segnali, la frequenza, i tempi, ecc.; sta all Autoriparatore saper inserire lo strumento nei punti giusti del circuito del sistema da analizzare. Le apparecchiature diagnostiche, ovvero i Tester per la diagnosi di sistemi elettrici ed elettronici del motore costituiti dall insieme di più apparecchiature (contagiri, lampada stroboscopica, oscilloscopio, amperometro, voltmetro, ohmetro, analizzatore gas di scarico, ecc.), fanno la loro comparsa in Italia negli anni 70 e con essi anche l oscilloscopio del tipo a tubo a raggi catodici ora largamente sostituito da quelli digitali dove i segnali sono frutto di un campionamento che poi viene riproposto sullo schermo. L oscilloscopio è indubbiamente uno strumento elettronico che ha spaventato e spaventa più di qualche autoriparatore, e a tal proposito questa pubblicazione vuol essere un valido strumento per contribuire alla comprensione e alla interpretazione dei segnali presenti nei vari sistemi di gestione del motore. In questa pubblicazione sono stati raccolti i segnali tra i più significativi presenti nei sistemi di iniezione ed accensione elettronica. pag. 1

2 Formazione dei segnali I segnali presenti sullo schermo di un oscilloscopio si valutano secondo l asse verticale, dove vengono indicati i valori di tensione, e secondo l asse orizzontale che indica il tempo. Gli oscilloscopi per uso automobilistico possono essere a più tracce ciò vuol dire che sono in grado di visualizzare più segnali contemporaneamente, ma a prescindere da questo normalmente permettono di eseguire varie funzioni come ad esempio: a) Fermo immagine b) Possibilità di variare la scala dei volt sull asse verticale c) Possibilità di sincronizzare il segnale d) Possibilità di variare la base dei tempi e) Possibilità di sovrapporre due segnali f) Memorizzazione dei segnali in ingresso g) Possibilità di archivio forme d onda h) Possibilità di stampa dei segnali i) Possibilità di banca dati dei segnali pag. 2

3 Sistema di accensione (con distributore alta tensione) Pinza primario Pinza Secondario Pinza Sincronismo L esame all oscilloscopio permette di osservare l andamento della bassa tensione (circuito primario) oppure della alta tensione (circuito secondario) di un impianto di accensione. L oscillogramma primario viene prelevato dal negativo bobina attraverso una pinza apposita. Per visualizzare il diagramma secondario l oscilloscopio dispone di due sonde, una capacitiva che viene collegata al cavo di alta tensione in uscita dalla bobina ed una induttiva che viene collegata al cilindro n 1 per la sincronizzazione dei diagrammi di tutti i cilindri in ordine di scoppio. pag. 3

4 Sistema di accensione (senza distributore alta tensione) Pinza sincronismo Pinza Segnali positivi Pinza Segnali positivi Bobina D.I.S. L'accensione elettronica D.I.S. comprende tutte le funzioni delle accensioni elettroniche con il vantaggio di aver eliminato la spazzola e la calotta. Con la bobina a doppia uscita le scintille scoccano contemporaneamente in due cilindri, una in fase attiva cioè in fase di scoppio, ovvero nelle condizioni in cui la miscela risulta facilmente incendiabile mentre l'altra si trova nello stesso istante con il pistone in fase di scarico con presenza quindi di gas combusti dove la scintilla è difficilmente provocabile. In questo sistema, per una questione di circuito magnetico, abbiamo una scintilla di verso positivo e una di verso negativo. Per questa ragione l analisi degli oscillogrammi avviene attraverso delle apposite pinze (rosse e nere) che rilevano la polarità positiva e negativa. pag. 4

5 Accensione tradizionale con spinterogeno Oscillogramma primario Il diagramma primario viene prelevato dal negativo bobina attraverso una pinza apposita e viene visualizzato come illustrato in figura. A) Apertura delle puntine B) L'energia della bobina e del condensatore si scarica sotto forma di oscillazioni smorzate fino a che dura la scintilla sul secondario C) Termina la scarica tra gli elettrodi della candela, la rimanente energia si esaurisce con oscillazioni smorzate tra bobina e condensatore D) I contatti delle puntine si chiudono E) Durata apertura puntine F) Durata chiusura puntine, questo tempo indica l'angolo di camma o Dwell G) Il ciclo ricomincia e si ripete allo stesso modo per gli altri cilindri pag. 5

6 Oscillogramma secondario Per visualizzare sul monitor il diagramma secondario, l'oscilloscopio dispone di due sonde, una capacitiva che viene collegata al cavo di alta tensione in uscita dalla bobina ed una induttiva che viene collegata al cilindro numero uno per la sincronizzazione dei diagrammi di tutti i cilindri in ordine di accensione. L'oscillogramma secondario di un impianto di accensione a puntine si presenta come mostrato nella figura sottostante. A) Apertura delle puntine. La tensione sale rapidamente,tensione di innesco B) Tempo durante il quale si ha la scarica. La tensione si mantiene stabile finché dura l'arco. C) Termine della scarica dovuta alla energia bobina condensatore. L'energia rimasta si esaurisce con oscillazioni smorzate. D) Chiusura delle puntine, questo provoca un picco di tensione inversa. G) Formazione di un campo magnetico che produce una tensione opposta a quella della scintilla. E) Durata apertura puntine. F) Durata chiusura puntine, angolo di camma. pag. 6

7 Accensione elettronica (con distributore alta tensione) Oscillogramma primario L'oscillogramma primario dell'accensione elettronica presenta delle differenze rispetto al sistema convenzionale come la mancanza di oscillazioni durante la scintilla per l'assenza del condensatore, dwell variabile in funzione del numero di giri, limitazione della corrente quando viene raggiunto il valore stabilito. A) Tensione indotta sul primario B) Scintilla, Assenza di oscillazioni C) Oscillazioni smorzate D) Inizio saturazione transistor E) Limitazione corrente F) Interdizione transistor pag. 7

8 Oscillogramma secondario L'oscillogramma secondario presenta, a differenza di quello convenzionale, le oscillazioni dovute alla limitazione della corrente od opera della centralina e la variazione continua del dwell, per il resto valgono le stesse considerazioni come pure l'interpretazione dei difetti si faccia riferimento a quelli esposti in questo manuale. G A) Tensione di accensione B) Tensione di scintilla C) Oscillazioni smorzate D) Inizio saturazione transistor E) Limitazione corrente F) Interdizione transistor G) Durata scintilla pag. 8

9 Sensore induttivo Impulsore induttivo per accensioni Breakerless (applicazioni Fiat) Il sensore si trova all interno dello spinterogeno. Il timer (1) ruotando passa di fronte all'espansione polare (2), senza 3 toccarla, provoca una variazione del 2 campo magnetico prodotto dalla calamita (3). Questo campo magnetico investe anche la bobina che durante il passaggio del timer genera per induzione, una tensione alternata. 1 La forma d'onda, come si vede nell oscillogramma risulta dalla particolare forma del dente del timer, questa tensione viene inviata al modulo elettronico per essere opportunamente trattata. Il segnale così prodotto consente alla centralina Breakerless, attraverso degli appositi circuiti, di dare inizio al passaggio di corrente nella bobina, fino al massimo consentito, e di interromperla nell istante di accensione in funzione del numero di giri. Senza staccare la connessione tra sensore e centralina, collegare la sonda dell oscilloscopio al filo positivo dell'impulsore. Il segnale prodotto dalla tensione indotta ha forma sinusoidale, ovvero alternata, dove l istante di inversione da positivo a negativo viene usato per l innesco dell accensione. Ricordiamo che in un giro di spinterogeno si devono visualizzare 4 segnali. Generalmente, la mancanza di segnale in questi sensori è dovuta alla rottura dei fili di collegamento, tra la bobinetta e la centralina, per cui è necessaria la sostituzione del sensore stesso. Tensione di picco in avviamento min. 0,9-1,3 V pag. 9

10 Sensore Induttivo Impulsore induttivo per accensioni Breakerless Questo tipo di sensore si trova all interno dello spinterogeno. 1 Il sensore induttivo Bosch è costituito da uno statore formato da un magnete permanente, da un avvolgimento induttivo e dal nucleo del trasduttore. Sull'alberino dello spinterogeno è calettato un rotore generatore di impulsi (1) che ruota in opposizione allo statore (2). 3 2 Lo statore ed il rotore sono costruiti con ferro dolce magnetico e terminano a forma di punta. La variazione periodica del traferro tra le punte dello statore e quelle del rotore creano una variazione di campo magnetico, che induce sulle spire della bobinetta anulare (3) una tensione alternata corrispondente al numero delle scintille. Questa tensione viene utilizzata dal modulo elettronico quale segnale di accensione. In questo caso valgono le considerazioni fatte per il sensore tipo Magneti Marelli visto che il principio di funzionamento è lo stesso. Questo sensore lè costituito da uno statore che ha quattro riferimenti, anche in questo caso ci saranno quattro segnali (per motori 4 Cilindri) ogni 360 dello spinterogeno ovvero quattro segnali ogni due giri dell albero motore. Tensione di picco in avviamento min. 0,9-1,3 V pag. 10

11 Sensore ad effetto Hall Impulsore Effetto Hall per accensioni Breakerless Il sensore ad effetto Hall, a differenza dei sensori induttivi è alimentato, è posto anch'esso all'interno dello spinterogeno e sfrutta la variazione di un campo magnetico per generare un segnale. Questo sensore è costituito da un 1 materiale semiconduttore, chiamato appunto cristallo di Hall. In pratica per sfruttare le proprietà del cristallo di Hall è stato realizzato un circuito integrato (1) capace di generare una tensione ad ogni variazione di campo magnetico. All'interno dello spinterogeno oltre al circuito integrato si trova il campo magnetico costituito da un magnete permanente, mentre l'alternanza del flusso magnetico viene garantita da un settore schermante (2) solidale con l'alberino dello spinterogeno che presenta delle finestre aperte e chiuse in numero corrispondente ai cilindri del motore. 2 fondamentale. Senza staccare la connessione dallo spinterogeno, prelevare il segnale dal filo centrale della spinetta contrassegnata con un segno +. Per controllare il segnale procedere all avviamento del motore. Ricordiamo che il sensore di Hall per generare il segnale deve essere alimentato dalla centralina elettronica, pertanto il suo funzionamento è vincolato da questa condizione Il segnale è un onda quadra. Da tenere presente poi che l ampiezza del segnale può variare a seconda del periodo costruttivo, come pure l alimentazione del sensore stesso. Ad esempio i sensori ad effetto Hall dell ultima generazione sono alimentati a 5 volt ed hanno una ampiezza di segnale anch essa di 5 volt. L importante nel verificare la funzionalità del sensore è la presenza del segnale e naturalmente della sua tensione di alimentazione. pag. 11

12 Sensore induttivo di giri Impulsore induttivo per accensioni Statiche (applicazioni Digiplex e Microplex) Magneti Marelli Il sensore è costituito da un nucleo ferromagnetico sul quale viene avvolta una bobinetta di rame il tutto è racchiuso in una fusione plastica con una parte metallica che funge da supporto per il fissaggio sul motore. Il segnale viene opportunamente schermato con una treccia metallica che avvolge i due fili e si collega a massa tramite il supporto metallico di fissaggio del sensore, infine i fili e la schermatura sono isolati da una guaina plastico (in questo caso bianca). Questo tipo di sensore è posizionato sulla campana del cambio ed è affacciato alla corona dentata del volano. In questo caso il segnale indotto dai denti della corona sul sensore serve per determinare il numero di giri del motore e calcolare l anticipo. Collegare la sonda di prelievo segnale, senza staccare la connessione tra sensore e cablaggio centralina, al filo del connettore che reca il segno +. La prova eseguita in avviamento o con motore in moto, ci permette di analizzare una forma d onda che deve essere regolare e ripetitiva come lo sono i denti del volano. Un segnale di ampiezza irregolare esaminato a velocità costante può essere dovuto a sporcizia o un isolamento non idoneo del sensore. Un segnale debole può invece essere dovuto ad una eccessiva distanza oppure ad una scarsa efficienza magnetica o ad una scarsa efficienza elettrica del sensore, che di conseguenza va sostituito. Tensione di picco in avviamento min. 4,5 V pag. 12

13 Sensore induttivo di PMS Impulsore induttivo per accensioni Statiche (applicazioni Digiplex e Microplex) Magneti Marelli Il sensore è costituito da un nucleo ferromagnetico sul quale viene avvolta una bobinetta di rame il tutto è racchiuso in una fusione plastica con una parte metallica che funge da supporto per il fissaggio sul motore. Il segnale viene opportunamente schermato con una treccia metallica che avvolge i due fili e si collega a massa tramite il supporto metallico di fissaggio del sensore, infine i fili e la schermatura sono isolati da una guaina di materiale plastico. Questo tipo di sensore è posizionato sulla puleggia albero motore. La puleggia presenta due denti a 180º fra loro ed il segnale che inducono sul sensore serve per determinare il PMS dei rispettivi cilindri. Collegare la sonda di prelievo segnale senza staccare la connessione tra sensore e cablaggio centralina, al filo del connettore che reca il segno +. tensione). La prova eseguita in avviamento o con motore in moto ci permette di analizzare una forma d onda che deve essere regolare e ripetitiva come lo sono i denti della puleggia (ad ogni giro del albero motore avremmo 2 picchi di Un segnale di ampiezza irregolare esaminato a velocità costante può essere dovuto a sporcizia o un isolamento non idoneo del sensore. Un segnale debole può invece essere dovuto ad una eccessiva distanza oppure ad una scarsa efficienza magnetica o ad una scarsa efficienza elettrica del sensore che di conseguenza va sostituito. Tensione di picco in avviamento min. 1,5 V pag. 13

14 Sensore induttivo di giri / PMS Impulsore induttivo per accensioni Statiche (applicazioni Digiplex 2) Magneti Marelli Il sensore è costituito da un nucleo ferromagnetico sul quale viene avvolta una bobinetta di rame il tutto è racchiuso in una fusione plastica con una parte metallica che funge da supporto per il fissaggio sul motore. Il segnale viene opportunamente schermato con una treccia metallica che avvolge i due fili e si collega a massa tramite il supporto metallico di fissaggio del sensore, infine i fili e la schermatura sono isolati da una guaina di materiale plastico. Questo tipo di accensione ci sono due soluzioni costruttive di sensori a seconda di dove è applicato il sistema di accensione (Digiplex 2) ovvero: su Fiat Croma e Lancia Thema dove il sensore è posizionato sulla puleggia motore affacciato a 5 denti 4 a 90º fra loro e uno distanziato di 8º dal dente del PMS dei cilindri 1-4 su Fiat Tipo e Tempra dove il sensore è posizionato tra campana del cambio e motore sul lamierino di protezione al volano ed è affacciato a 5 pioli che sporgono dal volano stesso e posizionati 4 a 90º fra di loro e uno distanziato di 8º dal piolo del PMS dei cilindri 1-4. Questo sensore esplica dunque la funzione sia di numero di giri che di identificazione dei PMS dei rispettivi cilindri. Collegare la sonda di prelievo segnale senza staccare la connessione tra sensore e cablaggio centralina, al filo del connettore che reca il segno +. Il segnale, all oscilloscopio, è regolare quando ci sono 4 sinusoidi equidistanti fra di loro, il che corrisponde ai quattro riferimenti sulla puleggia o sul volano, e da una sinusoide ravvicinata a quella del PMS dei cilindri 1-4 che sta ad indicare il sincronismo e l anticipo di calettamento. Tensione di picco in avviamento min. 2 V Tensione con motore a 900 g/1 min. 6 V pag. 14

15 Sensore induttivo di giri / PMS Impulsore induttivo per accensioni Statiche integrate con l Iniezione (Iniezioni MPI e SPI IAW) Magneti Marelli Il sensore in esame è del tipo induttivo e di conseguenza è costituito da un nucleo ferromagnetico con avvolta una bobinetta di rame i cui capi portano il segnale, generato dalla variazione di campo magnetico, alla centralina. In questo tipo di accensione integrata con l iniezione il sensore induttivo svolge la funzione di giri e di PMS. Il sensore è affacciato alla puleggia albero motore che presenta una dentatura sulla sua circonferenza di 58 denti meno due che servono per identificare il PMS dei cilindri 1-4. Strutturalmente come tutti i sensori Magneti Marelli il corpo cilindrico del sensore è di plastica ed è fissato su un supporto fisso non registrabile. La connessione è a tre fili, come spiegato nei collegamenti, a differenza dei precedenti. Collegare la sonda di prelievo segnale senza staccare la connessione (a tre fili Positivo; Negativo segnale e Schermatura) tra sensore e cablaggio centralina, al filo del connettore che reca il segno +. Il segnale prodotto da questo sensore induttivo risulta essere regolare e ripetitivo quando è affacciato dai denti con spaziatura equidistante mentre quando si trova di fronte a due denti mancanti la tensione indotta produce una forma d onda come quella evidenziata nella figura a lato. Verificare la regolarità del segnale in caso contrario controllare che il sensore non abbia subito urti che non sia sporco, altrimenti la mancanza di segnale è dovuta a perdita delle caratteristiche elettriche del sensore stesso. Tensione di picco motore al minimo 9 14 Volt pag. 15

16 Sensore induttivo di giri / PMS Impulsore induttivo per accensioni integrate con l Iniezione (Iniezioni Bosch Motronic e MonoMotronic) Bosch Il sensore in esame è del tipo induttivo e di conseguenza è costituito da un nucleo ferromagnetico con avvolta una bobinetta di rame i cui capi portano il segnale, generato dalla variazione di campo magnetico, alla centralina. In questo tipo di accensione integrata con l iniezione il sensore induttivo svolge la funzione di giri e di PMS. Il sensore è affacciato alla puleggia albero motore che presenta una dentatura sulla sua circonferenza di 58 denti meno due che servono per identificare il PMS dei cilindri 1-4. Strutturalmente a differenza dei sensori Magneti Marelli il corpo cilindrico del sensore è di metallo ed è fissato su un supporto fisso non registrabile. La connessione è a tre fili, come spiegato nei collegamenti, a differenza dei precedenti. Collegare la sonda di prelievo segnale senza staccare la connessione (a tre fili Positivo; Negativo segnale e Schermatura) tra sensore e cablaggio centralina, al filo del connettore che reca il segno +. Il segnale prodotto da questo sensore induttivo risulta essere regolare e ripetitivo quando è affacciato dai denti con spaziatura equidistante mentre quando si trova di fronte a due denti mancanti la tensione indotta produce una forma d onda come quella evidenziata nella figura a lato. Verificare la regolarità del segnale in caso contrario controllare che il sensore non abbia subito urti che non sia sporco, altrimenti la mancanza di segnale è dovuta a perdita delle caratteristiche elettriche del sensore stesso. Tensione di picco motore al minimo 9 14 Volt pag. 16

17 Sensore induttivo di giri / PMS Impulsore induttivo per accensioni integrate con l Iniezione (Iniezioni Renault) Renault Il sensore in esame è del tipo induttivo ed è fissato, generalmente, sulla campana del cambio nella parte superiore in prossimità della finestrella per il controllo dell anticipo. In questo tipo di accensione integrata con l iniezione il sensore induttivo svolge la funzione di giri e di PMS. Il sensore è affacciato ad una corona dentata particolare, ubicata a fianco della corona dentata del volano. La corona dentata reca sulla sua circonferenza 44 denti di cui 2 mancanti come riferimento per il PMS. Il segnale generato dal sensore permette alla centralina elettronica di calcolare il numero di giri del motore e di riconoscere il Punto morto superiore dell albero motore. Collegare la sonda di prelievo segnale senza staccare la connessione tra sensore e cablaggio centralina, al filo del connettore che reca il segno +. Il segnale prodotto da questo sensore induttivo risulta essere regolare e ripetitivo quando è affacciato dai denti con spaziatura equidistante mentre quando si trova di fronte a due denti mancanti la tensione indotta produce una forma d onda come quella evidenziata nella figura a lato. Verificare la regolarità del segnale in caso contrario controllare che il sensore non abbia subito urti che non sia sporco, altrimenti la mancanza di segnale è dovuta a perdita delle caratteristiche elettriche del sensore stesso. Tensione di picco motore al minimo 9 14 Volt pag. 17

18 Sensore induttivo di giri / PMS Impulsore induttivo per accensioni integrate con l Iniezione (Iniezioni Ford) Ford Il sensore CPS (sigla Ford per indicare il sensore di giri e PMS) è un sensore induttivo ed è posizionato in prossimità della corona del volano motore. In tutti i sistemi EEC IV, il sensore CPS oltre al numero di giri motore fornisce anche l indicazione della posizione albero motore. Lungo la circonferenza (parte dorsale) del volano vi sono 35 denti spaziati tra di loro di 10º, al posto del 36º dente c è uno spazio maggiore che viene rilevato dal sensore CPS indicando al modulo EEC IV i 90º Prima del PMS. Per quanto riguarda i collegamenti, solo nelle gestioni motore con accensione convenzionale o completamente integrate (SEFI) il sensore è direttamente collegato al modulo, mentre nelle gestioni motore con accensione E-DIS il segnale CPS viene portato prima al sistema di accensione e poi quest ultimo lo trasferisce alla centralina. Collegare la sonda di prelievo segnale senza staccare la connessione tra sensore e cablaggio centralina, al filo del connettore che porta il segnale in centralina. Il segnale prodotto da questo sensore induttivo risulta essere regolare e ripetitivo quando è affacciato dai denti con spaziatura equidistante mentre quando si trova di fronte a due denti mancanti la tensione indotta produce una forma d onda come quella evidenziata nella figura a lato. Verificare la regolarità del segnale in caso contrario controllare che il sensore non abbia subito urti che non sia sporco, altrimenti la mancanza di segnale è dovuta a perdita delle caratteristiche elettriche del sensore stesso. Tensione di picco motore al minimo 5 10 Volt pag. 18

19 Sensore induttivo di giri / PMS Impulsore induttivo per accensioni Integrate con l Iniezione Hitachi Il sensore è fissato al basamento motore sotto il motorino di avviamento, la relativa ruota fonica è fissata all albero motore (rif. Fiat Bravo/Brama, Marea e Barchetta; Lancia Delta e Dedra motore V). Il sensore è di tipo a riluttanza variabile e segue il principio della tensione indotta sulla bobinetta del sensore al passaggio dei denti presenti sulla ruota fonica. All atto dell avviamento la centralina procede al riconoscimento della fasatura dell iniezione e dell accensione, che viene attuato attraverso la lettura dei segnali provenienti dal sensore di giri e dal sensore di fase motore. Collegare la sonda di prelievo segnale dell oscilloscopio al filo positivo del sensore senza staccare la connessione che si trova vicino l alternatore nella parte inferiore, la connessione è a tre fili (Positivo e negativo segnale, schermatura). La ruota fonica sull albero motore è dotata di due gruppi simmetrici di denti, disposti rispettivamente a 10º, 65º e 97º in anticipo rispetto a ciascun PMS. Ogni qualvolta che un dente passa davanti al sensore si manifesta un picco di tensione. In caso di avaria del sensore la centralina non consente l avviamento del motore. Il sensore viene montato in fabbrica con un traferro di 0,8 ± 0,4 mm senza necessità di registrazione. Tensione di picco con motore a 900 giri 13 17V pag. 19

20 Sensore effetto Hall fase iniezione Sensore HALL per accensioni Integrate con l Iniezione (tipo Bosch Motronic) Bosch Negli Impianti Bosch Motronic come nei sistemi Magneti Marelli viene adottato un sistema di iniezione sequenziale fasato, cioè l iniezione di carburante avviene in sequenza per ciascun cilindro nella fase di aspirazione. Per realizzare questo, la centralina di comando, utilizza oltre al segnale di giri e PMS, anche un segnale di fase per determinare il punto di iniezione. Il segnale inviato alla centralina è generato da un sensore ad effetto Hall montato, in questo caso, in corrispondenza della puleggia di comando albero distribuzione lato scarico. (Riferito al sistema Bosch Motronic montato su Fiat Bravo 1.8 GT) Senza staccare la connessione, prelevare il segnale dal filo centrale della spinetta contrassegnata con un segno +. Per controllare il segnale procedere all avviamento del motore. Il segnale generato dal sensore è un onda quadra, in questo caso il segnale alto si alterna al segnale basso una volta ogni due giri dell albero motore e precisamente in corrispondenza del cilindro numero 1 a 78º prima del PMS. La centralina ad ogni giro motore verifica che il segnale di fase sia presente, in mancanza di tale segnale per due giri consecutivi, la centralina segnala l avaria. (Riferito al sistema Bosch Motronic montato su Fiat Bravo 1.8 GT) pag. 20

21 Sensore induttivo di fase iniezione Impulsore induttivo per accensioni Integrate con l Iniezione ( Iniezione / Accensione IAW) Magneti Marelli Il sensore di fase alloggiato nel distributore è di tipo induttivo ed è affacciato ad una camma a due denti a 90º fra loro solidale all albero di comando del distributore, il quale come noto ruota a metà della velocità dell albero motore. Dalla sequenza dei segnali del sensore di giri, 4 per ogni giro dell albero motore, e dalla successione consecutiva dei segnali del sensore di fase la centralina, è in grado di riconoscere con un anticipo di circa 130º il PMS del cilindro. Riconosciuto il punto morto e la fase la centralina è in grado di fornire l anticipo ottimale di accensione, l istante di inizio iniezione e il tempo di durata dell iniezione. Collegare la sonda di prelievo segnale senza staccare la connessione tra sensore e cablaggio centralina, al filo del connettore che reca il segno +. Il segnale prodotto dalla tensione indotta ha forma sinusoidale ovvero alternata. Da notare che se il segnale viene misurato con la connessione collegata alla centralina la semionda negativa risulterà più piccola, mentre se la misura viene fatta con connessione scollegata le due semionde sono uguali. Ricordiamo che in un giro di spinterogeno si devono visualizzare 2 segnali. La mancanza di questi segnali in questi sensori è dovuta alla rottura dei fili di collegamento tra la bobinetta e la connessione, per cui è necessaria la sostituzione degli stessi. La mancata funzionalità del sensore porta al mancato avviamento del motore. Tensione di picco in avviamento min. 0,9-1,3 V pag. 21

22 Sensore induttivo di giri Impulsore induttivo per accensioni Integrate con l Iniezione ( Iniezione / Accensione IAW) Magneti Marelli Il sensore è costituito da un nucleo ferromagnetico con avvolta una bobinetta di rame i cui capi portano il segnale, generato dalla variazione di campo magnetico, alla centralina. Il segnale viene opportunamente schermato con una treccia metallica che avvolge i due fili e si collega a massa tramite il supporto metallico di fissaggio del sensore, infine i fili e la schermatura sono isolati da una guaina bianca. La forma tipica di questi sensori è illustrata in figura con relativo segnale. Questo tipo di sensore è posizionato sulla puleggia albero motore. La puleggia presenta quattro denti a 90º fra loro ed il segnale che inducono sul sensore serve per determinare il numero di giri del motore. Collegare la sonda di prelievo segnale senza staccare la connessione tra sensore e cablaggio centralina, al filo del connettore che reca il segno +. La prova eseguita in avviamento o con motore in moto ci permette di analizzare una forma d onda che deve essere regolare e ripetitiva come lo sono i denti presenti sulla puleggia albero motore. Un segnale di ampiezza irregolare esaminato a velocità costante può essere dovuto a sporcizia o un isolamento non idoneo del sensore. Un segnale debole può invece essere dovuto ad una eccessiva distanza oppure ad una scarsa efficienza magnetica o ad una scarsa efficienza elettrica del sensore che di conseguenza va sostituito. Tensione di picco in avviamento min. 1,5 V pag. 22

23 Sonda Lambda Sensore di ossigeno Bosch La sonda lambda è un sensore che misura il contenuto di ossigeno nei gas di scarico. Il segnale di uscita del sensore informa costantemente la centralina di iniezione, che regola la miscela aria-benzina in modo opportuno per il buon funzionamento del convertitore catalitico. La sonda può essere collocata sui collettori di scarico o sulla tubazione prima del catalizzatore. La sonda è costituita da un corpo ceramico, a base di biossido di zirconio ricoperto da un leggero strato di platino, inserito in un tubo protettivo ed alloggiato in un corpo metallico. Il funzionamento della sonda inizia a temperature superiori a 300 C. Senza staccare la connessione della lambda, collegare la sonda di prelievo segnale sul filo nero della stessa. La variazione di tensione prodotta dalla sonda lambda va da 100 mv a 900mV ed è rilevabile solo con strumenti ad elevata impedenza di ingresso come l oscilloscopio. La forma caratteristica del segnale risulta come quella mostrata in figura a destra. Come è noto dunque la sonda lambda varia periodicamente da un valore minimo ad un valore massimo ma quello che è importante per l efficienza della stessa sono i cicli che variano nell unità di tempo. Ovvero una sonda si dice efficiente quando un ciclo viene effettuato in un secondo. Segnale corretto: Tensione regolare mv pag. 23

24 Sensore di posizione farfalla Potenziometro valvola a farfalla Potenziometro In generale i sensori in esame sono costituiti da un potenziometro la cui parte mobile è comandata dall albero valvola a farfalla. Il potenziometro è inserito in un contenitore plastico dove troviamo una presa a tre pin che garantisce il collegamento elettrico con la centralina di iniezione accensione elettronica. La centralina di comando alimenta generalmente, durante il funzionamento, il potenziometro con una tensione di 5 volt. In base alla tensione di uscita la centralina riconosce la condizione d apertura della valvola a farfalla e corregge opportunamente il titolo della miscela. Senza staccare la connessione del potenziometro, collegare la sonda di prelievo segnale sul filo che porta la variazione di tensione in centralina. Nel considerare il segnale di un potenziometro, bisogna valutare la continuità della traccia che deve essere lineare senza interruzioni o sbavature. Queste condizioni sono indispensabili per un funzionamento regolare del sistema di iniezione. Infatti in caso di irregolarità di segnale il motore può presentare minimo altalenante, spegnimenti improvvisi, seghettamenti in accelerazione, regime di giri elevato con farfalla chiusa, ecc. pag. 24

25 Sensore MAP analogico Sensore di pressione assoluta (tipo M.M. impiegato su accensioni/iniezioni integrate I.A.W.) Magneti Marelli Il sensore pressione assoluta viene utilizzato per il calcolo della massa d aria in ingresso al motore e di conseguenza permette alla centralina di dosare la benzina rispettando il rapporto stechiometrico. Il sensore è costituito da una piastra ceramica molto sottile su cui sono serigrafate delle resistenze collegate a ponte di Wheastone, il tutto è racchiuso in un contenitore plastico. La centralina alimenta costantemente a 5 Volt le resistenze che variano il loro valore ohmico in funzione della depressione presente nel collettore di aspirazione. Questa variazione produce una tensione in uscita al ponte di Wheastone proporzionale al carico motore che viene utilizzata dalla centralina per il calcolo del tempo di iniezione Senza staccare la connessione del sensore MAF, collegare la sonda di prelievo segnale sul filo che porta la variazione di tensione in centralina. Il segnale del sensore di pressione assoluta si presenta con una tensione che varia linearmente con la variazione di depressione nel collettore di aspirazione. La tensione con motore al minimo (max. depressione) è circa 1,25 volt; accelerando bruscamente (pressione atmosferica) la tensione aumenta fino a circa 5 volt. La curva sullo schermo dell oscilloscopio sarà più o meno accentuata in relazione alle accelerate di prova. La mancata variazione della tensione con il variare della depressione sono sintomo di errato funzionamento del sensore che provoca generalmente difficoltà di avviamento, minimo irregolare, ecc. Tensione 0,25 Volt con 127,5 mmhg Tensione 4,75 Volt con 787,5 mmhg pag. 25

26 Sensore MAP digitale Sensore di pressione assoluta (impiegato su iniezioni integrate della FORD) Ford Il sensore MAP rileva il valore della depressione nel collettore di aspirazione, e serve al modulo EEC IV come indice del carico motore. Il modulo alimenta il sensore a 5 Volt e preleva un segnale ad onda quadra di frequenza proporzionale alla depressione di collettore. Per evitare perdite di prestazioni durante trasferimenti da luoghi con pressioni barometriche differenti, il sensore MAP, durante i periodi di farfalla completamente aperta o a motore spento e accensione inserita, fornisce al modulo EEC IV il valore della pressione barometrica locale. Il modulo appena ricevuta l informazione la memorizza e la prende come riferimento per i calcoli degli anticipi e dei tempi di iniezione. Senza staccare la connessione del sensore MAP, collegare la sonda di prelievo segnale sul filo che porta la variazione di tensione in centralina. A motore in moto accelerare in maniera decisa ripetutamente. Il sensore MAP presenta un segnale in onda quadra e deve avere un valore di frequenza compreso tra 80 Hz a 12 Kpa e 162 Hz a 105 Kpa. Porre particolare attenzione alla variazione di frequenza del segnale in rapporto alla variazione della depressione nel collettore di aspirazione. Frequenza variabile Hz pag. 26

27 Sensore VAF analogico Misuratore portata aria DEBIMETRO (impiegato su iniezioni integrate e non della Bosch) Bosch Il debimetro misura la quantità di aria aspirata dal motore e trasforma questo valore in un segnale elettrico inviandolo alla centralina elettronica di comando. La quantità di aria aspirata dal motore esercita nel misuratore di aria una spinta su di un piatto flottante che si dispone in una ben precisa posizione angolare, dipendente dal flusso d aria e dalla forza di una molla antagonista. La posizione angolare viene trasferita ad un potenziometro collegato saldamente all alberino del piatto flottante. Una farfalla di compensazione accoppiata al piatto flottante ed avente la stessa superficie efficace, compensa le eventuali oscillazioni di pressione di riflusso che possono verificarsi, così che queste non influiscono sulla misurazione della quantità di aria. Nel misuratore quantità di aria è alloggiato un sensore di temperatura con una resistenza NTC, che diminuisce il suo valore di resistenza con l aumentare della temperatura dell aria aspirata nel motore. Senza staccare la connessione del Debimetro, collegare la sonda di prelievo segnale sul filo che porta la variazione di tensione in centralina. Attenzione: i debimetri non sempre sono alimentati a quadro inserito, di conseguenza per visualizzare la tensione di uscita agire opportunamente sul relè di alimentazione del sistema di iniezione. Assicurarsi che il debimetro sia alimentato, staccare il manicotto di ingresso al misuratore e spostare opportunamente la paletta misuratrice per verificare la variazione di tensione. Il segnale del debimetro si presenta con una tensione che varia linearmente con lo spostamento della paletta misuratrice. Porre particolare attenzione alla linearità del segnale, al fatto che non ci siano interruzioni o sbavature dello stesso che potrebbero compromettere l interpretazione dell informazione da parte della centralina e causare quindi la mancata gestione del sistema di iniezione. pag. 27

28 Sensore MAF analogico Misuratore portata aria DEBIMETRO A FILO CALDO (impiegato su iniezioni integrate della Bosch) Bosch L aria aspirata dal motore investe un filamento, All interno del debimetro, mantenuto costantemente a 100 C al di sopra della temperatura dell aria aspirata da una variazione di corrente elettrica appropriata, nonostante il raffreddamento che il filamento subisce quando aumenta la massa d aria aspirata. Dalla misura di questa variazione si può stabilire esattamente la massa d aria aspirata dal motore. La variazione di corrente nel filo caldo è proporzionale al volume, alla densità e alla velocità dell aria aspirata per cui le variazioni barometriche prodotte dall alta quota a cui viaggia la vettura non influiscono sul rilievo della massa d aria aspirata. Variazione di temperatura e variazione di corrente del filo caldo sono strettamente relazionate dato che il filo caldo è parte integrante di un circuito di misura di precisione dove il filo caldo e la resistenza di comparazione sono attraversate dalla massa d aria aspirata dal motore. Senza staccare la connessione del Debimetro, a filo caldo collegare la sonda di prelievo segnale sul filo che porta la variazione di tensione in centralina. Attenzione il debimetro viene alimentato a A motore in moto accelerare in maniera decisa. Il segnale del debimetro si presenta con una tensione che varia linearmente con le accelerate in funzione della massa d aria aspirata Porre particolare attenzione alla linearità del segnale, al fatto che non ci siano interruzioni o sbavature dello stesso che potrebbero compromettere l interpretazione dell informazione da parte della centralina e causare quindi la mancata gestione del sistema di iniezione. pag. 28

29 Sensore di battito in testa Sensore piezoelettrico per la rilevazione del battito in testa Bosch E un sensore di tipo piezoelettrico montato, generalmente, sul blocco motore in posizione opportunamente studiata per rilevare l insorgere della detonazione in modo analogo in tutti i cilindri. Quando il motore batte in testa si generano delle ripercussioni meccaniche sul cristallo piezoelettrico che invia un segnale in centralina, la quale in base a questo segnale provvede a ridurre l'anticipo di accensione fino alla scomparsa del fenomeno. In seguito, l anticipo viene gradualmente ripristinato al valore base. Scollegare la connessione del sensore dal cablaggio e collegare ai capi dello stesso la sonda prelievo segnale e la sonda di massa dell oscilloscopio. Quando il sensore è sottoposto ad una pressione o ad un urto genera una tensione ai capi del cristallo, questa tensione è visibile nella figura a lato. La prova del sensore si esegue a connessione scollegata dal cablaggio e percuotendo opportunamente in prossimità del sensore, per rilevare il segnale caratteristico. Fissaggi inadeguati del sensore o eccessivi possono portare a malfunzionamenti del sistema di gestione con conseguente accensione della spia di diagnosi sul cruscotto. pag. 29

30 Segnale pilota centralina Moduli di potenza esterni alla centralina elettronica Modulo di potenza In pratica il modulo di potenza, quando si trova esternamente alla centralina di accensione/iniezione elettronica, funziona come un interruttore elettronico che, per mezzo degli impulsi di accensione (anticipo di accensione), controlla la corrente nell avvolgimento primario della bobina ed adegua il tempo di conduzione in funzione dei giri motore. In questo modo il rocchetto ha sempre una carica massima e la scintilla fornita dalle candele è sempre ottimale. I moduli di potenza utilizzati dai vari sistemi di accensione integrati e non, differiscono fra loro per forma dimensioni e collegamenti ma il principio di funzionamento rimane il medesimo. Identificare il pin sul modulo di potenza che porta il segnale di anticipo, procedere,senza scollegare la connessione, al collegamento della sonda prelievo segnale dell oscilloscopio. Gli impulsi di accensione provenienti dalla centralina si traducono sull oscilloscopio in un segnale quadro con una ampiezza costante e una frequenza variabile in funzione dei giri motore, questi impulsi non sono altro che l anticipo di accensione. La presenza di questo segnale è indice del funzionamento della centralina elettronica, la sua mancanza va dunque ricercata a monte del sistema. pag. 30

31 Segnale Primario Impulso di accensione su primario bobina Ogni bobina, del tipo Induttivo, nei sistemi di accensione elettronica presenta il circuito primario collegato alla tensione di batteria attraverso un collegamento sotto chiave. Dal Modulo potenza Dalla centralina Dalla centralina L avvolgimento primario della bobina viene messo a massa dal modulo di potenza o direttamente dalla centralina a seconda della tecnica costruttiva del sistema di accensione. L impulso di accensione che ne deriva è caratteristico per tutti i sistemi induttivi siano essi del tipo Breakerless, Statico o integrato. Collegare la sonda di prelievo segnale sul pin negativo (1) bobina, eseguire la prova in avviamento o con motore in moto a seconda delle necessità del caso. Il segnale che deriva dalla chiusura a massa del primario bobina è dunque caratteristico per tutte le accensioni induttive. Il segnale presenta nel primo tratto la tensione di batteria poi segue la chiusura a massa del circuito con conseguente durata e successivamente un picco di tensione inverso nel momento dell apertura del circuito primario che coincide con la scintilla sulla candela interessata. Successivamente a questa fase ci sono delle oscillazioni dovute allo scambio di energia tra bobina e modulo di potenza/centralina per poi ritornare alla tensione di batteria. I segnali si ripeteranno sullo schermo in funzione dei cilindri che si vogliono visualizzare. pag. 31

32 Elettroiniettore Iniettore per iniezioni MPI e SPI tipo Bosch Bosch L elettroiniettore ha il compito di erogare la quantità di carburante necessaria al funzionamento del motore. Il carburante viene iniettato nel condotto di aspirazione, immediatamente a monte della valvola di aspirazione. Quando l avvolgimento interno dell iniettore viene percorso da corrente, il campo magnetico che si crea attira l otturatore determinando l apertura dell iniettore ed il passaggio di carburante. La gestione dell iniezione consiste essenzialmente nel calcolo del tempo di iniezione, nella successiva determinazione della fase di iniezione e della successiva attuazione tramite comando dell iniettore. Senza staccare la connessione dell iniettore, collegare la sonda di prelievo segnale sul filo negativo dello stesso. La forma tipica del segnale dell iniettore Bosch all oscilloscopio è quella raffigurata nella schermata a lato dove si nota nel primo tratto la tensione di alimentazione (12 volt) mentre quando la centralina chiude a massa l avvolgimento dell iniettore, il segnale scende a 0 volt e vi rimane per la durata calcolata dalla centralina (tempo di iniezione). Successivamente la centralina riapre il circuito, non c è più passaggio di corrente, l elettroiniettore si chiude e sull oscilloscopio si visualizza un picco di tensione inversa che identifica la chiusura dell iniettore. pag. 32

33 Elettroiniettore Iniettore per iniezioni MPI e SPI tipo Magneti Marelli Magneti Marelli L elettroiniettore ha il compito di erogare la quantità di carburante necessaria al funzionamento del motore. Il carburante viene iniettato nel condotto di aspirazione, immediatamente a monte della valvola di aspirazione. Quando l avvolgimento interno dell iniettore viene percorso da corrente, il campo magnetico che si crea attira l otturatore determinando l apertura dell iniettore ed il passaggio di carburante. La gestione dell iniezione consiste essenzialmente nel calcolo del tempo di iniezione, nella successiva determinazione della fase di iniezione e della successiva attuazione tramite comando dell iniettore. Senza staccare la connessione dell iniettore, collegare la sonda di prelievo segnale sul filo negativo dello stesso. La forma tipica del segnale dell iniettore Marelli all oscilloscopio è quella raffigurata nella schermata a lato dove si nota nel primo tratto la tensione di alimentazione (12 volt) mentre quando la centralina chiude a massa l avvolgimento dell iniettore, il segnale scende a 0 volt e vi rimane per la durata calcolata dalla centralina fino al secondo picco di tensione (tempo di iniezione). Il primo picco di tensione è dovuto alla limitazione della corrente, operata dalla centralina per evitare surriscaldamenti dell iniettore. Successivamente la centralina riapre il circuito, non c è più passaggio di corrente, l elettroiniettore si chiude e sull oscilloscopio si visualizza un picco di tensione inversa che identifica la chiusura dell iniettore. pag. 33

34 Valvola Aria Elettromagnetica VAE Attuatore per il controllo del regime minimo tipo Magneti Marelli Magneti Marelli La VAE viene collegata in parallelo alla valvola a farfalla ed ha il compito di mantenere il regime minimo entro un campo di giri prestabilito, recuperando eventuali oscillazioni dovute a carichi inseriti. La centralina pilota la valvola VAE in controllo di corrente con una forma d onda quadra a frequenza di 80 Hz (duty cicle) variabile nel campo di %. La centralina per la gestione della VAE utilizza le seguenti informazioni: giri motore; temperatura motore; pressione nel collettore di aspirazione. Senza staccare la connessione della valvola VAE, collegare la sonda di prelievo segnale sul filo positivo della valvola stessa. Ad ogni inserimento della chiave in posizione marcia la centralina mette in funzione la valvola VAE allo scopo di eseguire una pulizia del pistoncino interno alla elettrovalvola in moto tale da garantire un minimo regolare al motore. Come già detto la centralina comanda la valvola in onda quadra ovvero in duty cicle con una ampiezza di segnale pari alla tensione di batteria. Gli inconvenienti più comuni di questo dispositivo sono il grippaggio del pistoncino dovuto a sporcizia dovuta a vapori di olio che a causa delle escursioni termiche tendono a formare una patina. Si consiglia una pulizia periodica per evitare spegnimenti al minimo ed in rilascio. Percentuale di apertura al minimo circa 30% (riferito ad iniezioni IAW) pag. 34

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