centinaia di sensori nelle nostre auto!

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1 Tecnica In futuro, centinaia di sensori nelle nostre auto! 6 a parte: La diagnosi Dopo aver trattato i precedenti approfondimenti di tecnologia e il principio di funzionamento dei sensori, troverete in questo numero la diagnosi del sensore dell albero motore, del debimetro e del sensore di pressione dell aria di aspirazione Sensore dell albero motore (tipo induttivo) Funzione: Misura la velocità del motore (giri/ min) e la posizione dell albero motore. Quest informazione è fondamentale per la gestione del motore stesso. Cause delle anomalie (eccetto connettore e fascio cavi): - Bobinatura interna del sensore in corto circuito - Danneggiamento ruota dentata (di fronte a un sensore) - Sporcizia tra il sensore e la ruota dentata (traferro) moto, verificare in dinamica il segnale in uscita dal sensore: la tensione in uscita dal sensore deve essere quasi sinusoidale (oscillogramma 1) e deve avere tanti picchi di tensione quanti sono i denti della ruota. Il segnale deve presentare dei cali di tensione corrispondenti ai denti mancanti. L ampiezza del segnale aumenta con il regime motore (oscillogramma 2). Proviamo a determinare a quale regime motore il nostro esempio di misurazione è stato realizzato. L oscillogramma 1 mostra che mezzo giro del motore è realizzato in 10 ms (tempo che separa due spazi tra denti scala 4ms/divisione). Il motore compie quindi un giro in 20 ms. In termini di giri al minuto, quindi, parliamo di 3000 gr/min che corrispondono al regime motore durante la misurazione. oscillogramma 1 oscillogramma 2 Il conteggio dei picchi di tensione indica che la ruota dentata ha 17 denti (numeri picchi tra due spazi tra denti). Anche se rimane possibile un esame della tensione in uscita tramite multimetro, questo offre minori possibilità di controllo. Selezionare la posizione misura di tensione alternativa (AC) sul multimetro. La tensione misurata deve essere superiore a 1 volt in avviamento. Sintomi anomalie: - Avviamento difficile - Blocco motore - Minimo - Ritardi motore Diagnosi: - Scollegare il sensore e verificare la sua resistenza interna (bobinatura): di solito tra 500 e 2000 Ω. - Con il sensore collegato e motore in

2 MARZO Debimetro aria (tecnologia a film caldo) Funzione: Il debimetro è montato tra il filtro dell aria e il collettore dell aria di aspirazione. Misura il volume d aria aspirata dal motore. Questa informazione permette di determinare la quantità di benzina che deve essere iniettata. Cause di anomalie (eccetto connettore e fascio cavi): - Sporcizia e danneggiamento degli ele- menti sensibili di misurazione - Cattiva tenuta collegamento tra i ma- nicotti dell aria ed il debimetro collegamento generalmente com- presa tra 7,5 e 12 Volt. - Il corretto funzionamento del sensore di portata può essere convalidato solo in funzionamento dinamico: con il sensore collegato e vettura al minimo, controllare la tensione in uscita del sensore (oscillogramma 3). I debimetri forniscono una tensione analogica proporzionale alla portata (oscillogramma 4). Al minimo, i mancati cicli del motore sono rilevanti e appaiono molto nettamente sull oscillogramma. Il segnale presenta una leggera ondulazione corrispondente ai cicli del motore. Sulla nostra misurazione, la tensione in uscita media del debimetro al minimo è di circa 1,5 Volt. Ciò corrisponde a un valore tipico, spesso compreso tra 1,5 e 2 Volt. La oscillogramma 3 portata si avvicina quindi a 100 Kg/h d aria. Su una vettura a quattro cilindri, l ordine di grandezza della tensione in uscita di un debimetro è di 1 Volt per 1000 gr/min. Quindi, a 3000 gr/min, la tensione in uscita sarà di circa 3 Volt. Sappiate che un motore può consumare fino a 1 tonnellata d aria all ora. Il segnale del debimetro si trova quindi al massimo, vicino a 5 Volt. oscillogramma 4 Sintomi anomalie: - Perdita di prestazioni del motore (funzionamento modalità emergenza) - Blocco motore Diagnosi: - Verificare la tenuta del collegamento del sensore sul circuito dell aria. - Scollegare il sensore e verificare l alimentazione a livello del connettore di Collegarsi in parallelo al circuito elettrico per realizzare i test La rilevazione sul circuito elettrico per realizzare delle misure non è sempre facile. Diversi costruttori di equipaggiamenti per officina propongono in catalogo dei cablaggi (o blocchi di connessione), che facilitano la connessione in parallelo dei sensori o, sulla centralina stessa, degli strumenti di misurazione. Tuttavia, poichè la tecnica delle connessioni si sta evolvendo senza sosta, le interfacce non sono sempre disponibili. In questo preciso caso, sarà necessario ricorrere ai bucafili. Questa soluzione universale è da prendere con attenzione. Oltre a forare i cavi, infatti, ciò implica uno smantellamento del fascio cavi. L utilizzo dei bucafili per la misurazione è frequente, ma va praticata con prudenza L utilizzo di una interfaccia di connessione permette misurazioni più facili ai terminali della centralina. OO FF FF II CC II NN AA

3 Alcuni costruttori propongono delle mini interfacce che permettono la misurazione ai terminali dei sensori. L interfaccia a 15 vie in foto presenta la particolarità di integrare un simulatore di sensori, che permette di generare dei segnali. Un vantaggio per i test di continuità dei cablaggi 2) Il collegamento del sensore Per giungere alla centralina di gestione, il segnale elettrico in uscita dal sensore percorre un lungo cammino. Costituito da numerosi punti di contatto (connettori, fascio cavi, interconnessioni, impiombature ), questo percorso del segnale elettrico è la causa della maggioranza delle anomalie (80 %). Risulta quindi indispensabile un controllo dell integrità del fascio cavi. Il test di un sensore passa attraverso la comprensione dello schema elettrico - Test di continuità. Realizzati con un ohmetro, questi test permettono di verificare la corretta continuità elettrica di ogni linea elettrica del fascio cavi (fig.1). - Test d isolamento. Questi test permettono di verificare il buon isolamento elettrico di ogni linea del fascio cavi tra due fili dello stesso connettore (fig. 3), rispetto al polo positivo batteria (fig. 4) o il polo positivo corrente, rispetto alla massa (fig. 2). La diagnosi di un sensore avviene secondo diverse tappe di verifica. 1) L alimentazione del sensore Essa si verifica a contatto inserito con l aiuto di un voltmetro. La misurazione si effettua sul lato del sensore, sul connettore di collegamento, lato fascio cavi e il sensore scollegato. Se non è presente alcuna alimentazione, procedere alla verifica del collegamento. Se i collegamenti sono corretti, il problema giunge sia dalla centralina che non alimenta più il sensore sia dai fusibili. La verifica dell alimentazione del sensore si opera sul connettore, a contatto inserito. 3) Le caratteristiche statiche del sensore Si chiamano caratteristiche statiche i valori di controllo che possono essere misurati con il multimetro sul sensore stesso una volta che è stato scollegato. Si tratta principalmente di valori di resistenza interna o del test d isolamento tra diversi terminali d uscita del sensore. Esempi: resistenza di una sonda di temperatura, resistenza di una bobinatura del sensore induttivo Sui sensori con un elettronica di condizionamento, come un debimetro o un sensore di pressione, nessuna misurazione statica è possibile. 4) Le caratteristiche dinamiche del sensore Si chiamano caratteristiche dinamiche i valori di controllo che possono essere misurati sul sensore stesso una volta che è collegato e attivato. Questi controlli permettono di verificare la tensione d uscita dal sensore in base all evoluzione della grandezza fisica da misurare. Possono essere realizzati sia con il multimetro sia con l oscilloscopio. Operando solo misurazioni medie, il multimetro non garantisce un controllo senza errori. Permette un primo livello di diagnosi contrariamente all oscilloscopio. Quest ultimo possiede invece un tempo di reazione rapido che permette di controllare con precisione il comportamento del sensore in tutte le situazioni (vedasi diagnosi dei sensori presentata precedentemente). Le misurazioni devono essere realizzate all arrivo del segnale, cioè all entrata della centralina.

4 MARZO ) Verifica tramite autodiagnosi La verifica più affidabile e più rapida rimane il controllo del sensore tramite strumento di autodiagnosi. Quest ultimo permette di verificare ciò che altri strumenti non sono in grado di fare: la buona interpretazione dell informazione trasmessa dal sensore tramite la centralina. In effetti, il sensore deve essere collegato e trasmettere la corretta informazione d uscita. Se il livello elettronico d entrata della centralina è difettoso, quest ultima non sarà in grado di considerare l informazione trasmessa dal sensore. Questi rari casi di guasto sono identificabili solo dall autodiagnosi. L autodiagnosi è il modo migliore di testare il funzionamento dei sensori Test della caratteristica statica di una sonda di temperatura Il buon controllo dei sensori Fig. 1 il test di continuita Il test si effettua collegando una delle sonde del tester a uno dei terminali del connettore del sensore, mentre l altra sonda è collegata al terminale corrispondente a livello della centralina; il sensore e la centralina sono scollegati. Misurare R1 < 5 Ω. Questo test deve essere realizzato per ogni linea elettrica definendo il collegamento del sensore sotto test. L utilizzo del tester di continuità va fatto con attenzione in quanto è dotato di una sensibilità di continuità che va fino a 50 Ω, potendo cosi mascherare certi cattivi contatti. Fig. 2 Collegare una sonda del tester alla massa batteria. Con un ohmetro, testare uno ad uno l isolamento dei terminali del connettore del raccordo del sensore con un altra sonda. Un buon isolamento rispetto alla massa deve presentare una misura R2 > 1 MΩ. Per i terminali del connettore con massa, misurare R2 < 10 Ω. Una resistenza superiore sarebbe rivelatrice di una cattiva massa. Fig. 4 Fig. 3 L isolamento dei fili tra loro Con un ohmetro, verificare due a due l isolamento dei fili. Un buon isolamento dei fili tra loro deve presentare una misura R3 > 1 MΩ. Una misura R3 < 500 Ω è rivelatrice di un corto-circuito tra due fili. L isolamento rispetto alla massa L isolamento rispetto al polo positivo della batteria I test d isolamento rispetto al + batteria sono realizzati a contatto inserito. Collegare una sonda del tester alla massa batteria. Con un voltmetro, testare uno a uno i terminali del connettore di raccordo del sensore sotto test, collegando l altra sonda. Un buon isolamento rispetto al + batteria deve presentare una misura U1 = 0 Volt. Una misura diversa è anormale (eccetto per i terminali di alimentazione). O F F I C I N A

5 Sensore di pressione dell aria aspirata oscillogramma 5 Funzione: Questi sensori permettono di conoscere la pressione presente nel collettore di aspirazione. Confrontandola con quella del regime motore, la centralina di gestione è capace di determinare la quantità d aria aspirata dal motore. Questi sensori si ritrovano anche nella regolazione della pressione di sovralimentazione. Causa delle anomalie (eccetto connettore e fascio cavi): - Sporcizia e/o inquinamento da benzina (nel caso dei motori funzionanti a benzina) del sensore di pressione. - Cattiva tenuta del raccordo del sensore (presa d aria). - Flessibile di raccordo del sensore al condotto d aria di aspirazione forato o danneggiato. Sintomi anomalie: - Blocco del motore - Funzionamento irregolare del motore - Irregolarità motore - Abbassamenti regime - Mancanza di potenza (nel caso di sensore di pressione di sovralimentazione) - Consumo eccessivo carburante Diagnosi: - Verificare la tenuta del collegamento del sensore al circuito dell aria. oscillogramma 6 -Verificare la corretta alimentazione del sensore tramite la centralina: scollegare il sensore e verificare la sua alimentazione a livello del connettore di collegamento. Questa è generalmente nell ordine di 5 Volt. - Il suo corretto funzionamento può essere convalidato solo in funzione dinamica: con sensore collegato e motore in moto, controllare la sua tensione in uscita. I sensori forniscono una tensione analogica, proporzionale alla pressione presente nel collettore di aspirazione aria. Si parla di pressione, ma in realtà vengono misurate delle depressioni (aspirazione aria). I sensori misurano delle depressioni che possono arrivare fino a 2-3 bar circa. Secondo la tecnologia utilizzata, la tensione in uscita può crescere o diminuire con la depressione. Nel nostro esempio, la tensione cala proporzionalmente con l ampiezza della depressione (pressione assoluta). Esercitando delle oscillazioni ripetute, è possibile osservare con l oscilloscopio (oscillogramma 5) degli aumenti di tensione compresi tra 0,5 e 4,5 Volt. Alla pressione atmosferica (valvola a farfalla aperta e regime di minimo), cioè a un bar, la tensione d uscita è di circa 4 Volt. Quando il motore sale di giri, la depressione aumenta e il segnale in uscita del sensore tende verso 0,5 Volt. è interessante analizzare le variazioni di pressione dell aria aspirata durante e dopo un accelerazione da 900 a 3500 giri, mantenuta per sei secondi (oscillogramma 6): Punto 1: al minimo la valvola a farfalla è chiusa completamente e il motore è a 900 giri; ad inizio accelerazione la pressione di aspirazione passa bruscamente dalla depressione di minimo (tra 2 e 3 bar) a quella atmosferica (circa 1 bar), e la tensione comincia a variare. Punto 2: Mantenimento dell accelerazione a gr/mn ( 6 sec) Punto 3: Il motore sale di giri (tempi di accelerazione = 0,8 s). Aumento progressivo della depressione Punto 4: Il motore raggiunge e si stabilizza a gr/mn. La pressione di aspirazione subisce un calo, dovuto al regime transitorio, prima di stabilizzarsi al valore assoluto di circa 2,5 bar ( 0,7 v). Questa depressione di 2,5 bar corrisponde alla depressione del motore che, ruotando a 3500 gr/mn, si comporta come una pompa del vuoto. Punto 5: L accelerazione si ferma. La valvola farfalla si chiude mentre il motore ruota ancora a 3500 gr/ mn. Alla depressione di 2,5 bar, si aggiunge quindi quella dovuta alla chiusura della valvola a farfalla. Questa è visibile sull oscillogramma dal calo di pressione. Punto 6: Il motore ritorna progressivamente al suo regime di minimo in 4 secondi circa. La pressione si stabilizza al valore di depressione generato dal motore che gira al minimo con la valvola a farfalla chiusa e si ritorna al Punto 1. Come potete constatare, la misurazione con oscilloscopio permette un analisi che potrebbe sfociare nella diagnosi di un anomalia ben oltre i componenti elettrici. Infine, c è da ricordare che i test con i sensori di pressione possono essere effettuati con una pompa del vuoto, che ricrea artificialmente e in modo calibrato la depressione del motore. Con la pompa del vuoto, che simula la depressione, si può utilizzare un multimetro per la misura della tensione di uscita del sensore. IN FUTURO, centinaia di sensori nelle nostre auto! 1a parte - RTA 194 Proprietà generali del sensore 2a parte - RTA 195 Sensore di posizione e sensore di velocità 3a parte - RTA 196 Sensore di accelerazione 4a parte - RTA 197 Sensore di portata e sensore di ossigeno 5a parte - officina atelier 1 Sensore di temperatura, sensore di pressione e sensore di forza e di coppia 6a parte - officina atelier 2 LA DIAGNOSI Sensore dell albero motore Debimetro aria La buona gestione dei sensori Sensore di pressione dell aria aspirata

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