Sensori di flusso d'aria (LMM): un punto debole costoso per VAG - TDI (Articoli)

Sensore di flusso d'aria (LMM): un punto debole costoso per i motori TDI

Il sensore di portata volumetrica (LMM, sensore G70) a cosa serve esattamente?

Il LMM fornisce un segnale importante per il calcolo della quantità di carburante da iniettare, nonché della massa dell'aria aspirata dal motore. La misurazione del flusso d'aria viene invece utilizzata solo in alcuni modelli diesel più vecchi. Il manometro utilizzato per la misurazione del flusso d'aria funziona in modo fondamentalmente diverso rispetto a un manometro di massa e non è oggetto di questo articolo.

I dettagli sono illustrati in /viewtopic.php?t=8670.

Per il funzionamento del TDI è necessario fornire un valore per la massa di aria fresca per ogni riempimento (unità di misura: mg/h).
Tuttavia, il LMM misura solo il flusso d'aria verso il motore, che può essere lo stesso sia a bassa velocità e alta pressione di sovralimentazione, sia a velocità più elevate e minore pressione di sovralimentazione.
Di unità di controllo del motore (MSG) quindi divide il segnale del LMM (Linear Motor Measurement, semplificando) per la velocità del motore e calcola così la massa di aria fresca disponibile per ogni corsa del pistone nel cilindro.


La pressione del LMM funge anche da segnale di feedback per il sistema AGR: quando l'AGR è aperto, una parte dell'aria normalmente aspirata viene sostituita da gas di scarico, con conseguente diminuzione del valore del LMM. L'AGR viene controllata in modo tale che, in base allo stato operativo del motore (pressione di sovralimentazione, velocità e quantità di iniezione), il valore desiderato del segnale dell'LMM viene raggiunto secondo la curva di riferimento dell'AGR.


Alcuni dettagli tecnici sull'LMM

Il sensore LMM è posizionato tra il filtro dell'aria e il turbocompressore e misura la massa d'aria aspirata dal motore.

Il principio di funzionamento del sistema di fusione a film caldo TDI è stato sviluppato a partire dai precedenti sistemi di fusione a filo riscaldato.
I sensori TDI-LMM sono fondamentalmente costituiti da sottili membrane sensibili alla temperatura, posizionate su un piccolo "radiatore" elettrico, che ha la forma di una piastra e che viene attraversata dall'aria aspirata.
Il flusso d'aria raffredda la membrana sensoriale, modificando così il valore di resistenza elettrica della membrana.
Questo cambiamento di resistenza costituisce il punto di partenza per la generazione della tensione di segnale reale dell'LMM, attraverso l'elettronica di amplificazione e di elaborazione integrata nell'LMM (analogica).

Le differenze tra i sistemi LMM di Pierburg, utilizzati fino a circa il 1998, e quelli Bosch successivamente introdotti, sono principalmente dovute alle connessioni elettriche e alle tensioni sul pin di segnale.

La più recente tecnologia Bosch non solo rileva il flusso principale, ma anche la direzione del flusso, il che è particolarmente vantaggioso per la misurazione di colonne d'aria molto pulsanti (dovuto al ritmo di apertura e chiusura delle valvole di aspirazione) a basse velocità di flusso, consentendo di misurare con precisione il flusso d'aria reale.
Ciò comporta un aumento della tensione di partenza senza passaggio dell'aria, in modo che possano essere rilevate le correnti inverse dovute a una tensione corrispondentemente più bassa.

Schema di collegamento Sensore di flusso d'aria

Pierburg: connettore a filo singolo, con 6 poli e 5 contatti occupati
1 = Alimentazione + 5 Volt
2 = Massa (Cavo del sensore)
3 = Alimentazione + 12 Volt
5 = Massa (batteria / carrozzeria)
6 = Segnale LMM

Bosch HFM 5: modulo LMM a due parti (tubo e inserto sensore), connettore a 5 poli con 4 contatti occupati, segnale di uscita analogico
2 = Alimentazione + 12 Volt
3 = Massa (Cavo del sensore)
4 = Alimentazione + 5 Volt
5 = Segnale LMM

Bosch HFM 6: modulo LMM a due parti (tubo e inserto sensore), connettore a 5 o 4 poli con 4 contatti occupati, segnale di uscita analogico o digitale
1 = Alimentazione + 12 Volt
2 = Massa (Cavo del sensore)
3 = Alimentazione + 5 Volt
4 = Segnale LMM

oppure

1 = Alimentazione + 12 Volt
2 = Massa (Cavo del sensore)
3 = libero
4 = Alimentazione + 5 Volt
5 = Segnale LMM

Il cablaggio è direttamente visibile all'interno del LMM, nel caso specifico del Bosch LMM, il pin 1 si trova sul lato arrotondato del connettore.

Per misurare direttamente il segnale LMM con un multimetro (idealmente con un'alta impedenza), è necessario collegare il cavo del segnale.
La tensione analogica del segnale contro massa con il motore fermo è di circa 0,3 Volt per il LMM di Pierburg e di circa 1 Volt per il LMM di Bosch.
Quando il motore è fermo, le tensioni sono circa 1 Volt più alte senza il sistema AGR.
La tensione aumenta in proporzione alla velocità e alla pressione di sovralimentazione, raggiungendo un valore massimo di circa 4,5 Volt (per entrambi i tipi).
Spiccate anomalie (nonostante il motore e l'elettronica del veicolo siano intatti!), suggeriscono la presenza di sporco e/o guasti al sensore di ossigeno (LMM).

Per i sensori con segnale di uscita digitale, l'ispezione è possibile solo tramite oscilloscopio, e un sistema di diagnostica è preferibile. Si tratta di un segnale rettangolare, in cui la frequenza aumenta proporzionalmente alla massa dell'aria misurata.

Ha un sistema diagnostico, ad esempio Disponibile VCDS (VAG-COM), è possibile leggere direttamente i blocchi di dati rilevanti dell'unità di controllo del motore e confrontarli, per verificare se il valore misurato della massa dell'aria è almeno uguale al valore desiderato.

Il segnale di riferimento è già stato "filtrato" dagli effetti di temperatura e pressione da tutti gli LMM grazie a circuiti di compensazione interni, e quindi invia al centralina motore (ECU) la quantità di massa d'aria che passa attraverso l'LMM per unità di tempo verso il motore.
Per poter regolare il più rapidamente possibile la quantità di iniezione e il rapporto aria/carburante in risposta a variazioni di regime e carico, è necessario che il segnale del sensore MAP abbia un tempo di risposta il più breve possibile alle variazioni del flusso di massa, ovvero che le membrane del sensore possano passare il più rapidamente possibile alla "nuova" temperatura.
Ciò richiede una minima capacità di stoccaggio termico intrinseca, che viene realizzata attraverso minuscoli elementi sensibili e spessori di pochi millimetri.
Di conseguenza, lo spessore minimo dello strato determina l'elevata sensibilità dei sensori LMM a qualsiasi contatto con corpi rigidi, il che di solito causa danni alle membrane e rende il LMM inutilizzabile.


Quando il sensore LMM è difettoso, di solito viene segnalato un flusso di massa dell'aria troppo basso. Per il circuito di controllo dell'AGR, ciò sembra come se l'AGR fosse già parzialmente aperta. Di conseguenza, il tasso AGR sarà ridotto dell'importo che il LMM non ha segnalato.
Dunque, anche nell'area di carico superiore, sembra che ci sia meno massa d'aria disponibile per la combustione, quindi la quantità di iniezione viene ridotta di conseguenza, in modo da corrispondere al valore ridotto del sensore del flusso d'aria. Il risultato è una perdita di potenza del motore, che porta regolarmente i TDI nelle officine, dove vengono dotati di un nuovo LMM a prezzi spesso elevati - a condizione che la causa venga identificata correttamente.

Attenzione: Sensori LMM con valori di misurazione troppo bassi causano generalmente assenza di registrazione nel memory di errore, anche se il conducente percepisce errori evidenti (ad esempio, perdita di potenza significativa, accelerazione a forma di onda, ecc.)!
Solo in caso di gravi difetti elettrici (il segnale del LMM è a corto circuito con la massa o con la tensione di alimentazione, ecc.) viene registrato un errore.

A seconda della dimensione dell'errore del sensore di pressione del collettore, anche il consumo di carburante aumenterà: La pressione del collettore continuerà a regolare l'iniezione di carburante richiesta dal pedale dell'acceleratore (teoricamente), mentre la quantità di carburante effettiva iniettata può essere significativamente inferiore a causa del sensore difettoso.
D.h. la pressione di iniezione viene regolata (in relazione alla quantità effettiva di iniezione) in modo eccessivo, il che comporta un inutile spreco di energia -> il consumo aumenta.


Cause comuni di difetti nei sistemi LMM

"Vibrazioni intense" (dovute a difetti di costruzione del veicolo o a un montaggio errato del sensore), possono sollecitare i componenti del sensore fino al punto di rottura, causando un guasto improvviso e totale del sensore.

Qualsiasi rivestimento sulla membrana riduce il valore della misurazione del LMM, poiché il trasferimento di calore dal sensore all'aria in movimento viene ostacolato. I depositi si formano di solito
-> attraverso fumi di olio dall'uscita di ventilazione del monoblocco, che si diffondono nel condotto di aspirazione fino al sensore MAF (alcuni motori a 6 cilindri sono particolarmente problematici in questo caso)
-> attraverso particelle fini (polvere) e altri fumi che penetrano attraverso il filtro dell'aria
- > attraverso l'acqua, che durante le gite in montagna (in particolare nella nebbia davanti al conducente) dopo un certo periodo di tempo penetra attraverso il filtro dell'aria e può danneggiare in modo significativo anche il sistema di controllo delle emissioni (LMM) - in particolare in inverno, quando nella nebbia si trova sale disciolto in modo aggressivo.

Inoltre, il LMM invecchia nel tempo, il che si manifesta anche attraverso valori di misurazione in diminuzione con la stessa portata, nel corso del funzionamento.
Il risultato è una (generalmente graduale) perdita di potenza del motore.
Spesso, dopo circa 100.000 km, i LMM (sistemi di controllo motore) sono così sporchi o usurati che il motore perde in modo evidente potenza.


Dato che il LMM è, secondo l'esperienza, spesso la causa principale di perdite di prestazioni, il problema sarà probabilmente risolto sostituendo il LMM.
Questa regola, purtroppo, induce spesso le officine a fare esattamente questo, ovvero a non effettuare ulteriori verifiche quando mancano prestazioni, il che può occasionalmente essere anche sbagliato.
Una delle cause principali di prestazioni scadenti è, ad esempio, disponibile qui: /viewtopic.php?t=3322
descritto.

Ma, anche se l'officina è così competente nell'eseguire un test di guida e leggere i valori di portata, non significa necessariamente che il sensore di portata (LMM) sia difettoso se i valori sono troppo bassi.
Ad esempio, anche le seguenti cause devono essere prese in considerazione :
-> insufficiente pressione di carico, questa deve essere controllata regolarmente (tramite LDA o lettura)
-> Pressione atmosferica troppo bassa ad alta quota (dove la pressione di aspirazione viene ridotta intenzionalmente per proteggere il motore da sovraccarico)
-> Guasto del regolatore di altitudine nel MSG, che simula un'altitudine elevata e, di conseguenza, riduce la pressione di carica (la pressione atmosferica può essere misurata anche)
-> condotte di aspirazione ostruite / filtro dell'aria sporco (Attenzione: rischio di sovraccarico per il compressore, vedere l'articolo tecnico LDA)
-> Riduzione dell'efficacia del motore a combustione interna a causa di un forte inquinamento, temperature estreme e/o bassa velocità di marcia (evidente in base alle temperature dell'aria nel vano motore superiori a 50°C)
-> Perdite tra il sensore MAP e il motore consentono all'aria di passare in modo errato attraverso il sensore MAP.
-> Difficoltà di respirazione del motore a causa di un'eccessiva accumulazione di residui di olio nei condotti di aspirazione dietro la valvola EGR
-> sezione del collettore più stretta a causa di pezzi di catalizzatore o tubi schiacciati che si sono incastrati o danneggiati dopo l'installazione, ecc.
In questi casi, ovviamente, anche un LMM perfettamente funzionante non sarà in grado di compensare la perdita di prestazioni.
Considerando i prezzi di un nuovo LMM di 75 euro (come ricambio), quindi, potrebbe essere utile valutare le possibili cause.

In alternativa, è possibile prendere in prestito e installare un LMM (Long-Term Memory) sicuro e funzionante, senza doverlo acquistare immediatamente, oppure tentare di simulare uno di questi:


Test diodi

Questo può essere realizzato utilizzando un diodo universale (1N4148 o simile), che viene collegato al sensore LMM al posto di quest'ultimo, in modo che il motore riceva costantemente un segnale che indica il livello di riempimento del cilindro massimo, e che, di conseguenza, possa erogare la quantità di iniezione completa quando viene premuto l'acceleratore.
Per fare ciò, il catodo (= anello sul corpo) viene collegato al cavo di segnale LMM, e il contatto per le altre diodi viene collegato al contatto di 5 Volt (che, per sicurezza, dovrebbe essere prima controllato contro la massa con l'accensione accesa). Quando si inseriscono i fili del diodo in un contatto sicuro nella spina, assicurarsi che i contatti siano saldi e che non vengano piegati, eventualmente fissare il diodo alla spina con nastro adesivo per evitare che si stacchi.
I sistemi di controllo più recenti sono in grado di riconoscere questa manovra analizzando l'incoerenza tra la velocità, la pressione di carico e la massa d'aria, e quindi passano automaticamente al funzionamento a bassa potenza di emergenza. Allora, questo metodo è ovviamente inutile.

Tuttavia, anche nei motori con sensori MSG "difettosi", può verificarsi un problema, poiché il valore del LMM non risponde più come segnale di feedback per il sistema di controllo dell'AGR. Di conseguenza, nell'area di carico, la valvola AGR si apre ulteriormente rispetto al normale, il che può causare un aumento del fumo e un maggiore consumo di carburante.
Soluzione: Interruzione del sistema AGR. Rimuovere il tubo che va alla membrana e chiuderlo, assicurandosi che la valvola di membrana si chiuda correttamente. In caso di necessità, utilizzare una piastra di chiusura o un oggetto simile tra il tubo di scarico e la valvola AGR.

Avviso:
Poiché un LMM funzionante è una condizione essenziale per il rispetto dei limiti di emissione, la revoca dell'omologazione del veicolo avviene indipendentemente dal fatto che il sistema EGR sia disattivato o meno!
Pertanto, i test drive devono avvenire esclusivamente al di fuori dell'area di traffico pubblico!

Ad esempio, in terza marcia accelerare a circa 1300 giri/min con acceleratore completamente aperto e, possibilmente, misurare il tempo tra 2000 e 4000 giri/min con un cronometro. Se, nelle stesse condizioni, vengono raggiunti tempi significativamente più brevi (o quelli "normali") con il sensore di ossigeno (Diodo) rispetto a quando è collegato, allora la pulizia/sostituzione del sensore di ossigeno di solito corregge l'errore - a meno che non ci siano altri problemi con i collegamenti elettrici o... I valori di ingresso per il LMM non sono corretti, oppure si tratta di un altro (insolito) errore.

Se il motore viene "sporcato" con la valvola di controllo delle emissioni (LMM) come sostituto, si verifica un'eccessiva quantità di aria fresca (massa) in un intervallo di giri compreso tra 2000 e 4000 giri/min, il motore riceve quindi una quantità di aria fresca eccessiva. Come cause, si possono considerare, tra le altre, i problemi già menzionati, che impediranno anche a un LMM pulito/nuovo di raggiungere le prestazioni normali.

Per ottenere un'analisi più approfondita delle cause della perdita di prestazioni, è necessario effettuare la lettura dei valori di limitazione della quantità di iniezione, coppia, richiesta del conducente (posizione dell'acceleratore) e massa dell'aria con VCDS o un tester VAG collegato all'unità di controllo del motore.
Se il veicolo conferma la presenza del sensore di pressione dei gas di scarico (o dell'AGR disattivato) come sostituto del sensore, allora è inevitabilmente l'unico metodo di test considerato.

Se il valore reale della massa d'aria si trova nel blocco di misurazione dell'AGR al di sotto del valore desiderato durante l'accelerazione completa a 2000 giri/min, ciò non significa necessariamente una perdita di potenza. Un cambio di LMM di routine potrebbe quindi rappresentare uno spreco di denaro!
"In questo caso, l'elemento determinante è il blocco di sensori con i limiti di portata, la coppia, la richiesta del conducente e la massa dell'aria: Finché il valore di errore non rappresenta il valore minimo, la sostituzione del sensore di massa dell'aria o la sua pulizia non apporteranno alcun miglioramento delle prestazioni, anche se il valore reale della massa dell'aria (in particolare all'alta velocità) è inferiore al valore desiderato."
Al contrario, nei motori con elevata potenza specifica (ad esempio, ARL: 150 PS / 1,9l) il valore di riferimento per la massa d'aria dal sistema EGR è troppo basso per superare il limite di turbolenza oltre il limite di coppia.

Ma anche un limite di riduzione del momento, ovvero Il valore desiderato dal conducente non deve necessariamente derivare da un sensore di flusso misuratore errato (vedi sopra → cause della perdita di potenza).

In alcuni TDI, il limite di turbolenza non viene calcolato dal valore del LMM, ma dalla pressione di sovralimentazione. Qui non può causare una perdita di potenza un LMM debole, purché sia presente una pressione di sovralimentazione sufficiente. In caso contrario, un'ispezione del MWB 8 fornisce informazioni se la potenza massima possibile viene raggiunta (in quanto, se la limitazione della turbolenza è superiore alla coppia).


Pulizia del LMM

Se il LMM è stato identificato in modo univoco come causa del malfunzionamento, si può tentare inizialmente di ripristinarne le prestazioni attraverso una pulizia, al fine di ridurre i costi.
Tuttavia, non esiste una garanzia di successo nel senso di ripristino della piena potenza del motore, poiché il LMM potrebbe essere già danneggiato o usurato in altro modo.
Inoltre, a seconda della composizione, i detergenti possono danneggiare le delicate membrane dei sensori.
Le pulizie basate solo sul sospetto dovrebbero quindi essere evitate, perché la sostituzione di un filtro antiparticolato (DPF) che è stato pulito preventivamente ha lo stesso costo di quella di un "vero" filtro antiparticolato difettoso.
Un indizio sulla probabilità di successo di una pulizia possono essere la presenza di residui di olio e altri depositi nell'area intorno al sensore: Se, effettuando un controllo (non sul sensore stesso!!) con un panno, cotton fioc o simile, si riscontra un significativo accumulo, è probabile che un sensore pulito fornisca risultati migliori.
Per rimuovere le viti originali dell'unità LMM di Bosch, è solitamente necessario un cacciavite Torx a 20 fori. Anche questo cacciavite sembra non essere abbastanza adatto per lavori di precisione (per qualsiasi motivo), quindi nei modelli più recenti vengono utilizzati altri tipi di viti - simili a una Torx con 5 invece di 6 punte .

Se la soluzione detergente (generalmente si utilizza uno spray per la pulizia dei freni) gocciola in modo opaco e scuro, è possibile affermare con certezza che la pulizia era necessaria.


Un'alternativa economica a LMM?

-> Utilizzando la diodo già descritta come sostituto del sensore di flusso, è possibile far funzionare il veicolo anche in caso di guasto del sensore, consentendo di completare un viaggio, ad esempio un weekend, mantenendo le prestazioni abituali. "illegal", vedi sopra) Es non sussiste un pericolo immediato, tuttavia, l'eventuale maggiore quantità di fuliggine nei gas di scarico potrebbe, nel tempo, rendere più difficile l'azionamento del VTG e causare problemi di pressione del turbo.
Se il MSG entra in modalità di emergenza, potrebbe comunque essere disponibile una quantità maggiore di potenza rispetto a quando il LMM è difettoso, quindi, nel caso specifico, provare.

-> Un'unità LMM invecchiata, che (anche dopo la pulizia) fornisce "solo" valori troppo bassi, può essere riattivata aprendo un'ulteriore apertura dietro il piattino del sensore per aumentare il flusso d'aria verso il sensore, al fine di ritardare la sostituzione (vedi: Allegato).
Durante il foratura dell'LMM, prestare la massima cautela per evitare che la punta del trapano danneggi il piattino sensore (ad esempio, tramite un dispositivo di blocco della profondità). In alternativa, è possibile rimuovere con cautela il pannello posteriore dietro l'apertura di ingresso dell'aria (ad esempio, utilizzando una sega a mano con una lama orientata perpendicolarmente al flusso).
Innanzitutto, creare un'apertura di circa 2 mm, reinsetzen il LMM e controllare l'effetto utilizzando il VAG-COM, in particolare accedendo al blocco di misurazione dell'AGR nella modalità di base. Un sensore AGR (che passa tra attivo e inattivo ogni pochi secondi) dovrebbe far sì che il valore di portata d'aria sia compreso tra circa 450 e 500 mg/corsa nel motore da 1,9 litri al minimo.
Se non viene raggiunto questo obiettivo, aumentare l'apertura.
Questo test richiede ovviamente un sistema AGR completamente funzionante!
Il segnale LMM dovrebbe idealmente non superare i valori originali della parte VAG. (Verificare il risultato, ad esempio, tramite test di misura con VCDS (VAG-COM) e confrontarlo con i valori desiderati). In questo modo, effetti indesiderati come quelli di un diodo utilizzato come sostituto del LMM possono essere evitati, mettendo a rischio il superamento del prossimo controllo, e possono portare a maggiori depositi di "schlamm" di fuliggine nella zona di aspirazione grazie a un rapporto di diluizione (AGR) più elevato nel tempo.
In caso di necessità, impostare la velocità dell'AGR (Riduttore di Gas di Scarico) in modo da adattarsi a valori più elevati di concentrazione di gas, il che si traduce in una minore emissione di gas di scarico.
Attenzione: nei TDI con valvola a farfalla elettrica, il test con diodo non può essere eseguito, poiché l'ECU tenta di raggiungere la quantità di gas di scarico desiderata chiudendo la valvola a farfalla.

-> Come alternativa per i LMM Bosch TDI difettosi, a volte viene suggerito l'utilizzo di un'unità LMM simile, prodotta da DC (circa 70 euro), che viene inserita al posto della parte VAG e fissata al (ampiamente utilizzabile) tubo LMM.
Tuttavia, le esperienze precedenti indicano che il DC-LMM presenta caratteristiche diverse, che in particolare nell'intervallo di giri inferiori comportano una perdita di prestazioni rispetto a un nuovo LMM originale VAG.
Potenzialmente, il DC-LMM potrebbe essere adattato a una caratteristica simile all'originale LMM VAG, aumentando il flusso d'aria sulla piastra del sensore (stesso metodo utilizzato per l'LMM originale invecchiato); tuttavia, non ci sono ancora esperienze pratiche consolidate.
Anche i problemi (quelli che possono essere risolti senza uno sforzo eccessivo) sono stati segnalati a causa della forma del connettore.


L'antico Pierburg LMM monopezzo può essere "riattivato" grazie all'inserimento di un resistore, a causa della naturale diminuzione della tensione di uscita, -> /viewtopic.php?t=4258