Regime, temperatura motore e altro: come CUMPAN può essere utilizzato su qualsiasi motore a combustione

Prendendo come riferimento il CUMPAN Universal, questo articolo spiega in quali condizioni tecniche il sistema può essere utilizzato su motori a combustione interna di diversa configurazione. L’attenzione è rivolta a grandezze di misura quali il regime motore, la temperatura del motore e altri dati motore, nonché ai principi fondamentali della loro acquisizione, indipendentemente dal tipo di veicolo o dal costruttore. Sebbene per molti veicoli esistano già esempi di installazione concreti e istruzioni specifiche, questo articolo si rivolge deliberatamente a tutti coloro per i quali non è ancora disponibile una soluzione documentata e illustra le basi tecniche delle singole funzioni di misura. I principi descritti si applicano a motori a 2 e 4 tempi, monocilindrici e multicilindrici nonché a motori a benzina e diesel, dalle motociclette alle autovetture fino ai veicoli commerciali e ad applicazioni comparabili.

Principi generali

Il CUMPAN è stato sviluppato per l’impiego su motori a combustione interna e funge da strumento di visualizzazione centrale per il monitoraggio dei dati motore rilevanti. Consente, tra l’altro, la visualizzazione di regime motore, temperature, shift light, marcia inserita, pressione dell’olio nonché valori lambda o AFR, in funzione dei sensori collegati.

Le grandezze di misura effettivamente visualizzabili dipendono, da un lato, dalla tecnologia del veicolo e dai segnali disponibili e, dall’altro, da quali sensori aggiuntivi possono essere installati, ad esempio per misure di temperatura o pressione.

Alimentazione 12 V

Un’alimentazione stabile a 12 V è il requisito fondamentale per il funzionamento del CUMPAN. L’alimentazione deve essere collegata a una linea commutata e protetta (terminal 15), in modo che il dispositivo sia alimentato solo a quadro acceso. Un collegamento diretto al positivo permanente può causare un consumo indesiderato della batteria e non è quindi consigliato. È inoltre importante garantire una protezione tramite fusibile adeguata per proteggere in modo affidabile l’impianto elettrico del veicolo e il dispositivo collegato.

A seconda del veicolo, sono disponibili diverse possibilità per prelevare una linea 12 V commutata. Spesso sono già presenti collegamenti predisposti per utenze ausiliarie. In alternativa, è possibile utilizzare adattatori di fusibile o connettori di derivazione idonei. I punti di collegamento tipici e gli esempi di linee 12 V commutate sono riepilogati in una guida separata: Collegamento a un’alimentazione 12 V commutata (PDF)

Visualizzazione del regime motore

Il segnale del regime motore viene generalmente acquisito dal sensore di posizione dell’albero motore. Questo sensore è presente nei motori a combustione interna con accensione elettronica, poiché il suo segnale è necessario per determinare il punto di accensione e, a seconda del concetto di motore, anche per l’iniezione del carburante. Il sensore di posizione dell’albero motore è solitamente posizionato in prossimità dell’albero motore o del volano, spesso sotto forma di generatore di impulsi.

Nella maggior parte dei casi si tratta di un sensore induttivo con due fili (segnale e massa). Più raramente vengono utilizzati sensori Hall con tre fili, che richiedono anche un’alimentazione elettrica. Il segnale di regime rilevante può essere identificato tramite schemi elettrici, misurazioni elettriche o analizzando le caratteristiche del segnale all’ingresso del regime del dispositivo.

L’acquisizione diretta del segnale di regime dal sensore di posizione dell’albero motore è significativamente più precisa e meno soggetta a interferenze rispetto a una captazione induttiva indiretta sul cavo di accensione. Per individuare il sensore possono essere utili gli esplosi tecnici disponibili in banche dati pubbliche di veicoli, ad esempio su en.microfiches.net.

Shift light

Lo shift light è una funzione di visualizzazione che fornisce un’indicazione visiva sul display al raggiungimento di una soglia di regime definita. Può essere utilizzato sia come avvertimento contro un regime eccessivo sia come indicazione di un punto di cambiata desiderato. La funzione opera esclusivamente in base ai segnali e non è legata a componenti specifici del veicolo. L’unico requisito è la presenza di un segnale di regime valido, rendendo possibile l’utilizzo indipendentemente dal tipo di veicolo.

Inoltre, lo shift light può essere correlato alla temperatura del motore. Ciò consente di definire una soglia di regime dipendente dalla temperatura, ad esempio per favorire un riscaldamento del motore a basso regime. Lo shift light può attivarsi a un regime inferiore quando la temperatura del motore è bassa e liberare progressivamente il campo di regime consentito con l’aumento della temperatura. La soglia di regime corrispondente in funzione della temperatura del motore è liberamente configurabile.

Esempio: con una temperatura del motore inferiore a 60 °C, lo shift light può attivarsi già a 4.500 giri/min. Una volta raggiunti i 60 °C, la soglia di avvertimento viene portata a 7.500 giri/min. Se non si desidera un avviso dipendente dalla temperatura, lo shift light può essere impostato alternativamente sul regime massimo consentito e rimanere inattivo durante il normale funzionamento.

Temperatura del motore

La temperatura del motore è una delle grandezze più importanti per valutare lo stato operativo di un motore a combustione interna. Fornisce indicazioni precoci su sovraccarico termico, lubrificazione insufficiente o problemi di raffreddamento ed è un parametro chiave per la scelta di un regime adeguato. Per misurare la temperatura dell’olio o del liquido di raffreddamento, un sensore viene installato in un componente che sia a diretto contatto con il fluido corrispondente. Molti motori dispongono già di tappi ciechi, aperture di servizio o filettature inutilizzate adatte a questo scopo.

Una panoramica dei sensori di temperatura disponibili in diverse versioni e dimensioni di filettatura è disponibile sulla pagina prodotto del sensore di temperatura .

Temperatura dell’olio o del liquido di raffreddamento – quale valore è più indicativo?
Il liquido di raffreddamento reagisce generalmente più rapidamente alle variazioni di temperatura rispetto all’olio motore. Di conseguenza, la temperatura del liquido di raffreddamento raggiunge spesso il normale intervallo di funzionamento mentre il blocco motore e l’olio non sono ancora completamente in temperatura. Il surriscaldamento dell’olio motore è invece molto più critico, poiché può causare la rottura del film lubrificante, un’usura accelerata o un sovraccarico termico di guarnizioni e cuscinetti. Per questo motivo, la temperatura dell’olio è un indicatore particolarmente significativo dello stato termico reale del motore.

Idealmente, entrambe le temperature vengono monitorate. Tuttavia, poiché la maggior parte dei motori raffreddati a liquido dispone già di serie di un controllo della temperatura del liquido di raffreddamento, in molti casi è opportuno monitorare ulteriormente la temperatura dell’olio. Nei motori raffreddati ad aria o aria-olio, questa distinzione non si applica, poiché la temperatura dell’olio è l’unica grandezza rilevante disponibile.

Temperatura ambiente

La temperatura ambiente viene sempre rilevata. A tale scopo, un sensore di temperatura è integrato di serie direttamente nel dispositivo. La visualizzazione della temperatura ambiente nel layout selezionato dipende dalla configurazione scelta. L’unità di temperatura può essere impostata in gradi Celsius o Fahrenheit. A seconda della posizione del dispositivo, la temperatura ambiente visualizzata può essere influenzata dal calore che sale dal motore quando il veicolo è fermo o procede a bassa velocità. Questo effetto è intrinseco al progetto e non rappresenta un malfunzionamento.

Ingressi analogici

Il CUMPAN dispone di due ingressi analogici (IN1 e IN2) tramite i quali vengono acquisiti e valutati segnali di tensione compresi tra 0 e 5 V. Questi ingressi sono liberamente assegnabili e possono essere utilizzati per diverse grandezze di misura in funzione della tecnologia del veicolo e dei sensori collegati.

Indicatore di marcia / calcolo della marcia tramite velocità

Se è presente un sensore di posizione della marcia, può essere utilizzato per ampliare la visualizzazione con un indicatore della marcia inserita. Il requisito è che il veicolo disponga effettivamente di un sensore di marcia che fornisca un segnale di tensione analogico. Il CUMPAN è in grado di valutare questi livelli di tensione e assegnarli alle singole marce tramite una funzione di calibrazione.

In alternativa, la marcia inserita può essere calcolata a partire dal regime motore e dalla velocità del veicolo. A tal fine è necessario un sensore REED aggiuntivo che rilevi le rotazioni della ruota o del pignone.

Temperature motore aggiuntive

È possibile collegare una temperatura motore aggiuntiva agli ingressi analogici del CUMPAN. Ciò consente, ad esempio, di monitorare la temperatura del liquido di raffreddamento oltre alla misurazione primaria della temperatura del motore. Per questo è necessario un sensore di temperatura adeguato e il modulo aggiuntivo Motortemperatur 2.

Per il monitoraggio della temperatura del liquido di raffreddamento può essere utilizzato un adattatore per i circuiti di raffreddamento, disponibile in diversi diametri.

Pressione dell’olio

La pressione dell’olio è una grandezza chiave per il monitoraggio dello stato del motore. Fornisce informazioni sull’usura del motore, sulla viscosità attuale dell’olio e su eventuali anomalie come diluizione dell’olio o carenza di olio. Molti motori sono dotati di serie di un interruttore di pressione dell’olio. Un sensore di pressione dell’olio aggiuntivo misura in modo continuo la pressione reale (campo di misura 0–10 bar).

L’interruttore di pressione dell’olio originale rimane installato per mantenere la funzione di avviso del veicolo, mentre il sensore aggiuntivo viene installato come integrazione.

Lambda / AFR

Per una valutazione precisa della miscela aria-carburante nei motori a benzina con catalizzatore regolato è necessaria una sonda lambda a banda larga in combinazione con un controller lambda adeguato. I segnali forniti dal controller possono essere acquisiti dal CUMPAN e visualizzati come valori lambda o AFR.

Riepilogo

L’utilizzo del CUMPAN non dipende da uno specifico modello di veicolo, ma dai segnali disponibili e dalla possibilità di integrare sensori aggiuntivi. Il segnale di regime, l’alimentazione elettrica e punti di installazione idonei per sensori di temperatura, pressione o lambda costituiscono una base tecnica comparabile per tutti i motori a combustione interna. Anche in assenza di una guida di installazione specifica per un determinato veicolo, questi principi consentono di valutare quali grandezze possono essere rilevate e quali componenti aggiuntivi sono necessari. Il CUMPAN è quindi un sistema di visualizzazione e monitoraggio flessibile, adattabile alla tecnologia del veicolo in questione.