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Dec 31, 2023

I problemi della banda larga e la Miata Junkbox

As ever, I am fighting a marginally winning battle against my 1991 Mazda MX-5,

Come sempre, sto combattendo una battaglia leggermente vinta contro la mia Mazda MX-5 del 1991, e questa è la storia di come sono arrivato a installare un sensore di ossigeno a banda larga sul mio purosangue giapponese. È nato come parte del mio progetto in corso per costruire un'auto da corsa praticabile e per capire perché il motore della mia auto economica giapponese degli anni '90 funziona più come un'ancora per barche dell'era Malaise della fine degli anni '70.

Mi sono sempre considerato sfortunato. Il mio gusto per il metal dei primi anni '90 ha fatto sì che non avessi mai conosciuto l'amorevole abbraccio della diagnostica OBD-2, e ho dovuto accontentarmi di qualunque sistema hokey fosse implementato dai produttori che stavano appena iniziando a produrre sistemi di iniezione del carburante affidabili.

Ciò generalmente comporta l'inserimento di un ponticello da qualche parte, il collegamento di un LED e la visualizzazione dei codici di guasto. La mia Mazda non ha fatto eccezione e, dopo aver sopportato un'auto che era abbastanza ricca da lasciare fuliggine su tutto il paraurti posteriore, ho dovuto eseguire la diagnostica.

Sono risultati tre codici: uno per il sensore dell'angolo della camma e due per il sensore dell'ossigeno. Ora, un guasto del sensore dell'angolo di camma (CAS) normalmente impedirà del tutto il funzionamento dell'auto, quindi è lecito ritenere che si trattasse di un guasto intermittente da tenere d'occhio.

Il sensore dell'ossigeno, tuttavia, aveva chiaramente bisogno di attenzione. Il suo compito è consentire all'unità di controllo del motore (ECU) di monitorare la miscela di carburante nello scarico e assicurarsi che non sia troppo ricca o troppo magra. Dato che la mia macchina era ovviamente troppo ricca e i codici diagnostici indicavano un guasto al sensore dell'ossigeno, era necessaria una riparazione.

Ho valutato il prezzo dei sensori sostitutivi e un nuovo sensore di ossigeno potrebbe essere acquistato per meno di $ 100. Tuttavia, non era esattamente quello che volevo, poiché non tutti i sensori di ossigeno sono uguali. Le auto degli anni '80 e '90 venivano generalmente spedite dall'OEM dotate di quello che viene chiamato sensore di ossigeno a banda stretta. Questi sono quasi sempre costituiti da una cella al biossido di zirconio che emette una tensione in funzione della differenza di concentrazione di ossigeno tra i gas di scarico e l'aria libera. Questi sensori generalmente si attestano a 0,45 V quando la miscela di carburante è stechiometrica, ma cambiano rapidamente a 0,1 V in una condizione magra e a 0,9 V in una condizione ricca. La risposta è altamente non lineare e cambia notevolmente rispetto alla temperatura, quindi è utile solo per dire all'ECU se è ricca o magra, ma non di quanto. Le ECU con sensori a banda stretta tendono a cacciare molto quando funzionano con il controllo dell'O2 a circuito chiuso: vedrai un motore al minimo cacciare su entrambi i lati del magico rapporto stechiometrico aria-carburante 14,7, senza mai riuscire a selezionare il numero corretto.

Poiché in futuro intendo passare a una ECU aftermarket, dovrò mettere a punto l'auto. Ciò implica assicurarsi che i rapporti aria/carburante (AFR) siano corretti e per questo devo essere in grado di misurarli correttamente. Sapere solo se sei ricco o magro non è sufficiente, poiché spesso è desiderabile far funzionare il motore intenzionalmente ricco o magro a determinati carichi del motore. Per ottenere una lettura AFR reale è necessario montare un sensore di ossigeno a banda larga. Questi sono un po’ più complicati.

I sensori a banda larga sono stati perfezionati per la prima volta nel 1992 da NGK e sono costituiti da un sensore a banda stretta combinato con una speciale cella a pompa ionica montata in una piccola cavità di misurazione dotata di un orifizio per l'immissione del gas di scarico. Il modulo di controllo a banda larga monitora la concentrazione di ossigeno nel cavità di misurazione attraverso il sensore a banda stretta e, se rileva una condizione ricca, controlla la corrente della cella della pompa per pompare ioni di ossigeno dall'aria esterna nella cavità per consumare le molecole di carburante in eccesso. In una condizione magra, inverte la corrente della cella della pompa per evacuare gli ioni di ossigeno in eccesso dalla cavità di misurazione. Il controller dell'ossigeno a banda larga può determinare il reale rapporto aria-carburante monitorando la corrente della pompa richiesta per mantenere la cavità di misurazione a una miscela stechiometrica.

Dato che un sistema di sensori di ossigeno a banda larga costa solo circa $ 250, non aveva senso per me acquistare un altro sensore a banda stretta quando dovevo comunque passare a uno a banda larga in un secondo momento. Ho scelto il kit controller a banda larga Innovate LC-2 con il misuratore DB. Viene fornito con un sensore O2 a banda larga Bosch 4.9, il controller LC-2, tutti i cavi necessari per installare e programmare il controller, nonché un bel indicatore LED verde da 52 mm in modo da poter intrattenere i tuoi appuntamenti con la tua conoscenza estremamente accurata del tuo rapporto aria-carburante dell'auto. L'LC-2 è un buon controller per un setup come il mio, poiché include un'uscita del segnale a banda stretta emulata. Ciò mi consente di utilizzare il controller a banda larga con la mia ECU di serie, mentre risparmio per un'unità aftermarket in grado di comprendere le uscite a banda larga.