TECNICA IN OFFICINA Analisi dell impianto di alimentazione e accensione Bosch MOTRONIC tipo M2.7, per il controllo del motore di 1372 cm 3 turbocompresso installato sulla potente due volumi della Casa torinese di Gianpaolo Riva. Foto di Alberto Cervetti a sempre i costruttori di automobili, per sostenere l immagine commerciale delle utilitarie e per soddisfare le esigenze della clientela più giovane, producono vetture derivate da quelle del segmento medio basso, equipaggiate con motorizzazioni estremamente potenti e sospensioni adeguate alle prestazioni. La Fiat Punto è senza dubbio un auto che ha avuto un enorme successo ed era dunque normale che ne venisse prodotta una versione sportiva, come del resto era già successo per la Uno con il modello turbocompresso. La Punto GT Turbo adotta un motore di 1372 cm 3 sovralimentato attraverso uno scambiatore aria-aria, con una turbina I.H.I. VL7. La pressione massima raggiungibile nel collettore di aspirazione è di 1.3 bar. Il controllo motore è affidato ad un impianto accensione-iniezione MO- TRONIC M2.7 della Bosch. L accensione è di tipo statico a scintilla persa, la resistenza sul primario delle due bobine è di circa 0.5 ohm, mentre quella sul secondario è di circa 13000 ohm. Il modulo di potenza
per l alimentazione del primario bobine di accensione è esterno alla centralina di controllo. Un sensore di detonazione di tipo piezoelettrico, montato sulla parte anteriore del monoblocco, capta le vibrazioni del motore. Quando il segnale in tensione generato dal sensore contiene una componente con la frequenza tipica delle vibrazioni indotte da un fenomeno di detonazione ed ha una ampiezza considerevole, il calcolatore di controllo inizia a ridurre l anticipo accensione di tre gradi alla volta, fino ad un massimo di dodici. Correlando il segnale inviato dal sensore giri/pms con quello di detonazione, la centralina è in grado di individuare su quale cilindro si sta verificando il pericoloso fenomeno e dunque interviene di conseguenza sul suo anticipo accensione. L iniezione è fasata, avviene cioè in corrispondenza della fase di aspirazione di ciascun cilindro. Per attuarla sono dunque necessari il sensore numero giri motore/pms e il sensore di fase. Il primo è di tipo induttivo ed è affacciato ad una ruota fonica con 60 denti meno due, calettata all albero motore lato pulegge. Ha una resistenza interna di circa 700 ohm ed un traferro rispetto la ruota fonica di circa 1 mm. Il secondo è ad effetto Hall, viene mosso dall albero di comando degli organi ausiliari ed è fissato sulla parte anteriore del monoblocco nell alloggiamento del distributore dell alta tensione, che veniva utilizzato sulle vecchie vetture motorizzate con un propulsore della stessa famiglia di quello installato sulla Punto GT Turbo (il Fiat monoalbero a camme in testa). Come accade per tutti i sensori ad effetto Hall, anche in questo caso esso è alimentato direttamente dalla centralina di controllo con una tensione di 5 V tra i suoi morsetti 1 e 3. Sul suo morsetto 2 si trova il segnale di fase ad onda quadra con am- 1 Fig. 1- Schema del circuito di iniezione-accensione MOTRONIC M2.7 della Bosch e dell impianto di sovralimentazione. 1 - serbatoio carburante; 2 - elettropompa carburante; 3 - filtro carburante; 4 - collettore iniettori; 5 - regolatore pressione -car burante; 6 - elettroiniettori; 7 - corpo farfallato; 8 - motorino minimo; 9 - sensore temperatura motore; 10 - scambiatore ariaaria; 11 - turbocompressore; 12 - elettrovalvola a tre vie per la funzione over boost; 13 - calcolatore di controllo; 14 - potenzio - metro farfalla; 15 - sensore pressione barometrica; 16 - presa diagnosi; 17 - modulo potenza accensione; 18 - sensore fase; 19 - sensore giri/pms; 20 - sensore di detonazione; 21 - relè impianto accensione-iniezione; 22 - sensore temperatura aria aspira - ta; 23 - misuratore quantità aria a filo caldo; 24 - sensore tachimetrico (montato sul cambio velocità); 25 - bobine accensio - ne; 26 - spia avaria impianto accensione-iniezione; 27 - sonda lambda; 28 - valvola antideflusso carburante dal serbatoio. Si noti il tubo che porta il segnale di pressione dal collettore di aspirazione all interno della centralina verso il sensore.
piezza di 5 V, diretto verso il calcolatore. Le procedure di montaggio di questo sensore sono molto simili a quelle che bisognava rispettare per la corretta messa in fase del distributore di alta tensione. Dopo aver portato i cilindri 1-4 al PMS con il cilindro 4 in fase di scoppio, occorre verificare l allineamento tra il riferimento sul sensore giri/pms e quello sulla ruota fonica. In queste condizioni i riferimenti sulla parte fissa del sensore di fase e su quella in rotazione (centro del settore blu) devono essere allineati. Eventualmente, allentare il fissaggio del sensore e farlo ruotare, in modo da ripristinare il corretto posizionamento tra i segni. Il misuratore della quantità di aria è a filo caldo. Il filamento inserito sul condotto di aspirazione è raffreddato dal flusso d aria in ingresso e diretto all aspirazione del motore. La corrente necessaria per innalzare la sua temperatura è proporzionale alla portata d aria che lo investe. Essa è elaborata da un circuito elettronico in segnale di tensione, che è inviato alla centralina elettronica di comando. Il motorino del minimo ha due avvolgimenti elettrici alimentati in comune a 12 V, sui quali la centralina dà alternativamente le masse in modo da far aumentare o diminuire lo spostamento di un otturatore, che ostruisce il passaggio d aria sul bypass valvola farfalla acceleratore. Il valore del minimo a temperatura motore regimata è di circa 850 giri/min. I sensori della temperatura aria e acqua raffreddamento motore sono degli NTC. All aumentare della temperatura diminuiscono la loro resistenza. I valori di controllo, uguali per i due sensori, sono: 3.8 kohm a 10 C, 1.7 kohm a 30 C, 330 ohm a 80 C. L impianto di accensione-iniezione è poi completato dai classici sensori di posizione farfalla acceleratore e sensore pressione ba- 2 Fig. 2- Ubicazione dei componenti sulla vettura. 1 - calcolatore di controllo motore; 2 - presa diagnosi; 3 - sensore giri/pms; 4 - ruota fonica giri/pms; 5/6 - bobine d accensione; 7 - potenziometro farfalla; 8 - motorino minimo; 9 - sensore temperatura motore; 10 - misuratore di portata aria a filo caldo; 11 - sensore di detonazione; 12 - sonda lambda; 13 - regolatore pressione carburante; 14 - elettroiniettori; 15 - sensore di fase; 16 - sensore temperatura aria; 17 - sensore pressione barometrica; 18 - modulo potenza bobine accensione; 19 - elettrovalvola a tre vie per over boost; 20 - interruttore termico (110 C) per attivazio - ne elettroventilatore raffreddamento iniettori; 21 - elettrovalvola riciclo vapori benzina; 23 - relè alimentazione elettroiniettori, motorino minimo, elettrovalvola riciclo vapori benzina, elettrovalvola a tre vie per over boost, misuratore quantità aria; 24 - relè elettropompa carburante, riscaldamento sonda lambda; 25 - fusibile riscaldamento sonda lambda; 26 - fusibile impianto accensione-iniezione; 29 - sensore tachimetrico sul cambio; 32 - catalizzatore; 47 - elettroventilatore raffreddamento elettroi - niettori.
rometrica (non collegato perciò al collettore aspirazione). Il circuito di sovralimentazione è controllato dal calcolatore della accensione-iniezione attraverso una elettrovalvola a tre vie. Su un ingresso della elettrovalvola giunge il segnale di pressione in uscita dal compressore; gli altri due tubi sono diretti alla valvola waste gate della turbina e all aspirazione del compressore. Quando la centralina deve far aumentare la pressione di alimentazione, pilota l elettrovalvola a tre vie in modo da scaricare il segnale di pressione in uscita dal compressore verso l aspirazione dello stesso. La waste gate non si apre e la turbina aumenta la velocità di rotazione, poiché è attraversata dalla portata dei gas di scarico che sta aumentando a causa di una accelerazione. Quando la centralina deve far diminuire la pressione di alimentazione, pilota l elettrovalvola a tre vie in modo da diminuire il segnale di pressione diretto all aspirazione del compressore e dunque lo devia verso la waste gate. Questa viene comandata in apertura e scarica nella marmitta parte dei gas combusti altrimenti diretti alla turbina, che deve perciò rallentare. Questo sistema di over boost a controllo elettronico permette di modulare la pressione di sovralimentazione. L elettrovalvola a tre vie è infatti pilotata con un segnale di massa in duty cycle e dunque la sua apertura può essere anche parzializzata. Un segnale duty cycle è un onda quadra con periodo costante, ma il tempo di durata della parte a 0 V varia. Collegandosi con un oscilloscopio sul comando in uscita alla centralina diretto alla elettrovalvola a tre vie, si vedrà l onda quadra con periodo costante, composta dalla parte a 12 V corrispondente all assenza di massa e da quella a 0 V corrispondente alla presenza della massa. Ciascuna parte ha una durata variabile in funzione del comando applicato dalla centralina. Il calcolatore controllo motore deve determinare l azionamento dell attuatore in funzione del numero giri 3 Fig. 3- Impianto elettrico sistema accensione-iniezione. 1 - calcolatore di controllo motore; 2 - segnale dal sensore tachimetri - co montato sul cambio; 3 - linea di comunicazione con il sistema anti avviamento; 4 - blocchetto avviamento; 5 - candela d accensione; 6 - bobine d accensione; 7 - presa diagnosi; 8 - modulo potenza accensione; 9 - quadro di bordo; 10 - relè; 11 - relè; 12 - batteria; 13 - pompa carburante; 14 - fusibile; 15 - fusibile; 16 - fusibile; 17 - sensore giri/pms; 18 - sensore di deto - nazione; 19 - sensore temperatura aria; 20 - sensore temperatura motore; 21 - sensore di fase; 22 - sensore pressione barome - trica; 23 - potenziometro farfalla; 24 - sonda lambda riscaldata; 25 - motorino minimo; 26 - elettrovalvola riciclo vapori ben - zina; 27 - elettrovalvola a tre vie per over boost; 28 - misuratore quantità aria a filo caldo; 29 - elettroiniettori.
motore e dell angolo apertura farfalla. Una rilevazione fatta al banco prova durante la calibrazione del sistema permette di fissare nella memoria della centralina le diverse aperture della elettrovalvola a tre vie in funzione dei giri e dell angolo apertura farfalla acceleratore. Il sensore che rileva la pressione nel collettore di aspirazione è alloggiato in centralina. Un tubo porta la pressione dal collettore di aspirazione fino all interno dell involucro del calcolatore, dove si collega al sensore. Conoscendo in retroazione la pressione nel collettore di aspirazione, la strategia di controllo è in grado di correggere l attuazione della elettrovalvola di over boost a tre vie, per ottenere il valore di sovralimentazione impostato; inoltre viene effettuata anche una funzione di sicurezza nel caso in cui la pressione superi un valore limite. Una valvola di bypass pneumatica cortocircuita l uscita del compressore con la sua mandata durante le violente decelerazioni. La sua camera superiore è collegata con un tubo al collettore di aspirazione. La membrana della camera apre il condotto che mette in comunicazione la mandata con l aspirazione del compressore, quando la pressione nel collettore stesso diminuisce repentinamente. In questo modo la chiusura della farfalla acceleratore non provoca un innalzamento anormale della pressione sul condotto di mandata del compressore, evitando un eccessivo rallentamento del regime di rotazione della girante e il tipico rumore che ne deriverebbe. Con l azione della valvola di bypass, in caso di immediata riapertura dell acceleratore, la risposta del turbocompressore sarà immediata. La Punto GT Turbo è dotata di un cir- Fig. 4- Collegamenti alla elettrovalvola a tre vie per over boost. A - condotto colle - gato alla waste gate; B - condotto collegato alla mandata compressore; C - condot - to collegato alla aspirazione compressore; D - cilindretto; E - ingresso dal filtro aria; F - allo scambiatore aria-aria; G - all impianto di scarico; 1/2/3 - manicotti di collegamento; 4 - elettrovalvola a tre vie; 5 - calcolatore di controllo motore; 6 - valvola waste gate; 7 - turbocompressore; 8 - alimentazione 12 V. 4 6 5 Fig. 5- Valvola pneumatica di bypass. 13 - presa collegata al collettore aspirazione; 14 - presa collegata alla mandata del compressore; 15 - presa collegata alla aspirazione del com - pressore. Fig. 6- Trasparenza del turbocompressore I.H.I. VL2.
Fig. 7- Sezione trasversale del turbo - compressore I.H.I. VL2. Foto 8 e 9- In queste due immagini è visibile la schermata che l AMICO 2000 rappresenta dopo esser stato collegato alla presa diagnosi della Punto GT Turbo e selezionato dal suo menù il calcolatore dell auto col quale bisogna dialogare. Come si nota nella finestra in alto a destra, non è evidenziato alcun errore memorizzato nella centralina di accensione-iniezione. Tra i parametri rappresentati quelli più significativi sono: il segnale della sonda lambda, il titolo della miscela e il parametro integratore dell autoadattività, che risultano deviati dal loro valore medio. Di interesse è anche la portata dell aria, espressa in metri cubi all ora. Il carico motore è cioè indicato dal segnale in uscita dal misuratore quantità aria. 7 8 9 Foto 10- Con l AMICO 2000 è possibile utilizzare una sonda di temperatura. In questa prova abbiamo misurato la temperatura del liquido di raffreddamento, per confrontarla con quella data dal sensore della iniezione-accensione vi - sualizzata nelle foto 8 e 9, nella modalità di funzionamento diagnosi dell AMICO 2000. È riconoscibile l an - damento con asintoto orizzontale del segnale fornito dal sensore di tempera - tura durante il suo riscaldamento. 10
11 12 Foto 11- Con la funzione ROAD TEST dell AMICO 2000 si può attivare un sistema acquisizione dati. Foto 12- Dopo aver selezionato il ROAD TEST, si scelgono i limiti dei giri entro i quali effettuare l acquisizione. 13 14 Foto 13- Durante il ROAD TEST, l AMICO 2000 mostra i parametri acquisiti e, in basso a destra, il numero di pagine memorizzate e in percentuale lo spazio di memoria utilizzato rispetto quello disponibile. Foto 14- Terminata l acquisizione su strada, è possibile rivedere le pagine memorizzate. In basso a destra sono segnalate la pagina visualizzata e la percentuale di quelle già viste ri - spetto al totale registrato. Foto 15- Per meglio evidenziare even - tuali anomalie sui segnali memorizzati durante il ROAD TEST, l AMICO 2000 può essere collegato ad un personal computer sul quale sia stato preventi - vamente installato un software dedicato. Attraverso la linea seriale, i dati memorizzati nell AMICO 2000, relativi al test su strada effettuato, vengono scaricati nella memoria del computer. 15
16 Foto 16- Sullo schermo del computer possono essere visualizzate in forma grafica tutte le pagine acquisite dall AMICO 2000 durante il ROAD TE- ST. In questo modo l analisi dei segnali risulta più chiara e semplice e perciò è possibile individuare con maggior velocità particolari malfunzionamenti ri - producibili unicamente durante una prova su strada. Foto 17- L analisi dei gas di scarico, effettuata sulla vettura da noi testata presso la sede di Auto Moto Tecnica Engineering, evidenzia elevati valori di sostanze inquinanti, specialmente se messi in relazione al fatto che la Punto GT Turbo è una vettura catalizzata. Queste rilevazioni possono essere associate ai valori anomali di tensione della sonda lambda e della miscela letti du - rante la fase di diagnosi. In questo caso il catalizzatore è obbligato a funzionare al limite delle sue possibilità e sicura - mente ha perso di efficacia. Un ap - profondita analisi sul valore di pressione regolata del carburante, sulla polverizzazione degli iniettori e sull anda - mento della dinamica del segnale della sonda lambda potrebbe forse evidenziare malfunzionamenti che causano le analisi non conformi dei gas di scarico. cuito per la riaspirazione dei vapori di benzina, provenienti dal serbatoio carburante e diretti nel canister, diverso da quelli usualmente utilizzati sulle vetture con motore aspirato. Una elettrovalvola comandata dalla centralina permette il passaggio dei vapori di benzina dal canister al collettore di aspirazione, quando il motore funziona nel modo aspirato rilevato dal sensore di pressione interno al calcolatore. Se viene riconosciuto lo stato di funzionamento corrispondente alla sovralimentazione, viene chiusa l elet- 17 trovalvola e una valvola pneumatica a membrana è aperta dal segnale di pressione, prelevato direttamente dal collettore di aspirazione. In questo caso i vapori di benzina sono immessi nelle camere di combustione, attraverso l aspirazione del turbocompressore. Il circuito della benzina utilizza una pompa con portata misurata sul tubo di ritorno carburante al serbatoio di 1 litro in 30 secondi. La pressione del carburante regolata varia tra 2.8 bar e 3.2 bar in funzione della pressione presente nel collettore di aspirazione. Il propulsore utilizzato sulla Punto GT Turbo è catalizzato e la carburazione è regolata tramite l utilizzo della sonda lambda riscaldata, chiusa in retroazione col calcolatore di controllo. Le verifiche sull impianto di alimentazione ed accensione della Punto GT Turbo, sono state effettuate presso la sede di Auto Moto Tecnica Engineering, utilizzando la diagnosi AMICO 2000 prodotta dalla Tecnomotor (via A. B. Nobel 19/A, Parma, tel. 0521/398211) e l analizzatore dei gas di scarico SUN DGA 1000 (filiale italiana: SUN Electric, via Bizet 44, Cinisello Balsamo - Milano, tel. 02/66012405). (I disegni rappresentati sono tratti da documentazione Fiat e Magneti Marelli).