Nivaforever ( Nivapedia)

di Alessandro Ancarani

I motori endotermici, come quello della Niva, bruciano carburante per produrre energia e lavoro.
Uno dei problemi principali è che questa trasformazione non è esente da perdite importanti di energia, energia termica che deve essere dissipata nell’atmosfera.
Per questa funzione c’è il sistema di raffreddamento.
Nella Niva(come nella stragrande maggioranza delle vetture) il sistema di raffreddamento è composto da un circuito riempito di liquido particolare, una pompa che lo fa circolare, un radiatore che scambia il calore del liquido con l’aria atmosferica e di un termostato che serve per mantenere la temperatura il più possibile costante.
Parliamo però ora solo del liquido di raffreddamento, che è una delle sostanze che normalmente viene maneggiata anche dall’utente comune, o non esperto, e che spesso non viene usato correttamente.
Il liquido di raffreddamento è una miscela di acqua e “antigelo”.
La prima funzione è ovvia.
Evitare che quando la temperatura dell’ambiente scende sotto i zero gradi l’acqua possa trasformarsi in ghiaccio.
Questo è un problema grave perchè l’acqua ha la curiosa proprietà di aumentare di volume nelle fasi iniziali della suo passaggio allo stato solido. Le pressioni esercitate dall’acqua che diventa ghiaccio sono enormi, in grado di rompere qualsiasi oggetto solido che la contenga. Se ciò dovesse succedere all’interno del circuito di raffreddamento del motore provocherebbe danni ingentissimi come la rottura del radiatore ma soprattutto del monoblocco e della testata rendendole inservibili e non più utilizzabili.
I costi di riparazione sono elevatissimi.
Le temperature di passaggio dell’acqua dallo stato liquido a quello solido sono però influenzate dalle sostanze che sono in soluzione o in sospensione. E’ di pubblico dominio la conoscenza che l’aggiunta di sale da cucina abbassa la temperatura di congelamento dell’acqua. Infatti nella stagione invernale il sale viene sparso sulla strada appunto per evitare la formazione di ghiaccio. Ma il sale da cucina è una sostanza troppo aggressiva, oltre che instabile, per essere utilizzata all’interno del circuito di raffreddamento.
Per questo si usa l’antigelo che è un liquido, nella maggioranza dei casi, a base di glicole etilenico.
Una soluzione al 50% di glicole etilenico puro ed acqua distillata ha un punto di congelamento di circa -50 C°.
I liquidi antigelo di uso commerciale sono miscele di glicole etilenico già in parte diluite che contengono anche sostanze lubrificanti, stabilizzanti, antimuffa, antiruggine, etc.
Spesso però l’antigelo viene usato, per scarsa conoscenza, in modo errato.
L’errore più frequente, e pericoloso per il motore, è quello che, per risparmiare, viene diluito molto, adducendo il motivo che le temperature alle nostre latitudini non sono proibitive.
Pochi considerano il fatto che l’antigelo inalza, anche in maniera importante, la temperatura di ebollizione dell’acqua. Molti antigelo in commercio, diluiti secondo prescrizione del fabbricante, inalzano la temperatura di ebollizione fino a 125 C°.
Per cui diluire secondo prescrizione l’antigelo mette al riparo dalla ebollizione del liquido di raffreddamento con tutte le nefaste conseguenze.
Una prestazione sofferta del motore, una tirata in autostrada, una salita affrontata con allegria, magari a pieno carico e, soprattutto, un percorso in fuoristrada con motore su di giri e bassa andatura,  rischia di mettere in crisi il liquido refrigerante con danni al motore.
La spiegazione è semplice. Quando l’acqua comincia a bollire crea delle sacche di vapore all’interno del circuito di raffreddamento. Per prima cosa la pompa dell’acqua è fatta, appunto, per pompare acqua e non vapore per cui se si riempie di vapore non pompa più niente. Inoltre è cosa abbastanza nota, anche se non a tutti, che un liquido ha una capacità maggiore di un gas(vapore) di assorbire e trasportare calore, per cui quando nella testata e nel monoblocco si forma del vapore il calore del motore non viene più asportato, la temperatura cresce ed il calore deforma i componenti portando a danni per il motore stesso, uno dei quali, il più frequente, è la lesione della guarnizione della testata. Ma non dimentichiamoci, anche se più rari, il bloccaggio dei pistoni nei cilindri(grippaggio)oltre al fatto che l’olio a temperature molto elevate perde la capacità lubrificante con quello che ne consegue.
Per cui è molto importante diluire secondo prescrizione l’antigelo che si compra cercando di mantenersi il più possibile verso la diluizione minore, o meglio, leggermente meno diluito di quanto prescritto. Se una confezione riporta la diluizione minima del 50%(ovvero metà acqua e metà antigelo) è meglio tenersi a 55% di antigelo e 45% di acqua. Paradossalmente hanno più bisogno di antigelo i motori che lavorano in climi caldi che quelli che stanno al freddo.
Al limite l’antigelo si dovrebbe usare maggiormente in Africa più che altrove. L’uso dell’antigelo puro, a volte riportato, non è sempre consigliabile. A parte il costo, in questo caso proibitivo, dell’ uso dell’antigelo puro, non va dimenticato che questi ha una densità abbastanza elevata cosa che può produrre, in certi casi(antigelo di scarsa qualità), fenomeni di cavitazione(formazione di bolle, detto in maniera semplicistica) che alla lunga può essere dannosa per una pompa centrifuga come quella della Niva e di molte altre vetture. Le piccole bolle di cavitazione hanno, sulle giranti, un effetto abrasivo come la sabbia, provocando nel tempo fenomeni di erosione oltre a generare microvibrazioni che danneggiano i cuscinetti del’alberino della girante.
Per cui non lesiniamo attenzione al liquido refrigerante. Diluiliamolo poco, usiamo liquidi di sicura provenienza, ricordiamo di controllarne spesso il livello e non dimentichiamo di sostituirlo almeno una volta ogni 4 anni o 60.000 Km perchè il liquido di raffreddamento tende a deteriorarsi con l’uso e con il tempo.
Con un minimo di attenzione al liquido di raffreddamento il motore ci ringrazierà facendoci percorrere molti Km tranquilli.

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.