Le prove e le verifiche per accertarsi del corretto funzionamento dei misuratori massa aria M.A.F. o flussometri (comunemente e impropriamente definiti anche “debimetri”).

Il Portale degli Autoriparatori www.ammirati.org descrive in due piccole “Guide Pratiche” i suggerimenti e le indicazioni utili per una corretta diagnosi dei flussometri / misuratori massa aria sia di tipo analogico sia digitale.
Abbiamo già parlato della tecnica di diagnosi dei debimetri analogici; ora ci occupiamo dei debimetri digitali.




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I misuratori massa aria “digitali” si differenziano da quelli “analogici” perché non forniscono in uscita un segnale in tensione che varia in ampiezza proporzionalmente alla quantità di aria che lo attraversa, ma generano invece un segnale a onda quadra (o quasi quadra) in cui varia la frequenza al variare della massa aria misurata. 

Questa evoluzione del sensore nasce dalla necessità delle case costruttrici di avere un dispositivo che fornisca un valore di misura più preciso e soprattutto poco influenzabile nella misura dalla presenza di sporco sull’elemento sensore e che sia parimenti insensibile ai disturbi elettromagnetici. 

I misuratori massa aria “digitali“ hanno fatto la loro comparsa da diversi anni: all’inizio erano impiegati praticamente solo nelle motorizzazioni diesel, oggi sono parimenti diffusi anche per le motorizzazioni benzina.

Statisticamente hanno pochissimi problemi e rimangono precisi per molti chilometri e, in alcuni casi, addirittura per l’intera vita dell’auto. 

 

La diagnosi con i debimetri digitali

Se con i debimetri “analogici” si possono effettuare le prove di corretto funzionamento anche senza utilizzare uno strumento di diagnosi come l’oscilloscopio, con i misuratori di massa aria di tipo digitale questo strumento è assolutamente indispensabile per fare valutazioni affidabili e diagnosi sicure.

Altro aspetto (di non poco conto) è rappresentato dal fatto che, mentre i debimetri di tipo analogico sono nella stragrande maggioranza dei casi a marchio Bosch, con la diffusione dei debimetri digitali molti produttori (ad esempio Pierburg, Siemes, Continental, Hitachi, GM) hanno immesso sul mercato i propri prodotti sin dal primo equipaggiamento.

In pratica, ciò comporta la conoscenza delle specificità tecniche di ogni singolo debimetro digitale per poter correttamente valutare i risultati di prova nel corso della diagnosi. 

Il principio di funzionamento è lo stesso, ma variano (anche in maniera significativa) i valori di riferimento: il nostro consiglio è quello di crearsi una banca dati dei vari modelli - da consultare di volta in volta - per avere riferimenti attendibili durante le prove di diagnosi del debimetro.

 

Il funzionamento in breve

Prendiamo in esame due sensori molto conosciuti e analoghi nel funzionamento e che rappresentano sicuramente i due “best seller” per via del loro impiego su un numero consistente di vetture: l'M.M.A. digitale di Bosch e l’analogo prodotto da Pierburg.

I misuratori massa aria di ultima generazione sono sempre dotati di un “sensore a film caldo”, ma esso non è più esposto direttamente al flusso di aria aspirata dal motore. Infatti, l’aria aspirata dal motore “colpisce” il sensore dopo aver attraversato un condotto appositamente studiato, al fine di riuscire a depositare e “depurare” l’aria che investirà il sensore a film caldo dalle particelle di acqua, olio e polvere, che sono i veri e propri “killer” dei debimetri analogici di prima generazione. 

Questo accorgimento, oltre a migliorare sensibilmente l’affidabilità del debimetro, permette soprattutto di avere una precisa e costante misurazione del flusso dell’aria nel tempo; ciò è di fondamentale importanza e di primaria necessità nei veicoli la cui gestione elettronica del propulsore deve soddisfare le normative Euro 5 ed Euro 6. 

Il valore di corrente usata per mantenere il filamento alla giusta temperatura è direttamente proporzionale al flusso di aria: questo valore viene elaborato dal piccolo modulo elettronico del debimetro e trasformato in un segnale a onda quadra, dove non varia l’ampiezza, ma la frequenza.

L’utilizzo di un segnale a onda quadra, oltre a garantire una maggior protezione contro i disturbi elettromagnetici, permette una migliore “risoluzione di misura” da parte della centralina di gestione motore.

A questo punto è opportuno qualche richiamo di base per una migliore comprensione del segnale di uscita di un debimetro digitale.

Definizione di frequenza: la frequenza è la velocità con la quale un segnale elettrico varia nell'unità di tempo; l'unità di misura della frequenza è in Hertz (Hz): 1 Hz corrisponde a una oscillazione completa in un secondo. Ad esempio, se un segnale ha una frequenza di 5 Khz significa che in un secondo subisce 5.000 oscillazioni. 

 

Il metodo di diagnosi

- Il primo passo. I debimetri “digitali” si distinguono perché il sensore è indissociabile dal suo contenitore. Il connettore è composto da quattro fili. Occorre verificare la presenza della tensione batteria e della massa elettronica sui PIN della spina con quadro acceso (compresa l’alimentazione a 5V). Il valore della temperatura dell’aria può essere un segnale che varia da 0 V a 5 V nei Pierburg, mentre nei Bosch è a onda quadra con frequenza variabile (la frequenza è in relazione alla temperatura misurata).

Debimetro Bosch, frequenza 1,8-1,9 Khz.                   Debimetro Pierburg, frequenza 5 Khz.

- Il secondo passo. Aspettare almeno 10 minuti dopo aver spento il motore, per evitare turbolenze nel condotto dovuti all'aria calda; oppure, dopo aver staccato il debimetro dai condotti e tappato i suoi ingressi, collegare l'oscilloscopio sul filo del segnale massa aria e controllare la sua frequenza: per i debimetri Bosch è compresa tra 1,8 e 1,9 KHz; per quelli Pierburg è di 5 KHz (vedi foto 1 e 2).

Il valore della frequenza deve rimanere stabile nel tempo, altrimenti la misura viene starata. Può capitare, infatti, che i sensori siano bagnati di olio, come nei 1600 Tdci della Ford, e il valore della frequenza non rimane stabile e continua a modificarsi, starando così la misura.

- Il terzo passo. Con la pistola dell’aria soffiare aria nel sensore e verificare che la frequenza del segnale generato raggiunga il valore limite possibile di frequenza. In questo caso la frequenza per i debimetri Bosch è di 12-13 KHz, per quelli Pierburg è di 1 KHz (vedi foto 3 e 4). 

Debimetro Bosch, massimo carico.                               Debimetro Pierburg, massimo carico.

Come si può notare i debimetri rendono risultati inversi: il misuratore massa aria digitale prodotto da Bosch genera un segnale la cui frequenza aumenta in modo proporzionale al crescere del valore massa aria misurato, mentre in quelli a marchio Pierburg la frequenza decresce al crescere del valore massa aria misurato.

 

Esiste un sistema molto comodo e semplice per visualizzare il funzionamento del debimetro digitale: consiste nell’utilizzare un oscilloscopio il cui programma di gestione permette di visualizzare sull’asse verticale dello schermo non il valore in tensione del segnale misurato ma il suo valore in frequenza (vedi foto accanto). Questo sistema porta a un grosso vantaggio: si può vedere in tempo reale cosa misura la centralina motore, valutando velocemente la variazione della frequenza in tempo reale e in maniera più intuitiva. Così facendo, si riesce a vedere come alcuni sensori siano costruiti per misurare anche le pulsazioni presenti nel collettore, come, ad esempio, i dispositivi Pierburg: se sono attraversati in senso inverso dall’aria effettuano la misurazione (a differenza degli M.M.A. digitali prodotti da Bosch).