di Alessandro Ancarani

L’utente medio conosce poco la sonda lambda prima del catalizzatore.
La considera una cosa ostile, sconosciuta, una diavoleria inventata per complicargli la vita e fargli spendere un sacco di soldi quando si rompe.
Sulla seconda lambda, quella post catalizzatore, ne sa ancora di meno e spesso regna il buio totale, l’ignoto assoluto.
Ed è un errore perchè la seconda sonda lambda è importante quanto la prima se non addirittura di più.
Vediamo perchè.
Abbiamo scoperto, in una altra discussione dal titolo (sonde lambda e catalizzatore), come la sonda lambda precatalizzatore serva alla centralina per regolare la carburazione del motore e far funzionare bene il catalizzatore.
Riassuntino.
La sonda lambda informa la centralina quando la carburazione è grassa e la centralina comincia a smagrire.
Una volta che la carburazione è magra la centralina comincia ad ingrassare la carburazione.
Questo palleggiamento serve per tenere la carburazione attorno ai valori stechiometrici ottimali e a far funzionare al meglio il catalizzatore.
Ma il catalizzatore con il tempo si può deteriorare e non svolgere più il suo compito.
Abbiamo visto che durante la fase di magra il catalizzatore accumula ossigeno(oxigen storage) che utilizza nella fase di grassa per ossidare gli incombusti e il monossido di carbonio.
Quando il catalizzatore invecchia perde la capacità di immagazzinare ossigeno per cui quest’ultimo passa nei gas di scarico seguendo un ritmo simile a quello in ingresso, ovvero molto ossigeno (fase di magra) e poco ossigeno (fase di grassa). Quanto più invecchia il catalizzatore quanto più i gas e l’ossigeno in uscita assomigliano sempre di più ai gas in ingresso.
A questo punto la centralina si accorge che il catalizzatore è andato ed accende la spia MIL con errore P0422 (Main Catalyst Efficiency, Below Threshold).
La seconda sonda lambda serve appunto per controllare il catalizzatore ed è obbligatoria dalle EURO3 in poi.
Analizziamo il comportamento.
Mentre la sonda lambda precat oscilla con regolarità tra valori compresi fra 0,2 e 0,9 volts rispecchiando le oscillazioni che compie la concentrazione di ossigeno nello scarico, la seconda sonda lambda rimane pressochè fissa o oscillando molto lentamente tra valori compresi tra 0,6 e 0,8 volts. Questo sta a significare che dopo il catalizzatore di ossigeno libero ce ne è rimasto poco e quindi tutto è stato usato per degradare le sostanze nocive.
Tutto sembra finire qui, ma in realtà il bello(e l’importante) deve ancora venire.
Abbiamo visto come la sonda lambda precat serve a controllare la carburazione, specialmente in close loop, ovvero quando la centralina ECU della macchina usa la sonda lambda per ottimizzare la carburazione. Questo si chiama close loop corto del controllo della carburazione. Ma questo palleggiare veloce non è molto preciso e la centralina deve fare i salti mortali per starle dietro. A questo punto la centralina ha anche un controllo chiamato close loop lungo che usa le lente oscillazioni della sonda postcat per aggiustare finemente la carburazione e la mappa di iniezione ovvero i fuel trim.
Quando abbiamo visto i fuel trim, abbiamo visti che si sono i correttori brevi o veloci che oscillano abbastanza velocemente e ci sono i correttori lunghi o lenti che invece variano con una lentezza maggiore.
Bene, i correttori brevi fanni riferimento soprattutto, ma non solo, alla sonda precat, i correttori lenti fanno riferimento soprattutto, ma non solo, alla sonda postcat.
Se i valori della sonda postcat rimangono bassi(diciamo attorno a 0,6 volts) vuol dire che c’è rimasto molto ossigeno quindi la carburazione è magra, viceversa se i valori sono alti(attorno ai 0,8 volts) vuol dire che la carburazione è grassa.
E la centralina piano piano si adatta alla situazione.
Questo apre tutta una serie di considerazioni interessanti.
Primo. Se la sonda postcat funziona male anche la carburazione alla lunga ne risente.
Secondo. Se il catalizzatore funziona male anche la carburazione ne risente.
Mentre nelle EURO2 che il catalizzatore ci sia o meno e che funzioni bene o male non interferisce con la carburazione, dalle EURO3 in poi il catalizzatore influisce e non poco sulla carburazione.
Questo vuole anche dire che se uno vuole eliminare il catalizzatore(cosa proibita e punita pesantemente dalla legge) della EURO2 non deve fare altro che rimuoverlo e vivere contento finchè la polizia non gli sequestra la macchina, nella EURO3, e successive, togliere il catalizzatore (in attesa del sequestro del mezzo) richiede una sofisticatissima operazione di emulazione della seconda sonda lambda pena prestazioni non ottimali del motore. Addirittura usando opportuni emulatori regolabili è possibile cambiare la carburazione della macchina solo variando i valori di uscita dell’emulatore della seconda sonda lambda. Impostando l’emulazione con valori magri sempre attorno a 0,6 volts(ovvero obbligando la centralina ad ingrassare forzatamente), cavando il catalizzatore e il filtro dell’aria la vettura, con poca spesa, mette insieme una grinta niente male. Niente di eccezionale, ben inteso, ma comunque avvertibile.
Torniamo a cose più utili e soprattutto regolamentari.
La seconda sonda lambda della Niva è una normalissima sonda a 4 fili(due bianchi, che sono il riscaldatore, uno grigio, che è la massa, ed uno nero che è il segnale)da 0-1 volts come quella precat tanto che in caso di rottura si può tranquillamente sostituire con una sonda precat tagliando i fili e stagnando i fili vecchi e nuovi rispettando i colori, operazione obbligatoria perchè le due spine sono diverse.
Come controllare la seconda lambda.
La seconda lambda si controlla con il solito scanner da OBDII.
Impostando nel controllo parametri banco 1 sonda 2 si controlla come va.
Ovviamente a differenza della prima lambda non ci sono tempi di risposta grasso-magro e tempi di palleggio. In genere deve fluttuare con una frequenza di 1 ciclo ogni 60-80 secondi attorno a valori compresi fra 0,6 e 0,8 volts.
Se la fluttuazione è più frequente(1 ciclo ogni 10-15  secondi) e la tensione tende a calare di valore (ovvero 0,4-0,6 volts) vuol dire che il catalizzatore sta per esaurirsi. Tanto più il catalizzatore si esaurisce tanto più la seconda sonda ha un comportamento simile alla sonda precat.
Il riscaldatore deve avere una impedenza a caldo di 8-13 ohm.
Accortezze particolari non ce ne sono.
Essendo dopo il catalizzatore eventuali inquinanti(piombo, silicone, glicole etilenico etc etc) si fermano prima nel catalizzatore e agiscono sulla seconda sonda solo quando il catalizzatore è rotto od esaurito.
Attenzione come sempre agli urti, non deve cadere mai, ma anche ai fili, perchè essendo dopo il catalizzatore si trovano spesso a subire strappi da parte di rami, rocce etc etc specialmente se si fa del fuoristrada impegnativo.
Insomma, vogliamo bene anche alla bistrattata e dimenticata seconda sonda lambda che fa bene il suo lavoro consentendoci di guidare inquinando e consumando meno.
Buona seconda lambda a tutti.

di Alessandro Ancarani

Iniziamo subito con una precisazione.
“Oggi parliamo di sonda lambda” è un eufemismo.
Meglio sarebbe dire “quest’anno parliamo di sonda lambda”, tanto è smisurato l’argomento.
Sonde lineari, al tantalio, allo ziconio, a banda larga, UEGO, 0-1 volts, 0-5 volts, a un filo, a quattro fili, con riscaldatore, senza riscaldatore etc etc.
Ma visto che siamo nivisti parleremo di quelle che ci riguardano ovvero le sonde allo zirconio, 0-1 volts a quattro fili.
Che cosa è la sonda lambda?
La sonda lambda è una specie di naso che analizza i gas di scarico.
Ma non è che annusa tutto, annusa solo l’ossigeno, che per il nostro naso è quello che, per ironia della sorte, ha meno odore di tutti.
A cosa serve la sonda lambda?
Torniamo indietro.
Anzi molto indietro.
Nelle vetture moderne per ridurre le emissioni inquinanti si monta il catalizzatore che serve ad abbattere la stragrande maggioranza delle sostenze nocive.
Il tipo di catalizzatore più usato, anche sulla niva sia Spi che Mpi, è quello a tre vie.
Cosa vuol dire a tre vie?
Tre vie non vuole dire che ha tre tubi, cosa che molti credono(e non sto scherzando, anzi ci rimangono male quando scoprono che di tubi ce ne sono solo due uno di entrata ed uno di uscita)ma che tratta tre tipi di inquinanti.
Queste sostanze sono la CO, gli NOX e gli HC.
La CO è il monossido di carbonio, gli NOX sono gli ossidi di azoto e gli HC sono gli idrocarburi incombusti.
La CO (monossido di carbonio) è il risultato della combustione incompleta del carbonio che invece di arrivare allo stato finale di CO2 (anidride carbonica) si ferma ad uno stadio di parziale ossidazione.
La CO è molto pericolosa, per gli esseri viventi come l’uomo, perchè si fissa stabilmente con l’emoglobina dei globuli rossi del sangue impedendo il normale trasporto di ossigeno. Se in quantità elevata il soggetto muore per soffocamento ne più ne meno come se venisse strangolato.
Gli NOX sono gli ossidi di azoto. L’azoto(normale componente dell’aria che respiriamo nella percentuale dell 80%) può avere diverse configurazioni. In pratica gli ossidi di azoto(o anidridi dell’azoto) a contatto con l’acqua contenuta nell’atmosfera diventano acidi(acido nitrico, nitroso etc).
Queste sono sostanze molto corrosive e nocive per il nostro apparato respiratorio oltre che per l’ambiente(avete presente le statue delle grandi città che hanno il naso e le dita corrose?)
Ultimi, ma non meno pericolosi sono gli HC ovvero le molecole di idrocarburi che non sono state bruciate completamente. Sono sostanze molto reattive che interagiscono con il nostro corpo in una moltitudine di modi ma sempre creando danni strutturali oppure formando sostanze carcinogene(tumorali).
La quantità di queste sostanze nei gas di scarico dei motori endotermici varia in funzione della combustione.
Se la combustione avviene in mancanza di ossigeno(carburazione grassa) si formano maggiori quantità di CO e HC. Se la carburazione avviene in eccesso di ossigeno si formano molti NOX(classico dei motori diesel che sono combustioni sempre in ecceso di ossigeno). Come eliminare queste sostanze che sono normali prodotti della combustione dei motori endotermici?
Ci pensa il catalizzatore. La centralina fa oscillare la carburazione continuamente attorno al valore stechiometrico di 14,5/1 ovvero oscilla tra una situazione di leggermente grasso ad una di leggermente magro.
Durante la fase di carburazione magra il motore produce molti ossidi di azoto che giungono nel catalizzatore e vengono scissi in azoto molecolare N2 ed ossigeno O2 che viene trattenuto nel catalizzatore (azione di oxigen storage del catalizzatore). Durante la fase di carburazione grassa il motore produce molta CO(monossido di carbonio) ed HC(idrocarburi incombusti). Questi arrivano nel catalizzatore dove assorbono l’ossigeno immagazzinato(oxige storage) durante la fase di carburazione magra.
Il risultato finale è che gli ossidi di azoto vengno trasformati in azoto molecolare come l’80% dell’aria che respiriamo, la CO(monossido di carbonio) viene ossidata ad anidride carbonica come quella che c’è nell’aria che espiriamo dai polmoni, gli HC vengono ossidati in acqua e anidride carbonica.
Alla fine del processo di tutte le sostanze dannose che arrivano al catalizzatore rimangono solo azoto molecolare, anidride carbonica ed acqua. Che sono assolutamente innocue rispetto ai prodotti in entrata.
Ma il meccanismo funziona solo se la carburazione è stechiometrica ovvero l’aria, il comburente, è in proporzioni ottimali rispetto al carburante o meglio oscilla strettamente attorno al valore stechiometrico che per i motori a benzina è di 14,5 a 1(14,5 parti di aria per 1 parte di benzina).
E qui entra in azione la sonda lambda.
La sonda lambda è formata(per schemi) da due elettrodi di platino separati da un elemento di zirconio.
Un elettrodo è a contatto con l’aria atmosferica, l’altro con i gas di scarico.
Maggiore è la differenza tra la concentrazione dell’ossigeno interno ed esterno, maggiore è la corrente prodotta.
Per cui quando la carburazione è magra e nel gas di scarico c’è tanto ossigeno rimasto dalla combustione il voltaggio della sonda è basso prossimo allo zero. Quando la carburazione è grassa, e nei gas di scarico di ossigeno ce ne è poco, la differenza di concentrazione dell’ossigeno con l’aria atmosferica è grande, quindi gli elettrodi della sonda generano una tensione elevata, di valore massimo 1 volts. Per cui in sintesi: 0 volts -> carburazione magra; 1 volts -> carburazione grassa.
La centralina (ECU) della vettura fa continuamente questo lavoro, sente che la carburazione è magra(voltaggio prossimo allo zero)ed allora ingrassa, dopo sente che la carburazione è grassa(voltaggio prossimo a 1 volts) ed allora smagrisce. E cosi con una frequenza di 2-3 volte al secondo.
Per funzionare al meglio (o meglio per funzionare) la sonda allo zirconio deve lavorare a temperature di 300-400 gradi. Per ridurre il tempo di attesa di entrata in temperatura e mantenerla costante, nonostante le variazioni termiche create dall’esercizio del motore, la sonda è dotata di un riscaldatore elettrico formata da una resistenza.
Quanto prima la sonda si scalda, quanto prima inizia a lavorare, quanto prima inizia a ridurre le emissioni nocive.
Come è fatta la sonda lambda della Niva?
La sonda lambda della niva Mpi(quella prima del catalizzatore) è una specie di grosso bullone(chiave del 24) avvitata sul tubo di scarico prima del catalizzatore. Ha 4 fili. Due fili bianchi, che sono i fili per la resistenza del riscaldatore della sonda, un filo grigio che è la massa ed un filo nero che è il segnale emesso dalla sonda.
La Spi è uguale alla sonda della Mpi solo che ha i colori dei fili diversi (due fili marroni che sono per il riscaldatore e corrispondono ai due fili bianchi, un filo viola che è il segnale ed è uguale al filo nero, un filo beige che è la massa ed è uguale al filo grigio).
Tenendo conto di questa corrispondenza tra fili:
bianco -> marrone
bianco -> marrone
nero -> viola
grigio -> beige
le due sonde, per la Mpi e Spi sono perfettamente compatibili ed interscambiabili.
Controllo della sonda lambda.
Il massimo sarebbe avere lo strumento NTS della Lada.
Ma basta anche il solito scanner da OBDII.
Selezionata la sonda lambda precatalizzatore, in genere segnata come sensore banco 1 posizione 1, vedere come oscilla, ovvero che tensione da. In genere oscilla tra 0.2 <-> 0-8 volts con una frequenza di circa 2-3 volte al secondo.
Se la sonda non oscilla e rimane costante a 0.4 <-> 0.5 volts oppure si pianta stabile a 0 volts oppure a 1 volts è segno che la sonda è andata.
Con la vettura in marcia la sonda deve segnare 0 volts nei rilasci per balzare a 0,8 volts negli affondi.
Se non fa nulla di tutto ciò vuol dire che la sonda non funziona.
Molti scanner da OBDII(direi tutti) hanno anche la funzione di diagnosi della sonda e la misura dei parametri e le specifiche vengono controllate in automatico. Finita la diagnosi, ovvero pochi secondi, lo strumento dice se la sonda va bene o va male.
Ma un controllo visivo diretto di come oscilla la sonda è più professionale.
Leggermente più difficile vedere come funziona il riscaldatore della sonda.
In genere basta vedere il valore della resistenza del riscaldatore.
Con il suo strumento NTS Lada è un valore visibile sullo schermo, lo strumento OBDII non contempla questa misura.
Come fare?
Basta staccare la spina della sonda lambda e con un tester da elettronica controllare, a sonda calda, che tra i fili bianchi ci sia una resistenza di 8-13 Ohm.
ATTENZIONE ALLE SCOTTATURE QUANDO SI FA QUESTA PROVA.
Per cui meglio lo strumento NTS Lada.
In ogni caso bisogna anche dire che è una diagnosi secondaria, perchè se la sonda funziona male poco importa se è colpa degli elettrodi di platino o del riscaldatore. Non essendo smontabile e quindi riparabile la sonda va cambiata in toto.
Cosa danneggia la sonda lambda.
La sonda lambda è uno strumento abbastanza delicato.
Per primo la sonda può essere danneggiata da colpi ed urti che rompano la parte in zirconio e l’involucro della sonda.
Per cui male non fa maneggiarla con prudenza evitando che cada per terra.
Seconda cosa pericolosa per la sonda sono gli inquinanti chimici.
Gli elettrodi di platino e la parte in zirconio male tollerano i metalli pesanti per cui la benzina con il piombo tetraetile(la vecchia super per fortuna non più disponibile al distributore) mette fuori uso la sonda in poco tempo rivestendo l’elettrodo di platino di una patina di piombo.
Si dice che la sonda è avvelenata.
Stessa cosa fanno i sigillanti al silicone(se non specificatamente studiati e che riportano sulla confezione che non danneggiano la sonda).
Attenzione anche al liquido di raffreddamento che in caso di rottura della guarnizione della testata può finire nel tubo di scarico.
Perdite importanti di olio dai segmenti, dalle guide valvole etc possono sporcare la sonda ostruendo con depositi carboniosi le feritoie che fanno passare il gas verso l’interno della sonda dove sono gli elettrodi di platino.
Per ultimo ricordarsi, quando si monta la sonda, di stringerla poco. Altrimenti con l’uso, il calore dei gas di scarico e la ruggine, si salda nella sede nella quale è avvitata(ovvero grippa la filettatura) e diventa impossibile svitarla. Nessun problema per i contatti elettrici in quanto la sonda a 4 fili possiede già di suo le masse(uno dei fili bianchi è la massa del riscaldatore, il filo grigio è la massa degli elettrodi di platino) e quindi non ha bisogno di essere stretta molto per fare massa. Fine di questa chiacchierata sulle sonde lambda, rimane l’amarezza di aver trattato un argomento vasto come questo con la superficialità di uno che interrogato dopo aver letto un trattato sulla Seconda Guerra Mondiale risponda solo che parla di gente che sparava, consola invero un pochino il fatto che nessuno scrivendo sia riuscito a descrivere il sapore del gelato di crema.

di Alessandro Ancarani

Nella NIVA Mpi il Knock Sensor ovvero il “sensore battito in testa” è, visivamente, una specie di grosso bottone, avvitato sul monoblocco lato collettore di scarico ed alimentato con due fili.
E’ un sensore piezoelettrico che genera un impulso quando percepisce una vibrazione di una certa frequenza.
Questa frequenza è quella di una pre accensione o battito in testa.
Torniamo alle origini.
Per funzionare al meglio, il motore necessita che la miscela aria/benzina venga incendiata PRIMA del punto morto superiore perchè, considerando il tempo di latenza tra accensione e vera e propria combustione, passa un po’ di tempo.
La accensione avviene alcuni gradi di rotazione dell’albero motore prima del punto morto superiore al fine di evere la massima combustione quando il pistone inizia la fase discendente. Se l’accensione avviene troppo presto la combustione avviene prima che il pistone sia al punto morto superiore creando una contropressione che contrasta con il moto del pistone.
Questa preaccensione è il battito in testa.
Cosa dannosissima perchè genera delle pressione elevatissime e delle temperature non previste per l’ottimale funzionamento del motore.
Viceversa se l’accensione avviene troppo tardi si rischia che il pistone sia già molto oltre il punto morto superiore ovvero sia in basso nel cilindro con l’inevitabile conseguenza che l’energia viene sfruttata male, al limite si apre la valvola di scarico prima che il gas sia completamente espanso e l’energia se ne va per lo scarico. L’ottimale è quando la miscela aria benzina brucia in maniera tale da scaricare tutta l’energia sul pistone cosa che non avviene se la miscela si incendia o troppo presto(battito in testa) o troppo tardi.
Questo problema è sempre stato molto sentito in campo motoristico.
Agli arbori dell’automobile la variazione dell’anticipo avveniva manualmente. Se si guardano i vecchi film con Stanlio ed Ollio si vede che in mezzo al volante c’è una specie di levetta. Quella levetta serviva per variare l’anticipo. Il guidatore ad orecchio aumentava o diminuiva l’anticipo secondo i giri del motore o lo sforzo(salita o discesa).
Che non era certo una comodità. Immaginate di affrontare una curva e oltre a frenare, curvare e scalare le marce, dover variare l’anticipo!!
In seguito, per migliorare le cose, lo spinterogeno fu dotato di un sistema automatico costituito da un polmoncino con una membrana che, in funzione della depressione del collettore di aspirazione, variava, con una serie di leveraggi, la posizione delle puntine rispetto alla camma dello spinterogeno. Sistema in uso fino a poco tempo fa sulle vetture a carburatore, compresa la Niva 1600.
Ma il meccanismo è poco preciso. Le membrane del polmoncino si possono rompere, i leveraggi si possono usurare ed acquisire del gioco, e poi la depressione del collettore non è uno strumento preciso per determinare la reale richiesta di potenza del motore e del suo regime di rotazione.
Per potere contenere le emissioni e ridurre i consumi sono nate le centraline elettroniche che tra le varie funzioni, come calcolare la benzina da bruciare e la sua miscelazione con l’aria, calcolano anche al meglio il grado di anticipo della accensione della miscela aria/benzina.
Come fa la centralina a calcolare il grado di anticipo?
Usando una mappa simile a quella dell’iniezione benzina. La centralina sa che a un dato regime di rotazione ed una data aspirazione di aria deve anticipare l’accensione di un tot di gradi. Ma siccome la composizione della benzina può non essere sempre uguale, come la sua miscelazione con l’aria, dopo aver stimato i gradi di anticipo controlla se questi gradi sono giusti.
E lo fa con il sensore battito in testa o Knock Sensor.
Ad ogni battito in testa viene generata un onda d’urto di una determinata frequenza che fa vibrare il cristallo piezoelettrico del sensore che a sua volta genera un impulso che viene registrato dalla centralina. Se la centralina sente che il motore batte in testa riduce i gradi di anticipo.
Anzi fa meglio. Impostato un grado di anticipo approssimativo in funzione dell’utilizzo del motore, la centralina comincia ad anticipare l’accensione finchè non sente che il motore inizia a battere in testa. A questo punto diminuisce l’anticipo finchè il battito anomalo scompare. A questo punto riinizia ad anticipare finchè non ricompaiono i battiti e cosi via.
La centralina ininterrottamente anticipa, sente i battiti in testa, riduce l’anticipo, i battiti scompaiono, ritorna ad anticipare e cosi all’infinito.
In questa maniera il grado di anticipo è sempre ottimale.
Ovviamente i battiti in testa del motore sono pochi e di piccola entità tanto che il guidatore neanche se ne accorge, ma la centralina attraverso il sensore di battito(Knock Sensor)se ne accorge benissimo e si regola di conseguenza.
Il Knock Sensor è per l’accensione quello che è la sonda lambda per la qualità della combustione.
Ora appare ovvio che se il Knock Sensor funziona male l’anticipo non viene regolato bene. E’ chiaro che, come detto sopra, se il Knock Sensor funziona male la centralina usa una mappatura base di anticipo per cui si avvicina abbastanza bene ai gradi di anticipo richiesti, ma non sarà mai precisa come con il sensore di battito funzionante ed efficiente.
Quindi il sensore battito in testa anche se non fa fermare la vettura è uno strumento essenziale per avere il massimo rendimento del motore, emissioni contenute e consumi ridotti.
Come diagnosticare il Knock Sensor.
Purtroppo la diagnosi del Knock Sensor non è possibile con strumenti standard come lo scanner da OBDII.
E’ necessario lo strumento originale NTS della LADA.
L’unica attenzione è che se si accende la spia MIL a forma di motore ed alla diagnosi viene riportato il famelico errore P0327 (Knock Sensor, Low Input) oppure il P0328 (Knock Sensor, High Input) bisogna intervenire e cambiare il sensore.
L’unica consolazione è che il Knock Sensor è un sensore abbastanza robusto ed il suo malfunzionamento è un guasto abbastanza raro; salvo problemi sulla spina del connettore che però è anche lei è abbastanza robusta.
Viva il Knock Sensor, potenza a volontà (si fa per dire) e bassi consumi.

di Alessandro Ancarani

A volte nei vari forum sulla Niva appaiono messaggi disperati di nivisti possessori della Mpi che lamentano perdita di potenza della vettura con riduzione della ripresa, della velocità massima, aumento dei consumi etc etc.
Escluse le solite semplici cause come testata bruciata, cavi e candele andati, iniettori sporchi ed intasati ad un certo punto bisogna pensare anche alla elettronica della Mpi, specie se corredata dalla spia MIL accesa che dopo diagnosi accurata riporta il famelico errore “P0102 Mass Air Flow, Signal Low” oppure “P0103 Mass Air Flow, Signal High”.
Che cosa è successo?
Che si è guastato il MAF.
Il MAF (Mass Air Flow) è il misuratore dell’aria aspirata.
Torniamo alle origini.
Nelle vecchie vetture a carburatore l’aria passava attraverso il tubo Venturi del carburatore, generava una depressione ed aspirava la benzina. Più aria passava, più depressione si creava, più benzina veniva aspirata e miscelata all’aria.
Il sistema in sè non è male, visto peraltro che è stato usato per decenni sui motori benzina aspirati.
Ma questo sistema ha una precisione bassissima, un po’ come rettificare un cilindro o spianare una testata usando come strumento di misura un metro da sarta.
Le vetture moderne ad iniezione, per ridurre le emissioni inquinanti, migliorare le prestazioni e consumi devono usare strumenti più precisi.
Ovvero i misuratori dell’aria aspirata.
Grosso modo esistono due sistemi di controllo dell’aria: il misuratore a depressione(il debimetro) ed il MAF.
Il misuratore della depressione misura appunto la depressione nel collettore di aspirazione. Conoscendo il diametro del collettore e la depressione si può calcolare la portata dell’aria.
Ma anche questo sistema ha dei limiti, uno fra tutti, ma ce ne sono molti altri, il fatto che non misura la densità dell’aria per cui tra il livello del mare e l’alta montagna si creano difetti di misurazione.
Il problema è stato risolto adottando il MAF.
Di MAF ne esistono indicativamente tre tipi:
* il Vane Air Flow
* il Karmen Vortex Air Flow Meter
* i misuratori a filo caldo
Il primo è un misuratore d’aria basato su un principio abbastanza semplice.
Nel collettore di aspirazione è montata una specie di paletta con una molla. L’aria passa, sposta la paletta a seconda del suo flusso, questa deviazione viene misurata con un potenziometro incernierato sulla paletta.
Funziona ne più e ne meno come il volume delle vecchie radio. Più giro la manopola più il volume della radio sale. Più la paletta si apre più gira il potenziometro maggiore è l’aria misurata.
Sistema non molto preciso.
Il Karmen Vortex Air Flow Meter misura l’aria con un procedimento un po’ più complesso.
L’aria che passa genera un vortice che con un sistema di specchi viene misurato da una fotocellula.
Il sistema ha il difetto di essere piuttosto complicato, di richiedere componenti sofisticati ed in definitiva non è precisissimo.
L’ultimo sistema è quello a filo caldo.
Che è quello che ci interessa perchè, al giorno d’oggi, è il più usato nelle vetture moderne compresa la NIVA Mpi.
Il meccanismo di funzionamento come dice il nome si basa su un filamento mantenuto caldo (circa 120 C°) ed un termometro(termistore) che ne misura la temperatura. Maggiore è l’aria che entra maggiore è il raffreddamento del filamento che richiede maggiore corrente per essere mantenuto caldo. La misurazione di questa corrente indica la massa d’aria in entrata.
Ovviamente esiste anche un misuratore di temperatura dell’aria in entrata perchè dell’aria a -3 C° ha un potere di raffreddamento superiore rispetto a 37-40 C°.
Quest’ultimo parametro è visibile con lo scanner da OBDII che mostra la temperatura dell’aria in entrata.
Guardiamo ora il MAF.
Il MAF si trova appena dopo la scatola del filtro dell’aria. Ha una spina con cinque fili numerati dal 1 al 5.
Le funzioni in genere sono le seguenti:
1- segnale uscita temperatura aria
2- +12 Volt che giunge dalla ECU, ed alimenta lo stadio di potenza del MAF
3- massa
4- + 5 Volt che giunge dalla ECU, ed alimenta la parte digitale del MAF;
5- segnale uscita del MAF che va verso la ECU. Con solo quadro acceso ci sono circa 1 Volt, con motore
in moto al minimo la tensione vale circa 1,90-2,10 Volt mentre in accelerazione al max carico
dovrebbe arrivare fino a 4,25-4,40 Volt.
Per vedere come va il MAF si può misurare la tensione del filo n. 5
Ma è molto più semplice prendere l’insostituibile scanner OBDII e vedere la portata.
Il flusso d’aria ammesso è:
motore al minimo
6.5 -> 11.5 kg/h
ovvero
1.81 -> 3.19 gr/sec
ovvero
media 2.5 gr/sec
Se i valori sono inferiori o superiori(raramente) il MAF funziona male(ovviamente escludendo altre cause meccaniche come il filtro aria pesantemente intasato od uno straccio dimenticato nella scatola filtro aria).
Perchè la vettura va male?
Perchè la ECU(la centralina elettronica della benzina del motore) della NIVA calcola la benzina da iniettare(ovvero il tempo di iniezione in millisecondi) sull’aria che passa.
Il rapporto ottimale aria/benzina è 14,5/1.
Se l’aria che passa è minore la centralina inietta meno benzina.
Immaginiamo che il MAF sia sporco o il filo sia danneggiato, l’aria che passa non raffredda il filamento, la centralina pensa che passi poca aria e manda poca benzina.
E la miscela si smagrisce.
Perchè se l’aria è misurata male non vuole dire che passi poca aria.
A questo punto però la sonda lambda precatalizzatore(quella che controlla la carburazione) avverte la ECU che qualche cosa non torna ovvero la miscela è magra  tenta di ingrassare la miscela aumentando i tempi di iniezione.
Ma, per farla breve,  tutta la questione è un rincorrersi tra ECU, MAF ed iniettori in una gara impari dove ad errori iniziali seguono altri errori e cosi via.
Non solo, ma può succedere anche un guaio più serio.
La centralina ECU usa la sonda lambda solo quando la centralina è in close loop, ovvero durante la marcia diciamo normale.
Negli affondi dell’acceleratore e nei rilasci la centralina va in open loop(ovvero non usa più la sonda per controllare la carburazione).
In rilascio in problema è di lieve entità, ma in accelerazione la centralina usa solo il MAF che essendo guasto non misura la massa d’aria che entra, la centralina pensa che ne entri poca (mentre in realtà ne entra tanta) ed inietta poca benzina.
Risultato. La macchina non tira come dovrebbe, esita, non riprende, ma soprattutto gira con una miscela magrissima che vuol dire gas di scarico roventi e conseguente bruciatura o danno alle valvole di scarico.
Quindi in sintesi il MAF che va male vuol dire macchina pigra e rischio di danni al motore.
Che fare per controllare il MAF?
Controllare ogni tanto, diciamo ogni tagliando, che a motore caldo al minimo lo scanner OBDII misuri da 2.5 a 3 gr/sec di aria e le candele siano di colorito nocciola.
Se l’aria misurata è giusta ma le candele sono chiare o troppo scure vuol dire che il MAF funziona male.
Se il MAF funziona male che fare?
Il massimo sarebbe averne uno di scorta nuovo ed affidabile da montare e vedere cosa succede, ma considerando che il MAF costa parecchie decine di euro, si può provare a pulirlo.
Come si fa a pulirlo?
Si stacca la spina e si smonta il nucleo del MAF agendo sulle viti che lo fissano al condotto(sono due viti TORX a 5 o 6 lobi). Se non si ha una chiave TORX si può provare a prendere le viti con un paio di pinze e girarle fino a svitarle(in genere vengono via abbastanza bene). Si sfila con attenzione il nucleo del MAF e si spruzza la finestrella in cima al nucleo con del disossidante da elettronica.
ATTENZIONE!!! Di disossidanti ne esistono due tipi, uno oleoso ed uno secco. Quando sono asciutti il primo lascia residui oleosi il secondo no. Rigorosamente usare quello secco, pena trovarsi dopo poco con la laminetta del MAF piena di polvere attirata ed incollata dai residui oleosi.
Aspettare che il MAF sia bello asciutto e rimontare il nucleo nella sua sede (usando normali viti autofilettanti così in caso di ulteriori smonatggi e pulizia si impazzisce meno).
Come tocco finale spruzzare un po’ di disossidante anche sulla spina del MAF.
Non sempre funziona, ma spesso funziona, ed è una prova doverosa perchè, come già detto, il MAF costa un bel po’.
Tutto qui. Convivere con il MAF non è impresa improba, basta solo un po’ di attenzione.
Fate respirare bene la vostra auto e lei vi ripagherà con prestazioni esaltanti, consumi contenuti e rispetto dell’ambiente.

di Alessandro Ancarani

Il GPL (ovvero il Gas di Petrolio Liquefatti) è un carburante a basso costo e basso impatto ambientale che in questi ultimi anni ha preso piede prepotentemente grazie ad una maggiore coscienza ed attenzione verso l’ambiente e soprattutto le tasche(considerando che spesso ci sono, o ci sono stati, contributi per l’installazione dell’impianto, sconti su tasse di circolazione o buoni carburante).
E’ diventata una buona alternativa al diesel specie su percorrenze annue NON da taxista.
Ma la Niva(specie le ultime dal 2002 in poi cioè le Mpi) si presta ad essere trasformata a GPL?
Assolutamente si.
E vediamo perchè.
Con la bombola sotto il pianale del baule non si perde spazio per i bagagli(come succederebbe se si montasse la bombola cilindrica nel bagagliaio) e non si deve rinunciare alla ruota di scorta(come succederebbe se, come accade per altre vetture, si montasse la bombola, toroidale, nel vano ruota di scorta). Che per un fuoristrada non è male, perchè squarciare un pneumatico su un sasso in cima ad una montagna non è cosa piacevole e crea diffiicoltà maggiori rispetto ad una foratura in centro città dove i carriattrezzi, magari carichi di vetture rimosse per sosta vietata(mannaggia!!) sono più numerosi dei piccioni.
Con una bombola da 60 litri nominali(48 litri effettivi di carica) si fanno circa 400 kilometri, il chè assicura una discreta autonomia.
Montare il tubo di scarico laterale, operazione necessaria perchè il serbatoio cilindrico occupa lo spazio del silenziatore finale originale, non incide se non in maniera marginale sulla mobilità della vettura, a meno che non si voglia fare dei numeri da circo equestre.
Il motore della Niva è un 8 valvole che, senza entrare nei dettagli profondi, è una configurazione che si presta bene alla trasformazione.
L’impianto si monta con relativa facilità e l’elettronica della Niva è abbastanza tollerante verso l’elettronica del GPL.
Le Mpi hanno le punterie idrauliche che recuperano automaticamente il gioco delle valvole.
Detto cosi la faccenda è poco chiara.
Spiego meglio.
Uno dei limiti principali del GPL, ma anche del metano, è che ha una capacità intrinseca di lubrificazione minore ed una temperatura di combustione maggiore rispetto alla benzina.
Questo si concretizza in una maggiore usura delle sedi delle valvole che porta alla necessità di registrare le valvole con maggiore frequenza rispetto alla marcia a benzina, pena l’impuntamento della valvola sul bilanciere con conseguente mancata chiusura della stessa e successiva bruciatura(e dopo sono dolori).
Con le punterie idrauliche questo rischio scompare, o si riduce al minimo, mantenendo la punteria idraulica un gioco costante nel tempo tra stelo valvola e punteria.
Molti a questo punto storceranno il naso.
Ma questo problema non è solo della Niva, che anzi è relativamente resistente al problema, ma di tutte le vetture moderne, specie se 16 valvole e soprattutto giapponesi (non entro nei particolari strettamente tecnici ma le vetture giapponesi per mantenere un adeguata ermeticità delle valvole senza dover ricorrere a delle molle molto dure montano delle sedi valvole molto morbide che permettono un discreto risparmio energetico risparmiando sul lavoro di compressione di una molla dura ma porta ad una precosissima usura delle sedi stesse).
Ma con una attenta gestione dell’impianto questo problema si riduce praticamente a zero.
Vediamo adesso la tipologia di impianto da montare.
Al momento in commercio esistono due tipi di impianto: gli aspirati e gli impianti a iniezione sequenziale.
Gli aspirati sono quelli in voga da sempre, diciamo da parecchi decenni, e che si montano e montavano sulle vetture a carburatore o Spi(monoiniettore).
Sono costituiti da un diffusore che si monta sopra il carburatore o sotto il monoiniettore Spi e che riempie i collettori di aspirazione di gas.
Gli iniettati sequenziali funzionano come gli iniettori a benzina.
Gli iniettori del GPL si montano a fianco di quelli a benzina ed iniettano il gas solo nella fase di aspirazione e vicino alla valvola di ammissione del cilindro, praticamente lasciando vuoti di gas i collettori di aspirazione.
Negli aspirati, avendo i collettori pieni di gas, basta un minimo incidente(una valvola che sfiata, una fiammata di ritorno) per incendiare il gas nei collettori producendo un sonoro e dannoso ritorno di fiamma.
Questo rischio con gli iniettati non esiste perchè il gas è presente solo in piccola quantità e vicino alla valvola di aspirazione ed il collettore è vuoto. Non essendoci gas nei colletori il rischio di ritorni di fiamma è escluso.
Con la Niva E’ TASSATIVO L’USO DI IMPIANTI AD INIEZIONE SEQUENZIALE.
La niva ha dei collettori di aspirazione molto lunghi e capienti(sono quelle specie di “conchiglioni” attaccati al corpo farfallato) per cui in caso di ritorno di fiamma si fanno dei botti mostruosi che danneggiano il debimetro, la scatola filtro, il corpo farfallato etc con danni ingenti e costosi.
Quindi ribadisco NO IMPIANTI ASPIRATI SULLA NIVA.
Detto questo vediamo quale marche di impianti vanno bene.
FONDAMENTALMENTE TUTTE.
Senza entrare nei nomi specifichi, differenze significative non ce ne sono, utilizzando lo stesso modello tecnologico di iniezione, le differenze sono minime.
La differenza significativa la fa l’installatore perchè se fora male i collettori, sbaglia i cablaggi elettrici e soprattutto regola male la carburazione non c’è marca di impianto che tenga.
Quindi affidarsi ad installatori fidati e di lunga esperienza.
Piccoli segreti per un buon montaggio.
Il riduttore di pressione è meglio montarlo sotto la ruota di scorta nel cofano.
Questo perchè:
primo è relativamente in alto e si evita che il riduttore si riempia di residui oleosi del GPL che scolano e si accumulano nel riduttore(nel gpl commerciale si trovano residui di butilene, lacche, olii etc che tendono ad interferire negativamente con i componenti dell’impianto specie quando il gas da liquido diventa gassoso)
Secondo perchè avendo bisogno di saltuaria manutenzione come la pulizia del filtro fase liquida montato sul riduttore(detto anche polmone) averlo li sotto mano è più comodo che averlo in posizione nascosta e scomoda.
Lo stesso discorso vale per altri interventi sul riduttore.
Il filtro fase gassosa, ovvero quello che si trova sul tubo di mandata tra polmone ed iniettori, sarebbe meglio che fosse più basso del riduttore.
La spiegazione è semplice, essendo più basso del riduttore eventuali depositi oleosi che si accumulano tra filtro e polmone evitano di refluire nel polmone stesso sporcandolo ed alla fine intasandolo.
Gli iniettori vanno montati tra i “conchiglioni” di aspirazione ed il coperchio valvole.
Possibilmente in posizione più verticale possibile.
Anche in questo caso la posizione verticale impedisce il ristagno di residui oleosi.
I collettori di aspirazione vanno forati di fianco agli iniettori benzina con una leggera inclinazione verso le valvole di aspirazione.
I tubetti di raccordo tra iniettori GPL e collettori dovrebbero essere lunghi meno di 12 cm, per non creare troppa latenza tra l’apertura dell’iniettore gas e la fuoriuscita del gas nel collettore. Il che renderebbe l’iniettata non sincrona con la fase di aspirazione. Nulla di grave in se stesso, ma un po di precisione male non fa.
Comunque per ritornare ai residui oleosi la filosofia è questa: fare in modo che si accumulino quanto più possibile dove non possano fare danni.
Cioè il filtro fase gassosa del GPL.
Quindi il filtro deve essere sia più basso del riduttore(polmone) che più basso degli iniettori.
La centralina male non farebbe se venisse montata in quello spazio compreso tra la batteria il il parabrezza(quella specie di tettoia con guarnizione di gomma dove si appoggia il cofano quando si chiude)
Questo perchè così i cablaggi dell’alimentazione  sono corti come pure i cablaggi che vanno agli iniettori benzina ed iniettori GPL.
Oltre ad essere un posto relativamente fresco(o perlomeno meno caldo) non essendo la centralina del GPL amante dei luoghi roventi(come potrebbe essere vicino ai collettori di scarico).
Questo in sintesi il montaggio.
Per quanto riguarda altre piccole finezze vorrei fare presente altre cosette.
Ritorniamo al problema valvole.
Come fare per rispettarle il più possibile?
Prima strategia: quando si affronta una prestazione sofferta(tirata in autostrada, un passo alpino fatto con molta allegria, una roulotte da trainare su per una salita etc)passare la vettura a benzina. Le valvole ringraziano e la spesa della benzina(visto l’uso saltuario) non manda in rovina nessuno.
Seconda strategia: molti impianti, a questo punto direi tutti,  si possono impostare in modo che quando il motore è sotto sforzo venga iniettata anche un po’ di benzina. Per fare un esempio, nella Niva a 4000 giri e pieno carico l’iniettata media è di 18 ms, bisogna impostare la centralina GPL in modo che inietti 9 ms di gas e 9 ms di benzina solo in quelle condizioni. Quando si va piano la centralina inietta solo GPL. Questa strategia si chiama “contributo benzina” ad alti regimi/carico.
In genere i gasisti la conoscono bene questa strategia perchè devono usarla spesso con le vetture moderne a 16 valvole specie se giapponesi.
Terza strategia: l’uso di lubrificanti salva valvole come il Flashlube o il JLM etc etc.
Sono apparecchietti di basso costo diciamo sotto i cento euro montati(ma la cifra dipende molto dal buon cuore dell’impiantista)che, sfruttando la naturale depressione del collettore di aspirazione, introducono nello stesso delle sostanze additive che riducono lo sress delle valvole.
Digressione. Nella benzina verde come antidetonante, lubrificante e detergente c’è il metil-t-butil etere(o MTBE) che ovviamente non c’è nel GPL. Gli additivi salva valvole, come quelli citati, sono in definitiva simili al MTBE.
In pratica si cerca di trasformare il GPL in benzina, almeno dal punto di vista degli additivi.
Poi ci sono i matti che per non rovinare le valvole montano il Flashlube, impostano il contributo benzina ed in salita mandano la moglie fuori a spingere. Ma questi al momento sono la minoranza.
In definitiva la Niva si può mettere a GPL ed il fatto che buona parte degli utenti lo faccia è indice che la cosa è fattibile e conveniente.

Buon risparmio a tutti.